Brevet FR2807102A1 — publié le 20011005

La présente invention concerne des boîtiers pour des catalyseurs de gaz d'échappement comprenant au moins les éléments suivants: - deux boîtiers partiels emboutis à base de tôle - chaque boîtier partiel présentant au moins - un cône d'entrée ou un cône de sortie - un raccord de tuyau - et une enveloppe de boîtier - un cordon de liaison étanche au gaz relie les boîtiers partiels caractérisé en ce que - chaque boîtier partiel est sans soudure - les enveloppes de boîtiers sont sensiblement cylindriques - un cordon de liaison périphérique raccorde les enveloppes de boîtiers. Pour la détoxication des gaz d'échappement provenant d'opérations de combustion, on utilise dans le monde entier des catalyseurs de gaz d'échappement depuis de nombreuses années. L'un des domaines d'application les plus répandus est la technique automobile, qui utilise des catalyseurs de gaz d'échappement aussi bien en aval de moteurs à allumage commandé que de moteurs diesel. Les boîtiers des catalyseurs de gaz d'échappement sont à base de tôle emboutie. Dans le cas présent, il existe plusieurs techniques fondamentales. Une première technique de fabrication est celle dite "technique d'enroulement" (DE 32 09 211 A). Dans cette technique, on enroule une tôle autour du support de catalyseur pour fabriquer l'enveloppe du boîtier. Ensuite, le cône d'entrée et le cône de sortie sont soudés sur l'enveloppe du boîtier. Avec ce type de boîtier, l'inconvénient est que les tôles peuvent se déformer pendant la fabrication des cordons de soudure et exercent alors des forces unilatérales sur le support du catalyseur. Un autre inconvénient est également que les cordons de soudure sont très sollicités sur le plan thermique pendant le service. Un autre type de boîtier utilise des demi-coques à base de tôle emboutie, qui sont retournées par-dessus le support du catalyseur et ensuite soudées entre elles (DE 73 01 454 U). Ce cordon de soudure passe par le cône d'entrée, l'enveloppe du boîtier, le cône de sortie, l'enveloppe du boîtier pour revenir au cône d'entrée, est relativement long et doit être resoudé à la main dans de nombreux cas. Là aussi, les parties du cordon de soudure sont très sollicitées au plan thermique. Le principal inconvénient de cette construction de boîtier est cependant que le support de catalyseur peut être légèrement endommagé lorsqu'on presse les demi-coques, ce qui est pourtant difficilement contrôlable après le soudage du boîtier. Un troisième type de boîtier de catalyseur est complètement dépourvu de soudure (DE 197 34 198 A). Dans le cas présent, on part d'un tuyau, dont la section est assez grande pour que le support de catalyseur puisse être adapté avec une grande précision. Ensuite, les extrémités de tuyau qui dépassent des deux côtés sont transformées en cône d'entrée et cône de sortie par le procédé de rouletage à chaud. Avec ce type de boîtier, l'inconvénient est que le cône d'entrée et le cône de sortie, ainsi que les raccords de tuyau prévus à cet endroit, ne peuvent être réalisés que sur le même axe. La fabrication est également relativement longue. La présente invention a pour objet de créer un boîtier de catalyseur qui associe les avantages des deux derniers types de boîtier cités, sans en avoir les inconvénients. Cet objet est résolu par un boîtier caractérisé en ce que chaque boîtier partiel est sans soudure, les enveloppes de boîtiers sont sensiblement cylindriques, un cordon de liaison périphérique raccorde les enveloppes de boîtiers. Un tel boîtier présente un grand nombre d'avantages. Pour commencer, on n'a pas tous les cordons de soudure dans des zones à problème au niveau de la température et de la solidité, par exemple celle du cône d'entrée et du cône de sortie. Le cordon reliant les deux boîtiers partiels entre eux est situé dans une zone non problématique au niveau de la résistance de l'enveloppe du boîtier, il est court et il peut être fait à l'aide d'automates dans la quasi-totalité des cas. D'autre part, il peut être posé dans pratiquement n'importe quel endroit grâce à une conception appropriée des boîtiers partiels, par exemple dans des endroits o la chaleur qui se forme lors du soudage n'influe pas sur le support de catalyseur. Chaque boîtier partiel peut recevoir un support de catalyseur, un ajustement serré du corps du support étant obtenu dans tous les cas dans son boîtier partiel, parce que celui-ci ne modifie plus