Brevet FR2962122A1 — publié le 20120106

Procédé de fabrication d'une cartouche de stockage d'ammoniaque, notamment pour système d'échappement de gaz de véhicule automobile La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une cartouche de stockage d'ammoniaque. Une telle cartouche est notamment destinée à équiper un système d'échappement de gaz de véhicule automobile. Afin de réduire les émissions de monoxyde d'azote (NO) et de dioxyde d'azote (NO2) dans les gaz d'échappement, notamment de moteur Diesel, de l'ammoniaque (NH3) est généralement injecté dans le système de gaz d'échappement. L'ammoniaque réagit alors avec le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2), produisant de l'azote et de l'eau. Pour des raisons de sécurité, l'ammoniaque n'est pas stocké sous forme brute, mais sous forme d'un matériau, généralement réalisé par absorption ou adsorption d'ammoniaque par des sels métallo-chloreux. Ce matériau ainsi obtenu est alors stocké dans ladite cartouche. Lors de son utilisation, cette cartouche est chauffée de sorte que l'ammoniaque stocké dans cette cartouche doit désorbé, pour être injecté sous forme gazeuse dans le système de gaz d'échappement. On connaît déjà, dans l'état de la technique, notamment d'après WO 2006/081824, un procédé de fabrication d'une cartouche de stockage d'ammoniaque, notamment pour système d'échappement de gaz de véhicule automobile, comportant : - une étape d'approvisionnement d'un matériau capable d'absorber ou d'adsorber, et de désorber, de l'ammoniaque, ce matériau étant au moins partiellement saturé en ammoniaque, - une étape de réalisation d'un élément intermédiaire, comportant le compactage dudit matériau de façon à former l'élément intermédiaire, et - une étape d'empilement d'au moins deux éléments intermédiaires dans une coque de la cartouche. L'efficacité de la cartouche fabriquée par un tel procédé n'est pas optimale, du fait qu'il peut subsister des jeux entre les éléments intermédiaires, et entre les éléments intermédiaires et la coque. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient, en fournissant un procédé de fabrication d'une cartouche de stockage d'ammoniaque à efficacité optimisée, notamment en ce qui concerne les transferts de chaleur dans la cartouche. 2 A cet effet, l'invention a notamment pour objet un procédé de fabrication d'une cartouche de stockage d'ammoniaque, notamment pour système d'échappement de gaz de véhicule automobile, comportant : - une étape d'approvisionnement d'un matériau capable d'absorber ou d'adsorber de l'ammoniaque, au moins partiellement saturé en ammoniaque, - une étape de réalisation d'un élément intermédiaire, comportant le compactage dudit matériau de façon à former l'élément intermédiaire, - une étape d'empilement d'au moins deux éléments intermédiaires dans une coque de la cartouche, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de compression de l'empilement des éléments intermédiaires dans la coque. On rappelle qu'une étape de compactage a pour effet de modifier la densité du matériau compacté. Le procédé selon l'invention ne comporte qu'une étape de compactage, si bien qu'il permet facilement de maîtriser la densité du matériau. En revanche, une étape de compression ne modifie sensiblement pas la densité du matériau. L'étape de compression est destinée à appliquer les éléments intermédiaires les uns sur les autres, de sorte que ces éléments intermédiaires se retrouvent en contact étroit, sans jeu, entre eux. Cette compression axiale des éléments intermédiaire a notamment pour effet d'étendre radialement ces éléments intermédiaires, de sorte que le contact entre ces éléments intermédiaires et la paroi interne de la coque est assuré. Ainsi, on assure un contact optimal entre les éléments intermédiaires empilés, et entre les éléments intermédiaires et la paroi interne de la coque. Ce contact optimal permet d'assurer une bonne diffusion de la chaleur dans la cartouche. On notera que la déformation de ces éléments intermédiaires est relativement faible lors de cette compression, ce qui limite la chaleur émise au cours de cette compression. La désorption d'ammoniaque est donc limitée lors de cette compression. En