EP3394416A1 - Ensemble unité de conduite de gaz avec filtre à particules, procédé de fabrication de celui-ci et échangeur thermique pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur - Google Patents

Ensemble unité de conduite de gaz avec filtre à particules, procédé de fabrication de celui-ci et échangeur thermique pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur

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Publication number
EP3394416A1
EP3394416A1 EP16819312.6A EP16819312A EP3394416A1 EP 3394416 A1 EP3394416 A1 EP 3394416A1 EP 16819312 A EP16819312 A EP 16819312A EP 3394416 A1 EP3394416 A1 EP 3394416A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
heat exchanger
unit
filter
particulate filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16819312.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Carmen LARROSA LACUEY
Jésus JIMENEZ
Ruben LALAGUNA
Serafin URZAY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Termico SA
Original Assignee
Valeo Termico SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Termico SA filed Critical Valeo Termico SA
Publication of EP3394416A1 publication Critical patent/EP3394416A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/30—Connections of coolers to other devices, e.g. to valves, heaters, compressors or filters; Coolers characterised by their location on the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M26/11—Manufacture or assembly of EGR systems; Materials or coatings specially adapted for EGR systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/01—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using means for separating solid materials from heat-exchange fluids, e.g. filters

Definitions

  • the present invention generally relates, at a first point, to a gas-filter unit unit with a particulate filter, in particular for the exhaust gases of an engine, and more particularly to an assembly where the junction of the particulate filter with the gas piping unit is such as to ensure sealing.
  • a second aspect of the invention relates to a method of manufacturing the entire first point.
  • the present invention relates to a gas heat exchanger which comprises the entire first point.
  • the invention is particularly applicable in the exhaust gas recirculation exchangers of an engine ("Exhaust Gas Recirculation Coolers" or EGRC).
  • the main function of the EGR exchangers is the heat exchange between the exhaust gas and the coolant, in order to cool the gases.
  • EGR heat exchangers are widely used for diesel applications to reduce emissions and also serve in gasoline applications to reduce fuel consumption.
  • EGR heat exchangers there are two types: a first type consists of a housing inside which there is a bundle of parallel tubes for the passage of gases, the refrigerant circulating in the housing, outside the tubes, and the second type consists of a series of parallel plates which constitute the heat exchange surfaces, so that the exhaust gases and the refrigerant circulate between two plates, in alternating layers, with the possibility of including fins to improve the heat exchange.
  • the assembly between the tubes and the housing can be of different types.
  • the tubes are fixed at their ends between two support plates connected to each end of the housing, the two support plates having a plurality of orifices for the installation of the respective tubes.
  • connection means with the recirculation circuit which may consist of a V-shaped connection or of a peripheral connecting flange or a flange, depending on the design of the recirculation circuit in the recirculation circuit. which is connected the exchanger.
  • the peripheral collar can be assembled with a gas tank, so that the gas tank is an intermediate piece between the housing and the collar, or the collar can be assembled directly to the housing.
  • LP low pressure
  • Said filter is generally constituted by an independent component or, in some cases, by a component integrated with the RGE exchanger.
  • the following patent documents propose heat exchangers with particle filters attached or integrated in different parts of the heat exchanger.
  • the patent EP2273095B1 relates to a heat exchanger comprising a fluid filter integrated in said exchanger, which comprises a filter zone protruding from a flat surface. This filter is configured as a gasket and is mounted between the connection flange and the gas tank by means of hardware.
  • EP2194351 B1 relates to a heat exchanger comprising a particulate filter for filtering exhaust gas, structurally integrated inside the gas inlet tube of the heat exchanger.
  • the patent FR2938051 B1 relates to a heat exchanger which comprises a filter housed in a selected position so that the filter is disposed near an extreme side of the tubular bundle.
  • the patent ES2421 185B1 describes a heat exchanger which comprises a gas reservoir provided with an inlet port connectable to one end of the housing and an outlet connected to the line recirculating gas and a particulate filter assembled at the inlet port of the gas tank, preferably by arc or spot welding and, in addition, optionally by brazing.
  • Thermal exchangers which comprise a gas tank and a collar or a connecting flange, integrated to form a single piece, so that the end of the gas tank can be coupled to the gas outlet of the housing, as well as a particle filter internally coupled to the connecting collar or, as proposed in the Spanish application with the publication number 2531 124, also from the same holder as the present application, directly to the gas tank.
  • said Spanish application 2531 124 proposes a heat exchanger with a particle filter for filtering the exhaust gases associated with the outlet orifice of the gas reservoir and a seal disposed on an outer surface of the collar or the connecting flange, in which the filter is assembled by brazing between the gas tank and the collar or the connection flange, said filter thus being integrated into the gas tank forming a single piece which can be dismounted and can be coupled to the housing of the exchanger.
  • the particle filter assemblies with the connection flange or with the gas reservoir proposed in said antecedents, carried out by electrical welding and / or brazing, do not succeed in guaranteeing a sealing around the whole assembly since they run on the risk of deforming the peripheral frame of the filter on which the welding is carried out, whereby with them there is a risk that unwelded material enters the engine circuit.
