Brevet FR2846037A1 — publié le 20040423

L'invention a trait à un procédé de montage de corps de catalyseur, notamment en céramique, dans un tube, plus particulièrement de forme cylindrique, destiné à définir l'enveloppe du catalyseur prévu apte à être inséré dans une ligne d'échappement pour véhicule automobile. La présente invention concerne le domaine des lignes d'échappement pour véhicule automobile et a trait, plus particulièrement, à des catalyseurs. A l'heure actuelle différentes solutions sont adoptées 10 pour intégrer un corps de catalyseur en céramique, ci-après dénommé monolithe, à l'intérieur d'une enveloppe. Celle-ci se termine, usuellement, à ses extrémités par des cônes d'entrée et de sortie permettant son intégration au niveau de la tubulure définissant une ligne d'échappement. Ainsi, il est connu de concevoir ladite enveloppe sous forme de deux demi coquilles à même d'enserrer, avant assemblage par soudure, le monolithe dont l'immobilisation est obtenue au travers d'une précontrainte imprimée à un matelas de montage compressible qui l'enveloppe. Une autre solution consiste à enrouler autour de ce corps de catalyseur, en particulier en céramique et enrobé d'un matelas de montage, une bande métallique dont on vient ensuite souder les bords longitudinaux de manière à former une enveloppe tubulaire. Si ces deux solutions conduisent à des temps de fabrication relativement longs, le procédé consistant à insérer le monolithe, au moyen d'une presse, dans un tube préfabriqué vient répondre à cet inconvénient. A ce propos, il convient de rappeler qu'au travers de la 30 fabrication même de ces corps de catalyseur en céramique, ceuxci présentent des dimensions s'inscrivant dans des plages de tolérance très larges. Ainsi, cette tolérance peut être de l'ordre de plus ou moins deux millimètres sur leur diamètre. Il convient de rappeler, en effet, qu'en sortie 35 d'extrusion, ces corps de catalyseur en céramique sont soumis à une opération de cuisson au cours de laquelle ils sont disposés, soit debout verticalement, soit couchés, et il se produit un affaissement du matériau conférant à ces corps, selon le cas, une forme en tronc de cône, une section de forme ovode ou encore une légère cambrure sur leur longueur. Une première solution pour répondre à cette difficulté résultant de leur forme aux dimensions variables a consisté à envelopper le monolithe en céramique d'un manteau de montage de forte épaisseur et à coefficient de compressibilité élevé permettant, justement, de compenser ces variations 10 dimensionnelles entre la section externe d'un monolithe et celle interne d'un tube. Celle-ci est d'ailleurs choisie pour convenir à la section la plus importante que peut emprunter un tel monolithe. Il va sans dire que ce manteau de montage épais représente 15 un cot de revient non négligeable, sans compter que, même parfaitement compressible, il en résulte des variations dans des conditions d'insertion en force du corps de catalyseur dans son tube. Dans le cadre du document EP-0 681 095 il a été décrit un 20 procédé et un appareil de montage d'un corps de catalyseur en céramique dans un tuba, procédé consistant à mesurer préalablement la section du monolithe et à ajuster en conséquence et par expansion, la section du tube. En cas d'introduction de deux corps de catalyseur 25 distincts dans un tel tube, celui-ci est ajusté en diamètre en fonction de chacun d'eux dans les portions occupées par ceuxci. L'inconvénient d'un tel procédé consiste en ce que l'adaptation de la section du tube à celle du monolithe ne peut 30 être qu'approximative. En effet, en raison de la nature de l'outillage d'expansion utilisé, il n'est tenu compte, pour un monolithe donné, que de la section maximale de ce monolithe, ou de la moyenne des sections mesurées à ses extrémités. Autrement dit, la section du tube ne peut être adaptée à celle du 35 monolithe sur toute la longueur de ce dernier. Pourtant, comme cela a été précisé plus haut, certains de ces monolithes peuvent être en forme de tronc de cône et présenter, ainsi, une différence de section importante entre l'une de ses extrémités et son extrémité opposée. La présente invention se propose d'apporter une solution à 5 ce problème et consiste en un procédé de montage d'un corps de catalyseur, notamment en céramique, dans un tube, plus particulièrement de forme cylindrique, destiné à définir l'enveloppe du catalyseur caractérisé en ce que: - sur la longueur du corps de catalyseur l'on effectue un relevé de sa section; - et on procède à une adaptation, sous forme d'un retreint et/ou d'une expansion, du tube en fonction du relevé de section effectué, selon le cas après ou avant y avoir inséré ledit corps de catalyseur, éventuellement enveloppé d'un 15 matelas de montage. De manière avantageuse, il est procédé sur la longueur du corps de catalyseur à plusieurs relevés de sa section de manière à rétreindre et/ou à procéder à une expansion du tube, partiellement ou sur toute la longueur dudit corps de 20 catalyseur, proportionnellement et en fonction desdits