FR3110458A1 - Dispositif de purification de gaz d’échappement à cartouches, notamment pour une ligne d’échappement de moteur thermique - Google Patents

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Abstract

Dispositif de purification de gaz d’échappement à cartouches, notamment pour une ligne d’échappement de moteur thermique Le dispositif (10) de purification comporte un boitier (12), comprenant une paroi périphérique (14) délimitant un logement (16) s’étendant dans une direction longitudinale (X) entre une extrémité arrière définie par une paroi de fond (18) solidarisée à la paroi périphérique (14), et une extrémité avant. Le dispositif de purification (10) comporte des cartouche de purification avant (38a) et arrière (38b), alignées dans le logement (16). La cartouche de purification arrière (38b) est fixée de manière amovible à la paroi de fond (18), du côté de sa surface intérieure (18a), à l’aide de moyens de fixation amovibles (54) actionnables du côté de sa surface extérieure (18b). Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Dispositif de purification de gaz d’échappement à cartouches, notamment pour une ligne d’échappement de moteur thermique
La présente invention concerne un dispositif de purification de gaz d’échappement, destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique.
Plus particulièrement, l’invention concerne un dispositif de purification à cartouche amovible. Une telle cartouche amovible est destinée à être agencée de manière amovible dans un boitier du dispositif de purification.
Par « amovible », on entend que la cartouche est fixée dans le boitier par des moyens de fixation réversibles sans destruction, c’est-à-dire désactivables et réactivables.
Une telle cartouche comporte notamment un organe de purification, destiné à purifier les gaz d’échappement du moteur thermique en retenant les particules et/ou molécules polluantes et/ou en contribuant à leur transformation en des produits moins polluants.
Ces dispositifs de purification à cartouches amovibles permettent un remplacement relativement aisé de l’organe de purification lorsqu’il est usagé. Pour cela, il suffit en effet d’ouvrir le boitier, d’en extraire la cartouche, d’insérer une nouvelle cartouche dans le boitier, et de refermer le boitier. Cela est particulièrement avantageux lorsque l’on cherche à purifier les gaz d’échappement produits par un véhicule automobile soumis à une utilisation intensive, ainsi que cela peut être le cas pour les véhicules commerciaux.
L’invention a notamment pour but d’améliorer un tel dispositif de purification.
A cet effet, l’invention a notamment pour objet un dispositif de purification de gaz d’échappement, comportant un boitier, comprenant une paroi périphérique délimitant un logement s’étendant dans une direction longitudinale entre une extrémité arrière définie par une paroi de fond solidarisée à la paroi périphérique, et une extrémité avant,
caractérisé en ce que ;
- le dispositif de purification comporte au moins deux cartouches de purification, dites cartouche de purification avant et cartouche de purification arrière, logées dans le logement en étant alignées l’une par rapport à l’autre dans la direction longitudinale, la cartouche de purification avant étant agencée à proximité de l’extrémité avant et la cartouche de purification arrière étant agencée à proximité de l’extrémité arrière,
- la paroi de fond présentant une surface intérieure et une surface extérieure opposées, la cartouche de purification arrière est fixée de manière amovible à la paroi de fond, du côté de la surface intérieure, à l’aide de moyens de fixation amovibles actionnables du côté de la surface extérieure.
Le dispositif de purification selon l’invention permet l’alignement de deux cartouches dans un même boitier avec un accès facilité à la fixation de la cartouche arrière.
Un dispositif de purification selon l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toute combinaison techniquement envisageable.
- Les moyens de fixation amovibles comportent au moins une vis comportant une tête de vis et une tige filetée, la tête de vis étant agencée du côté de la surface extérieure, et la cartouche de purification arrière comprenant, pour chaque vis, un orifice taraudé complémentaire de la tige filetée.
- Le dispositif de purification comporte des moyens de détrompage assurant l’alignement de chaque orifice taraudé en regard d’un orifice de passage respectif ménagé dans la paroi de fond.
