Brevet FR2844548A1 — publié le 20040319

Catalyseur L'invention concerne un catalyseur pour le retraitement des gaz d'échappement d'un moteur thermique, en particulier pour des outils de travail guidés manuellement du type 15 comprenant un carter de catalyseur pouvant être traversé par un écoulement, carter dans l'espace intérieur duquel des parties de parois dotées au moins partiellement d'une surface catalytiquement efficace sont prévues dans un trajet d'écoulement entre des ouvertures de passage servant à 20 l'entrée et à la sortie de gaz d'échappement. D'après le document WO 97/01023, on connaît un pot d'échappement dans l'espace intérieur duquel est disposé un catalyseur configuré comme une paroi de séparation. Le carter du catalyseur se compose de deux tôles pratiquement planes 25 dont l'une des tôles présente plusieurs ouvertures d'entrée, l'autre tôle présentant une ouverture de sortie à travers laquelle les gaz d'échappement ayant traversé successivement les deux tôles, l'une après l'autre, s'écoulent dans la chambre du pot d'échappement se trouvant à l'écart du moteur. 30 Les parties de parois des tôles sont dotées, au moins partiellement, d'un revêtement catalytiquement efficace, le long du trajet d'écoulement entre les ouvertures d'entrée placées dans la première tôle, et l'ouverture de sortie placée dans la seconde tôle, lequel revêtement élimine les 35 substances polluantes des gaz d'échappement en circulation. Le flux de gaz d'échappement doit pénétrer dans une multiplicité de petites ouvertures du carter du catalyseur connu et, dans ce carter, est incident directement sur la seconde paroi du catalyseur, o il en résulte souvent un effet d'étranglement non souhaitable du dispositif du catalyseur, sur les gaz d'échappement en circulation. Le but de la présente invention consiste à réaliser un catalyseur du type générique qui, en étant de taille réduite, garantit un retraitement efficace des gaz d'échappement, sans effet d'étranglement sur les gaz d'échappement en 10 circulation. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par le fait qu'au niveau de deux parois opposées du carter du catalyseur sont conformés, à chaque fois, des dômes creux pénétrant dans l'espace intérieur du carter, lesquels dômes 15 creux, au niveau de leurs extrémités libres, présentent des ouvertures de passage et s'étendent au-là des extrémités libres des dômes creux de la paroi opposée du carter. Les gaz d'échappement sont ici plusieurs fois déviés à travers les espaces intermédiaires des différents dômes creux, de sorte 20 qu'il se produit, au total, un bon mélange du flux de gaz d'échappement et un contact efficace avec les surfaces catalytiquement efficaces dans l'espace intérieur. L'écoulement à travers l'espace du catalyseur se produit ici aussi bien en direction des dômes creux qu'en direction 25 transversale entre les dômes creux. De façon avantageuse, il est prévu ici, au niveau de chacune des parois du carter, à chaque fois une multiplicité de dômes creux qui pénètrent à chaque fois dans les espaces intermédiaires des dômes creux de la paroi respectivement opposée du carter, grâce à quoi, 30 dans le cas d'une dimension très faible du carter du catalyseur, on dispose d'une très grande surface fournissant des surfaces catalytiquement efficaces. Grâce à l'interpénétration des dômes creux - disposés de manière décalée - des parois opposées du carter, il se produit, en 35 plus d'un long trajet d'écoulement le long duquel des surfaces catalytiquement efficaces sont disponibles, une forte déviation du flux de gaz d'échappement et il se produit une très mince couche limite, grâce à quoi il en résulte un flux de gaz d'échappement - favorable à l'écoulement du point de vue mécanique - à débit massique élevé dans le catalyseur. 