relevés. Selon une autre particularité de la présente invention il est procédé, le long du tube, à des rétreints et/ou à des expansions localisés réalisés au droit et en fonction des relevés de section ayant été effectués préalablement sur la 25 longueur du corps de catalyseur. L'opération de rétreint et/ou d'expansion intervient proportionnellement à un relevé de section, sachant que plusieurs relevés sont préférentiellement exécutés le long du monolithe. Ainsi, on peut tenir compte de la géométrie globale 30 de ce dernier, en particulier en procédant à des rétreints et/ ou à des expansions localisés de tube, aux endroits, par rapport au monolithe, o les relevés ont été effectués. De manière tout particulièrement avantageuse, lorsqu'il est procédé exclusivement par rétreints, le monolithe n'est 35 plus nécessairement introduit en force dans le tube destiné à définir l'enveloppe dudit catalyseur, mais on vient rétreindre le tube après y avoir introduit sans contrainte le corps de catalyseur en céramique. En fin de compte, au travers de la présente invention il est envisageable, dans ceztains cas, de s'affranchir du manteau 5 de montage qui enveloppe généralement le corps de catalyseur. Tout du moins, il peut être défini de très faible épaisseur et, par conséquent, d'un cot de revient réduit, même pour des monolithes à très grande porosité et, donc, particulièrement fragiles. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se rapportant à un exemple de réalisation donné à titre d'exemple indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se 15 référant au dessin ci-joint dans lequel: - la figure 1 est une représentation schématisée et en coupe d'un catalyseur conçu selon le procédé conforme à l'invention; - les figures 2, 3 et 4 illustrent, de manière schématisée, des corps de catalyseur qui présentent différentes déformations auxquelles est capable de s'adapter le procédé de montage conforme à l'invention; - la figure 5 illustre, de manière schématisée, l'étape de relevé de section le long d'un catalyseur; - la figure 6 représente, de manière schématisée, l'opération de sertissage intervenant en fonction des relevés qui sont effectués sur le corps de catalyseur. Tel que représenté dans les figures du dessin ci-joint, la présente invention a trait à un catalyseur 1 destiné à 30 s'intégrer dans une ligne d'échappement de véhicule automobile. Un tel catalyseur 1 comporte une enveloppe 2 terminée à ses extrémités 3, 4 par des cônes d'entrée 5 et de sortie 6 des gaz d'échappement. Cette enveloppe 2 emprisonne un ou plusieurs corps de 35 catalyseurs 7, notamment en céramique. A ce propos, de tels corps de catalyseurs en céramique ou monolithe 7 sont obtenus par extrusion et cuisson, d'o résulte une irrégularité dans leurs formes et dimensions. Les figures 2 à 4 ont pour but de représenter, 5 schématiquement, les différents défauts de forme que peuvent présenter de tels corps de catalyseurs 7 après cuisson. Ainsi, lorsqu'ils ont été disposés debout verticalement dans le four de cuisson, il est usuel qu'ils adoptent une forme en tronc de cône représentée dans la figure 2. Ils peuvent 10 encore présenter une légère cambrure, comme représentée dans la figure 4, alors que disposés dans ce four horizontalement, leur section, souvent ronde au départ, est davantage ovode à l'issue. Cela pose, par conséquent, le problème de l'immobilisation 15 de ces corps de catalyseurs 7 à l'intérieur de l'enveloppe 2, en particulier lorsque celle-ci est conçue à partir d'un tube 8, comme illustré dans la figure 6, dont on vient conformer les extrémités en cône, par exemple par fluotournage. Sur ces extrémités du tube 8 peuvent encore être rapportées, notamment 20 par soudure, des pièces définissant ces cônes. A noter que le tube 8, proprement dit, peut être obtenu de différentes manières, en particulier par enroulement et soudure d'une bande métallique. En fin de compte, selon le procédé conforme à l'invention, 25 l'on vient relever initialement la section 11 de ce corps de catalyseur 7 puis, après ou selon le cas avant introduction de ce dernier dans le tube 8, celui-ci est rétreint et/ou expansé en fonction de cette section 11 mesurée. Finalement, cette restriction et/ou expansion est 30 déterminée de manière à assurer l'immobilisation du corps de catalyseur 7 dans le tube 8. A noter, en particulier, qu'il est tenu compte, pour déterminer l'importance du rétreint et/ou de l'expansion à effectuer, de l'épaisseur 12 du manteau de montage 10 et en particulier de sa compressibilité de manière à ne pas 35 altérer ledit corps de catalyseur 7. Avantageusement, il est procédé le long du corps de catalyseur 7, à plusieurs relevés de section liA, 11B, 11C, l1D, sachant qu'une fois introduit dans le tube 8 il est procédé, sensiblement au droit du corps du catalyseur 7 o l'on 5 aura effectué, préalablement, ces relevés de section l1A à 1lD, à des rétreints et/ou à des expansions localisés, chaque rétreint et/ou expansion étant réalisé en fonction desdits relevés liA à 11D. Les figures s'appliquent à une solution