outre, la compression n'induit que peu de contraintes sur la coque, ce qui permet d'éviter une déformation et une usure de cette coque lors de cette compression. Le procédé selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement possibles : - le compactage du matériau est réalisé à une première pression, et la compression des éléments intermédiaires est réalisée à une seconde pression, inférieure à la première pression, - au cours de l'étape de réalisation de l'élément intermédiaire, le matériau est recouvert, de préférence après compactage, dans au moins une feuille conductrice thermiquement, par exemple une feuille d'aluminium, - l'étape de réalisation d'élément intermédiaire est réalisée de telle sorte que chaque élément intermédiaire présente une face inférieure et une face supérieure parallèles, présentant chacune un relief, - le matériau est recouvert par une feuille inférieure, définissant une face inférieure comprenant une partie concave, de préférence sensiblement tronconique, et, de préférence, par une feuille supérieure, définissant une face supérieure sensiblement parallèle à la face inférieure, - la coque présente une forme générale cylindrique, et chaque élément intermédiaire présente une forme générale de révolution autour d'un axe central, la coque présentant un diamètre intérieur supérieur au diamètre de l'élément intermédiaire avant l'étape de compression, - la coque présente une forme générale cylindrique, le procédé comportant, après l'étape de compression, une étape de fermeture de la coque au moyen de couvercles à chaque extrémité de la coque, par exemple par sertissage ou par agrafage, un joint d'étanchéité étant de préférence agencé entre la coque et chaque couvercle, - au moins un couvercle présente une forme complémentaire avec la forme d'une face d'un élément intermédiaire d'extrémité avec lequel il est en contact, - le matériau présente, après compactage, une densité comprise entre 1,25 et 1,4 Kgldm3. - lequel les sels absorbants sont des sels métallo-chloreux, par exemple des sels de chlorure de strontium ( SrCl2 ), et - le procédé comporte une étape de réalisation d'un orifice axial central dans chaque élément intermédiaire, cet orifice central étant destiné à autoriser le passage d'une résistance chauffante au sein de la cartouche lors de son utilisation. L'invention concerne également une cartouche de stockage d'ammoniaque, notamment pour système d'échappement de gaz de véhicule automobile, comportant une pluralité l'éléments intermédiaires empilés dans une coque, caractérisé en ce que chaque élément intermédiaire présente une face inférieure et une face supérieure parallèles, présentant chacune un relief. 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 figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente les étapes d'un procédé de fabrication selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; - les figures 2 à 4 représentent schématiquement une presse lors de l'étape de recouvrement d'un matériau capable d'absorber ou d'adsorber de l'ammoniaque, au moins partiellement saturé en ammoniaque ; - la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un élément intermédiaire réalisé au terme de l'étape de recouvrement ; - la figure 6 représente des machines réalisant une étape de compression des éléments intermédiaires ; - la figure 7 est une vue en coupe axiale d'une cartouche de stockage d'ammoniaque réalisée à l'aide du procédé de l'invention. On a représenté sur la figure 1 les étapes du procédé de fabrication d'une cartouche de stockage d'ammoniaque, notamment pour système d'échappement de gaz de véhicule automobile. La cartouche de stockage, représentée sur la figure 7, est désignée par la référence générale 10. Le procédé comporte une première étape 100 d'approvisionnement d'un matériau capable d'absorber ou d'adsorber, et de désorber, de l'ammoniaque, comportant par exemple des sels absorbants, tels que des sels métallo-chloreux, notamment de sels de chlorure de strontium (SrCl2 ). A cet effet, les sels de chlorure de strontium sont asséchés puis refroidis, avant d'être mélangés avec de l'ammoniaque, l'ammoniaque étant absorbé jusqu'à saturation. Le matériau