sa forme. Ceci permet également un stockage à froid en toute sécurité du corps du support. Un tracé favorable, c'est-à-dire uniforme des épaisseurs de paroi et les bords de coque minimum ou complètement absents entraînent une optimisation du poids et des conditions de montage plus favorables par rapport aux formes de boîtiers classiques actuelles. De façon avantageuse, les boîtiers partiels présentent des sections différentes les unes des autres pour la fabrication de catalyseurs en cascade. Ceci ouvre la possibilité de positionner dans un boîtier des corps supports de catalyseurs de différentes dimensions et d'optimiser les conditions d'écoulement. Les boîtiers partiels doivent avoir des sections identiques uniquement dans la zone du cordon de liaison. Selon une autre conception de l'invention, un boîtier partiel présente une section étagée et cylindrique. Ceci permet une adaptation encore meilleure des formes de boîtiers aux conditions d'espace dans le véhicule. Selon un perfectionnement de l'invention, plusieurs raccords de tuyaux sont prévus sur un cône. Ce mode de réalisation convient en particulier également pour des catalyseurs proches du moteur, car il offre la possibilité d'introduire les tuyaux de gaz brûlés arrivant des sorties de cylindres directement dans le cône d'entrée du boîtier de catalyseur. De façon avantageuse, l'axe d'au moins un raccord de tuyau forme un angle avec l'axe de l'enveloppe de boîtier. Cette mesure également sert à l'adaptation souple du boîtier aux conditions d'espace dans le véhicule. Elle offre également la possibilité d'optimiser l'écoulement à la surface frontale du support de catalyseur. De même les sections des raccords du tuyau peuvent être conçues de façon quelconque, comme le guidage de l'écoulement l'exige. L'autre caractéristique, selon laquelle les cônes ne sont pas conçus avec une symétrie de rotation, agit également dans le même sens. Au moins un cône, habituellement le cône d'entrée peut recevoir une forme qui guide l'écoulement. Une tubulure de raccordement à capteur est formée de préférence sur l'un des boîtiers partiels dans la zone du cordon de soudure. De tels capteurs sont utilisés sur des catalyseurs de gaz d'échappement, afin de contrôler l'activité catalytique. Comme le rapport d'emboutissage, que l'on peut obtenir lors de l'emboutissage profond, est limité en raison du matériau, si l'on n'utilise pas des procédés d'emboutissage en plusieurs étapes, chers et longs, avec recuit intermédiaire, on peut insérer une pièce intermédiaire de forme quelconque entre les boîtiers partiels selon un perfectionnement de l'invention pour des boîtiers de catalyseurs particulièrement longs. De façon avantageuse, le boîtier conforme à l'invention peut être placé dans un boîtier extérieur thermo-isolant. Ce boîtier extérieur est fabriqué de préférence de la même façon que le boîtier intérieur. De façon avantageuse, on utilise de préférence de l'acier spécial, même de 1' "Inconel", comme matériau de tôle pour la fabrication, en particulier du boîtier intérieur. En revanche, le boîtier extérieur, moins sollicité sur le plan thermique peut être à base d'un matériau meilleur marché. De façon avantageuse, les deux boîtiers partiels peuvent être également conçus de façon identique, afin de pouvoir utiliser le principe rationnel de pièce identique. A l'aide du dessin, l'invention va être expliquée de façon plus détaillée sous la forme d'exemples de réalisation. Sur ce dessin, dans une représentation isométrique, la figure 1 représente un premier boîtier de catalyseur la figure 2, un deuxième boîtier de catalyseur la figure 3, un troisième boîtier de catalyseur et la figure 4, un quatrième boîtier de catalyseur inséré dans un boîtier extérieur isolant. La figure 1 montre un premier boîtier de catalyseur. Celui-ci comprend deux boîtiers partiels 10.1, 20.1, dont chacun présente un cône d'entrée et un cône de sortie 11, 21 avec un raccord de tuyau 13 et une enveloppe 12, 22 cylindrique. Les enveloppes de boîtier 12, 22 sont sensiblement cylindriques. Leurs sections sont différentes. Les deux enveloppes de boîtier 12, 22 sont reliées entre elles par un joint périphérique 1, et sont soudées par exemple de façon étanche aux gaz. Ce cordon 1 est court et peut éventuellement être fabriqué facilement avec des automates de fermeture et de soudure. Le cordon 1 peut être positionné à un endroit o il ne gêne pas les supports de catalyseurs logés