WO2012001296A1 - Device with expanded metal walls for treating a particle-laden gaseous medium - Google Patents

Device with expanded metal walls for treating a particle-laden gaseous medium Download PDF

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Abstract

Device for treating a particle-laden gaseous medium, comprising at least one filtering element (22) for trapping the particles of the gaseous medium, characterized in that each filtering element comprises a plurality of non-flattened expanded metal thin walls positioned adjacent to one another to form a monolithic partitioning structure made up of these perforated walls, so as to form obstacles to the passage of the particle-laden gaseous medium, so as to hold these particles back inside the structure.

Description

Dispositif de traitement d'un milieu gazeux chargé de particules à parois en métal étiré La présente invention se rapporte à un dispositif de traitement d'un milieu gazeux chargé de particules. . Une application particulière, mais non exclusive, est la purification des gaz d'échappement d'un moteur Diesel.  The present invention relates to a device for treating a gaseous medium loaded with particles. . A particular, but not exclusive, application is the purification of the exhaust gases of a diesel engine.
Une autre application est le secteur industriel.  Another application is the industrial sector.
Les polluants sortant des échappements comprennent : - des composants carbonés : CO, CO2 ;  Pollutants leaving the exhausts include: - carbon components: CO, CO2;
- des composés azotés : NO, NO2 (généralement appelés oxydes d'azote NOx) ... ;  - Nitrogen compounds: NO, NO2 (generally called nitrogen oxides NOx) ...;
- des composés organiques, tels que des hydrocarbures (HC).... ; organic compounds, such as hydrocarbons (HC);
- des composés soufrés : SO2, SO3 ; sulfur compounds: SO2, SO3;
- des particules organiques ;  organic particles;
- etc.  - etc.
Les émissions de particules organiques sont surtout caractéristiques des moteurs Diesel et se composent d'un matériau carboné (suie), sur lequel sont adsorbées des espèces organiques diverses (SOF : Soluble Organic Fraction).  The emissions of organic particles are especially characteristic of diesel engines and consist of a carbonaceous material (soot), on which are adsorbed various organic species (SOF: Soluble Organic Fraction).
De très nombreux procédés et dispositifs de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ont déjà été proposés par le passé.  Numerous processes and devices for treating the exhaust gases of an internal combustion engine have already been proposed in the past.
Il est notamment connu d'utiliser des catalyseurs d'oxydation à support particulaire ou à support monolithe, en particulier pour oxyder le CO et les hydrocarbures imbrûlés.  It is notably known to use particulate support or monolithic support oxidation catalysts, in particular for oxidizing CO and unburned hydrocarbons.
Pour les particules des moteurs Diesel, il existe également des systèmes de piégeage régénérables.  For particles of diesel engines, there are also regenerable trapping systems.
Depuis quelques temps, l'intérêt des chercheurs s'oriente surtout vers le problème de limitation de la masse des matières en particules rejetées par les gaz d'échappement des moteurs Diesel et des autres moteurs à combustion interne. Dans le cas des moteurs Diesel, on consacre de grands efforts à la mise au point de dispositifs et procédés pratiques et efficaces destinés à réduire les émissions de particules, principalement carbonées, et des polluants gazeux rejetées avec les gaz d'échappement. For some time, the interest of researchers has focused mainly on the problem of limiting the mass of particulate matter released by the exhaust gases of diesel engines and other internal combustion engines. In the case of diesel engines, great efforts are made to develop practical and effective devices and processes to reduce particulate emissions, mainly carbon, and gaseous pollutants released with exhaust gases.
II est connu qu'un procédé permettant d'obtenir ce résultat consiste à monter des filtres appropriés ou autres types de pièges à particules dans le circuit d'échappement d'un moteur ou d'un véhicule. Compte tenu de ce fait, on cherche à trouver les moyens les plus efficaces et les plus pratiques pour recueillir et éliminer les matières en particules du type suie qui sont émises par les moteurs Diesel avant que les gaz d'échappement ne soient rejetés dans l'atmosphère.  It is known that a method for achieving this result is to mount suitable filters or other types of particle traps in the exhaust system of an engine or vehicle. In view of this fact, it is sought to find the most effective and practical means to collect and dispose of soot-like particulate matter emitted by diesel engines before the exhaust gases are released into the engine. atmosphere.
Si aujourd'hui un matériau à base de SiC (carbure de silicium) est le plus fréquemment utilisé, il est à noter que tous les acteurs sont aussi continuellement à la recherche de matériaux alternatifs, plus efficaces et moins coûteux.  If today a material based on SiC (silicon carbide) is the most frequently used, it should be noted that all players are also continuously looking for alternative materials, more efficient and less expensive.
Les principales technologies en matière de dépollution des moteurs thermiques sont ainsi, actuellement :  The main technologies in the field of depollution of thermal engines are thus, currently:
Les épurateurs catalytiques deux voies : ils sont composés d'un support en céramique sur lequel est déposé un catalyseur métallique. Celui-ci permet une diminution de la température nécessaire pour l'oxydation du monoxyde de carbone et des composés organiques. Le rendement des épurateurs catalytiques pour les différents polluants dépend beaucoup de la température des gaz d'échappement.  The two-way catalytic purifiers: they are composed of a ceramic support on which is deposited a metal catalyst. This allows a reduction in the temperature necessary for the oxidation of carbon monoxide and organic compounds. The efficiency of the catalytic scrubbers for the different pollutants depends a lot on the temperature of the exhaust gas.
Les filtres à particules : ils sont destinés à retenir les particules émises par les moteurs Diesel. Il existe plusieurs types de filtres disponibles sur le marché.  Particulate filters: they are designed to retain the particles emitted by diesel engines. There are several types of filters available on the market.
Les filtres consommables : ils sont constitués de fibres. Les particules sont retenues dans le volume du filtre. Ils permettent de retenir de 80 à 90% des particules. Pour éviter leur dégradation, la température des gaz d'échappement ne doit pas dépasser une température dépendant de la nature des fibres. Ils sont progressivement colmatés par les particules retenues et doivent être remplacés après un certain temps de fonctionnement du moteur. Les filtres régénérables : le média filtrant est constitué soit d'une céramique (généralement cordiérite ou carbure de silicium) poreuse, soit de fibres céramiques ou métalliques. Ces matériaux résistent à des températures suffisamment élevées pour pouvoir être régénérés par combustion des particules de carbone. Consumable filters: they consist of fibers. The particles are retained in the filter volume. They make it possible to retain 80 to 90% of the particles. To prevent their degradation, the temperature of the exhaust gases must not exceed a temperature depending on the nature of the fibers. They are gradually clogged with retained particles and must be replaced after a certain period of operation of the engine. Regenerable filters: the filter medium consists of either a porous ceramics (usually cordierite or silicon carbide) or ceramic or metallic fibers. These materials withstand temperatures high enough to be regenerated by burning carbon particles.
Les filtres en céramiques avec catalyseur déposé : ils sont fabriqués avec une céramique poreuse au cœur de laquelle un catalyseur est déposé, permettant la combustion des particules de carbone pour des températures des gaz d'échappement d'au moins 350°C environ, dépendant de la technologie utilisée.  The ceramic filters with deposited catalyst: they are manufactured with a porous ceramic in the middle of which a catalyst is deposited, allowing the combustion of the carbon particles for exhaust gas temperatures of at least about 350 ° C, dependent on the technology used.
