WO2006087441A1 - Tube isole pour ligne d'echappement de vehicule automobile et procede de fabrication - Google Patents

Tube isole pour ligne d'echappement de vehicule automobile et procede de fabrication Download PDF

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Vincent Leroy
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Faurecia Systemes D'echappement
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    • F01N13/14—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having thermal insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/143—Pre-insulated pipes

Definitions

  • the present invention relates to an insulated pipe especially for a motor vehicle exhaust line, of the type comprising a tube for channeling a gas, surrounded by an insulating sleeve.
  • the motor vehicle exhaust lines and in particular the exhaust lines comprising catalysts, comprise insulated ducts intended to transport hot gases from the collector at the outlet of the engine to the catalyst.
  • Such lines must be well insulated so that the exhaust gases reach the catalyst at a temperature sufficient for the catalysis reactions to proceed properly.
  • insulated pipes for example double-wall pipes constituted by concentric tubes, or insulated pipes made of a metal tube, for example a ferritic stainless steel tube, surrounded by an insulating material placed around the wall. metal tube and held by metal half-shells.
  • Double wall pipes of the aforementioned type have the disadvantage of not being easily bendable and therefore not to allow to adopt complex curved geometries.
  • pipes consisting of the combination of a tube, an insulator and half-shells allow to adopt a wide variety of forms.
  • the object of the present invention is to overcome this disadvantage by proposing an insulated pipe consisting of a metal tube for channeling the gas coated with an insulating sleeve to adopt a wide variety of shapes, while being lighter than the known conduits.
  • the subject of the invention is an isolated line for a motor vehicle exhaust line, of the type comprising a tube for channeling the gas surrounded by an insulating sleeve, wherein the insulating sleeve comprises a layer of paste or insulating gel injection molded around the tube and cured.
  • the insulating sleeve may further comprise an armature consisting of a metal knit embedded in the paste or the insulating gel.
  • the insulated tube may also comprise an outer envelope made of a wire cloth. It may finally comprise an armature consisting of a metal knit and an outer envelope made of a metal fabric.
  • the paste or the insulating gel is constituted for example by a mixture of water, Magnesium / Silicate fibers, and an organic or inorganic binder.
  • the tube for channeling the gas is of ferritic stainless steel.
  • the tube comprises at least one elbow or hanger.
  • the invention also relates to a method for manufacturing an insulated pipe, according to which a tube is provided in a mold, in particular a metal pipe for channeling gas, possibly surrounded by a metal knit reinforcement, or a wire mesh, or of a metal knit reinforcement surrounded by a wire cloth, and is injected into the mold a paste or an insulating gel which is cured, and then demolded the isolated pipe thus obtained.
  • the mold consists of removable external half-shells and metal with possibly a surface treatment to promote hot demolding.
  • FIG. 1 is a sectional view of an insulated pipe for a motor vehicle exhaust line comprising a tube for channeling the exhaust gas, surrounded by an insulating sleeve;
  • FIG. 2 is a sectional view of a line for a motor vehicle exhaust system comprising a tube for channeling the exhaust gas surrounded by an insulating sleeve comprising a metal frame;
  • FIG. 3 is a sectional view of an insulated line for a motor vehicle exhaust line, comprising a tube for channeling the exhaust gas surrounded by an insulating sleeve with an external protection;
  • FIG. 4 is a sectional view of an isolated line for a motor vehicle exhaust line of the type comprising a tube for channeling the exhaust gases embedded in an insulating sleeve comprising, on the one hand, an armature, and on the other hand, external protection.