5 De façon avantageuse, le carter est composé d'une coque en deux parties, o chacune des parties de la coque présente une paroi du carter dotée de dômes creux. Lors de l'assemblage des deux parties de la coque, les dômes creux pénétrant à l'intérieur du carter sont insérés dans les 10 espaces intermédiaires des dômes creux de l'autre partie respective de la coque, de sorte qu'un montage simple du carter du catalyseur est possible avec les dômes creux conformes à l'invention. Les parties de la coque peuvent être fabriquées ici comme des pièces embouties, en tôle, d'un seul 15 tenant, o les dômes creux ont été étirés en formant une partie arrondie favorable aussi à l'écoulement, du point de vue mécanique, au niveau de la base du plan de la tôle jusqu'à leur extrémité libre, et en comportant les ouvertures de passage évidées dans ces dômes creux. L'étirage des dômes 20 creux, conforme à l'invention, peut être effectué ainsi, en induisant un faible cot de fabrication. De manière appropriée, les parties de la coque sont en appui l'une contre l'autre sur un rebord circulaire formant collerette et sont fixées sur ce rebord, o il est proposé, comme fixation, 25 un bord rabattu des parties de la coque dans la zone du rebord formant collerette. De façon avantageuse, l'une des parties de la coque est configurée ici en forme de creuset et comprend le rebord formant collerette, tandis que l'autre partie de la coque est configurée en étant essentiellement 30 plate et en comportant les dômes creux en saillie par rapport au plan de la tôle, et peut être appliquée sur la partie de la coque en forme de creuset, en comportant un bord d'appui dépassant de la zone dotée de dômes creux. Mais il peut être approprié également que les deux parties de la coque soient 35 configurées en forme de creuset, en ayant à peu près une même hauteur de parois latérales jusqu'au rebord formant collerette. De manière avantageuse, les dômes creux sont conçus en ayant une forme cylindrique, grâce à quoi il en résulte des 5 phénomènes d'écoulement avantageux, en particulier aussi en direction transversale entre les dômes creux. Concernant la possibilité de faciliter le processus d'emboutissage, les dômes creux peuvent être conçus également de manière conique, en se rétrécissant vers l'extrémité libre. De façon avantageuse, les dômes creux s'étendent jusqu'à la paroi opposée du carter, en traversant la totalité de l'espace intérieur du carter du catalyseur et en formant un intervalle d'écoulement entre l'extrémité libre et la paroi du carter se trouvant en face de l'ouverture de 15 passage. La déviation du flux de gaz d'échappement, à peu près de 1800, fournit, dans la zone de déviation, des vitesses d'écoulement élevées, et l'augmentation d'énergie cinétique, inhérente à ces vitesses, provoque un écoulement transversal également entre des dômes creux éloignés et, de 20 ce fait, provoque une charge de surface uniforme des parties de la coque. L'intervalle d'écoulement est adapté ici, dans sa largeur, de manière telle, qu'il ne se produit aucun effet d'étranglement sur le flux de gaz d'échappement. On peut s'opposer à une augmentation non souhaitable de la 25 température, en faisant varier, de façon appropriée, l'intervalle d'écoulement. Plus les dômes d'écoulement des parois opposées du carter sont imbriqués de façon importante, faisant qu'il en résulte un intervalle d'écoulement par conséquent plus petit, plus la puissance du catalyseur est 30 élevée. Pour le refroidissement du catalyseur, la largeur de l'intervalle d'écoulement est à augmenter de manière telle, que moins de gaz d'échappement, certes, sont soumis à une conversion catalytique des substances polluantes, mais une partie des gaz d'échappement, augmentant avec la largeur de 35 l'intervalle d'écoulement, est entraînée, cette partie des gaz d'échappement ayant un effet refroidissant sur le catalyseur. Les ouvertures de passage placées au niveau des extrémités libres des dômes creux forment, de manière 5 appropriée, la sortie du catalyseur, l'entrée étant prévue comme une fenêtre dans une des parties de la coque du carter. La fenêtre peut ainsi être reliée, sur un court trajet d'écoulement, à un ensemble de tubulures de gaz d'échappement du moteur thermique. De manière appropriée, le catalyseur est 10 conçu comme un carter intermédiaire pour l'utilisation dans un pot d'échappement, o la fenêtre d'entrée du carter du catalyseur peut se trouver, en ayant des dimensions semblables, en