Les filtres en céramiques avec catalyseur ajouté au carburant : le catalyseur est ajouté au carburant sous forme liquide, soit directement sur le véhicule par l'intermédiaire d'une pompe doseuse lors de chaque remplissage du réservoir, soit directement dans la cuve servant à faire les pleins. Les catalyseurs utilisés sont à base de cérium, fer, strontium ou platine. Ils permettent l'abaissement de la température de combustion vers 300 à 400°C, en fonction de la nature du catalyseur et de la température nécessaire pour brûler les particules de carbone.  The ceramic filters with catalyst added to the fuel: the catalyst is added to the fuel in liquid form, either directly on the vehicle via a metering pump during each filling of the tank, or directly in the tank used to make the full. The catalysts used are based on cerium, iron, strontium or platinum. They allow the lowering of the combustion temperature to 300 to 400 ° C, depending on the nature of the catalyst and the temperature needed to burn the carbon particles.
Le couplage d'un filtre et d'un épurateur catalytique : un tel système se compose d'un épurateur catalytique suivi d'un filtre à particules. L'épurateur permet l'oxydation du CO, des composés organiques ainsi que d'une partie du monoxyde d'azote. Le dioxyde d'azote formé va permettre l'oxydation des particules de carbone retenues dans le filtre à particules. Un tel dispositif permet d'obtenir une bonne efficacité vis-à-vis des particules et du monoxyde de carbone mais entraîne une augmentation des émissions de dioxyde d'azote.  The coupling of a filter and a catalytic scrubber: such a system consists of a catalytic scrubber followed by a particulate filter. The scrubber allows the oxidation of CO, organic compounds as well as a part of the nitric oxide. The nitrogen dioxide formed will allow oxidation of the carbon particles retained in the particulate filter. Such a device provides good efficiency vis-à-vis the particles and carbon monoxide but leads to an increase in nitrogen dioxide emissions.
Les électrofiltres : on trouve également sur le marché des filtres à particules fonctionnant sur le principe de l'électrofiltre. Les gaz et les particules circulent entre deux électrodes entre lesquelles est maintenue une différence de potentiel élevée. Sous l'effet de celles-ci, les particules s'agglomèrent, se chargent négativement et sont attirées par l'électrode positive sur laquelle elles viennent se coller. Certains types d'électrofiltres utilisent également des dispositifs additionnels pour retenir les particules agglomérées (cyclone ou filtre). Ces filtres ont une efficacité pouvant dépasser les 90%. La saturation du filtre n'entraîne pas de perte de charge. Ces filtres doivent être nettoyés régulièrement pour conserver leur efficacité Electrostatic precipitators: there are also particle filters on the market that operate on the principle of the electrostatic precipitator. The gases and particles circulate between two electrodes between which a high potential difference is maintained. Under the effect of these, the particles agglomerate, load negatively and are attracted by the positive electrode on which they come to stick. Some types of electrostatic precipitators also use additional devices to retain agglomerated particles (cyclone or filter). These filters have an efficiency that can exceed 90%. The saturation of the filter does not cause a loss of charge. These filters need to be cleaned regularly to maintain their effectiveness
La solution ultime est la catalyse dite 4 voies qui élimine 4 polluants : The ultimate solution is so-called 4-way catalysis that eliminates 4 pollutants:
NOx, HC, CO et particules simultanément. NOx, HC, CO and particles simultaneously.
L'invention vise à améliorer les dispositifs de traitement connus, notamment en ce qui concerne leur efficacité.  The invention aims to improve the known treatment devices, especially as regards their effectiveness.
Elle vise également à réaliser un dispositif qui soit compact, peu onéreux et facile à fabriquer.  It also aims to achieve a device that is compact, inexpensive and easy to manufacture.
Elle propose un dispositif de traitement d'un milieu gazeux chargé de particules, comportant au moins un élément filtrant pour piéger les particules du milieu gazeux, chaque élément filtrant comprenant une pluralité de parois minces en métal étiré non aplati, disposées adjacentes de façon à former une structure de cloisonnement monolithique formée de ces parois perforées, de manière à former des obstacles au passage du milieu gazeux chargé de particules, en vue de retenir celles-ci à l'intérieur de la structure.  It proposes a device for treating a particle-laden gaseous medium, comprising at least one filtering element for trapping the particles of the gaseous medium, each filtering element comprising a plurality of thin non-flattened stretched metal walls arranged adjacent to form a monolithic partitioning structure formed of these perforated walls, so as to form obstacles to the passage of the gaseous medium loaded with particles, in order to retain them inside the structure.
L'invention consiste à remplacer les éléments filtrants connus, notamment en céramique par des éléments en métal micro-étiré monolithiques à parois perforées formant une structure et une configuration nouvelles pour arrêter efficacement les particules émises par les moteurs Diesel. Ces éléments sont agencés pour former des unités compactes à haute efficacité ayant une surface filtrante extrêmement grande pour leur volume. Ils peuvent être nettoyés en chauffant la structure de métal micro-étiré monolithique ou des parties de cette structure à la température d'incinération des particules recueillies, les particules étant ainsi éliminées par combustion. L'invention a aussi pour objet plusieurs agencements différents de construction d'éléments filtrants en métal micro-étiré monolithiques à parois perforées et plusieurs procédés de fabrication de ces éléments.  The invention consists in replacing the known filtering elements, in particular made of ceramic, with monolithic micro-stretched metal elements with perforated walls forming a new structure and configuration to effectively stop the particles emitted by the diesel engines. These elements are arranged to form compact units with high efficiency having an extremely large filter surface for their volume. They can be cleaned by heating the monolithic micro-stretched metal structure or parts of this structure to the incineration temperature of the collected particles, thereby removing the particles by combustion. The invention also relates to several different arrangements for the construction of monolithic micro-stretched metal filter elements with perforated walls and several methods of manufacturing these elements.
L'option filtre en métal micro-étiré monolithique permet une perméabilité plus importante et génère une contre-pression plus faible, monte en température plus facilement par sa nature métallique et offre un potentiel de développement tout à fait pertinent. The monolithic micro-stretched metal filter option allows greater permeability and generates lower back pressure, in temperature more easily by its metallic nature and offers a development potential quite relevant.
L'invention concerne plus particulièrement des dispositifs de filtration des gaz d'échappement comprenant des éléments filtrants catalytiques en métal micro-étiré, à parois perforées placées successivement de façon à former un bloc monolithique formant filtre catalytique.  The invention relates more particularly to exhaust gas filtration devices comprising catalytic filter elements made of micro-stretched metal, with perforated walls placed successively so as to form a monolithic block forming a catalytic filter.
Suivant d'autres dispositions, pouvant être mises en œuvre pour des raisons de commodité de fabrication, d'efficacité de fonctionnement,... et pouvant éventuellement être combinées :  According to other provisions, which can be implemented for reasons of convenience of manufacture, of operating efficiency, ... and which can possibly be combined:
- les plaques sont disposées parallèlement l'une à l'autre, verticalement ou horizontalement.  - The plates are arranged parallel to each other, vertically or horizontally.
- les plaques sont décalées l'une par rapport à l'autre, transversalement à la direction de l'alignement parallèle, de préférence disposées en quinconce.  - The plates are offset relative to each other, transversely to the direction of the parallel alignment, preferably arranged staggered.
- l'élément filtrant comporte une structure plissée en métal étiré non aplati, formant lesdites parois minces, de préférence en étoile ou en accordéon.  - The filter element comprises a pleated metal structure not drawn flat, forming said thin walls, preferably star or accordion.