  • the pipe shown in Figure 1 is formed in known manner by a metal tube 1, for example ferritic stainless steel, for channeling the hot exhaust gas from the engine. It is surrounded by an insulating sleeve 2 consisting of an insulating paste such as, for example, a mixture of water, Magnesium / Silicate fibers containing from 70% to 85% SiO 2 and from 15% to 30% MgO and an organic or inorganic binder which is arranged around the tube by injection molding in a mold consisting for example of half-shells arranged around the tube during molding and which are removed after curing of the insulating paste.
  • an insulating paste such as, for example, a mixture of water, Magnesium / Silicate fibers containing from 70% to 85% SiO 2 and from 15% to 30% MgO and an organic or inorganic binder which is arranged around the tube by injection molding in a mold consisting for example of half-shells arranged around the tube during molding and which are removed after curing of the insulating paste.
  • an insulated pipe having a tube for channeling the gas surrounded by an insulating sleeve is thus obtained.
  • Such an insulated duct has the advantage of being able to have a very complex shape and in particular much more complex than the shapes that can be obtained with pipes of the double-walled tube type in which the space between the two walls is filled. air or insulating material.
  • the molding of the insulating material can be performed after forming the metal tube, the shaping operation taking place on a single-wall tube, it is facilitated.
  • the embodiment which has just been described may, however, sometimes be insufficient, in particular because the mechanical strength of the Insulating layer may be insufficient. For this, in a second embodiment shown in FIG.
  • the metal tube 1 when the coating of the metal tube 1 is carried out by the layer of insulating material 2, before the injection molding of the insulating material, the metal tube 1 is surrounded by a metal knit 3 which is intended to be embedded in the injected insulating material.
  • the metal knit which is for example an expanded metal or a woven mesh made of 0.15 to 0.4 mm diameter stainless steel wire, with openings of 0.2 to 0.4 mm, provides a reinforcing function of the insulating layer.
  • the insulating layer may also be subjected to external stresses, particularly when the exhaust line passes under the body of the motor vehicle and may be attacked for example by chippings projected under the vehicle body.
  • an insulated pipe is produced according to a third embodiment shown in FIG. 3.
  • This insulated pipe consists of a metal tube 1 surrounded by an insulating sleeve 2 which itself is surrounded by a wire cloth 4.
  • the metal tube 1 is placed in a mold consisting of metal half-shells on the inner surface of which the wire cloth 4 is previously arranged, and then the insulating material is injected into the mold thus prepared and, after injection molding, the assembly is allowed to solidify and then demoulded and an insulated pipe having on its outer wall a protection consisting of a wire bonded to the layer of insulating material.
  • an insulated pipe is produced whose insulating layer is both reinforced by a metal fabric 3 and protected on its outer wall by a metal fabric 4.
  • the metal tube 1 is placed in the mold, surrounded by a metal knit 3, itself surrounded by a wire cloth 4 arranged on the inner wall of the half-shells, and then injected the insulating material is allowed to harden and unmolded.
  • the conduct thus produced may have a complex shape comprising a plurality of hangers. It can also have a shape including diameter variations. Indeed, the pipe being made by molding using molds consisting of half shells, it is sufficient to use half shells whose shapes are adapted to match the final shape of the pipe to be manufactured.
  • This process makes it possible to manufacture pipes of a very varied thickness and diameter, adapted on a case-by-case basis to the intended use.
  • the thickness of the insulating layer can be adapted as needed and the insulation can be made of any insulating material that can be injection molded and having characteristics adapted to the intended use.