- Le boitier comporte des moyens de guidage des cartouches de purification le long de la direction longitudinale, portés par la paroi périphérique à l’intérieur du logement, pour le guidage longitudinal des cartouches de purification lors de leur insertion dans le logement ou leur retrait depuis le logement.
- Le dispositif de purification comprend un couvercle fixé au boitier par un organe de fixation amovible.
- La cartouche de purification avant comporte un bossage périphérique destiné à être intercalé longitudinalement entre le couvercle et un rebord du boitier.
- La paroi de fond comporte une ouverture centrale pour le passage de gaz.
- Chaque cartouche de purification comporte un organe de purification choisi parmi un catalyseur d’oxydation Diesel, un filtre à particules Diesel, ou un organe de réduction catalytique sélective.
L’invention concerne également une ligne d’échappement de moteur thermique, caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif de purification tel que défini précédemment.
Différents aspect et avantages de l’invention seront mis en lumière dans la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles :
- La figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif de purification selon un exemple de mode de réalisation de l’invention, dont certains éléments sont représentés partiellement ;
- La figure 2 est un détail de la figure 1.
On a représenté, sur la figure 1, un dispositif 10 de purification de gaz d’échappement, destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique, notamment un moteur Diesel, par exemple dans un véhicule.
Le dispositif de purification 10 comporte un boîtier 12, comprenant une paroi périphérique 14 délimitant un logement 16 s’étendant dans une direction longitudinale X entre une extrémité arrière définie par une paroi de fond 18 et une extrémité avant définie par une ouverture d’accès 19 recouverte d’un couvercle 20 amovible.
La paroi périphérique 14 présente, dans l’exemple décrit, une forme générale cylindrique à base circulaire, définie autour d’un axe longitudinal.
On notera que la paroi périphérique pourrait, en variante, présenter toute autre forme envisageable, par exemple une forme générale cylindrique à base rectangulaire ou ovale.
La paroi de fond 18 présente avantageusement une ouverture 22 de passage de gaz, par exemple une ouverture centrale.
La paroi de fond 18 est solidarisée à la paroi périphérique 14. La paroi de fond 18 est par exemple venue de matière avec la paroi périphérique 14, formant par exemple un rebord périphérique délimitant radialement l’ouverture 22.
La paroi de fond 18 présente une surface intérieure 18a, tournée vers le logement 16, et une surface extérieure 18b, opposée à la surface intérieure 18a.
Le boîtier 12 est porté par un support 24, comprenant par exemple deux plateaux de support 24a et 24b.
Le premier plateau de support 24a est inséré autour de la paroi périphérique 14, par exemple à proximité de l’extrémité avant du boîtier 12.
Le second plateau de support 24b est solidarisé à la paroi de fond 18. Plus particulièrement, le second plateau de support 24b est solidarisé à la surface extérieure 18b, par exemple par soudage, brasage, ou tout autre moyen approprié.
Le second plateau de support 24b comporte également une seconde ouverture de passage de gaz 26 agencée en regard de l’ouverture centrale 22. Ainsi, l’intérieur du logement 16 communique avec l’extérieur au travers de l’ouverture centrale et de la seconde ouverture de passage 26.
La seconde ouverture de passage 26 est par exemple délimitée par une jupe 28 prolongeant longitudinalement le second plateau de support 24b. La jupe 28 permet par exemple le raccordement à une conduite (non représentée) de la ligne d’échappement.
Le couvercle 20 est relié au boitier 12 par des moyens de fixation 30 amovibles.
Par exemple, le boitier 12 comporte un rebord 32 à son extrémité avant. Ce rebord 32 diverge radialement par rapport à la paroi périphérique 14.
Les moyens de fixation 30 comportent par exemple un collier 34 enserrant le couvercle 20 contre le rebord 32.
Le collier 34 comporte par exemple deux lèvres 36, disposées, dans la direction longitudinale, de part et d’autre du couvercle 20 et du rebord 32.