- la structure plissée en étoile s'étend autour d'un passage central, ouvert à une extrémité d'entrée du milieu gazeux, à laquelle la structure plissée est fermée, tandis que l'extrémité opposée du passage est fermée et celle de la structure plissée ouverte pour la sortie des gaz du milieu gazeux épuré.  the star-pleated structure extends around a central passage, open at an inlet end of the gaseous medium, to which the pleated structure is closed, while the opposite end of the passage is closed and that of the structure pleated open for the exit of gases from the purified gaseous medium.
- le métal étiré est du métal micro-étiré.  the stretched metal is micro-stretched metal.
- la dimension moyenne d'ouverture du métal étiré est comprise entre 200 microns et 2000 microns.  the average opening dimension of the drawn metal is between 200 microns and 2000 microns.
- les mailles du métal étiré sont en forme de losange, carré, triangle, rectangle, hexagone ou rond.  the meshes of the drawn metal are in the shape of a diamond, square, triangle, rectangle, hexagon or round.
- chaque paroi mince en métal étiré présente des perforations formant des chicanes au relief saillant.  each thin wall of drawn metal has perforations forming baffles with salient relief.
les parois sont montées dans un cadre de serrage,  the walls are mounted in a clamping frame,
le dispositif comporte deux éléments filtrants disposés l'un derrière l'autre et séparés par un espace libre de transition formant une chambre de détente. le dispositif comporte des moyens de régénération thermique ou catalytique de l'élément filtrant. the device comprises two filter elements arranged one behind the other and separated by a free transition space forming a relaxation chamber. the device comprises means for thermal or catalytic regeneration of the filter element.
le dispositif comporte une résistance électrique adaptée à élever la température du milieu gazeux et à brûler les particules accumulées sur les parois minces de l'élément filtrant.  the device comprises an electrical resistance adapted to raise the temperature of the gaseous medium and to burn the particles accumulated on the thin walls of the filter element.
les parois minces présentent des perforations dimensionnées de sorte à générer une contre-pression, ces parois étant en outre imprégnées de catalyseur à base de métaux précieux.  the thin walls have perforations dimensioned so as to generate a back pressure, these walls being further impregnated with precious metal catalyst.
les parois minces présentent des perforations dimensionnées de sorte à éviter les contre-pressions et qui sont imprégnées de catalyseur à base de métaux précieux, afin que l'élément filtrant fasse également fonction de catalyseur d'oxydation.  the thin walls have perforations dimensioned so as to avoid backpressure and which are impregnated with precious metal catalyst, so that the filter element also acts as oxidation catalyst.
les métaux précieux comprennent le platine, le palladium et le rhodium.  precious metals include platinum, palladium and rhodium.
le dispositif comporte au moins une enveloppe longitudinale de logement du ou des éléments filtrants.  the device comprises at least one longitudinal housing envelope of the filter element or elements.
le dispositif comporte, successivement de l'entrée à la sortie du dispositif de traitement, un catalyseur d'oxydation, un électrofiltre, de préférence à pointes, et un élément filtrant tel que défini supra.  the device comprises, successively from the inlet to the outlet of the treatment device, an oxidation catalyst, an electrostatic precipitator, preferably spikes, and a filter element as defined above.
- le catalyseur d'oxydation est tel que défini supra.  the oxidation catalyst is as defined above.
le dispositif comporte en outre un électrofiltre et/ou un dispositif de réduction catalytique sélective des NOx.  the device further comprises an electrostatic precipitator and / or a device for selective catalytic reduction of NOx.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, sur lesquels :  The features and advantages of the invention will become apparent from the following description, with reference to the accompanying drawings, given solely by way of example, in which:
- la Fig. 1 est une vue en perspective d'une partie d'un châssis de véhicule comprenant un moteur Diesel et un circuit d'échappement équipé de pièges à particules d'échappement suivant l'invention;  FIG. 1 is a perspective view of a portion of a vehicle chassis comprising a diesel engine and an exhaust system equipped with exhaust particle traps according to the invention;
- la Fig.2 et les Fig.2a à 2c sont des vues en perspective et en coupe, à échelles différentes, et montrant la construction d'éléments filtrants en métal micro-étiré monolithiques utilisés dans les pièges à particules de l'agencement de la Fig. I ; - la Fig. 3 est une vue partielle en perspective d'un châssis de véhicule sur lequel est montée une variante de réalisation du piège à particules d'échappement suivant l'invention pour moteur Diesel, FIG. 2 and FIGS. 2a to 2c are perspective and sectional views of different scales and showing the construction of monolithic micro-stretched metal filter elements used in the particle traps of the arrangement of FIG. FIG. I; FIG. 3 is a partial perspective view of a vehicle chassis on which is mounted an alternative embodiment of the exhaust particle trap according to the invention for a diesel engine,
- la Fig. 4 est une vue partielle en coupe illustrant la construction d'un élément filtrant en métal micro-étiré monolithique plissé, utilisé dans le dispositif de piège à particules de la Fig. 3,  FIG. 4 is a partial sectional view illustrating the construction of a pleated monolithic micro-stretched metal filter element used in the particulate trap device of FIG. 3
- les Fig. 5a à k, m, n, et p sont des vues de face qui illustrent un certain nombre de configurations de parois et de passages pouvant être adoptées pour les éléments filtrants en métal micro-étiré monolithique du type général représenté sur les Fig.2 et 2a à 2c.  - Figs. 5a to k, m, n, and p are front views which illustrate a number of possible wall and pass configurations for monolithic micro-stretched metal filter elements of the general type shown in Figs. 2a to 2c.
- la Fig. 6 illustre schématiquement un exemple de procédé de fabrication d'une plaque en métal et les figures 6b à 6e représentent différentes vues de la plaque en résultant.  FIG. 6 schematically illustrates an example of a method of manufacturing a metal plate and Figures 6b to 6e show different views of the resulting plate.
La Fig. 1 montre un châssis de véhicule 10 comprenant un châssis proprement dit 1 1 sur lequel est monté un moteur Diesel 12 du type en V, comportant lui-même deux rangées de cylindres, dont chacune porte un collecteur d'échappement 14 intercalé dans un circuit d'échappement, le collecteur de droite étant le seul visible sur le dessin.  Fig. 1 shows a vehicle chassis 10 comprising a chassis proper 1 1 on which is mounted a diesel engine 12 of the V-type, itself having two rows of cylinders, each of which carries an exhaust manifold 14 interposed in a circuit d exhaust, the collector on the right being the only visible on the drawing.
Chaque collecteur d'échappement est relié par l'intermédiaire d'un tuyau d'échappement 15 à un piège 16 à particules d'échappement monté dans le châssis du véhicule par des moyens non représentés et qui est adapté pour recueillir les particules contenues dans les gaz d'échappement et qui sont envoyées aux pièges par les cylindres de la rangée de cylindres correspondante. Les sorties des pièges 16 sont reliées par un tube 18 en Y à un pot d'échappement ou silencieux 19 qui, à son tour, est relié à l'arrière du véhicule par un tuyau de sortie 20 servant à rejeter les gaz d'échappement dans l'atmosphère.  Each exhaust manifold is connected via an exhaust pipe 15 to an exhaust particle trap 16 mounted in the chassis of the vehicle by means not shown and which is adapted to collect the particles contained in the exhaust gas and which are sent to the traps by the cylinders of the corresponding row of cylinders. The outputs of the traps 16 are connected by a tube 18 Y to a muffler or muffler 19 which, in turn, is connected to the rear of the vehicle by an outlet pipe 20 for rejecting the exhaust in the air.