superposition avec une fenêtre d'entrée du pot d'échappement. Les gaz d'échappement entrent ainsi par la 15 fenêtre d'entrée du carter du catalyseur, et de là, après le traitement catalytique le long des dômes creux, pénètrent dans l'espace intérieur du pot d'échappement. De cette manière, il se forme un ensemble compact constitué du pot d'échappement et du carter du catalyseur, lequel ensemble est 20 facile à manipuler et peut être monté, sans prendre de place, sur le moteur thermique d'un petit outil de travail guidé manuellement. Dans le carter du catalyseur conforme à l'invention, des perçages se trouvant ici en superposition peuvent être prévus dans les deux parties de parois opposées 25 dans lesquelles peuvent être logés des éléments de fixation traversant le carter, lesquels éléments de fixation fixent le pot d'échappement et le carter du catalyseur, sur le moteur thermique. Un exemple de réalisation de l'invention est expliqué 30 par la suite, de manière plus détaillée, à l'aide des dessins. Dans ces dessins: La figure 1 montre une vue latérale d'un carter de catalyseur conforme à l'invention, La figure 2 montre une vue en coupe du carter du 35 catalyseur suivant la ligne A-A de la figure 1, La figure 3 montre une vue éclatée, en perspective, du carter du catalyseur conforme à l'invention, La figure 4 montre une vue en perspective d'un pot d'échappement. Les figures 1 à 3 montrent un carter 2 d'un catalyseur 1 se composant de parties 3 et 4 d'une coque en tôle. Pour simplifier, on utilise à chaque fois, pour les mêmes pièces, les mêmes numéros de référence. Les parties 3 et 4 de la coque sont fabriquées comme des parties en tôle étirées et 10 délimitent un espace intérieur 2 dans lequel des surfaces à revêtement catalytiquement efficace peuvent agir sur les gaz d'échappement en circulation. Les parties 3, 4 de la coque sont en appui l'une contre l'autre dans un plan de collerette commun. Dans le présent exemple de réalisation, la partie 4 15 de la coque est conçue en forme de creuset et comprend un rebord circulaire 15 formant collerette, tandis que l'autre partie 3 de la coque est conçue en étant essentiellement plate et, par son bord circulaire 16 ayant les dimensions du rebord formant collerette, est en appui sur le rebord 15 20 formant collerette de la partie opposée 4 de la coque. Les parties en tôle 3, 4 sont reliées entre elles par un bord rabattu 17 le long du rebord formant collerette. L'une des parties de la coque - dans le cas présent la partie plate 3 de la coque - est dotée d'une fenêtre de sortie 10 pour les 25 gaz d'échappement s'évacuant, laquelle fenêtre de sortie est reliée au tuyau d'échappement d'un moteur thermique non représenté ici. La fenêtre de sortie 10 est protégée par une grille pare-étincelles 11 qui est logée dans un cadre 12. Le carter 2 du catalyseur, représenté sur la figure 4, 30 est logé dans un pot d'échappement 20. Le pot d'échappement se compose de deux moitiés de récipient 22, 23 en forme de creuset, lesquelles moitiés sont fixées en appui l'une contre l'autre par une collerette circulaire 24. La moitié 23 du carter présente une surface d'appui 26 servant au montage sur 35 le moteur thermique, surface d'appui dans laquelle est évidée une fenêtre d'entrée 21 qui permet au flux de gaz d'échappement de passer dans le carter du pot d'échappement. Sur la surface d'appui 26, des perçages 25 sont prévus, servant au montage du carter. Des vis de montage sont guidées dans le moteur thermique, à travers les perçages, lesquelles 5 vis de montage traversent également le carter 2 du catalyseur logé dans le pot d'échappement 20. Le carter 2 du catalyseur est logé dans le pot d'échappement 20 de manière telle, que la fenêtre d'entrée 10 du catalyseur 1 se trouve en superposition avec l'entrée 21 du pot d'échappement, 10 représentée sur la figure 4. Des perçages 27 se superposant sont prévus dans les deux parties 3, 4 de la coque du carter 2 du catalyseur, perçages à travers lesquels sont guidées des vis de montage du pot d'échappement, qui fixent ici, en même temps, le carter du catalyseur. Pour simplifier le montage, 15 il est prévu