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Abstract

Conduite isolée pour ligne d'échappement de véhicule automobile, du type comprenant un tube (1) pour canaliser le gaz entouré d'un manchon (2) isolant, comprenant une couche en pâte ou en gel isolant moulé par injection et durci.

Description

Tube isolé pour ligne d'échappement de véhicule automobile et procédé de fabrication.
La présente invention est relative à une conduite isolée notamment pour ligne d'échappement de véhicule automobile, du type comprenant un tube pour canaliser un gaz, entouré d'un manchon isolant.
Les lignes d'échappement de véhicule automobile et en particulier les lignes d'échappement comportant des catalyseurs, comportent des conduites isolées destinées à transporter des gaz chauds depuis le collecteur à la sortie du moteur jusqu'au catalyseur. De telles conduites doivent être bien isolées afin que les gaz d'échappement arrivent dans le catalyseur à une température suffisante pour que les réactions de catalyse se déroulent convenablement.
On connaît différents types de conduites isolées, par exemple des conduites à double paroi constituées par des tubes concentriques, ou des conduites isolées constituées d'un tube métallique, par exemple un tube en acier inoxydable ferritique, entouré d'un matériau isolant disposé autour du tube métallique et maintenu par des demi-coquilles métalliques.
Les conduites à double paroi du type précité présentent l'inconvénient de ne pas être facilement cintrable et donc de ne pas permettre d'adopter des géométries courbes complexes. En revanche, les conduites constituées par l'association d'un tube, d'un isolant et de demi-coquilles permettent d'adopter une grande variété de formes.
Mais ce dernier type de conduite isolée présente l'inconvénient d'utiliser des coquilles métalliques qui renchérissent et aloudrdissent considérablement la ligne d'échappement.
Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en proposant une conduite isolée constituée d'un tube métallique pour canaliser le gaz enrobé d'un manchon isolant permettant d'adopter une grande variété de formes, tout en étant plus léger que les conduites connues. A cet effet, l'invention a pour objet une conduite isolée pour ligne d'échappement de véhicule automobile, du type comprenant un tube pour canaliser le gaz entouré d'un manchon isolant, dans lequel le manchon isolant comprend une couche en pâte ou en gel isolant moulé par injection autour du tube et durci.
Le manchon isolant peut comprendre en outre, une armature constituée d'un tricot métallique noyé dans la pâte ou le gel isolant.
Le tube isolé peut également comprendre une enveloppe externe constituée d'une toile métallique. Il peut enfin comprendre une armature constituée d'un tricot métallique et une enveloppe externe constituée d'une toile métallique. La pâte ou le gel isolant est constitué par exemple d'un mélange d'eau, de fibres Magnésium/ Silicate, et d'une liant organique ou inorganique. De préférence, le tube pour canaliser le gaz est en acier inoxydable ferritique.
En général, le tube comprend au moins un coude ou cintre. L'invention concerne également un procédé pour fabriquer une conduite isolée, selon lequel on dispose dans un moule un tube, notamment un tube métallique pour canaliser du gaz, éventuellement entouré d'une armature en tricot métallique, ou d'une toile métallique, ou d'une armature en tricot métallique entourée d'une toile métallique, et on injecte dans le moule une pâte ou un gel isolant qu'on fait durcir, puis on démoule la conduite isolée ainsi obtenue.
Le moule est par exemple constitué de demi-coquilles externes amovibles et métalliques avec éventuellement un traitement de surface pour favoriser le démoulage à chaud. L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non limitative en regard des figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue en coupe d'une conduite isolée pour ligne d'échappement de véhicule automobile comprenant un tube pour canaliser les gaz d'échappement, entouré d'un manchon isolant ; - la figure 2 est une vue en coupe d'une conduite pour ligne d'échappement de véhicule automobile comportant un tube pour canaliser les gaz d'échappement entouré d'un manchon isolant comprenant une armature métallique ;
- la figure 3 est une vue en coupe d'une conduite isolée pour ligne d'échappement de véhicule automobile, comprenant un tube pour canaliser les gaz d'échappement entouré d'un manchon isolant doté d'une protection externe ; et
- la figure 4 est une vue en coupe d'une conduite isolée pour ligne d'échappement de véhicule automobile du type comprenant un tube pour canaliser les gaz d'échappement enrobé dans un manchon isolant comprenant, d'une part, une armature, et d'autre part, une protection externe.
La conduite représentée à la figure 1 est constituée de façon connue par un tube métallique 1 par exemple en acier inoxydable ferritique, destiné à canaliser les gaz d'échappement chauds venant du moteur. Il est entouré d'un manchon 2 isolant constitué d'une pâte isolante tel que par exemple un mélange d'eau, de fibres Magnésium/Silicate contenant de 70% à 85% de Siθ2 et de 15% à 30% de MgO et d'un liant organique ou inorganique qui est disposée autour du tube par moulage par injection dans un moule constitué par exemple de demi-coquilles disposées autour du tube lors du moulage et qui sont enlevées après durcissement de la pâte isolante.