Chacun des pièges 16 à particules comprend une enveloppe qui peut avoir n'importe quelle forme et n'importe quelle configuration appropriée pour cet usage, par exemple : ronde, ovale, carrée, rectangulaire, losange. Dans l'enveloppe est logé au moins un élément filtrant en métal micro-étiré (déployé) monolithique - c'est-à-dire formant un bloc - à haut rendement et nettoyable par incinération ou régénération, qui peut présenter l'une quelconque de plusieurs configurations possibles, comme, par exemple, celle de l'élément 22 représenté sur les Fig.2 et Fig.2a à 2c. L'élément filtrant 22 y est réalisé, ici, sous la forme d'un élément en métal micro-étiré monolithique comportant une paroi extérieure cylindrique 23 formant l'enveloppe du piège 16, et entretoisée intérieurement par un grand nombre de plaques ou parois intérieures minces perforées 24, qui se croisent mutuellement. Il s'agit plus précisément de disques, ici au nombre de 120 pour 5 cm de longueur (en général la longueur de l'élément filtrant est comprise entre 5 cm et 10 cm, mais peut être plus longue en tant que de besoin. Leur diamètre est ici d'environ 13 cm. Le métal étiré est non aplati. Les parois intérieures délimitent intérieurement globalement deux groupes de passages parallèles par rapport à leur plan médian et en raison de leur structure étirée non aplatie, qui comprennent respectivement des passages d'entrée 26 dans la paroi et des passages de sortie 27 de la paroi, s'étendant successivement de l'une à l'autre des extrémités opposées de l'élément 22. Les passages d'entrée et de sortie sont, en raison de la structure des plaques adjacentes en métal étiré non aplati, soit ouverts, soit partiellement ouverts (donc partiellement fermés) du fait de la présence d'une ou de plusieurs lanières de la plaque adjacente formant obstacle (sorte d'enchevêtrement). Ainsi, les passages d'entrée 26 peuvent être ouverts à l'extrémité d'entrée 28 de l'élément et partiellement fermés du côté de l'extrémité de sortie 30 de celui-ci, tandis que les passages de sortie 27 peuvent être partiellement fermés du côté de l'extrémité d'entrée 28 de l'élément et ouverts vers l'extrémité de sortie 30 de cet élément. Dans la forme de réalisation de la Fig.2, les passages ont une section carrée, bien que, ainsi qu'on le décrira plus complètement dans la suite, on puisse également utiliser de nombreuses autres configurations. Each of the particle traps 16 comprises an envelope which may be of any shape and configuration suitable for this purpose, for example: round, oval, square, rectangular, diamond. In the casing is housed at least one filter element made of monolithic (ie forming a block) micro-stretched (deployed) metal - with high efficiency and cleanable by incineration or regeneration, which may have any one of several possible configurations, such as, for example, that of the element 22 shown in Fig.2 and Fig.2a to 2c. The filter element 22 is made here, in the form of a monolithic micro-stretched metal element having a cylindrical outer wall 23 forming the envelope of the trap 16, and internally braced by a large number of inner plates or walls. thin perforated 24, which intersect each other. It is more precisely discs, here in number of 120 for 5 cm in length (in general the length of the filtering element is between 5 cm and 10 cm, but can be longer as necessary. diameter is here about 13 cm The stretched metal is not flattened The inside walls internally delimit globally two groups of parallel passages with respect to their median plane and because of their non-flattened stretched structure, which respectively comprise passages of inlet 26 in the wall and outlet passages 27 of the wall, successively extending from one to the other of the opposite ends of the element 22. The inlet and outlet passages are, because of the structure of the adjacent non-flattened expanded metal plates, either open or partially open (thus partially closed) due to the presence of one or more strips of the adjacent obstacle plate (a kind of entanglement). Thus, the inlet passages 26 may be open at the inlet end 28 of the element and partially closed at the outlet end 30 thereof, while the outlet passages 27 may be partially closed on the input end 28 side of the element and open towards the outlet end 30 of this element. In the embodiment of Fig. 2, the passages have a square section, although as will be described more fully below, many other configurations can also be used.
Par ailleurs, les passages d'entrée et les passages de sortie sont groupés en rangées verticales ou en rangées horizontales (vue en coupe Fig.2b et 2c où les plaques sont disposées respectivement horizontalement et verticalement), les passages d'entrée alternant, de préférence, avec les passages de sortie suivant une disposition en quinconce. Il est donc visible que chaque portion de paroi intérieure de l'élément se trouve interposée entre un passage d'entrée et un passage de sortie en chaque point de sa surface sauf aux endroits où elle rencontre une autre paroi comme cela se produit aux angles des passages. Par exemple, sauf aux points de rencontre aux angles, les passages d'entrée sont isolés les uns des autres par des passages de sortie interposés et inversement. Furthermore, the inlet passages and the outlet passages are grouped in vertical rows or in horizontal rows (sectional view Fig.2b and 2c where the plates are arranged respectively horizontally and vertically), the alternating inlet passages, preferably, with the outlet passages in a staggered arrangement. It is therefore visible that each inner wall portion of the element is interposed between an inlet passage and an outlet passage at each point of its surface except where it meets another wall as occurs at the corners of the passages. For example, except at corner meeting points, the inlet passages are isolated from each other by interposed exit passages and vice versa.
La construction de l'élément en métal micro-étiré monolithique est telle que les parois intérieures 24 soient perforées de manière à laisser passer les gaz d'échappement des passages d'entrée aux passages de sortie à travers les parois. La perforation des parois est déterminée de façon à filtrer une partie importante des particules de matières présentes dans les gaz d'échappement des moteurs Diesel. Actuellement, des essais ont montré que l'on obtient un filtrage efficace avec une structure de paroi en métal micro-étiré ayant des perforations moyenne d'environ 10% (10 % de vide par rapport au volume total de l'élément, donc 90 % de volume plein arrêtant les particules), avec une dimension moyenne d'ouverture de 200 microns à 2000 microns. Ce résultat est obtenu dans une structure en métal micro-étiré monolithique présentant des passages ronds, carrés, losanges, hexagonaux d'environ 0,05 millimètre de côté ou diamètre, avec une épaisseur de parois d'environ 0,5 millimètre entre les passages. Compte tenu du fait que la totalité de la surface du cloisonnement intérieur qui sépare les passages d'entrée des passages de sortie constitue une surface filtrante active, on peut calculer que ce cloisonnement fournit plus de 5 cm2 de surface de paroi filtrante par cm3 de la structure filtrante monolithique. On obtient donc ainsi un filtre ne représentant qu'un très faible étranglement de section et possédant une grande surface filtrante dans un dispositif de très petites dimensions. Naturellement, en augmentant la perforation des ouvertures moyennes des parois au-delà des 10% des échantillons d'essais initiaux, on peut s'attendre à réduire encore la résistance à l'écoulement des gaz à travers l'élément filtrant, du moins jusqu'à ce que les surfaces des passages d'entrée et de sortie deviennent des facteurs limitatifs du débit gazeux. En d'autres termes, pour concevoir l'invention de ce filtre catalytique en substrat métallique, qui est en pratique en métal micro-étiré, qui s'apparente à un filtre à choc, on met en œuvre d'une série de lames / treillis ou de plaques rigides au dessin spécial, qui sont perforées et étirées, formant ainsi des chicanes au relief saillant installées successivement verticalement ou horizontalement, de façon à ne pas se plaquer entre elles (ce qui aurait le désavantage d'obstruer le passage des gaz), le tout inséré dans un cadre de serrage de façon à faire, ici, une masse monolithique de tronçons qui sont séparés par un espace libre de transition formant une chambre de détente pour les gaz, dans laquelle ou lesquelles on peut installer des systèmes de régénération qui permettent le brûlage des particules. The construction of the monolithic micro-stretched metal member is such that the inner walls 24 are perforated so as to pass the exhaust gas from the inlet passages to the outlet passages through the walls. The perforation of the walls is determined so as to filter a large part of the particles of materials present in the exhaust gas of the diesel engines. At present, tests have shown that effective filtering is achieved with a micro-stretched metal wall structure having average perforations of about 10% (10% void relative to the total volume of the element, so % solid volume stopping the particles), with an average opening size of 200 microns to 2000 microns. This result is obtained in a monolithic micro-stretched metal structure having round, square, diamond, hexagonal passages of about 0.05 millimeter side or diameter, with a wall thickness of about 0.5 millimeter between the passages . In view of the fact that the entire surface of the internal partitioning between the inlet passages and the outlet passages constitutes an active filtering surface, it can be calculated that this partition provides more than 5 cm 2 of filtering wall area per cm 3 of the monolithic filter structure. Thus, a filter is obtained which represents only a very small section throat and has a large filter surface in a device of very small dimensions. Of course, by increasing the perforation of the mean wall openings beyond 10% of the initial test samples, it can be expected to further reduce the flow resistance of the gases through the filter element, at least as far as possible. the surfaces of the inlet and outlet passages become limiting factors of the gas flow. In other words, to conceive the invention of this catalytic filter in a metal substrate, which is in practice a micro-stretched metal, which is similar to a shock filter, a series of blades is used. lattices or rigid plates of special design, which are perforated and stretched, thus forming baffles with salient relief successively installed vertically or horizontally, so as not to press against each other (which would have the disadvantage of obstructing the passage of gases ), all inserted into a clamping frame so as to make, here, a monolithic mass of sections which are separated by a free space of transition forming an expansion chamber for the gases, in which or which one can install systems of regeneration that allow the burning of particles.