des tuyaux de montage 19 dans les perçages 27 du carter 2 du catalyseur. Les gaz d'échappement s'écoulent, après l'entrée dans le carter 2 du catalyseur, à travers la surface du fond de la partie 4 de la coque, en forme de creuset, et à travers la 20 surface de paroi opposée de l'autre partie 3 de la coque. Conformément à l'invention, des ouvertures de passage 8 sont prévues pour l'écoulement des gaz d'échappement au niveau des extrémités libres de dômes creux 7 qui sont conformés de façon saillante au niveau des deux parois opposées 5, 6 du 25 carter des parties 3, 4 de la coque. Chaque partie 3, 4 de la coque comprend ici une multiplicité de dômes creux qui pénètrent dans l'espace intérieur 9 du carter 2 du catalyseur et sont insérés, ici, bien au-delà des ouvertures de passage 8 des dômes creux 7 opposés. Les dômes creux 7 sont disposés 30 ici de manière telle, que lors de l'assemblage des parties 3, 4 de la coque, ils pénètrent dans l'espace intermédiaire des dômes creux de l'autre moitié du carter. Les dômes creux peuvent être conçus, de manière avantageuse, en étant de forme cylindrique. Concernant un processus de fabrication 35 simple des parties en tôle obtenues par un processus d'emboutissage, les dômes creux 7, dans le présent exemple de réalisation, sont conformés comme des troncs de cône rétrécis vers l'extrémité libre. Dans la coupe transversale du carter du catalyseur de la figure 2, on peut voir que dans les parties 3 et 4 de la 5 coque fixées par des bords rabattus 17, sur le rebord 15 formant collerette, un trajet d'écoulement à angles multiples est formé par les dômes creux 7 placés les uns à côté des autres, conformément à l'invention. Le flux de gaz d'échappement en circulation dans le carter du catalyseur est 10 dévié ici, à chaque fois, dans la zone des ouvertures de passage 8, au niveau des extrémités libres des dômes creux 7, suivant un angle presque égal à 180 , grâce à quoi l'on obtient un bon mélange des gaz d'échappement. L'énergie cinétique élevée, dans la zone de la déviation du flux de gaz 15 d'échappement, déclenche en même temps un mouvement d'écoulement compensateur dans la direction transversale du carter 2, de sorte que même les dômes creux 7 plus éloignés sont atteints par le gaz d'échappement, et l'on obtient une charge de surface uniforme des deux parties 3, 4 de la coque. 20 Les dômes creux 7 s'étendent dans l'espace intermédiaire des dômes creux 7 respectivement de l'autre partie 3, 4 de la coque, jusqu'à proximité de la zone du fond de cette partie, o il se forme un trajet d'écoulement 13 entre la paroi du carter de la partie respective 3 et 4 de la 25 coque, et l'extrémité libre des dômes creux. Par une configuration appropriée de la profondeur de pénétration des dômes creux 7 dans les espaces intermédiaires des dômes creux 7 de l'autre partie 3, 4 de la coque, la section de passage de l'intervalle d'écoulement 13 et du passage 14 dans la zone 30 d'enveloppe des dômes creux 7 peut être configurée de manière telle, que l'on obtient un débit exempt d'étranglement. Les surfaces d'enveloppe des dômes creux sont ici dotées d'un revêtement catalytiquement efficace qui élimine efficacement les substances polluantes des gaz d'échappement en 35 circulation. Dans la zone du carter du catalyseur pour des outils de travail guidés manuellement, il est apparu qu'une largeur d'écartement comprise entre 2 mm et 3 mm, de préférence de 2,4 mm pour l'intervalle d'écoulement 13, a donné de bons résultats. Il peut être avantageux, également, de doter les parois 5, 6 du carter - comportant des dômes 5 creux 7 - des parties 3, 4 de la coque, d'une zone convexe 18, grâce à quoi il en résulte un agrandissement de l'espace intérieur entre les dômes creux, dans le cas d'une largeur variable de l'intervalle d'écoulement 13. De cette manière, on peut s'opposer à un échauffement non souhaitable du carter 10 2 du catalyseur, en provoquant l'entraînement d'un flux ayant un effet refroidissant dans la zone centrale de l'écoulement, dont la couche limite extérieure s'écoule le long des surfaces du catalyseur. R E V E N D I C A T I O N S 1. Catalyseur