  • the present invention relates, at a first point, to a gas filter unit unit with particulate filter, for a gas heat exchanger, especially for the exhaust gases of an engine, in which, so known per se, the gas pipe unit is adapted to be attached to the end of a heat exchanger block so that it remains in fluid communication with it for the gases to pass through and the filter is attached to the gas pipeline unit to filter the exhaust gases therethrough.
  • the particulate filter is attached to the gas conduit unit by means of a fully sealed assembly made by welding laser, thus ensuring a sealing all along the assembly or weld bead against the passage of even particles of a size of a few microns.
  • the gas conduit unit comprises a gas reservoir with a first portion including a first opening, connectable to an end of said heat exchanger block, and a second portion, including a second opening, be connected to a gas recirculation line, generally through a connection opening, the particulate filter being attached to said gas reservoir.
  • the particle filter of the assembly proposed by the first aspect of the invention comprises a peripheral frame having a first face in contact with a peripheral zone of the second part of the surrounding gas reservoir.
  • said peripheral frame being joined to said peripheral area by means of a continuous weld seam which delimits a closed circuit, which is produced by laser welding and which completely traverses the thickness of the peripheral frame and partially penetrates, controlled manner, in said second part of the gas tank.
  • the gas conduit unit includes a connection flange connectable at a first end to a gas recirculation line and attached, at a second end opposite to said first end, to a reservoir. of the gas pipeline unit or integrated therewith, the particulate filter being attached to said connecting flange and arranged to filter the gases therethrough and pass through a through opening of the flange of connection.
  • the particle filter of the assembly proposed by the first aspect of the invention comprises a peripheral frame having a first face in contact with a peripheral surface of said connecting flange surrounding said through aperture, said peripheral frame being joined to said peripheral surface by means of a continuous weld seam which delimits a closed circuit, which is produced by laser welding, which completely traverses the thickness of the peripheral frame and which partially penetrates, controlled way in the connection flange.
  • the assembly proposed by the first aspect of the invention comprises, as variants of any of the alternative embodiments described above, a reinforcing ring fixed to the second face of said peripheral frame opposite said first face to the average of the aforementioned continuous weld seam.
  • said reinforcing ring is made of metal, preferably of stainless steel, and said peripheral frame is made of metal or of thermoplastic material.
  • One of the advantages of using the reinforcement ring is that it allows to weld a filter whose peripheral frame is not perfectly concentric with the opening around which it must be welded (whether of connecting flange or gas tank).
  • the particulate filter is configured to block the passage of larger particles than the soot particles.
  • a second aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a gas filter unit unit with particle filter, for gas heat exchanger, especially for the exhaust of an engine, the driving unit. of gas being adapted to attach to one end of a heat exchanger block so that it remains in fluid communication therewith for the gases to pass therethrough, wherein the method comprises the operation of securing immovable the particulate filter at the gas line unit to filter the exhaust gases passing through it.
  • the one proposed by the second aspect of the present invention comprises performing the attachment of the particle filter to the laser welding gas pipe unit, which provides a completely watertight assembly. passage of even particles of a size of a few microns.
  • a third aspect of the present invention relates to a gas heat exchanger, in particular for the exhaust gases of an engine, which comprises:
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the assembly proposed by the first aspect of the invention, for one embodiment in which the particle filter is arranged to attach to an integrated connection flange. to a gas tank;
  • FIG. 2 is a perspective view of part of the assembly illustrated in FIG.
  • Figure 3 shows a view similar to that of Figure 2 but where the particle filter is also shown in section along the above-mentioned transverse plane, and an enlargement of a detail of said view
  • Figure 4 shows views similar to those of Figure 3, but for another embodiment slightly different from that of Figure 3, since the particle filter frame does not include a peripheral flange
  • Figure 5 shows views similar to those of Figure 3, for the same embodiment, but once the filter has been attached to the laser welding connection flange
  • Figure 6 shows an elevation and enlargement of a detail thereof, which correspond to those of Figure 5, for the same embodiment
  • Figure 7 shows a perspective view of the assembly proposed by the first aspect of the invention, for one embodiment in which the particulate filter is arranged to attach to a gas reservoir, as well as an enlargement of a detail of this view; for the sake of clarity only a part of the gas reservoir resulting from a
  • the assembly proposed by the first aspect of the present invention which comprises a gas conduit unit 2 and a particle filter 3, wherein the driving unit of gas 2 is adapted to be attached to one end of a heat exchanger block (not shown) so that it remains in fluid communication therewith for the gases to pass through and the particulate filter 3 is attached to the gas pipe unit 2 by a completely sealed assembly made by laser welding.
  • the particle filter 3 comprises a central portion 3b or concave configuration screen as a tray and a wing or peripheral frame 3a by which to fix the filter 3 to the driving unit of gas 2.
  • the gas pipe unit 2 comprises a connecting flange 4 connectable at a first end to a gas recirculation line and integrated with a gas tank 5 of the gas pipe unit, forming a single piece, the particle filter 3 being attached to said connecting flange 4 through the peripheral frame 3a and arranged to filter the gases that pass through and pass through an opening 4 of the connecting flange 4.
  • the gas reservoir 5 comprises a first portion 5a, which comprises a first opening 01, connectable to one end of a heat exchanger block (not shown) and a second part 5b, which comprises a second opening 02 which can be connected to a gas recirculation line.
  • the connecting flange 4 and the gas tank 5 are two independent parts attached to one another.