Ce système est placé dans le flux des gaz d'échappements, la forme de ces plaques perforées provoquant des changements de direction brusques de l'air et des gaz chargés de particules, ce qui par écoulement turbulent projette les particules de suie (grasses) contre les faces intérieures des lames ou des plaques disposées en chicane, qui sont introduit dans l'organe de purification.  This system is placed in the flow of exhaust gases, the shape of these perforated plates causing abrupt changes of direction of the air and gases charged with particles, which by turbulent flow projects the particles of soot (fat) against the inner faces of the plates or plates arranged in a baffle, which are introduced into the purification member.
Si l'on souhaite mettre en œuvre un tel dispositif sous forme de filtre à particules il faut plutôt resserrer la taille des mailles de façon à provoquer un peu plus de contre-pression, ce qui a pour avantage d'augmenter la température du milieu gazeux dans le dispositif.  If it is desired to use such a device in the form of a particulate filter, it is necessary to tighten the mesh size so as to cause a little more back pressure, which has the advantage of increasing the temperature of the gaseous medium. in the device.
Si l'on souhaite mettre en œuvre un tel dispositif sous forme de filtre à catalyseur d'oxydation, il faut plutôt augmenter la taille des mailles, de façon à éviter les contre-pressions et les imprégner d'une solution catalytique à base de métaux précieux (platine, palladium, rhodium).  If it is desired to implement such a device in the form of an oxidation catalyst filter, it is necessary to increase the mesh size, so as to avoid backpressure and to impregnate it with a catalytic solution based on metals. precious (platinum, palladium, rhodium).
Dans le fonctionnement d'un moteur qui comprend dans son circuit d'échappement un ou plusieurs des éléments filtrants compacts et à haut rendement pour particules de gaz d'échappement du type décrits plus haut, les gaz d'échappement sont envoyés du moteur à chaque piège 16 à particules, dans lequel ils pénètrent dans l'élément filtrant par les extrémités ouvertes des passages d'entrée au droit de l'extrémité d'entrée 28 de l'élément. Les gaz arrivants se répartissent sur toute la longueur des passages d'entrée, d'où ils passent à travers toutes les parois perforées délimitant les divers passages pour pénétrer dans les passages de sortie adjacents. In the operation of an engine which comprises in its exhaust circuit one or more of the compact and high efficiency particulate filter elements of the type described above, the exhaust gases are sent from the engine to each particle trap 16, into which they enter the filter element through the open ends of the inlet passages to the right of the inlet end 28 of the element. The incoming gases are distributed over the entire length of the entrance passages, from where they pass through all the perforated walls delimiting the various passages to enter the adjacent exit passages.
Les particules carbonées contenues dans les gaz d'échappement des moteurs Diesel sont ainsi en grande partie retenues et recueillies par choc sur les surfaces internes des parois des passages d'entrée lorsque les gaz d'échappement traversent ces parois. Les particules recueillies forment sur les surfaces des parois un gâteau qui s'accumule jusqu'à ce que, finalement, il atteigne une épaisseur qui commence à gêner le passage des gaz à travers les parois. Les gaz épurés qui traversent les parois pour atteindre les passages de sortie poursuivent leur trajet vers les extrémités ouvertes situées à l'extrémité de sortie de l'élément et poursuivent ensuite leur trajet à travers le reste du circuit d'échappement jusqu'à ce qu'ils soient rejetés dans l'atmosphère.  The carbonaceous particles contained in the diesel engine exhaust gases are thus largely retained and collected by impact on the internal surfaces of the walls of the inlet passages when the exhaust gases pass through these walls. The collected particles form on the surfaces of the walls a cake which accumulates until, finally, it reaches a thickness which begins to hinder the passage of gases through the walls. The purified gases that pass through the walls to reach the exit passages continue their path to the open ends at the outlet end of the element and then continue their path through the remainder of the exhaust system until they are released into the atmosphere.
Lors du fonctionnement d'un moteur équipé d'un filtre d'échappement du type décrit, les particules recueillies atteignent périodiquement un niveau au- delà duquel l'étranglement de l'écoulement gazeux devient excessif. A ce stade, ou avant que ce stade n'ait été atteint, il est nécessaire de régénérer par postcombustion par oxydation catalytique, au moyen d'une injection d'additif catalytique ou d'imprégnation du filtre en catalyseur (rhodium, platine, palladium) ou bien par nettoyage (injection d'eau savonneuse par exemple), pour que le moteur du véhicule puisse continuer à fonctionner avec son rendement normal. Bien que l'élément en métal micro-étiré monolithique compact à haut rendement suivant l'invention puisse être utilisé de n'importe quelle façon voulue, on estime que le nettoyage de l'élément s'effectue dans les meilleures conditions par chauffage de l'élément à une température à laquelle les particules recueillies sont incinérées par réaction avec l'oxygène contenu dans le flux de gaz d'échappement. Cette incinération peut aussi être obtenue en chauffant les gaz d'échappement, par le passage forcé du milieu gazeux dans le dispositif de traitement associé à une résistance électrique adaptée à brûler les particules déposées sur sa structure. Cette régénération thermique peut, en variante, également être obtenue au moyen d'un brûleur à gazole. Une telle structure filtrante permet d'amener le milieu gazeux à la température de fonctionnement du catalyseur d'oxydation, mais surtout elle permet de réaliser un dispositif particulièrement compact en provoquant la combustion des particules retenue dans le filtre. When operating an engine equipped with an exhaust filter of the type described, the collected particles periodically reach a level beyond which the throttling of the gas flow becomes excessive. At this stage, or before this stage has been reached, it is necessary to regenerate by catalytic oxidation aftercombustion, by means of an injection of catalytic additive or impregnation of the catalyst filter (rhodium, platinum, palladium ) or by cleaning (injection of soapy water for example), so that the engine of the vehicle can continue to operate with its normal efficiency. Although the compact high-efficiency monolithic micro-stretched metal element according to the invention can be used in any desired way, it is believed that the cleaning of the element takes place under the best conditions by heating the element at a temperature at which the collected particles are incinerated by reaction with the oxygen contained in the exhaust gas stream. This incineration can also be obtained by heating the exhaust gas, by the forced passage of the gaseous medium in the treatment device associated with an electrical resistance adapted to burn the particles deposited on its structure. This thermal regeneration can, alternatively, also be obtained by means of a diesel burner. Such a filtering structure makes it possible to bring the gaseous medium to the operating temperature of the oxidation catalyst, but above all it makes it possible to achieve a particularly compact device by causing the combustion of the particles retained in the filter.