o il est procédé 10 exclusivement à des rétreints qui, étant réalisés localement, se présentent sous forme de sertissages 13A à 13D. Dans ce cas, la section interne initiale 9 du tube 8 est préférentiellement définie apte à recevoir, sans difficulté, un corps de catalyseur 7 qui, dans une plage de tolérance 15 déterminée, présente la section la plus importante. A noter, à ce propos, que cette section peut être relative dans le cas d'un corps de catalyseur de forme incurvée comme représenté dans la figure 4. En fin de compte, il doit être préférentiellement possible 20 d'y insérer, avec une pression maximum déterminée, voire sans pression, un tel corps de catalyseur 7 comportant la section la plus importante et enveloppé, le cas échéant, d'un manteau de montage 10 comme illustré dans la figure 1. En somme l'on vient ajuster la forme du tube 2, par une 25 pluralité de rétreints et/ou expansions, à la forme du corps de catalyseur 7. Evidemment le principe est strictement le même lorsque, dans l'enveloppe 2 donc le tube 8, doivent prendre position, non pas un, mais plusieurs corps de catalyseurs 7. De manière préférentielle, les rétreints et/ou expansions localisés 13A à 13D interviennent dans les portions d'extrémité 16, 17 d'un corps de catalyseur 7, portions dans lesquelles il est par ailleurs réalisé les relevés de section lA à 11D. L'on comprend, à présent, qu'en ajustant finement le 35 rétreint et/ou l'expansion appliqué au tube 8 pour immobiliser, à l'intérieur, un corps de catalyseur 7, l'on peut même envisager, dans certains cas, de s'affranchir d'un manteau de montage 10. Tout au moins celui-ci peut être déterminé d'épaisseur 12 minimale pour un cot de revient réduit. On notera encore que de manière avantageuse cette 5 immobilisation du corps de catalyseur 7 dans le tube 8 peutêtre améliorée, tout du moins par rapport à des déplacements axiaux, au travers d'épaulements 19, 20 réalisés au niveau du tube 8, de part et d'autre du ou des corps de catalyseurs 7, comme visible dans la figure 1. A noter, à ce propos, que de 10 tels épaulements peuvent encore être conçus à hauteur des extrémités de chacun des corps de catalyseurs 7. De manière préférentielle, la ou les opérations de rétreint et/ou d'expansion sont réalisées par fluotournage. D'ailleurs les épaulements 19, 20 auxquels il a été fait 15 référence cidessus peuvent, eux aussi, être réalisés de cette manière. La présente invention apporte, par conséquent, un net progrès dans le domaine technique considéré. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme 20 de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1. Procédé de montage de corps de catalyseur (7), notamment en céramique, dans un tube (8), plus particulièrement 5 de forme cylindrique, destiné à définir l'enveloppe (2) du catalyseur (1) prévu apte à être inséré dans une ligne d'échappement pour véhicule automobile, caractérisé par le fait que: - sur la longueur du corps de catalyseur (7) l'on effectue un 10 relevé de sa section (11); - et on procède à une adaptation, sous forme d'un retreint et/ou d'une expansion, du tube (8) en fonction du relevé de section (11) effectué, selon le cas après ou avant y avoir inséré ledit corps de catalyseur, éventuellement enveloppé 15 d'un matelas de montage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que sur la longueur du corps de catalyseur (7) l'on effectue plusieurs relevés (liA à llD) de sa section de manière à rétreindre et/ou procéder à des expansions du tube (8), 20 partiellement ou sur toute la longueur dudit corps de catalyseur (7) proportionnellement et en fonction desdits relevés ( 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on effectue le long du tube (8) des rétreints et/ ou 25 des expansions localisés (13A à 13D) au droit et en fonction des relevés de section (liA à llD) ayant été effectués préalablement sur la longueur du corps du catalyseur (7). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on effectue les rétreints et/ou des expansions 30 localisés (13A à 13D), sous forme de sertissages, dans les portions d'extrémité (16, 17) d'un corps de catalyseur (7), portions dans lesquelles il est par ailleurs réalisé des relevés de section ( 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section interne initiale (9) du tube (8) est définie apte à recevoir un corps de catalyseur (7) qui, dans une plage de tolérance déterminée, présente la section la plus importante pour immobiliser ledit corps de catalyseur (7) dans ledit tube (8) par un ou une pluralité de rétreints localisés (13A à 13D), sous forme de 5 sertissage, en fonction d'un ou, selon le cas, de plusieurs relevés de section (11; lA à llD) de ce corps de catalyseur (7). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on réalise des épaulements 10 (19, 20) au niveau du tube (8), de part et d'autre d'un ou de plusieurs corps de catalyseur (7) pour immobiliser axialement ce ou ces derniers 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les opérations de 15 rétreint et/ou d'expansion sont réalisée par fluotournage.