  • Figures 1, 2, 3 and 4 show a situation prior to the welding of the filter 3 to the connection flange 4, while in Figures 5 and 6 the filter 3 has already been welded to the connection flange 4.
  • the peripheral frame 3a of the filter 3 has a first face (bottom face according to the illustrated position) in contact with a peripheral surface 4b the connecting flange 4 which surrounds the through opening 4a, defining a contact plane P1 (see FIG. 6), and which, in the embodiment shown, constitutes the lap of a step defined in the outer face of FIG. the connection flange 4.
  • the peripheral frame 3a is thus assembled to the peripheral surface 4r by means of a continuous weld seam C delimiting a closed circuit, which is produced by the laser welding, which completely traverses the thickness of the peripheral frame 3a and which penetrates partially in a controlled manner in the peripheral surface 4b of the connecting flange 4, as seen in Figures 5 and 6, in particular in the enlargements of details thereof.
  • the assembly proposed by the first aspect of the invention comprises a reinforcing ring 7 (see FIGS.
  • FIG. 1 to 6 attached to a second face of the peripheral frame 3a, opposite to the first face, to the means of said continuous weld seam C, which traverses the entire thickness of the reinforcing ring 7, as is seen in Figures 5 and 6, in particular in their corresponding detail enlargements.
  • Figure 4 shows a variant slightly different from that illustrated in Figures 1, 2, 3, 5 and 6, since on these, unlike Figure 4, the peripheral frame 3a comprises an annular flange R which extends from the peripheral frame 3a in the direction illustrated, such that the reinforcing ring 7 has a width smaller than that of the ring of FIG. 4 and one of its edges abuts against said annular flange R and preferably nestle there.
  • Figures 7 and 8 show another embodiment in which the filter 3 is attached to a gas reservoir 5 of the gas pipe unit 2, which has a first portion 5a, which comprises a first opening 01 , connectable to one end of a heat exchanger block (not shown) and a second portion 5b, which includes a second opening 02, connectable to a gas recirculation line, the particle filter 3 being attached to the reservoir of gas 5 through the peripheral frame 3a.
  • the peripheral frame 3a has a first face (bottom face according to the illustrated position) in contact with a peripheral zone of the second part 5b of the gas reservoir 5 which surrounds the second opening O2, the frame 3a device being assembled to said peripheral zone by means of a continuous weld seam C (not shown in this example) which delimits a closed circuit, which is produced by laser welding and which completely traverses the thickness of the peripheral frame 3a and penetrates partially, in a controlled manner, in the second part 5b of the gas tank 5.
  • a continuous weld seam C not shown in this example
  • the assembly proposed by the first aspect of the invention also comprises a reinforcing ring 7 fixed to a second face of the peripheral frame 3a, opposite to the first face, by means of said continuous weld seam C, which traverses the entire thickness of the reinforcing ring 7, in a manner similar to that of the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, but to attach to the gas reservoir 5, in particular on the peripheral zone of the second part 5b thereof.
  • peripheral zone of the second part 5b of the gas reservoir 5 is disposed on an internal face thereof, in another embodiment (not shown), it is arranged on an outer face thereof, surrounding the opening 02.

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Abstract

L'ensemble comprend une unité de conduite de gaz (2) apte à se fixer à une extrémité d'un bloc échangeur thermique de manière à ce qu'elle reste en communication fluidique avec celui-ci pour que les gaz le traversent et un filtre à particules (3), lequel est fixé inamovible à l'unité de conduite de gaz (2) au moyen d'un assemblage complètement étanche réalisé par soudage au laser. Le procédé de fabrication comprend l'opération consistant à fixer le filtre à particules à l'unité de conduite de gaz par soudage au laser. L'échangeur thermique comprend un bloc échangeur thermique et l'ensemble unité de conduite de gaz avec filtre à particules selon l'invention.

Description

DESCRIPTION
ENSEMBLE UNITÉ DE CONDUITE DE GAZ AVEC FILTRE À PARTICULES, PROCÉDÉ DE FABRICATION DE CELUI-CI ET ÉCHANGEUR THERMIQUE POUR GAZ,
EN PARTICULIER POUR LES GAZ D'ÉCHAPPEMENT D'UN MOTEUR Domaine technique
La présente invention concerne en général, sur un premier point, un ensemble unité de conduite de gaz avec filtre à particules, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur, et plus particulièrement un ensemble où la jonction du filtre à particules avec l'unité de conduite de gaz est telle qu'elle garantit un scellement étanche. Un deuxième aspect de l'invention concerne un procédé de fabrication de l'ensemble du premier point.
Sur un troisième point, la présente invention concerne un échangeur thermique pour gaz qui comprend l'ensemble du premier point.
L'invention s'applique tout spécialement dans les échangeurs de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur ("Exhaust Gas Recirculation Coolers" ou EGRC).
Art antérieur
La fonction principale des échangeurs RGE est l'échange de chaleur entre les gaz d'échappement et le fluide caloporteur, dans le but de refroidir les gaz.
Actuellement, les échangeurs thermiques RGE sont largement utilisés pour des applications Diesel afin de réduire les émissions et servent aussi dans des applications à essence pour réduire la consommation de carburant.