ainsi obtenu est désigné par la formule chimique Sr(NH3)8C12. En variante, le matériau pourrait être obtenu par absorption ou adsorption de l'ammoniaque par tout type de sel absorbant adéquat. En terme général, la formule chimique du matériau s'écrit Ma (NH3)n Xz , où M représente au moins un cation choisi parmi un métal alcali, tel que le Lithium (Li), le Sodium (Na), le Potassium (K) ou le Césium (Cs), un métal terreux alcalin tel que le Magnésium (Mg), le Calcium (Ca) ou le Strontium (Sr), de l'Aluminium (Al) et un métal de transition tel que le Vanadium (V), Chrome (Cr), Manganèse (Mn), Fer (Fe), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Cuivre (Cu) ou Zinc (Zn), ou toute combinaison possible de ces éléments, tel que NaAI, KAI, K2Zn , CsCu ou K2Fe , X représente au moins un anion choisi parmi le fluoride, le chloride, le bromide, l'iodide, le nitrate, le thiocyanate, le sulphate, le molybdate, et le phosphate, a est le nombre de cations par molécule de sel, z est le nombre d'anions par molécule de sel, et n est un nombre de coordination, compris entre 2 et 12. Le procédé comporte ensuite une étape 110 de réalisation d'un élément intermédiaire, au cours de laquelle le matériau obtenu au terme de l'étape 100 d'approvisionnement est recouvert par au moins une feuille conductrice thermiquement, de façon à former l'élément intermédiaire. Cette étape de recouvrement est décrite en référence aux figures 2 à 4. Cette étape 110 est réalisée à l'aide d'une première presse 12 comportant une partie fixe 12A et une partie mobile 12B. La première presse 12 comporte un moule 14, présentant une partie inférieure 14A, portée par la partie fixe 12A de la première presse 12, et une partie supérieure 14B, portée par la partie mobile 12B de la première presse 12. Le moule 14 présente une forme générale de révolution autour d'un axe. La partie inférieure 14A présente une zone mâle 15A sensiblement tronconique, et la partie supérieure 14B présente une zone femelle 15B complémentaire de la zone mâle 15A. Ainsi, la première presse 12 permet notamment de conformer des feuilles conductrices thermiquement, de préférence en aluminium, en fournissant une feuille plane qu'on presse dans le moule 14. On obtient ainsi une feuille inférieure 16A, définissant notamment une face inférieure 18A comprenant une partie femelle sensiblement tronconique 20A, comme cela est représenté sur la figure 5. Cette feuille inférieure 16A définit également une face latérale circulaire 22A. En variante, la face inférieure pourrait présenter un relief différent de celui précédemment décrit. Comme cela est représenté sur la figure 3, le moule 14 est ensuite rempli du matériau 23. Ce matériau 23 est ensuite compacté à une première pression, par exemple comprise entre 1 et 2 t/cm2, comme cela est représenté sur la figure 4, jusqu'à obtenir une densité comprise entre 1,25 et 1,4 Kg/décimètres3. Au cours de ce compactage, la hauteur du matériau 23 passe par exemple de 65 mm à 20 mm. L'étape 110 se termine avantageusement par l'ajout d'une feuille supérieure 16B, définissant une face supérieure 18B sensiblement parallèle à la face inférieure 18A. En particulier, la face supérieure 18B comporte une partie mâle sensiblement tronconique 20B de forme complémentaire de la partie femelle tronconique 20A. En variante, l'élément intermédiaire 24 pourrait ne pas comporter de feuille supérieure On a représenté sur la figure 5 un élément intermédiaire 24 ainsi obtenu au terme de cette étape 110. Avantageusement, chaque élément intermédiaire 24 pourrait comporter un orifice axial central, autorisant le passage d'une résistance chauffante au sein de la cartouche 10 lors de son utilisation. Comme cela est représenté sur la figure 6, l'élément intermédiaire 24 obtenu est ensuite extrait de la première presse 12 pour être empilé dans une seconde presse 26 avec d'autres éléments intermédiaires 24, au cours d'une étape 120 d'empilement de ces éléments intermédiaires 24. A cet effet, on prévoit un dispositif d'extraction 27, comportant un bras 27A mobile entre les première 12 et seconde 26 presses, le bras 27A étant muni de moyens 27B de préhension de l'élément intermédiaire 24. Le bras 27A