On obtient ainsi une conduite isolée comportant un tube pour canaliser le gaz entouré d'un manchon isolant. Une telle conduite isolée présente l'avantage de pouvoir avoir une forme très complexe et en particulier beaucoup plus complexe que les formes que l'on peut obtenir avec des conduites du type tube à double paroi dans lesquelles l'espace entre les deux parois est empli d'air ou de matériau isolant. En effet, dans le cadre de la présente invention, le moulage du matériau isolant peut être réalisé après mise en forme du tube métallique, l'opération de mise en forme se déroulant sur un tube à simple paroi, elle s'en trouve facilitée. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit peut cependant être parfois insuffisant, en particulier parce que la résistance mécanique de la couche isolante peut être insuffisante. Pour cela, dans un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 2, lorsque l'on réalise l'enrobage du tube métallique 1 par la couche de matériau isolant 2, avant moulage par injection du matériau isolant on entoure le tube métallique 1 par un tricot métallique 3 qui est destiné à être noyé dans le matériau isolant injecté. Le tricot métallique qui est par exemple un métal déployé ou une maille tissée constituées de fil inox de 0,15 à 0,4 mm de diamètre, avec des ouvertures de 0,2 à 0,4 mm, assure une fonction d'armature de la couche isolante.
La couche isolante peut également être soumise à des sollicitations externes, en particulier lorsque la ligne d'échappement passe sous la caisse du véhicule automobile et peut être agressée par exemple par des gravillons projetés sous la caisse du véhicule.
Afin de protéger la couche isolante contre ces agressions, on réalise une conduite isolée selon un troisième mode de réalisation représenté à la figure 3. Cette conduite isolée est constituée d'un tube métallique 1 entouré d'un manchon isolant 2 lequel est lui-même entouré par une toile métallique 4. Pour réaliser un tel tube, on dispose le tube métallique 1 dans un moule constitué de demi-coquilles métalliques à la surface interne desquelles on dispose au préalable la toile métallique 4, puis on injecte le matériau isolant dans le moule ainsi préparé et, après moulage par injection, on laisse solidifier l'ensemble puis on démoule et on obtient une conduite isolée comportant sur sa paroi externe une protection constituée d'une toile métallique collée à la couche de matériau isolant.
Enfin, dans une quatrième forme de réalisation, on réalise une conduite isolée dont la couche isolante est à la fois armée par un tricot métallique 3 et protégée sur sa paroi externe par une toile métallique 4.
Pour cela, avant injection du matériau isolant, on dispose dans le moule le tube métallique 1 , entouré d'un tricot métallique 3, lui-même entouré d'une toile métallique 4 disposée sur la paroi interne des demi-coquilles, puis on injecte le matériau isolant, on laisse durcir et on démoule. La conduite ainsi réalisée peut avoir une forme complexe comprenant une pluralité de cintres. Elle peut également avoir une forme comprenant des variations de diamètre. En effet, la conduite étant réalisée par moulage en utilisant des moules constitués de demi coquilles, il suffit d'utiliser des demi coquilles dont les formes sont adaptées pour correspondre à la forme finale de la conduite à fabriquer.
Ce procédé permet de fabriquer des conduites d'épaisseur et de diamètre très variés, adaptés au cas par cas à l'utilisation envisagée.
De la même façon, l'épaisseur de la couche d'isolant peut être adaptée en fonction des besoins et l'isolant peut être constitué de tout matériau isolant susceptible d'être moulé par injection et ayant des caractéristiques adaptées à l'usage envisagé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Conduite isolée pour ligne d'échappement de véhicule automobile, du type comprenant un tube (1 ) pour canaliser les gaz d'échappement entouré dans un manchon isolant (2), caractérisée en ce que le manchon isolant comprend une couche en pâte ou en gel isolant moulé par injection et durci.
2. Conduite selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le manchon isolant (2) comprend, en outre, une armature (3) constituée d'un tricot métallique noyé dans la pâte ou le gel isolant.
3. Conduite selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'il comprend, en outre, une enveloppe externe (4) constituée d'une toile métallique.
4. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la pâte ou le gel isolant est constitué d'un mélange d'eau, de fibres Magnésium/Silicate et d'un liant organique ou inorganique.
5. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le tube (1) pour canaliser le gaz est en acier inoxydable ferritique.
6. Conduite isolé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un cintre.
7. Procédé pour fabriquer une conduite isolée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que on dispose un tube (1) pour canaliser les gaz d'échappement éventuellement entouré d'une armature (3) en tricot métallique, ou d'une toile métallique (4), ou d'une armature (3) en tricot métallique entourée d'une toile métallique (4), dans un moule et on injecte dans le moule une pâte ou un gel isolant qu'on fait durcir, puis on démoule la conduite isolée.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moule est constitué de demi coquilles.
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