Le marché tend à réduire la taille des moteurs et à appliquer les échangeurs de chaleur RGE non seulement dans les applications haute pression (HP) mais aussi dans celles basse pression (LP) ; toutes les deux ont un impact sur la conception des échangeurs de chaleur RGE. Les constructeurs de véhicules exigent des échangeurs thermiques RGE avec de meilleurs rendements et, en même temps, l'espace disponible pour placer l'échangeur et ses composants est de plus en plus petit, ce qui les rend de plus en plus difficiles à intégrer.
En plus, dans de nombreuses applications le flux de fluide caloporteur disponible pour refroidir les gaz d'échappement tend à se réduire, bien que les rendements de l'échangeur soient allés en augmentant. La configuration actuelle des échangeurs RGE présents sur le marché correspond à un échangeur thermique métallique généralement fabriqué en acier inoxydable ou en aluminium.
Fondamentalement, il y a deux types d'échangeurs thermiques RGE : un premier type consiste en un boîtier à l'intérieur duquel on dispose un faisceau de tubes parallèles pour le passage des gaz, le réfrigérant circulant dans le boîtier, à l'extérieur des tubes, et le second type se compose d'une série de plaques parallèles qui constituent les surfaces d'échange de chaleur, de sorte que les gaz d'échappement et le réfrigérant circulent entre deux plaques, en couches alternées, avec possibilité d'inclure des ailettes pour améliorer l'échange de chaleur.
Dans le cas d'échangeurs thermiques à faisceau de tubes, l'assemblage entre les tubes et le boîtier peut être de différents types. Généralement, les tubes sont fixés par leurs extrémités entre deux plaques de support raccordées à chaque extrémité du boîtier, les deux plaques de support présentant une pluralité d'orifices pour l'installation des tubes respectifs.
Lesdites plaques de support sont fixées à leur tour à des moyens de raccordement avec le circuit de recirculation, qui peuvent consister en un montage en V ou bien en un collet périphérique de raccordement ou une bride, en fonction de la conception du circuit de recirculation dans lequel est assemblé l'échangeur. Le collet périphérique peut être assemblé avec un réservoir à gaz, de façon à ce que le réservoir à gaz soit une pièce intermédiaire entre le boîtier et le collet, ou bien le collet peut être assemblé directement au boîtier. Dans certains échangeurs RGE, principalement dans les applications à basse pression (LP), les conditions de propreté sont exigeantes, moyennant quoi l'emploi d'un filtre à particules (pas un filtre à suie) intégré dans la ligne d'échappement est de plus en plus demandé. Ledit filtre est généralement constitué par un composant indépendant ou, dans certains cas, par un composant intégré avec l'échangeur RGE. Les documents de brevet ci-après proposent des échangeurs thermiques avec des filtres à particules fixés ou intégrés dans différentes parties de l'échangeur thermique. Le brevet EP2273095B1 concerne un échangeur thermique comprenant un filtre de fluide intégré audit échangeur, qui comprend une zone de filtre dépassant d'une surface plane. Ce filtre est configuré comme un joint et est monté entre la bride de raccordement et le réservoir de gaz au moyen d'éléments de visserie. Le brevet EP2194351 B1 concerne un échangeur thermique comprenant un filtre à particules pour la filtration des gaz d'échappement, structurellement intégré à l'intérieur du tube d'entrée des gaz de l'échangeur thermique.
Le brevet FR2938051 B1 concerne un échangeur thermique qui comprend un filtre logé dans une position choisie de façon à ce que le filtre soit disposé près d'un côté extrême du faisceau tubulaire.
Cependant, ces filtres présentent l'inconvénient de nécessiter un processus d'assemblage ardu et lent puisqu'on utilise des joints supplémentaires et une fixation au moyen des éléments de visserie. En outre, leur volume fait augmenter les dimensions de l'échangeur, avec les problèmes qui en résultent pour le montage dans le compartiment moteur. Le brevet ES2421 185B1 , dont le titulaire est celui de la présente demande, décrit un échangeur thermique qui comprend un réservoir de gaz pourvu d'un orifice d'entrée pouvant être accouplé à une extrémité du boîtier et un orifice de sortie raccordé avec la ligne de recirculation de gaz et un filtre à particules assemblé à l'orifice d'entrée du réservoir de gaz, de préférence par soudage à l'arc ou par points et, en plus, de manière optionnelle, par brasage.
On connaît des échangeurs thermiques qui comprennent un réservoir de gaz et un collet ou une bride de raccordement, intégrés pour former une seule pièce, de sorte que l'extrémité du réservoir de gaz peut être accouplée à la sortie de gaz du boîtier, ainsi qu'un filtre à particules accouplé en interne au collet de raccordement ou, comme le propose la demande espagnole portant le numéro de publication 2531 124, également du même titulaire que la présente demande, directement au réservoir de gaz.