Le dispositif de purification 10 comporte au moins deux cartouches de purification, dites cartouche de purification avant 38A et cartouche de purification arrière 38B, logées dans le logement 16 en étant alignées l’une par rapport à l’autre dans la direction longitudinale X. La cartouche de purification avant 38A est agencée à proximité de l’extrémité avant et la cartouche de purification arrière 38B est agencée à proximité de l’extrémité arrière.
La cartouche de purification avant 38A comporte un premier organe de purification 40A entouré d’une première enveloppe 42A.
Le premier organe de purification 40A présente par exemple une forme générale cylindrique à base circulaire.
Le premier organe de purification 40A est par exemple choisi parmi un catalyseur d’oxydation Diesel (DOC), un filtre à particules Diesel (DPF), ou un organe de réduction catalytique sélective (SCR), en fonction du système de purification considéré.
La première enveloppe 42A présente également une forme générale cylindrique à base circulaire, entourant le premier organe de purification 40A. La première enveloppe 42A est ouverte à chacune de ses extrémités longitudinales.
Au moins un premier élément de maintien 44A est logé de manière classique entre le premier organe de purification 40A et la première enveloppe 42A pour maintenir ce premier organe de purification 40A en position par rapport à la première enveloppe 42A.
La première enveloppe 42A comporte, à une extrémité avant, un bossage périphérique 46. Ce bossage périphérique 46 s’étend radialement sur un diamètre supérieur au diamètre du boitier 14, si bien qu’il reste à l’extérieur du logement 16 lorsque la cartouche avant 38A est insérée dans ce logement 16.
Plus particulièrement, le bossage périphérique 46 est destiné à être intercalé longitudinalement entre le couvercle 20 et le rebord 32 du boitier 12. La cartouche avant 38A est ainsi maintenue dans le logement lorsque le couvercle 20 est fixé au rebord 32, par pincement longitudinal du bossage périphérique 46 entre le couvercle 20 et le rebord 32 du boitier 12.
Avantageusement, un premier joint d’étanchéité annulaire 48 est intercalé entre le couvercle 20 et le bossage périphérique 46, et un second joint d’étanchéité annulaire 50 est intercalé entre le bossage périphérique 46 et le rebord 32.
La cartouche de purification arrière 38B comporte un second organe de purification 40B entouré d’une seconde enveloppe 42B.
Le second organe de purification 40B présente par exemple une forme générale cylindrique à base circulaire.
Le second organe de purification 40B est par exemple choisi parmi un catalyseur d’oxydation Diesel (DOC), un filtre à particules Diesel (DPF), ou un organe de réduction catalytique sélective (SCR), en fonction du système de purification considéré. Il est à noter que le second organe de purification 40B peut être identique au premier organe de purification 40A, ou en variante différent du premier organe de purification 40A.
La seconde enveloppe 42B présente également une forme générale cylindrique à base circulaire, entourant le second organe de purification 40B. La seconde enveloppe 42B est ouverte à chacune de ses extrémités longitudinales.
Au moins un second élément de maintien 44B est logé de manière classique entre le second organe de purification 40B et la seconde enveloppe 42B pour maintenir ce second organe de purification 40B en position par rapport à la seconde enveloppe 42B.
Dans l’exemple décrit, la seconde enveloppe 42B comporte, à son extrémité arrière, un rebord 52 replié vers l’intérieur. Ce rebord 52 s’étend dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale X.
Le rebord 52 vient en contact avec la paroi de fond 18, et plus particulièrement avec sa surface intérieure 18a.
On notera que le boîtier 12 comporte, dans le logement 16, des moyens 53 de guidage des cartouches 38A, 38B, portés par la paroi périphérique 14. Ces moyens de guidage 53 permettent le bon alignement des cartouches 38A, 38B lors de leur insertion dans le logement ou leur retrait depuis le logement..
Le dispositif de purification 10 comporte des moyens 54 de fixation amovibles de la cartouche arrière 38B avec la paroi de fond 18, ces moyens de fixation 54 étant actionnables du côté de la surface extérieure 18b.