à l'intérieur du boîtier. Sur le boîtier partiel 10.1 se trouve une tubulure de raccordement 14 pour une sonde Lambda. Cette tubulure 14 se situe dans la zone du cordon de soudure 1, de sorte qu'une sonde introduite ici dépasse dans l'espace intermédiaire entre deux supports de catalyseurs logés à l'intérieur du boîtier. Les tubulures de raccordement 15 peuvent être disposées également à d'autres endroits, par exemple sur le cône d'entrée 11. La figure 2 représente un autre boîtier de catalyseur. La section du boîtier partiel 10.2 avant est de forme circulaire, et la section du boîtier partiel 20.2 arrière est triovale. Les sections des deux boîtiers partiels 10.2, 20.2 sont identiques uniquement dans la zone du cordon de liaison, afin que le cordon de liaison 1 soit étanche au gaz. La tubulure d'entrée 11 est pourvue d'une partie formée 16 qui guide l'écoulement. Par ailleurs, la tubulure 17 est réalisée avec une section carrée. La figure 3 montre un troisième exemple de réalisation. Le premier boîtier partiel 10.3 présente un cône d'entrée 11 avec trois raccords de tuyau 13.1, 13.2, 13.3. L'enveloppe de boîtier 12 du boîtier partiel 10.3 est très courte. Le support de catalyseur est disposé seulement dans le deuxième boîtier partiel 20.3. Un tel boîtier convient en particulier pour un catalyseur proche du moteur, étant donné que les tuyaux arrivant des sorties de cylindre peuvent être introduits directement dans la tubulure d'entrée 11. La figure 4 représente un quatrième exemple de réalisation. Les deux boîtiers partiels 10.4, 20.4 ont chacun une section circulaire. Ils sont logés dans un boîtier extérieur 30 isolant, dont les boîtiers partiels 30. 1, 30.2 sont fabriqués de la même façon et reliés entre eux par un cordon 2 périphérique, comme les boîtiers partiels 10.4, 20.4 intérieurs. REVENDICATIONS 1. Boîtier pour des catalyseurs de gaz d'échappement dans des véhicules à moteur de combustion, comprenant au moins les éléments suivants - deux boîtiers partiels emboutis à base de tôle (10.1, 20.1, 10.2, 20.2, 10.3, 20.3), - chaque boîtier partiel présentant au moins - un cône d'entrée ou un cône de sortie (11, 21), - un raccord de tuyau (13, 17, 23) - et une enveloppe de boîtier (12, 22) - un cordon de liaison (1) étanche au gaz relie les boîtiers partiels (10.1, 20.1, 10.2, 20.2, 10.3, 20.3), caractérisé en ce que - chaque boîtier partiel ((10.1, 20.1, 10.2, 20.2, 10.3, 20.3) est sans soudure, - les enveloppes de boîtiers (12, 22) sont sensiblement cylindriques, - un cordon de liaison (1) périphérique raccorde les enveloppes de boîtiers (12, 22). 2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en dehors du cordon de liaison (1), les boîtiers partiels (10, 20) présentent des sections quelconques différentes les unes des autres. 3. Boîtier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un boîtier partiel (10, 20) présente une section étagée et cylindrique. 4. Boîtier selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que plusieurs raccords de tuyaux (23.1, 23.2, 23.3) sont prévus sur un cône (21). 5. Boîtier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'axe d'au moinsun raccord de tuyau(13,23) forme un angle avec l'axe de l'enveloppe de boîtier (12, 22). 6. Boîtier selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section du raccord de tuyau (13, 17, 23) est quelconque. 7. Boîtier selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les cônes (11, 21) ne sont pas réalisés avec une symétrie de rotation. 8. Boîtier selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins un cône (11) présente une partie formée (16) guidant l'écoulement. 9. Boîtier selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que sur l'un des boîtiers partiels (10), au moins une tubulure de raccordement à capteur (14) est formée dans la zone du cordon de liaison (1). 10. Boîtier selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une pièce intermédiaire est insérée entre les boîtiers partiels (10, 20). 11. Boîtier selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu' - un boîtier extérieur (30) est prévu, - le boîtier extérieur (30) comprend au moins deux boîtiers partiels (30.1, 30. 2) emboutis, - un cordon de liaison (2) périphérique relie les boîtiers partiels extérieurs (30.1, 30.2). 12. Boîtier selon l'une quelconque des revendications à 11,caractérisé en ce que le matériau en tôle est à base d'acier spécial, et notamment de 1' "Inconel".