Brevet FR2866060A1 — publié le 20050812

La présente invention concerne un dispositif de traitement des gaz d'échappement, du type comportant: - une enveloppe délimitant un conduit de circulation des gaz d'échappement; - un organe de traitement des gaz disposé transversalement dans le conduit; - une nappe intermédiaire interposée entre la périphérie de l'organe de traitement et l'enveloppe; et - une virole annulaire de protection de l'extrémité de la nappe dispo- sée du côté aval de l'organe de traitement en considérant le sens de circula- tion normal des gaz au travers du dispositif. Afin d'assurer la dépollution des moteurs thermiques, notamment des moteurs Diesel ou à essence des véhicules automobiles, il est connu d'équiper la ligne d'échappement d'un ou de plusieurs dispositifs de traitement des gaz, notamment des dispositifs de traitement catalytique et/ou des dispositifs incorporant des filtres à particules. L'organe de traitement, constitué suivant le cas d'un filtre à particules ou d'un organe de purification catalytique, est disposé dans un conduit de circulation des gaz délimité par une enveloppe extérieure. Pour assurer la retenue de l'organe de traitement, et ce quelles que soient les conditions de dilatation, il est connu d'interposer une nappe intermédiaire entre l'organe de traitement et l'enveloppe. Cette nappe peut être de type intumescent (Ibiden100 ou XPEAV2 par exemple) ou de type non intumescent (Ecoflex 200TM ou Flec N263TM par exemple). La nappe intermédiaire est exposée aux gaz d'échappement à ses extrémités amont et aval. La nappe étant relativement fragile, il est connu de protéger les extrémités amont et aval de la nappe par exemple par la mise en place d'un joint recouvrant ses surfaces d'extrémité exposées. Ce joint constitue une virole ayant en section la forme d'un U. Le joint est formé par exemple d'un tricot métallique enchâssant les extrémités de la nappe, les flancs du tricot métallique étant retenus, d'un côté, entre la nappe et l'organe de traitement et, de l'autre, entre la nappe et l'enveloppe. Le tricot métallique est relativement coûteux et sa mise en place est délicate. L'invention a pour but de proposer un dispositif de traitement comportant des moyens de protection des extrémités de la nappe intermédiaire entourant l'organe de traitement qui soit d'un coût de fabrication réduit. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de traitement des gaz d'échappement du type précité, caractérisé en ce que ladite virole annulaire comporte une jupe interposée entre la nappe et l'organe de traitement à son extrémité aval et un tronçon convergent prolongeant axialement la jupe au- delà de l'organe de traitement, le tronçon convergent ayant une section progressivement décroissante en s'écartant de l'organe de traitement. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif de traitement comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la virole annulaire de protection est formée d'un flan métallique ayant une épaisseur comprise entre 2 dixièmes et 5 dixièmes de millimètre; - que l'organe annulaire de protection est formé en acier inoxydable; - la virole annulaire de protection est constituée d'une bande de tôle roulée et dont les deux extrémités sont raboutées l'une à l'autre; - la longueur du tronçon convergent en considérant la direction de circulation des gaz est comprise entre 0,5 cm et 1,5 cm; - la différence de diamètre de la virole entre les deux extrémités axiales du tronçon convergent est comprise entre 0,3 cm et 0,5 cm; et - l'enveloppe comporte un rétreint au voisinage de l'extrémité aval de l'organe de traitement, et la nappe se prolonge au-delà de l'extrémité aval de l'organe de traitement et est enserrée entre le tronçon convergent de la virole annulaire et ledit rétreint. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de traitement selon l'invention; et - la figure 2 est une vue à plus grande échelle de la partie d'extrémité de l'organe de traitement entourée par la nappe. Sur la figure 1 est illustré un dispositif 10 de traitement des gaz d'échappement formant un tronçon d'une ligne d'échappement d'un véhicule à moteur thermique, tel qu'un véhicule à moteur Diesel. Ce tronçon comporte un volume d'échappement 12 renfermant un premier organe de traite- ment 14 tel qu'un organe de purification catalytique ou un filtre à particules. Le volume d'échappement 12 est délimité par une enveloppe cylindrique 16 délimitant un passage de circulation des gaz d'échappement. Les extrémités de l'enveloppe cylindrique 16 sont prolongées par un tronçon convergent et un tronçon divergent en considérant le sens d'écoulement des gaz dans le volume d'échappement. Une nappe intermédiaire 18 formée d'un matériau intumescent (XPEAV2TM d'Unifrax)est interposée entre l'organe de traitement 14 et la paroi cylindrique 16. Cette nappe est formée par exemple de fibres de céramique entrelacées. La nappe 18 a une épaisseur de l'ordre de 3 mm. L'enveloppe 16, généralement cylindrique, présente, en aval de l'organe de traitement 14, en considérant le sens d'écoulement des gaz, un rétreint périphérique 20 définissant intérieurement un épaulement d'appui de la nappe 18 et de retenue axiale de l'organe de traitement 14. En particulier, la section extérieure de l'organe de traitement 14 est supérieure à la section intérieure de l'enveloppe 12, au-delà du rétreint 20. Un second organe de traitement 21 est prévu dans l'enveloppe 16. II s'agit, suivant le cas, d'un organe de purification catalytique ou d'un filtre à particules. II est agencé et notamment retenu, comme le premier organe 14, par une nappe périphérique. Une virole annulaire 