FR2693382A1 - Permanent tube and shell filter for diesel engine exhausts - to extract dust and residues from fuel additives without coking up the filter - Google Patents
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Abstract
Description
FILTRE POUR EPURATION DES FUMEES DE MOTEURS,
NOTAMMENT DE MOTEURS DIESEL
L'invention concerne un filtre pour l'épuration des fumées de moteurs, plus particulièrement de moteurs Diesel.FILTER FOR PURIFICATION OF ENGINE FUMES,
ESPECIALLY DIESEL ENGINES
The invention relates to a filter for the purification of fumes from engines, more particularly from diesel engines.
On sait que les moteurs Diesel ont tendance à émettre des fumées très chargées en poussières. Ces poussières sont généralement des particules carbonées submicroniques. We know that diesel engines tend to emit very dusty fumes. These dusts are generally carbonaceous submicron particles.
Ces poussières sont salissantes mais en plus il a été montré qu'elles pouvaient être toxiques. L'épuration des fumées de moteurs Diesel est de ce fait un problème important. These dusts are messy but in addition it has been shown that they can be toxic. The purification of diesel engine fumes is therefore a major problem.
On a proposé des filtres à cet effet qui sont généralement des structures en nids d'abeilles à parois filtrantes, en matière céramique. Filters have been proposed for this purpose which are generally honeycomb structures with filtering walls, made of ceramic material.
Ces filtres, bien qu'efficaces, présentent néanmoins un inconvénient au niveau de leur régénération en service. These filters, although effective, nevertheless have a drawback in terms of their regeneration in service.
En effet, pour brûler les particules collectées, il est nécessaire de porter le filtre à des températures élevées qui sont préjudiciables à la bonne tenue des matériaux constituant le filtre. Indeed, to burn the collected particles, it is necessary to bring the filter to high temperatures which are detrimental to the good performance of the materials constituting the filter.
Certes, on connait des additifs pour carburant dont le rôle est de diminuer la quantité de particules produites par le moteur et aussi d'abaisser la température nécessaire au brûlage de ces particules, grâce à une action catalytique des résidus de ces additifs. Ces résidus sont des oxydes métalliques et les additifs sont décrits notamment dans les b;evets US 2 622 671, US 4 568 357, US 4 655 037. Certainly, fuel additives are known, the role of which is to decrease the quantity of particles produced by the engine and also to lower the temperature necessary for the burning of these particles, thanks to a catalytic action of the residues of these additives. These residues are metal oxides and the additives are described in particular in US Pat. Nos. 2,622,671, US 4,568,357, US 4,655,037.
Lorsqu'on utilise des carburants comprenant ces additifs, il y a accumulation progressive des résidus dans le filtre, ce qui oblige à remplacer celui-ci au bout d'un temps relativement bref. When using fuels comprising these additives, there is a progressive accumulation of residues in the filter, which means that it must be replaced after a relatively short time.
L'objet de l'invention est de résoudre ce problème en offrant un filtre permettant une élimination efficace et facile de ces résidus. The object of the invention is to solve this problem by providing a filter allowing efficient and easy removal of these residues.
Dans ce but, le filtre, selon l'invention, pour 1 épuration de fumées de moteurs, est caractérisé en ce qu'il comprend un faisceau de tubes filtrants et un flasque fermant les extrémités d'un même côté d'au moins une partie des tubes. For this purpose, the filter, according to the invention, for 1 purification of engine smoke, is characterized in that it comprises a bundle of filter tubes and a flange closing the ends on the same side of at least part tubes.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention, seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe d'un filtre selon l'invention;
- la figure 2 est une vue de face d'un flasque de fixation de tubes d'un filtre selon l'invention;
- la figure 3 est une vue de face d'un flasque de fixation de tubes d'un filtre selon un autre mode de réalisation de l'invention;
- la figure 4 est une vue de face d'un flasque fermant les extrémités de tubes d'un filtre selon l'invention.Other characteristics, details and advantages of the invention will be better understood on reading the description which will follow made with reference to the accompanying drawings in which
- Figure 1 is a sectional view of a filter according to the invention;
- Figure 2 is a front view of a flange for fixing the tubes of a filter according to the invention;
- Figure 3 is a front view of a flange for fixing the tubes of a filter according to another embodiment of the invention;
- Figure 4 is a front view of a flange closing the tube ends of a filter according to the invention.