dépose les éléments intermédiaires 24 dans une coque 28 de cartouche, de façon à réaliser un empilement de ces éléments intermédiaires 24 dans cette coque 28. La coque 28 présente une forme générale cylindrique de diamètre intérieur supérieur au diamètre des éléments intermédiaires 24. La seconde presse 26 comporte une tige de support 30, destinée à recevoir l'empilement d'éléments intermédiaires 24. La tige de support 30 comporte une tête 32 de forme complémentaire de celle de la face inférieure 18A de chaque élément intermédiaire 24, de sorte que l'empilement soit maintenu de manière stable sur cette tête 32. On notera que, du fait des formes complémentaires mâle et femelle des faces inférieure 18A et supérieure 18B d'élément intermédiaire 24 adjacents dans l'empilement, ces éléments intermédiaires 24 sont centrés les uns par rapport aux autres le long d'un axe, et empilés de manière stable les uns sur les autres. Au cours d'une étape 130, les éléments intermédiaires empilés sont compressés, à une seconde pression inférieure à la première pression, dans la coque 28 par la seconde presse 26. Cette seconde pression est de préférence inférieure à un dixième de la première pression. Du fait de leur forme tronconique, ces éléments intermédiaires 24 s'étendent radialement lors de leur compression, jusqu'à entrer en contact avec la paroi intérieure de la coque 28. Cette compression ne change pas significativement la densité des éléments intermédiaires 24. Par exemple, la coque 28 présente un diamètre intérieur de 102 mm, et chaque élément intermédiaire présente un diamètre de 101,5 mm avant la compression. Après cette compression, les éléments intermédiaires 24 sont empilés sans jeu entre eux, et sans jeu avec la paroi intérieure de la coque 28. Les empilement et compression peuvent être réalisés en une seule fois ou en plusieurs opérations successives. Les éléments intermédiaires 24 se déforment peu au cours de la compression, si bien que les risques de pertes de matériau 23 lors de la compression sont limités. On notera que, par cette compression, les éléments intermédiaires 24 sont liés de manière réversible avec la coque 28. Ainsi, après utilisation de la cartouche, lorsque l'ammoniaque a été extraite des éléments intermédiaires 24, il est possible d'extraire les éléments intermédiaires 24 de la coque 28 pour les remplacer, et ainsi réutiliser la coque 28 pour la réalisation d'une nouvelle cartouche 10. Après que des éléments intermédiaires 24 aient été empilés et compressés sur toute la longueur de la coque 28, le procédé comporte une étape 140 de fermeture de la coque par des couvercles supérieur 34 et inférieur 36. De préférence, le couvercle supérieur 34 présente une forme complémentaire de celle de la face supérieure 18B de l'élément intermédiaire d'extrémité 24 avec lequel il est en contact. Le couvercle inférieur 36 peut également présenter une forme complémentaire avec la forme de la face inférieure 18A de l'élément intermédiaire d'extrémité 24 avec lequel il est en contact, ou, comme cela est représenté sur la figure 7, une forme plane. Avantageusement, la cartouche 10 comporte un connecteur 38, destiné à être connecté avec un tuyau (non représenté) destiné à récolté le gaz NH3 extrait du matériau lors de l'utilisation de la cartouche. De préférence, et notamment dans le cas d'une forme plane du couvercle inférieur 36, ce connecteur 38 forme également une entretoise entre le couvercle inférieur 36 et la face inférieure 18A de l'élément intermédiaire d'extrémité 24. De préférence, l'étape de fermeture est réalisée par sertissage, ou par agrafage des couvercles 34 et 36 à chaque extrémité de la coque 28. Une telle étape de sertissage ou d'agrafage, contrairement à une étape de soudage généralement utilisée dans l'état de la technique, ne produit pas de chaleur, et n'entraîne donc pas la désorption de l'ammoniaque stocké. Avantageusement, un joint d'étanchéité est prévu entre la coque 28 et chacun des couvercle 34, 36. On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes sans sortir du cadre des revendications. En particulier, les éléments intermédiaires 24 pourraient présenter une autre forme, par exemple à section transversale polygonale. Conformément à une autre variante, l'étape 130 de compression pourrait être réalisée par restriction de la coque 28, c'est-à-dire par compression radiale, de façon à diminuer son diamètre jusqu'à compresser radialement les éléments intermédiaires 24. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une cartouche (10) de stockage d'ammoniaque, notamment pour système d'échappement de gaz de véhicule automobile, comportant : - une étape (100) d'approvisionnement d'un matériau (23) capable d'absorber ou d'adsorber de l'ammoniaque, au moins partiellement saturé en ammoniaque, - une étape (110) de réalisation d'un élément intermédiaire (24), comportant le compactage dudit matériau (23) de façon à former l'élément intermédiaire (24), - une étape (120) d'empilement d'au moins deux éléments intermédiaires (24) dans une coque (28) de la cartouche (10), caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape (130) de compression de l'empilement des éléments intermédiaires dans la coque (28). 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel le compactage du matériau (23) est réalisé à une première pression, et la compression des éléments intermédiaires (24) est réalisée à une seconde pression, inférieure à la première pression. 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, au cours de l'étape (110) de réalisation de l'élément intermédiaire (24), le matériau (23) est recouvert, de préférence après compactage, dans au moins une feuille conductrice thermiquement (16A, 16B), par exemple une feuille d'aluminium. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape (110) de réalisation d'élément intermédiaire (24) est réalisée de telle sorte que chaque élément intermédiaire (24) présente une face inférieure (18A) et une face supérieure (18B) parallèles, présentant chacune un relief. 5. Procédé de fabrication selon les revendications 3 et 4 prises ensemble, dans lequel le matériau (23) est recouvert par une feuille inférieure (16A), définissant une face inférieure (18A) comprenant une partie (20A) concave, de préférence sensiblement tronconique, et, de préférence, par une feuille supérieure (16B), définissant une face supérieure (18B) sensiblement parallèle à la face inférieure (18A). 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la coque (28) présente une forme générale cylindrique, et chaque élément intermédiaire (24) présente une forme générale de révolution autour d'un axe central, la coque (28) présentant un diamètre intérieur supérieur au diamètre de l'élément intermédiaire (24) avant l'étape de compression (130). 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la coque (28) présente une forme générale cylindrique, le procédé comportant, après l'étape de compression (130), une étape (140) de fermeture de la coque (28) au moyen de couvercles (34, 36) à chaque extrémité de la coque (28), parexemple par sertissage ou par agrafage, un joint d'étanchéité étant de préférence agencé entre la coque et chaque couvercle (34, 36). 8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, dans lequel au moins un couvercle (34) présente une forme complémentaire avec la forme d'une face (18B) d'un élément intermédiaire (24) d'extrémité avec lequel il est en contact. 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau (23) présente, après compactage, une densité comprise entre 1,25 et 1,4 Kgldm3. 10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les sels absorbants sont des sels métallo-chloreux, par exemple des sels de chlorure de strontium (SrCl2 ). 11. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une étape de réalisation d'un orifice axial central dans chaque élément intermédiaire (24), cet orifice central étant destiné à autoriser le passage d'une résistance chauffante au sein de la cartouche (10) lors de son utilisation. 12. Cartouche (10) de stockage d'ammoniaque, notamment pour système d'échappement de gaz de véhicule automobile, comportant une pluralité l'éléments intermédiaires (24) empilés dans une coque (28), caractérisé en ce que chaque élément intermédiaire (24) présente une face inférieure (18A) et une face supérieure (18B) parallèles, présentant chacune un relief.