En particulier ladite demande espagnole 2531 124 propose un échangeur thermique avec un filtre à particules pour le filtrage des gaz d'échappement associé à l'orifice de sortie du réservoir de gaz et un joint d'étanchéité disposé sur une surface extérieure du collet ou de la bride de raccordement, dans lequel le filtre est assemblé par brasage entre le réservoir de gaz et le collet ou la bride de raccordement, ledit filtre étant ainsi intégré au réservoir de gaz formant une seule pièce indémontable susceptible d'être accouplée au boîtier de l'échangeur. Les assemblages du filtre à particules avec la bride de raccordement ou avec le réservoir de gaz proposés dans lesdits antécédents, effectués par soudage électrique et/ou brasage, ne réussissent pas à garantir un scellement étanche autour de tout l'assemblage puisqu'ils courent le risque de déformer le cadre périphérique du filtre sur lequel on effectue le soudage, moyennant quoi avec eux il y a un risque que de la matière non soudée entre dans le circuit du moteur.
C'est pourquoi il apparaît nécessaire d'offrir une alternative à l'état de la technique qui comble les lacunes qu'on y a trouvées, en apportant une solution au problème technique objectif d'empêcher que n'entrent dans le circuit du moteur, à travers le filtre, des particules indésirables, en particulier à travers les assemblages entre celui-ci et la bride de raccordement ou le réservoir de gaz.
Description de l'invention
L'objectif de la présente invention est d'apporter une solution au problème technique objectif susmentionné. À cette fin, la présente invention concerne, sur un premier point, un ensemble unité de conduite de gaz avec filtre à particules, pour échangeur thermique pour gaz, tout spécialement pour les gaz d'échappement d'un moteur, dans lequel, de manière connue en soi, l'unité de conduite de gaz est apte à se fixer à l'extrémité d'un bloc échangeur thermique de manière à ce qu'elle reste en communication fluidique avec celui-ci pour que les gaz le traversent et le filtre à particules est fixé inamovible à l'unité de conduite de gaz pour filtrer les gaz d'échappement qui le traversent.
À la différence des propositions connues, dans l'ensemble proposé par le premier aspect de la présente invention, de manière caractéristique, le filtre à particules est fixé à l'unité de conduite de gaz au moyen d'un assemblage totalement étanche réalisé par soudage au laser, garantissant ainsi un scellement étanche tout le long de l'assemblage ou cordon de soudure contre le passage de particules même d'une taille de quelques microns.
Conformément à un mode de réalisation, l'unité de conduite de gaz comprend un réservoir de gaz avec une première partie comprenant une première ouverture, pouvant être raccordée à une extrémité dudit bloc échangeur thermique, et une seconde partie, comprenant une seconde ouverture, pouvant être raccordée à une ligne de recirculation de gaz, en général à travers une ouverture de raccordement, le filtre à particules étant fixé audit réservoir de gaz. Selon une variante préférée dudit mode de réalisation, le filtre à particules de l'ensemble proposé par le premier aspect de l'invention comprend un cadre périphérique ayant une première face en contact avec une zone périphérique de la seconde partie du réservoir de gaz qui entoure ladite seconde ouverture, ledit cadre périphérique étant assemblé à ladite zone périphérique au moyen d'un cordon de soudure continu qui délimite un circuit fermé, qui est produit par soudage au laser et qui traverse complètement l'épaisseur du cadre périphérique et pénètre partiellement, de manière contrôlée, dans ladite seconde partie du réservoir de gaz.
Pour une variante de mode de réalisation, l'unité de conduite de gaz comprend une bride de raccordement pouvant être raccordée par une première extrémité à une ligne de recirculation de gaz et fixée, par une seconde extrémité opposée à ladite première extrémité, à un réservoir de gaz de l'unité de conduite de gaz ou intégrée à celle-ci, le filtre à particules étant fixé à ladite bride de raccordement et disposé de manière à filtrer les gaz qui le traversent et passent à travers une ouverture traversante de la bride de raccordement. Conformément à une variante préférée dudit mode de réalisation alternatif, le filtre à particules de l'ensemble proposé par le premier aspect de l'invention comprend un cadre périphérique ayant une première face en contact avec une surface périphérique de ladite bride de raccordement qui entoure ladite ouverture traversante, ledit cadre périphérique étant assemblé à ladite surface périphérique au moyen d'un cordon de soudure continu qui délimite un circuit fermé, qui est produit par soudage au laser, qui traverse complètement l'épaisseur du cadre périphérique et qui pénètre partiellement, de manière contrôlée, dans la bride de raccordement.
Le contrôle susmentionné de la pénétration du cordon de soudure résulte de ce que le soudage au laser utilisé permet un contrôle très précis de l'énergie fournie par le faisceau laser et de sa position pendant toute l'opération de soudage.
Ce contrôle si précis permet d'obtenir une très bonne soudure, fiable et robuste, qui garantit l'étanchéité, même si le cadre périphérique du filtre n'est pas en contact parfait avec la surface de la pièce de l'unité de conduite de gaz sur laquelle il doit se souder, c'est-à-dire même si quelqu'une des éléments mentionnés précédemment, première face du cadre périphérique, surface périphérique de la bride de raccordement ou zone périphérique de la seconde partie du réservoir de gaz, n'est pas parfaitement plane, de telle manière qu'il y a des creux entre la première face du cadre périphérique et la surface de la pièce sur laquelle elle doit se souder. Ces creux sont inacceptables pour les propositions de l'état de l'art, qui exigent que les surfaces à souder soient parfaitement planes et, par conséquent, doivent utiliser des composants plus chers.