Par « actionnables du côté de la surface extérieure 18b », on entend que les moyens de fixation 54 sont activables et désactivables par une action réalisée du côté de la surface extérieure 18b, sans action du côté de la surface intérieure 18a. En d’autres termes, il n’est pas nécessaire d’accéder à l’intérieur du logement 16 pour activer ou désactiver les moyens de fixation 54.
Les moyens de fixation 54 comportent au moins un élément de fixation 56 actionnable depuis le côté de la surface extérieure 18b.
L’élément de fixation 56 est de préférence une vis, comportant une tige filetée 56a et une tête de vis 56b.
La tête de vis 56b est agencée du côté de la surface extérieure 18b, si bien qu’elle est accessible, et actionnable, depuis l’extérieur à l’arrière du boitier 12.
La tige filetée 56a passe à travers la paroi de fond 18, et de préférence à travers le plateau arrière 24b. A cet effet, la paroi de fond 18 présente, pour chaque vis 56, un premier orifice de passage 60, et le plateau arrière 24b présente de préférence, pour chaque vis 56, un second orifice de passage 62 agencé en regard du premier orifice de passage 60.
La cartouche arrière 38b comporte également, pour chaque vis 56, un orifice taraudé 64 complémentaire de la tige filetée 56a. L’orifice taraudé 64 est de préférence ménagé dans le rebord 52.
Cet orifice taraudé 64 étant complémentaire de la tige filetée 56a, cette tige filetée 56a est ainsi fixé à la cartouche arrière 38b par vissage dans l’orifice taraudé 64.
Avantageusement, la cartouche arrière 38b et/ou le boitier 12 comporte des moyens de détrompage destinés à assurer que chaque orifice taraudé 64 se retrouve en regard d’un premier orifice de passage 60 quand la cartouche arrière 38b est insérée dans le logement 16. Ces moyens de détrompage sont par exemple portés par les moyens de guidage 53.
Il apparait clairement que l’invention permet aisément de fixer ou de détacher la cartouche arrière 38b dans le boitier 12, par simple vissage ou dévissage des vis 56 depuis l’arrière du boitier 12, sans nécessiter d’accéder à l’intérieur de ce boitier 12.
Ainsi, l’assemblage des cartouches dans le dispositif de purification 10 selon l’invention est réalisé comme suit.
Dans un premier temps, la cartouche arrière 38b est insérée dans le logement 16, l’extrémité portant le rebord 52 étant tournée vers la paroi de fond 18, jusqu’à ce que ce rebord 52 vienne en contact avec la surface intérieure 18a de cette paroi de fond 18. La cartouche 38b est guidée par les moyens de guidage 53 lors de cette insertion.
Avantageusement, l’orientation angulaire de la cartouche arrière 38b est imposée par les moyens de détrompage, de sorte que les orifices taraudés 64 se retrouve en regard des premiers orifices de passage 60.
Les vis 56 sont rapportées depuis l’arrière du boîtier 12 (c’est-à-dire du côté de la surface extérieure 18b de la paroi de fond 18) et vissées dans les orifices taraudés 64, à travers les premiers 60 et seconds 62 orifices de passage 60. La cartouche arrière 38b se retrouve ainsi fixée par visage au boitier 12.
La cartouche avant 38a est ensuite insérée dans le logement 16, l’extrémité ne portant pas le bossage périphérique 46 étant tournée vers la paroi de fond 18, jusqu’à ce que ce bossage périphérique 46 vienne en contact avec le rebord 32, de préférence par l’intermédiaire du second joint 50. La cartouche avant 38a est guidée par les moyens de guidage 53 lors de cette insertion.
Le couvercle 20 est ensuite rapporté sur le boitier 12, venant maintenir la cartouche avant 38a en refermant le boitier 12, le bossage périphérique 46 étant maintenu entre le couvercle 20 et le rebord 32.
Le couvercle 20 est enfin maintenu en place par le collier 34.