Si on se refèrz à la figure 1, le filtre de l'invention est constitué d'un faisceau de tubes filtrants (1). If we refer to Figure 1, the filter of the invention consists of a bundle of filter tubes (1).
Ces tubes sont maintenus fixés dans des flasques (2), le tout pouvant être disposé dans une cartouche ou un boitier (3). These tubes are kept fixed in flanges (2), the whole being able to be placed in a cartridge or a case (3).
Les extrémités d'un même côté des tubes sont fermées par un flasque (4). Ce flasque (4) est monté de telle manière qu'il puisse être séparé du faisceau des tubes lors du nettoyage de ceux-ci. The ends of the same side of the tubes are closed by a flange (4). This flange (4) is mounted in such a way that it can be separated from the bundle of tubes when cleaning them.
Il est à noter que, selon les différents modes de réalisation de l'invention, le flasque (4) fermant les tubes peut être solidaire du faisceau de tubes (1) Dans un tel cas, le flasque (4) peut être maintenu solidaire du faisceau de tubes par l'intermédiaire d'un flasque de fixation 2 par exemple, et par tout moyen connu. It should be noted that, according to the various embodiments of the invention, the flange (4) closing the tubes can be integral with the bundle of tubes (1) In such a case, the flange (4) can be kept integral with the bundle of tubes via a fixing flange 2 for example, and by any known means.
Le flasque 4 peut aussi être monté rotatif par rapport au faisceau de tube, celui-ci étant maintenu fixe, ou réciproquement. The flange 4 can also be rotatably mounted relative to the tube bundle, the latter being kept fixed, or vice versa.
On peut aussi imaginer un montage dans lequel les deux sont rotatifs l'un par rapport à l'autre. We can also imagine an assembly in which the two are rotatable with respect to each other.
Dans un cas comme celui de la figure 1, le flasque (4) est monté autour d'un axe central (5) plein ou creux qui dans ce dernier cas peut être fermé par un bouchon (11). In a case like that of Figure 1, the flange (4) is mounted around a central axis (5) solid or hollow which in the latter case can be closed by a plug (11).
Toujours comme dans le cas de la figure 1, on peut concevoir un système dans lequel le faisceau de tubes est fixe et le flasque fermant (4) est monté sur l'axe (5). Still as in the case of FIG. 1, it is possible to design a system in which the bundle of tubes is fixed and the closing flange (4) is mounted on the axis (5).
Afin d'assurer une obturation étanche des tubes par le flasque (4), on peut prévoir un système à ressort. Un ressort peut être ainsi monté autour de l'axe (5) et s'appuyer par une de ses extrémités, sur une rondelle d'appui fixée sur cet axe par collage ou à l'aide d'une goupille. L'autre extrémité du ressort agit par l'intermédiaire d'une entretoise sur le flasque (4), ce qui permet de placer le ressort en zone froide. In order to ensure tight sealing of the tubes by the flange (4), a spring system can be provided. A spring can thus be mounted around the axis (5) and rest at one of its ends, on a support washer fixed to this axis by gluing or using a pin. The other end of the spring acts via a spacer on the flange (4), which allows the spring to be placed in a cold zone.
Les tubes formant le faisceau peuvent être en nombre quelconque. The tubes forming the bundle can be in any number.
De même, ils peuvent aussi être disposés d'une manière quelconque. La figure 2 illustre un mode de réalisation dans lequel les tubes sont disposés en montage rayonnant, par rapport à un axe central, auquel cas le flasque (2), par exemple circulaire, est muni d'encoches ou d'orifices (6) dans lesquels viennent se loger les tubes (1). Likewise, they can also be arranged in any way. FIG. 2 illustrates an embodiment in which the tubes are arranged in radiating arrangement, with respect to a central axis, in which case the flange (2), for example circular, is provided with notches or orifices (6) in which house the tubes (1).
La figure 3 illustre un autre mode de réalisation permettant un montage à densité maximale dans un espace cylindrique. FIG. 3 illustrates another embodiment allowing mounting at maximum density in a cylindrical space.
Les orifices (6) ne sont plus distribués le long de rayons du flasque (2) mais le long des cordes de la circonférence de celui-ci. The orifices (6) are no longer distributed along the radii of the flange (2) but along the cords of the circumference of the latter.