22 de protection de l'extrémité de la nappe 18 disposée du côté aval de l'organe de traitement 14 est disposée à l'extrémité aval de l'organe de traitement 14 entre celui-ci et la nappe 18. Un tel agencement est prévu également pour le second organe de traitement 21 mais ce dernier étant identique, il ne sera pas décrit en détail. Plus précisément, selon l'invention, la virole annulaire de protection 22 constitue un déflecteur aval assurant une concentration des gaz en sortie de l'organe de traitement 14 vers l'axe de celui-ci. La virole annulaire 22 comporte une jupe 24 généralement cylindrique interposée entre l'organe de traitement 14 et la nappe 18 et un tronçon convergent 26 prolongeant axialement la jupe 24 au-delà de l'organe de traitement 14. Ce tronçon convergent 22 présente, intérieurement et extérieu- rement, une section progressivement décroissante en s'écartant de l'organe de traitement 14. La jupe 24 et le tronçon convergent 26 sont venus de matière et sont formés par exemple d'un flan de tôle en forme de bande ouvragé et refermé sur lui-même. Les extrémités du flan de tôle sont raboutées l'une à l'autre longitudinalement pour former un anneau. Cette virole annulaire est d'épaisseur réduite et est formée par exemple d'acier inoxydable. Son épaisseur est comprise entre 2 dixièmes et 5 dixièmes de millimètre. La longueur de la jupe 24, mesurée suivant l'axe de l'organe de traitement, est comprise entre 15 et 20 millimètres, alors que la longueur mesu- rée de la même manière du tronçon convergent 26 est comprise entre 5 et 15 millimètres. Le tronçon convergent présente un angle par rapport à l'axe de l'organe de traitement compris entre 10 et 15. Le diamètre amont du tronçon convergent 26 est de 0,3 cm à 0,5 cm plus grand que son diamètre aval pour un organe de traitement dont le diamètre est compris entre 6 cm et 15,5 cm. Comme illustré sur la figure 2, la nappe 18 se prolonge axialement audelà de l'organe de traitement 14 et est enserrée entre l'enveloppe 12 dans la région du rétreint 20 et le tronçon convergent 26 de l'organe annu- taire de protection. Lors de la circulation des gaz, on comprend que le tronçon convergent 26 provoque une déviation des gaz d'échappement en sortie de l'organe de traitement, évitant ainsi que les gaz d'échappement entrent en contact avec la nappe 18. Ainsi, le tronçon convergent 26 protège d'une part la nappe 18 directement grâce sa présence et évite par ailleurs que les gaz ne soient dirigés vers la nappe, puisque ce tronçon convergent écarte au contraire les gaz en sortie de l'organe de purification catalytique. Qui plus est, la nappe 18 se prolongeant au-delà de l'organe de traitement 14 par un prolongement enserré entre le rétreint 20 et le tronçon convergent 26, la nappe 18 exerce une fonction d'amortissement axial des éventuels mouvements de l'organe de purification catalytique. L'organe an- nulaire de protection 22 évite ainsi le glissement de l'organe de purification catalytique suivant l'axe longitudinal. Plus généralement, un tel agencement comportant une nappe intermédiaire et un organe annulaire de protection formant un déflecteur peut avantageusement être utilisé avec tout organe de traitement disposé transversalement dans un conduit délimité par une enveloppe d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement et notamment, comme décrit ici, un organe de purification catalytique ou un filtre à particules. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de traitement des gaz d'échappement comportant: - une enveloppe (12) délimitant un conduit de circulation des gaz d'échappement; - un organe (14) de traitement des gaz disposé transversalement dans le conduit; - une nappe intermédiaire (18) interposée entre la périphérie de l'organe de traitement (14) et l'enveloppe (16) ; et - une virole annulaire (22) de protection de l'extrémité de la nappe (18) disposée du côté aval de l'organe de traitement (14) en considérant le sens de circulation normal des gaz au travers du dispositif, caractérisé en ce que ladite virole annulaire (22) comporte une jupe (26) interposée entre la nappe (18) et l'organe de traitement (14) à son extrémité aval et un tronçon convergent (26) prolongeant axialement la jupe (24) au- delà de l'organe de traitement (14), le tronçon convergent (26) ayant une section progressivement décroissante en s'écartant de l'organe de traite- ment (14). 2.- Dispositif de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la virole annulaire de protection (22) est formée d'un flan métallique ayant une épaisseur comprise entre 2 dixièmes et 5 dixièmes de millimètre. 3.- Dispositif de traitement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe annulaire de protection (26) est formé en acier inoxydable. 4.- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la virole annulaire de protection (22) est constituée d'une bande de tôle roulée et dont les deux extrémités sont raboutées l'une à l'autre. 5.- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur du tronçon convergent (26) en considérant la direction de circulation des gaz est comprise entre 0,5 cm et 1,5 cm. 6.- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la différence de diamètre de la virole entre les deux extrémités axiales du tronçon convergent (26) est comprise entre 0,3 cm et 0,5 cm. 7.- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe comporte un rétreint (20) au voisinage de l'extrémité aval de l'organe de traitement (14), et en ce que la nappe (18) se prolonge au-delà de l'extrémité aval de l'organe de traitement (14) et est enserrée entre le tronçon convergent (26) de la virole annulaire et ledit rétreint (20).