Lorsqu’au moins l’une des cartouches doit être remplacée, celles-ci sont extraites de leur logement 16 de la manière suivante.
Le collier 34 est retiré pour libérer le couvercle 20. Le couvercle 20 est retiré pour libérer la cartouche avant 38a.
La cartouche avant 38a peut alors être extraite du logement 16, toujours guidée par les moyens de guidage 53.
Les vis 56 sont dévissées, depuis l’arrière du boitier 12, sans intervention à l’intérieur de ce boitier 12.
Puis, la cartouche arrière 38b peut être extraite du logement 16, toujours guidée par les moyens de guidage 53.
De nouvelles cartouches peut alors être assemblées dans le boitier 12, de la même manière que décrite précédemment.
On notera que l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes complémentaires.
Le dispositif de purification 10 pourrait par exemple présenter plus de deux cartouches de purification, tant que les cartouches avant et arrière restent telles que décrites précédemment. Les autres cartouches seraient alors alignées entre les cartouches avant et arrière.

Claims (9)

  1. Dispositif (10) de purification de gaz d’échappement, comportant un boitier (12), comprenant une paroi périphérique (14) délimitant un logement (16) s’étendant dans une direction longitudinale (X) entre une extrémité arrière définie par une paroi de fond (18) solidarisée à la paroi périphérique (14), et une extrémité avant,
    caractérisé en ce que ;
    - le dispositif de purification (10) comporte au moins deux cartouches de purification, dites cartouche de purification avant (38a) et cartouche de purification arrière (38b), logées dans le logement (16) en étant alignées l’une par rapport à l’autre dans la direction longitudinale (X), la cartouche de purification avant (38a) étant agencée à proximité de l’extrémité avant et la cartouche de purification arrière (38b) étant agencée à proximité de l’extrémité arrière,
    - la paroi de fond (18) présentant une surface intérieure (18a) et une surface extérieure (18b) opposées, la cartouche de purification arrière (38b) est fixée de manière amovible à la paroi de fond (18), du côté de la surface intérieure (18a), à l’aide de moyens de fixation amovibles (54) actionnables du côté de la surface extérieure (18b).
  2. Dispositif de purification (10) selon la revendication 1, dans lequel les moyens de fixation amovibles (54) comportent au moins une vis (56) comportant une tête de vis (56b) et une tige filetée (56a), la tête de vis (56b) étant agencée du côté de la surface extérieure (18b), et la cartouche de purification arrière (38b) comprenant, pour chaque vis (56), un orifice taraudé (64) complémentaire de la tige filetée (56a).
  3. Dispositif de purification (10) selon la revendication 2, comportant des moyens de détrompage assurant l’alignement de chaque orifice taraudé (64) en regard d’un orifice de passage (60) respectif ménagé dans la paroi de fond (18).
  4. Dispositif de purification (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boitier (12) comporte des moyens de guidage des cartouches de purification (38a, 38b) le long de la direction longitudinale (X), portés par la paroi périphérique (14) à l’intérieur du logement (16), pour le guidage longitudinal des cartouches de purification (38a, 38b) lors de leur insertion dans le logement (16) ou leur retrait depuis le logement (16).
  5. Dispositif de purification (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un couvercle (20) fixé au boitier (12) par un organe de fixation amovible (34).
  6. Dispositif de purification (10) selon la revendication 4, dans lequel la cartouche de purification avant (38a) comporte un bossage périphérique (46) destiné à être intercalé longitudinalement entre le couvercle (20) et un rebord (32) du boitier (12).
  7. Dispositif de purification (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi de fond (18) comporte une ouverture centrale (22) pour le passage de gaz.
  8. Dispositif de purification (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque cartouche de purification (38a, 38b) comporte un organe de purification (40a, 40b) choisi parmi un catalyseur d’oxydation Diesel, un filtre à particules Diesel, ou un organe de réduction catalytique sélective.
  9. Ligne d’échappement de moteur thermique, caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif de purification (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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