Le flasque fermant (4) peut être plein ou bien comme cela apparaît sur la figure 4, il peut présenter des orifices (7) destinés à venir en regard de l'extrémité dune partie des tubes filtrants. The closing flange (4) can be full or, as it appears in FIG. 4, it can have orifices (7) intended to come opposite the end of a part of the filter tubes.
Dans ce dernier cas, les orifices (7) devront être disposés d'une manière telle que par déplacement du flasque fermant (4), et plus particulièrement par rotation, l'extrémité de chaque tube peut au moins une fois pendant toute la durée du déplacement venir en regard d'au moins une ouverture. Par exemple, si les tubes sont disposés en montage radial, on pourra prévoir sur un rayon du flasque fermant (4) un ensemble d'orifices (7) disposé de la même manière. In the latter case, the orifices (7) must be arranged in such a way that by displacement of the closing flange (4), and more particularly by rotation, the end of each tube can at least once during the entire duration of the displacement come next to at least one opening. For example, if the tubes are arranged in radial mounting, a set of orifices (7) arranged in the same way may be provided on a radius of the closing flange (4).
Pour un montage rotatif du faisceau ou des flasques, ceux-ci sont pourvus d'une ouverture centrale (12) pour le passage de l'axe. For rotary mounting of the beam or the flanges, these are provided with a central opening (12) for the passage of the axis.
En ce qui concerne la nature des matériaux utilisés, les tubes filtrants pourront être constitués en toute matière susceptible de satisfaire aux conditions qui suivent. Ils doivent pouvoir retenir au moins 85%, de préférence au moins 90%, des particules des fumées de Diesel et des résidus d'additifs. Ils doivent par ailleurs entraîner une perte de charge minimale. Ils doivent pouvoir en outre résister à des pointes de température pouvant dépasser 14000C. With regard to the nature of the materials used, the filter tubes may be made of any material capable of satisfying the following conditions. They must be able to retain at least 85%, preferably at least 90%, of the particles of diesel fumes and additive residues. They must also cause a minimum pressure drop. They must also be able to withstand temperature spikes that can exceed 14000C.
Enfin, le matériau des tubes, ou éventuellement les additifs, doivent être choisis afin d'éviter toute réaction entre le matériau et les résidus d'additifs. Finally, the material of the tubes, or possibly the additives, must be chosen in order to avoid any reaction between the material and the additive residues.
Les tubes en matière céramique conviennent bien dans cette application. On peut citer plus particulièrement les tubes en mullite ou mullite - cordiérite. Ceramic tubes are well suited for this application. Mention may more particularly be made of mullite or mullite-cordierite tubes.
On peut utiliser aussi des tubes en matière céramique à revêtement interne de faible épaisseur, ce revêtement présentant une faible porosité et s'appuyant sur un corps de tube de porosité plus importante. It is also possible to use ceramic tubes with a thin internal coating, this coating having low porosity and being supported on a tube body of greater porosity.
Des tubes de ce type offrent une grande capacité de filtration sans entraîner de perte de charge importante. Tubes of this type offer a large filtration capacity without causing a significant pressure drop.
Selon une variante intéressante, les tubes peuvent présenter ou recevoir un revêtement externe poreux contenant une phase catalytique d'oxydation des éléments gazeux polluants comme par exemple CO ou des hydrocarbures imbrûlés constitués par des résidus du carburant, de l'huile moteur et du brûlage des particules. According to an advantageous variant, the tubes can have or receive a porous external coating containing a catalytic phase for the oxidation of gaseous polluting elements such as, for example, CO or unburnt hydrocarbons constituted by residues of fuel, engine oil and the burning of particles.
Les phases catalytiques sont celles utilisées dans la fabrication des pôts catalytiques pour gaz d'échappement de moteur à essence (métaux précieux, oxydes métalliques et pérovskites...). The catalytic phases are those used in the manufacture of catalytic deposits for gasoline engine exhaust gases (precious metals, metal oxides and perovskites ...).
Les flasques peuvent être en toute matière convenable notamment en céramique pour permettre le maintien des tubes à toute température et pour assurer l'étanchéité du système. Le flasque (4) doit être constitué d'une matière étanche. The flanges may be of any suitable material, in particular ceramic, to allow the tubes to be maintained at any temperature and to ensure the tightness of the system. The flange (4) must be made of a waterproof material.