Les plaques en métal micro-étiré sont ici imprégnées de catalyseur à base de métaux précieux (platine, rhodium, palladium), suivant les gaz à traiter.  The micro-stretched metal plates are here impregnated with precious metal catalyst (platinum, rhodium, palladium), depending on the gases to be treated.
Pour leur fixation, ces plaques métalliques sont, par exemple, placées dans un anneau cylindrique en céramique isolante de différent diamètre et épaisseur suivent la taille des disques, de façon à assurer la continuité électrique une fois la température d'incinération désirée atteinte, pendant le fonctionnement du moteur, ceci s'effectuant naturellement par des procédés appropriés de chauffage et de réglage des températures de combustion comme indiqué notamment ci-dessus ou en branchant les disques sur du courant électrique en vue de les chauffer tout en les isolant ainsi électriquement de l'enveloppe du piège. En variante, pour le nettoyage des éléments filtrants en métal micro-étiré, et après plusieurs heures ou kilomètres de fonctionnement, on peut retirer ces éléments du circuit d'échappement et les placer dans une solution de détergent.  For their attachment, these metal plates are, for example, placed in a cylindrical insulating ceramic ring of different diameter and thickness follow the size of the discs, so as to ensure electrical continuity once the desired incineration temperature reached, during the operation of the engine, this being done naturally by appropriate methods of heating and adjusting combustion temperatures as indicated in particular above or by connecting the discs on electric current to heat them while isolating them electrically from the envelope of the trap. Alternatively, for cleaning the micro-stretched metal filter elements, and after several hours or kilometers of operation, these elements can be removed from the exhaust system and placed in a detergent solution.
Pour résister aux températures et contraintes de fonctionnement et d'incinération que les éléments filtrants métal micro-étiré monolithiques ont à subir dans les conditions indiquées, ces éléments doivent nécessairement être faits d'une matière métallique appropriée, qui peut être acier au carbone, acier inox, acier inox réfractaire, acier inox inconel, cuivre, laiton, titane ou autre alliage, bien qu'un grand nombre de ces matières puissent être appropriées.  To withstand the operating and incineration temperatures and stresses that monolithic micro-stretched metal filter elements have to undergo under the indicated conditions, these elements must necessarily be made of a suitable metallic material, which may be carbon steel, steel stainless steel, refractory stainless steel, stainless steel inconel, copper, brass, titanium or other alloy, although many of these materials may be appropriate.
Il est avantageux de former les éléments métalliques en tirant profit de technologies connues :  It is advantageous to form the metal elements by taking advantage of known technologies:
- à l'aide de matières et de procédés qui ont été mis au point pour la fabrication des éléments pour convertisseurs catalytiques et équivalents,  - using materials and processes which have been developed for the manufacture of elements for catalytic converters and the like,
- une série préférée de phases d'un procédé de fabrication appliqué à la formation de plaques en métal micro-étiré monolithique dont les passages sont plus ou moins ouverts et plus grands dans leur champs d'application à des convertisseurs catalytiques et autres dispositifs de façon à ce qu'elles provoquent moins de contre pression dans la ligne d'échappement. Après exécution de ces phases de fabrication, on réalise la structure en plaques superposées de façon à faire un ensemble monolithique en un élément filtrant. a preferred series of phases of a manufacturing process applied to the formation of monolithic micro-stretched metal plates whose passages are more or less open and larger in their fields of application to catalytic converters and other devices they cause less back pressure in the exhaust line. After execution of these manufacturing phases, the structure is made of superimposed plates so as to make a monolithic assembly into a filter element.
Une description de la fabrication du métal micro-étiré et des procédures de production de la matière première est faite en référence aux Fig. 6a à 6e. Le produit le métal étiré (ou le métal micro-étiré) est une structure métallique obtenue par un procédé de déployage, appliqué à une tôle dans laquelle des ouvertures sont créées par cisaillage et étirement du métal (Fig 6a). Ainsi, qu'il ressort de la Fig. 6a, la combinaison de différent paramètres - forme et dimensions du couteau, réglage de la profondeur de pénétration de l'outil dans la tôle, avance de la tôle entre chaque cycle -, donne naissance à une grille spécifique composée d'éléments répétitifs dont l'unité est appelé maille. Chaque maille est délimitée par des nœuds.  A description of the fabrication of the micro-stretched metal and the procedures for producing the raw material is made with reference to FIGS. 6a to 6e. The product the drawn metal (or the micro-stretched metal) is a metal structure obtained by a method of deployment, applied to a metal sheet in which openings are created by shearing and stretching the metal (Fig 6a). Thus, it appears from FIG. 6a, the combination of different parameters - shape and dimensions of the knife, adjustment of the depth of penetration of the tool in the sheet metal, advance of the sheet between each cycle - gives rise to a specific grid composed of repetitive elements of which unit is called mesh. Each mesh is delimited by nodes.
On définit la maille par : la longue diagonale (LD) entraxe mesuré dans le sens de cisaillage du métal, la courte diagonale (CD), entraxe mesuré dans le sens de l'étirement du métal (Fig 6b), la largeur de lanière (av) , dimension correspondant à l'avance de la tôle entre chaque cycle et l'épaisseur (sp) mesure qui correspond à l'épaisseur de la tôle (Fig 6c).  The mesh is defined by: the long diagonal distance (LD) measured in the shearing direction of the metal, the short diagonal (CD), measured center distance in the stretching direction of the metal (Fig. 6b), the width of the thong ( av), dimension corresponding to the advance of the sheet between each cycle and the thickness (sp) measurement which corresponds to the thickness of the sheet (Fig 6c).
De ces paramètres de fabrication découlent des caractéristiques complémentaires :  These manufacturing parameters result from complementary characteristics:
- l'épaisseur apparente (Fig 6d) : Épaisseur hors tout du métal étiré ;  - the apparent thickness (Fig. 6d): Overall thickness of the drawn metal;
- le taux d'ouverture (ou pourcentage de vide) : si on veut un fort taux d'ouverture, on choisira une grande dimension (CD) - voir par exemple Fig. 6e - par rapport à une dimension (LD) donnée et une petite lanière. Inversement, si on recherche un faible pourcentage de vide, on retiendra un produit avec une lanière large proportionnellement aux dimensions de la maille.  - the opening rate (or void percentage): if we want a high opening rate, we will choose a large dimension (CD) - see for example Fig. 6th - compared to a given dimension (LD) and a small strap. Conversely, if a low percentage of vacuum is desired, a product with a wide strap will be selected proportionally to the dimensions of the mesh.