De préférence, l'ensemble proposé par le premier aspect de l'invention comprend, en variantes d'un quelconque des modes de réalisation alternatifs décrits plus haut, un anneau de renfort fixé à la seconde face dudit cadre périphérique opposée à ladite première face au moyen du cordon de soudure continu susmentionné.
Avantageusement, ledit anneau de renfort est en métal, de préférence en acier inoxydable, et ledit cadre périphérique est métallique ou en matière thermoplastique.
Un des avantages qu'offre l'utilisation de l'anneau de renfort est qu'elle permet de souder un filtre dont le cadre périphérique n'est pas parfaitement concentrique avec l'ouverture autour de laquelle il doit être soudé (que ce soit de la bride de raccordement ou du réservoir de gaz).
Le filtre à particules est configuré pour bloquer le passage de particules de taille supérieure à celle des particules de suie.
Un deuxième aspect de la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un ensemble unité de conduite de gaz avec filtre à particules, pour échangeur thermique pour gaz, tout spécialement pour les gaz d'échappement d'un moteur, l'unité de conduite de gaz étant apte à se fixer à une extrémité d'un bloc échangeur thermique de manière à ce qu'elle reste en communication fluidique avec celui-ci pour que les gaz le traversent, dans lequel le procédé comprend l'opération consistant à fixer inamovible le filtre à particules à l'unité de conduite de gaz pour filtrer les gaz d'échappement qui le traversent.
À la différence des procédés de fabrication connus, celui proposé par le deuxième aspect de la présente invention comprend l'exécution de la fixation du filtre à particules à l'unité de conduite de gaz par soudage au laser, qui fournit un assemblage totalement étanche au passage de particules même d'une taille de quelques microns. Finalement, un troisième aspect de la présente invention concerne un échangeur thermique pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur, qui comprend :
- un bloc échangeur thermique destiné à la circulation des gaz avec échange de chaleur avec un fluide réfrigérant ; et
- un ensemble unité de conduite de gaz avec filtre à particules selon le premier aspect de la présente invention, dans lequel l'unité de conduite de gaz est fixée à l'extrémité dudit bloc échangeur thermique de manière à ce qu'elle reste en communication fluidique avec celui-ci pour que les gaz le traversent. Brève description des dessins
On comprendra de façon plus complète les avantages ci-dessus et d'autres et les caractéristiques à partir de la description détaillée ci-après de quelques modes de réalisation qui se réfère aux dessins ci-joints, qui doivent être pris à titre illustratif et non limitatif, parmi lesquels : la Figure 1 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble proposé par le premier aspect de l'invention, pour un mode de réalisation dans lequel le filtre à particules est disposé pour se fixer à une bride de raccordement intégrée à un réservoir de gaz ; la Figure 2 est une vue en perspective d'une partie de l'ensemble illustré sur la Figure 1 , où pour plus de clarté on n'a représenté qu'une partie de la bride de raccordement et du réservoir de gaz grâce à une coupe suivant un plan transversal (vertical sur la position illustrée) ; la Figure 3 montre une vue analogue à celle de la Figure 2 mais où le filtre à particules aussi est représenté en coupe suivant le plan transversal susvisé, ainsi qu'un agrandissement d'un détail de ladite vue ; la Figure 4 montre des vues analogues à celles de la Figure 3, mais pour un autre mode de réalisation légèrement différent de celui de la Figure 3, puisque le cadre du filtre à particules ne comprend pas de rebord périphérique ; la Figure 5 montre des vues analogues à celles de la Figure 3, pour le même mode de réalisation, mais une fois qu'on a réalisé la fixation du filtre à la bride de raccordement par soudage au laser ; la Figure 6 montre une vue en élévation et un agrandissement d'un détail de celle-ci, qui correspondent à celles de la Figure 5, pour le même mode de réalisation ; la Figure 7 montre une vue en perspective de l'ensemble proposé par le premier aspect de l'invention, pour un mode de réalisation dans lequel le filtre à particules est disposé pour se fixer à un réservoir de gaz, ainsi qu'un agrandissement d'un détail de cette vue ; pour plus de clarté seulement on a représenté une partie du réservoir de gaz résultant d'une coupe suivant un plan transversal ; et la Figure 8 montre une vue en élévation, qui correspond à la vue en perspective de la Figure 7, pour le même mode de réalisation.
Description détaillée de quelques modes de réalisation
Sur les Figures ci-jointes sont représentés différents modes de réalisation de l'ensemble proposé par le premier aspect de la présente invention, qui comprend une unité de conduite de gaz 2 et un filtre à particules 3, dans lequel l'unité de conduite de gaz 2 est apte à être fixée à une extrémité d'un bloc échangeur thermique (non représenté) de manière à ce qu'elle reste en communication fluidique avec celui-ci pour que les gaz le traversent et le filtre à particules 3 est fixé à l'unité de conduite de gaz 2 par un assemblage complètement étanche réalisé par soudage laser.
Comme on le discerne sur les Figures ci-jointes, le filtre à particules 3 comprend une partie centrale 3b ou écran de configuration concave en guise de bac et une aile ou cadre périphérique 3a par lequel fixer le filtre 3 à l'unité de conduite de gaz 2.