En fonctionnement, les gaz d'échappement arrivent par un tuyau (8) dans le sens de la flèche (9) et ils pénètrent dans chacun des tubes filtrants (1). In operation, the exhaust gases arrive via a pipe (8) in the direction of the arrow (9) and they enter each of the filter tubes (1).
Ils sont filtrés lors de leur passage de l'intérieur à l'extérieur des tubes. Les gaz filtrés sont évacués par une sortie (lu). They are filtered as they pass from the inside to the outside of the tubes. The filtered gases are discharged through an outlet (lu).
Les résidus d'additifs combinés aux particules provoquent le brûlage de celles-ci en continu, ou à intervalles programmés en fonction des systèmes de régénération choisis : chauffage électrique, brûleurs à fuel, vannage des gaz d'échappement. Additive residues combined with particles cause them to burn continuously, or at programmed intervals depending on the regeneration systems chosen: electric heating, oil burners, exhaust gas valve.
Les résidus d'additifs s'accumulent alors progressivement dans les tubes, ce qui nécessite un nettoyage à intervalles réguliers pour maintenir la capacité de filtration et la perte de charge à un niveau convenable. The additive residues then gradually accumulate in the tubes, which requires cleaning at regular intervals to maintain the filtration capacity and the pressure drop at a suitable level.
Ce nettoyage peut se faire ae différentes manières. This cleaning can be done in different ways.
Dans le cas, par exemple où le flasque (4) est plein, le nettoyage se fait en séparant le flasque (4) du faisceau de tubes. In the case, for example where the flange (4) is full, cleaning is done by separating the flange (4) from the tube bundle.
Les tubes sont alors ouverts et peuvent être nettoyés par soufflage d'air comprimé. Cette opération peut être faite lors d'entretiens réguliers, par exemple tous les 10 000 ou 50 000 km. The tubes are then opened and can be cleaned by blowing with compressed air. This can be done during regular maintenance, for example every 10,000 or 50,000 km.
Le dispositif de l'invention peut permettre aussi un nettoyage en continu. C'est le cas lorsque le flasque (4) est muni d'orifices et que celui-ci ou le faisceau de tubes sont montés rotatifs l'un par rapport à l'autre. Il est possible alors de prévoir un système d'injection d'air comprimé, auquel est asservi le flasque, qui permet d'injecter l'air par l'intermédiaire du flasque (4) dans chaque tube venant en regard d'un orifice du flasque lors de la rotation respective de celui-ci, par rapport au faisceau de tubes. The device of the invention can also allow continuous cleaning. This is the case when the flange (4) is provided with orifices and the latter or the bundle of tubes are mounted to rotate relative to one another. It is then possible to provide a compressed air injection system, to which the flange is controlled, which makes it possible to inject air via the flange (4) into each tube coming opposite an orifice of the flange during the respective rotation thereof, with respect to the tube bundle.
Dans ce cas, les résidus sont collectés dans une enceinte prévue à cet effet pour éviter leur rejet dans l'atmosphère. In this case, the residues are collected in an enclosure provided for this purpose to avoid their rejection into the atmosphere.
On voit donc que le dispositif de l'invention, par sa conception, grâce à la présence d'un flasque fermant du type de celui décrit, peut être nettoyé d'une manière complète et simple. It can therefore be seen that the device of the invention, by its design, thanks to the presence of a closing flange of the type of that described, can be cleaned in a complete and simple manner.
Claims (9)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR9208348A FR2693382B1 (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Filter for purifying engine smoke, especially diesel engines. |
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FR9208348A FR2693382B1 (en) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | Filter for purifying engine smoke, especially diesel engines. |
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Publication Number | Publication Date |
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FR2693382A1 true FR2693382A1 (en) | 1994-01-14 |
FR2693382B1 FR2693382B1 (en) | 1994-08-26 |
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Family Applications (1)
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0092839A1 (en) * | 1982-04-28 | 1983-11-02 | CERAVER Société anonyme dite: | Filter element and processes for producing the same |
EP0342415A2 (en) * | 1988-05-17 | 1989-11-23 | Gerhard Waschkuttis | Soot filter for diesel vehicles |
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1992
- 1992-07-07 FR FR9208348A patent/FR2693382B1/en not_active Expired - Fee Related
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FR2693382B1 (en) | 1994-08-26 |
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