Bien que la description donnée ci-dessus ait décrit un mode connu de fabrication du métal micro-étiré pouvant avantageusement être mis en œuvre dans le cadre de la présente invention, il va de soi qu'il est possible d'apporter diverses modifications à la structure et au procédé de fabrication tout en restant dans le cadre des principes inventifs, de la présente invention. Par exemple, les Fig. 3 et 4 montrent la structure d'une variante de réalisation d'un élément filtrant en métal micro-étiré pour échappement de moteur Diesel et son application dans le circuit d'échappement d'un véhicule. Although the description given above has described a known method for manufacturing the micro-stretched metal which can advantageously be used in the context of the present invention, it goes without saying that it is possible to make various modifications to the structure and the manufacturing process while remaining within the scope of the inventive principles of the present invention. For example, Figs. 3 and 4 show the structure of an alternative embodiment of a micro-stretched metal filter element for diesel engine exhaust and its application in the exhaust system of a vehicle.
La Fig. 3 montre des parties d'un châssis de véhicule 32, qui comprend un châssis proprement dit 33, dans lequel est monté un moteur diesel 34 du type en V. Le moteur comprend deux rangées de cylindres 35 qui débitent des gaz d'échappement 35, seul le collecteur de la rangée de cylindres de droite étant représenté. Le long du côté droit du moteur, est monté un piège 37 à particules d'échappement qui comprend, ici, une enveloppe de forme cubique, ou d'une autre configuration munie d'entrées avant et arrière qui sont elles-mêmes reliées aux tuyaux d'échappement 38, 39, correspondant respectivement au collecteur d'échappement de gauche et au collecteur d'échappement de droite. Une sortie d'échappement ménagée à la base de l'enveloppe est reliée à un tuyau de sortie 44 qui envoie les gaz d'échappement épurés à un pot d'échappement, non représenté et, de là, dans l'atmosphère.  Fig. 3 shows parts of a vehicle chassis 32, which comprises a chassis 33 itself, in which is mounted a diesel engine 34 of the V-type. The engine comprises two rows of cylinders 35 which deliver exhaust gases 35, only the manifold of the row of cylinders on the right being shown. Along the right side of the engine, is mounted an exhaust particle trap 37 which comprises, here, a cubic envelope, or other configuration provided with front and rear entrances which are themselves connected to the pipes exhaust 38, 39 respectively corresponding to the left exhaust manifold and the exhaust manifold on the right. An exhaust outlet formed at the base of the casing is connected to an outlet pipe 44 which sends the purified exhaust gas to an exhaust pipe, not shown, and from there to the atmosphere.
Comme on le voit sur la Fig.4, dans l'enveloppe du piège 37 à particules est disposé un élément filtrant 45 pour particules d'échappement, du type métal micro-étiré et plissé. Dans ce cas, l'élément 45 est constitué par un filtre métal micro-étiré d'une autre configuration à flux laminaire. La construction de ce type de filtre comprend un ensemble de parois plissées en métal micro- étiré, d'un seul tenant ayant plusieurs couches superposées de passages longitudinaux 46 et de passages transversaux ou latéraux 48, les différents passages étant séparés les uns des autres par les parois ou cloisons intérieures perforées 49 de l'ensemble.  As seen in Fig.4, in the casing of the particle trap 37 is disposed a filter element 45 for exhaust particles, of the micro-stretched and pleated metal type. In this case, the element 45 is constituted by a micro-stretched metal filter of another laminar flow configuration. The construction of this type of filter comprises a set of micro-stretched metal pleated walls, in one piece having several superimposed layers of longitudinal passages 46 and transverse or lateral passages 48, the different passages being separated from each other by the perforated inner walls or partitions 49 of the assembly.
En pratique cet ensemble forme, en coupe, une configuration en étoile autour d'un passage central. En variante, un plissage en accordéon peut également être envisagé.  In practice this set forms, in section, a star configuration around a central passage. Alternatively, an accordion pleating may also be considered.
Dans la construction représentée, les passages longitudinaux 46 sont utilisés comme passages intérieurs d'entrée tandis que les passages latéraux 48 sont utilisés comme passages de sortie extérieurs, et disposés verticalement (les passages longitudinaux) lorsque le filtre en métal micro-étiré et plissé est monté dans le piège 37 à particules de la figure 3. Il ressort de l'examen de la Fig.4 que les cloisons 49 se trouvent entre les couches de passages longitudinaux 46 et de passages de sortie transversaux 48 et constituent de cette façon des parois filtrantes dont les surfaces intérieures servent à recueillir les particules des gaz qui passent des passages d'entrée aux passages de sortie en traversant ces parois. Lorsqu'on utilise cette forme d'élément en métal micro-étiré et plissé pour la filtration, il n'y a que la moitié environ des parois intérieures qui soit utilisée comme surface filtrante. La dimension de l'élément filtrant doit donc être environ deux fois plus grande que celle de la première forme de réalisation décrite ci-dessus, pour donner la même surface de filtration et une valeur équivalente de section libre de passage à travers les parois percées. In the illustrated construction, the longitudinal passages 46 are used as inlet interior passages while the lateral passages 48 are used as external outlet passages, and vertically arranged (the longitudinal passages) when the micro-stretched and pleated metal filter is mounted in the particle trap 37 of FIG. FIG. 4 shows that the partitions 49 are between the layers of longitudinal passages 46 and transverse outlet passages 48 and thus constitute filtering walls whose interior surfaces serve to collect the particles of the gases which pass from them. inlet passages to the outlet passages through these walls. When using this form of micro-stretched and pleated metal element for filtration, only about half of the inner walls are used as the filtering surface. The size of the filter element must therefore be about twice as large as that of the first embodiment described above, to give the same filtration area and an equivalent value of free passage section through the pierced walls.
Lorsque l'élément 45 est monté dans l'enveloppe du piège 37 à particules de la figure 3, l'extrémité supérieure des passages d'entrée 46 (à gauche sur la figure 4), qui sont maintenant orientés verticalement, est fermé de sorte que l'écoulement gazeux qui quitte les passages doit s'écouler par les extrémités inférieures ouvertes pour gagner le tuyau d'échappement 44. Le flux pénétrant dans les passages d'entrée par 50 entre par les deux extrémités ouvertes du piège en arrivant de la rangée de cylindres de gauche par le tuyau d'échappement 38 et de la rangée de cylindres de droite par le tuyau d'échappement 39. Le gaz pénètre par les deux extrémités dans les passages d'entrée 46, de biais (voire transversalement) à travers le passage central fermé à l'extrémité inférieure, et est filtré à travers les cloisons 49, pour passer dans les passages d'échappement 48 et s'échapper par les extrémités ouvertes inférieures vers le tuyau d'échappement 44.  When the element 45 is mounted in the envelope of the particle trap 37 of FIG. 3, the upper end of the inlet passages 46 (on the left in FIG. 4), which are now oriented vertically, is closed so that that the gaseous flow that leaves the passages must flow through the lower open ends to reach the exhaust pipe 44. The flow entering the inlet passages through 50 enters the two open ends of the trap when arriving from the row of cylinders on the left by the exhaust pipe 38 and the row of cylinders on the right by the exhaust pipe 39. The gas enters via the two ends into the inlet passages 46, obliquely (or transversely) to through the central passage closed at the lower end, and is filtered through the partitions 49, to pass through the exhaust passages 48 and escape through the lower open ends to the exhaust pipe 44.