En particulier, dans le mode de réalisation des Figures 1 à 6, l'unité de conduite de gaz 2 comprend une bride de raccordement 4 pouvant être raccordée par une première extrémité à une ligne de recirculation de gaz et intégrée à un réservoir de gaz 5 de l'unité de conduite de gaz, formant une pièce unique, le filtre à particules 3 étant fixé à ladite bride de raccordement 4 à travers le cadre périphérique 3a et disposé de manière à filtrer les gaz qui le traversent et passent à travers une ouverture traversante 4a de la bride de raccordement 4. Le réservoir de gaz 5 comporte une première partie 5a, qui comprend une première ouverture 01 , pouvant être raccordée à une extrémité d'un bloc échangeur thermique (non représenté) et une seconde partie 5b, qui comprend une seconde ouverture 02, pouvant être raccordée à une ligne de recirculation de gaz.
Dans un autre mode de réalisation, non représenté, la bride de raccordement 4 et le réservoir de gaz 5 sont deux pièces indépendantes fixées l'une à l'autre.
Sur les Figures 1 , 2, 3 et 4 on a représenté une situation préalable au soudage du filtre 3 à la bride de raccordement 4, tandis que sur les Figures 5 et 6 le filtre 3 a déjà été soudé à la bride de raccordement 4.
Dans ledit mode de réalisation, le cadre périphérique 3a du filtre 3 comporte une première face (face inférieure selon la position illustrée) en contact avec une surface périphérique 4b de la bride de raccordement 4 qui entoure l'ouverture traversante 4a, en définissant un plan de contact P1 (voir Figure 6), et qui, dans le mode de réalisation représenté, constitue le giron d'une marche définie dans la face externe de la bride de raccordement 4.
Le cadre périphérique 3a est ainsi assemblé à la surface périphérique 4r au moyen d'un cordon de soudure continu C qui délimite un circuit fermé, qui est produit par le soudage laser, qui traverse complètement l'épaisseur du cadre périphérique 3a et qui pénètre partiellement, de manière contrôlée, dans la surface périphérique 4b de la bride de raccordement 4, comme on le discerne sur les Figures 5 et 6, en particulier dans les agrandissements de détails de celles-ci. Dans le mode de réalisation illustré, l'ensemble proposé par le premier aspect de l'invention comprend un anneau de renfort 7 (voir les Figures 1 à 6) fixé à une seconde face du cadre périphérique 3a, opposée à la première face, au moyen dudit cordon de soudure continu C, lequel traverse toute l'épaisseur de l'anneau de renfort 7, comme on le discerne sur les Figures 5 et 6, en particulier dans leurs agrandissements de détails correspondants. La Figure 4 montre une variante légèrement différente de celle illustrée sur les Figures 1 , 2, 3, 5 et 6, puisque sur celles-ci, à la différence de la Figure 4, le cadre périphérique 3a comprend un rebord annulaire R qui s'étend depuis le cadre périphérique 3a dans la direction illustrée, de telle manière que l'anneau de renfort 7 a une largeur inférieure à celle de l'anneau de la Figure 4 et un de ses chants est en butée contre ledit rebord annulaire R et de préférence s'y encastre.
Sur les Figures 7 et 8 on a représenté un autre mode de réalisation dans lequel le filtre 3 est fixé à un réservoir de gaz 5 de l'unité de conduite de gaz 2, lequel comporte une première partie 5a, qui comprend une première ouverture 01 , pouvant être raccordée à une extrémité d'un bloc échangeur thermique (non représenté) et une seconde partie 5b, qui comprend une seconde ouverture 02, pouvant être raccordée à une ligne de recirculation de gaz, le filtre à particules 3 étant fixé au réservoir de gaz 5 par l'intermédiaire du cadre périphérique 3a.
En particulier, dans ledit mode de réalisation, le cadre périphérique 3a comporte une première face (face inférieure selon la position illustrée) en contact avec une zone périphérique de la seconde partie 5b du réservoir de gaz 5 qui entoure la seconde ouverture 02, le cadre périphérique 3a étant assemblé à ladite zone périphérique au moyen d'un cordon de soudure continu C (non représenté dans cet exemple) qui délimite un circuit fermé, qui est produit par soudage au laser et qui traverse complètement l'épaisseur du cadre périphérique 3a et pénètre partiellement, de manière contrôlée, dans la seconde partie 5b du réservoir de gaz 5.
Dans le mode de réalisation illustré sur les Figures 7 et 8, l'ensemble proposé par le premier aspect de l'invention comprend également un anneau de renfort 7 fixé à une seconde face du cadre périphérique 3a, opposée à la première face, au moyen dudit cordon de soudure continu C, lequel traverse toute l'épaisseur de l'anneau de renfort 7, de manière analogue à celle du mode de réalisation représenté sur les Figures 5 et 6, mais pour se fixer sur le réservoir de gaz 5, en particulier sur la zone périphérique de la seconde partie 5b de celui-ci.
Bien que dans l'exemple des Figures 7 et 8 la zone périphérique de la seconde partie 5b du réservoir de gaz 5 soit disposée sur une face interne de celui-ci, dans un autre mode de réalisation (non représenté), elle est disposée sur une face extérieure de celui-ci, entourant l'ouverture 02.
L'homme du métier pourrait introduire des changements et des modifications dans les modes de réalisation décrits sans sortir de la portée de l'invention telle qu'elle est définie dans les revendications jointes, comme par exemple souder le filtre à particules à d'autres zones ou composants de l'unité de conduite ou disposer plus d'un filtre dans celle-ci.