servant au retraitement des gaz d'échappement 5 d'un moteur thermique, en particulier d'un outil de travail guidé manuellement, comprenant un carter (2) du catalyseur pouvant être traversé par un écoulement, carter dans l'espace intérieur (9) duquel des parties de parois dotées au moins partiellement d'une surface 10 catalytiquement efficace sont prévues dans un trajet d'écoulement compris entre des ouvertures de passage (8, 10) servant à l'entrée et à la sortie de gaz d'échappement, caractérisé en ce que, au niveau de deux parois opposées 15 (5, 6) du carter (2) du catalyseur, sont conformés, à chaque fois, des dômes creux (7) pénétrant dans l'espace intérieur (9) du carter, lesquels dômes creux, au niveau de leurs extrémités libres, présentent des ouvertures de passage (8) et s'étendent au-delà des extrémités libres 20 des dômes creux (7) de la paroi opposée (5, 6) du carter. 2. Catalyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une multiplicité de dômes creux (7) est prévue, respectivement, au niveau des parois (5, 6) du carter, 25 lesquels dômes creux pénètrent à chaque fois dans les espaces intermédiaires des dômes creux (7) de la paroi respectivement opposée (5, 6) du carter. 3. Catalyseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en 30 ce que le carter (2) du catalyseur est composé de deux parties (3, 4) d'une coque, o chaque partie (3, 4) de la coque présente l'une des parois (5, 6) du carter, dotée de dômes creux (7). 4. Catalyseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parties (3, 4) de la coque sont des pièces embouties, en tôle, d'un seul tenant. 5. Catalyseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dômes creux (7) sont configurés de manière pratiquement cylindrique. 6. Catalyseur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en 10 ce que les dômes creux (7) sont conformés en étant rétrécis de manière conique vers l'extrémité libre. 7. Catalyseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les extrémités libres des 15 dômes creux (7), en formant un intervalle d'écoulement (13), vont jusqu'à proximité de la paroi opposée (5, 6) du carter. 8. Catalyseur selon la revendication 7, caractérisé en ce 20 que l'intervalle d'écoulement (13) présente des sections réduites dans le cas de dômes creux (7) se trouvant à l'extérieur. 9. Catalyseur selon l'une quelconque des revendications 1 25 à 8, caractérisé en ce que les surfaces des dômes creux (7) présentent un revêtement catalytiquement efficace. 10. Catalyseur selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les parties (3, 4) de la coque 30 sont en appui l'une contre l'autre sur un bord circulaire (15) formant collerette. 11. Catalyseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les parties (3, 4) de la coque du carter (2) du 35 catalyseur sont reliées, dans la zone du rebord (15) formant collerette, par un bord rabattu (17). 12. Catalyseur selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l'une des parties (4) de la coque est configurée en forme de creuset et comprend le rebord (15) 5 formant collerette, l'autre partie (3) de la coque étant dotée d'un bord d'appui (16) ayant la dimension du rebord (15) formant collerette et dépassant de la zone de la paroi (5) du carter, dotée de dômes creux (7). 13. Catalyseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les ouvertures de passage (8) forment, au niveau des extrémités libres des dômes creux (7), la sortie du catalyseur (1). 14. Catalyseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le catalyseur (1) est conçu pour l'utilisation dans un pot d'échappement (20) et forme l'entrée du pot d'échappement (20). 15. Catalyseur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'une fenêtre d'entrée (10) du carter (2) du catalyseur, une fois que le carter du catalyseur est monté, se trouve à la même hauteur qu'une ouverture d'entrée (21) du pot d'échappement (20). 16. Catalyseur selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le carter (2) du catalyseur présente des perçages (27) placés en superposition et servant à recevoir des éléments de fixation traversant le carter 30 (2).