Claims

REVENDICATIONS
1 .- Ensemble unité de conduite de gaz (2) avec filtre à particules (3), pour échangeur thermique pour gaz, en particulier pour des gaz d'échappement d'un moteur, l'unité de conduite de gaz (2) étant apte à se fixer à une extrémité d'un bloc échangeur thermique de manière à ce qu'elle reste en communication fluidique avec celui-ci pour que les gaz le traversent et le filtre à particules (3) étant fixé inamovible à l'unité de conduite de gaz (2) pour filtrer les gaz d'échappement qui le traversent, caractérisé en ce que ledit filtre à particules (3) est fixé à l'unité de conduite de gaz (2) au moyen d'un assemblage complètement étanche réalisé par soudage au laser.
2.- Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite unité de conduite de gaz (2) comprend un réservoir de gaz (5) avec une première partie (5a), comprenant une première ouverture (01 ), pouvant être raccordée à une extrémité dudit bloc échangeur thermique, et une seconde partie (5b), comprenant une seconde ouverture (02), pouvant être raccordée à une ligne de recirculation de gaz, le filtre à particules (3) étant fixé audit réservoir de gaz (5).
3. - Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de conduite de gaz (2) comprend en outre une bride de raccordement (4) pouvant être raccordée par une première extrémité à ladite ligne de recirculation de gaz et fixée, par une seconde extrémité opposée à ladite première extrémité, à ladite seconde partie (5b) du réservoir de gaz (5) ou intégrée à celle-ci, le réservoir de gaz (5) pouvant être raccordé à la ligne de recirculation de gaz par l'intermédiaire de ladite bride de raccordement (4).
4. - Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite unité de conduite de gaz (2) comprend une bride de raccordement (4) pouvant être raccordée par une première extrémité à une ligne de recirculation de gaz et fixée, par une seconde extrémité opposée à ladite première extrémité, à un réservoir de gaz (5) de l'unité de conduite de gaz ou intégrée à celle-ci, le filtre à particules (3) étant fixé à ladite bride de raccordement (4) et disposé de manière à filtrer les gaz qui le traversent et passent à travers une ouverture traversante (4a) de la bride de raccordement (4).
5. - Ensemble selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le filtre à particules (3) comprend un cadre périphérique (3a) ayant une première face en contact avec une zone périphérique de ladite seconde partie (5b) du réservoir de gaz (5) qui entoure ladite seconde ouverture (02), ledit cadre périphérique (3a) étant assemblé à ladite zone périphérique au moyen d'un cordon de soudure continu (C) qui délimite un circuit fermé, qui est produit par ledit soudage au laser et qui traverse complètement l'épaisseur dudit cadre périphérique (3a) et pénètre partiellement, de manière contrôlée, dans ladite seconde partie (5b) du réservoir de gaz (5).
6. - Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le filtre à particules (3) comprend un cadre périphérique (3a) ayant une première face en contact avec une surface périphérique (4b) de ladite bride de raccordement (4) qui entoure ladite ouverture traversante (4a), ledit cadre périphérique (3a) étant assemblé à ladite surface périphérique au moyen d'un cordon de soudure continu (C) qui délimite un circuit fermé, qui est produit par ledit soudage au laser, qui traverse complètement l'épaisseur dudit cadre périphérique (3a) et qui pénètre partiellement, de manière contrôlée, dans ladite surface périphérique (4b) de ladite bride de raccordement (4).
7. - Ensemble selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend un anneau de renfort (7) fixé à une seconde face dudit cadre périphérique (3a), opposée à ladite première face, au moyen dudit cordon de soudure continu (C).
8.- Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit anneau de renfort (7) est métallique.
9. - Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit anneau de renfort (7) métallique est en acier inoxydable.
10. - Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit cadre périphérique (3a) est métallique ou en matériau thermoplastique.
1 1 . - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre à particules (3) est configuré pour bloquer le passage de particules de taille supérieure à celle des particules de suie.
12. - Procédé de fabrication d'un ensemble unité de conduite de gaz (2) avec filtre à particules (3), pour échangeur thermique pour gaz, en particulier pour des gaz d'échappement d'un moteur, l'unité de conduite de gaz (2) étant apte à se fixer à une extrémité d'un bloc échangeur thermique de manière à ce qu'elle reste en communication fluidique avec celui-ci pour que les gaz le traversent, dans lequel le procédé comprend l'opération consistant à fixer inamovible le filtre à particules (3) à l'unité de conduite de gaz (2) pour filtrer les gaz d'échappement qui le traversent, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend l'exécution de ladite fixation du filtre à particules (3) à l'unité de conduite de gaz (2) par soudage au laser.
13.- Échangeur thermique pour gaz, en particulier pour les gaz d'échappement d'un moteur, qui comprend :
- un bloc échangeur thermique destiné à la circulation des gaz avec échange de chaleur avec un fluide réfrigérant ; et
- un ensemble unité de conduite de gaz (2) avec filtre à particules (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , dans lequel l'unité de conduite de gaz (2) est fixée à une extrémité dudit bloc échangeur thermique, de manière à ce qu'elle reste en communication fluidique avec celui-ci pour que les gaz le traversent.
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