Bien entendu, on pourrait également utiliser éventuellement d'autres arrangements pour intercaler l'élément filtrant décrit dans un piège à particules et, par ailleurs, on pourrait utiliser une autre disposition des éléments filtrants dans les pièces à particules sans pour cela sortir du cadre de l'invention.  Of course, one could also possibly use other arrangements for inserting the filter element described in a particle trap and, moreover, one could use another arrangement of the filter elements in the particle parts without going beyond the scope of the invention.
Abstraction faite des variantes de disposition des passages dans les éléments filtrants en métal micro-étiré, par exemple de la variante représentées sur les Fig. 3 et 4, il est également évident que l'on peut utiliser des passages ayant des configurations différentes dans les différents types généraux d'éléments. Par exemple, les Fig. 5a à 5k, 5 m, 5n et 5p illustrent un certain nombre de configurations des passages utilisés dans les filtres en métal micro- étiré monolithiques du type général représenté sur la Fig.2, c'est-à-dire des éléments monolithiques qui présentent des passages parallèles obturés partiellement alternativement à une extrémité et à l'autre. With the exception of the passage arrangement variants in the micro-stretched metal filter elements, for example the variant shown in FIGS. 3 and 4, it is also obvious that one can use passages having different configurations in the different general types elements. For example, Figs. 5a to 5k, 5m, 5n and 5p illustrate a number of configurations of the passages used in monolithic micro-stretched metal filters of the general type shown in Fig.2, i.e. monolithic elements which exhibit parallel passages partially closed alternately at one end and the other.
La Fig. 5a, par exemple est une vue en coupe schématique d'une partie d'un élément analogue à celui de la Fig.2, dans laquelle les parois sont disposées en quinconce. Les passages d'entrée sont ombrés pour indiquer qu'ils sont fermés à leur extrémité de sortie tandis que les passages de sortie sont clairs pour montrer qu'ils sont ouverts à leur extrémité de sortie. Cette vue montre clairement l'avantage de cet arrangement, qui consiste en ce que toutes les parois intérieures sont interposées entre des passages d'entrée et des passages de sortie, sauf à leurs points de contact avec d'autres parois, aux angles des passages à section carrée. De cette façon, avec cette disposition à parois parallèles, une proportion de près de 100 % de la surface des parois constitué une surface filtrante.  Fig. 5a, for example is a schematic sectional view of a portion of an element similar to that of Fig.2, wherein the walls are arranged in staggered rows. The input passages are shaded to indicate that they are closed at their output end while the output passages are clear to show that they are open at their output end. This view clearly shows the advantage of this arrangement, which is that all the inner walls are interposed between inlet passages and outlet passages, except at their points of contact with other walls, at the corners of the passages. square section. In this way, with this arrangement with parallel walls, a proportion of nearly 100% of the surface of the walls consists of a filtering surface.
On obtient des résultats analogues dans toutes les autres formes de réalisation représentées sur les Fig. 5b à 5k, 5m, 5n et 5p; toutefois, certaines différences sont apparentes. Les Fig. 5b à 5e sont analogues à la Fig. 5a en ce sens que les passages d'entrée et de sortie qui sont parallèles et adjacents sont de section équivalente et sont délimités par des parois planes qui se coupent. Les passages de la Fig. 5b sont de section rectangulaire tandis que ceux des Fig. 5c, 5d et 5e présentent différentes formes triangulaires. La Fig. 5f montre des passages en forme de losange.  Similar results are obtained in all the other embodiments shown in FIGS. 5b at 5k, 5m, 5n and 5p; however, some differences are apparent. Figs. 5b to 5e are similar to FIG. 5a in that the inlet and outlet passages which are parallel and adjacent are of equivalent section and are delimited by flat walls which intersect. The passages of FIG. 5b are of rectangular section while those of FIGS. 5c, 5d and 5e have different triangular shapes. Fig. 5f shows diamond shaped passages.
Tous les agencements qui ont été décrits jusqu'à présent ont en commun l'avantage que la totalité de la surface des parois intérieures forme une surface filtrante effective entre les passages d'entrée et les passages de sortie, les passages d'entrée et les passages de sortie étant tous de même surface de section. Toutefois il est évident qu'étant donné qu'en fonctionnement, l'accumulation de particules formant un gâteau sur les surfaces des parois des passages d'entrée a pour résultat de réduire finalement la section effective d'écoulement de ces passages, on peut avoir avantage à réaliser des dispositions dans lesquelles les sections des passages d'entrée sont plus grandes que celles des passages de sortie adjacente. Les dispositions qui seront décrites ci-après comportent ce perfectionnement tout en conservant l'avantage consistant en ce que toutes les parois intérieures sont interposées entre des passages d'entrée et des passages de sortie sauf à leurs points de contact mutuel et que, de ce fait, la totalité de la surface des parois intérieures forme une surface filtrante effective. All the arrangements which have been described so far have in common the advantage that the entire surface of the inner walls forms an effective filtering surface between the inlet passages and the outlet passages, the inlet passages and the outlet passages being all of the same sectional area. However, it is obvious that since in operation the accumulation of cake-forming particles on the wall surfaces of the inlet passages results in ultimately reducing the effective flow section of these passages, it is possible to have advantage to making arrangements in which the sections of the inlet passages are larger than those of the adjacent outlet passages. The arrangements which will be described hereinafter include this improvement while retaining the advantage that all the inner walls are interposed between inlet passages and outlet passages except at their points of mutual contact and that, therefore, In fact, the entire surface of the inner walls forms an effective filtering surface.
Ce perfectionnement est illustré tout d'abord par les Fig. 5h, 5i et 5j dans lesquelles des parois intérieures planes sont agencées pour former différents dessins polygonaux. Sur la Fig. 5h, les passages d'entrée sont définis par des sections présentées sous la forme d'hexagones équilatéraux qui bordent des passages de sortie ayant des sections qui sont des triangles équilatéraux. Sur les Fig. 5i et 5j, les dessins sont différents, avec différentes configurations de passages d'entrée à section hexagonale non équilatérale adjacents à des passages de sortie correspondants à section triangulaire.  This improvement is illustrated first by Figs. 5h, 5i and 5j in which planar inner walls are arranged to form different polygonal patterns. In FIG. At 5 o'clock, the entry passages are defined by sections presented as equilateral hexagons that border exit passages having sections that are equilateral triangles. In Figs. 5i and 5j, the drawings are different, with different configurations of non-equilateral hexagonal entry entrances adjacent to corresponding triangular section exit passages.
Chacune des dispositions représentées sur les Fig. 5h, 5i, 5j, 5k, 5m, 5n et 5p et qui a été décrite comme présentant des sections de passages d'entrée plus grandes que les sections correspondantes des passages de sortie conserve encore l'avantage consistant en ce que la surface des lanières intérieures est pratiquement entièrement efficace pour le filtrage puisque tous ces arrangements conservent l'avantage fondamental consistant en ce que les parois séparent les passages d'entrée des passages de sortie sauf à leurs points de contact. Toutefois, il va de soi que les agencements de passages à section polygonale ou autre ne présentent pas tous l'avantage mentionné ci- dessus. Par exemple, il est possible de former un motif de passages parallèles à section hexagonale qui, lorsqu'ils sont disposés en passages d'entrée alternant avec des passages de sortie, présentent des parties importantes de section de parois qui ne sont pas en contact et qui séparent deux passages d'entrée ou deux passages de sortie. Cette surface de lanière n'est pas efficace pour le filtrage. Ceci serait également le cas avec de nombreux autres motifs qui pourraient être proposés et convenir pour la mise en œuvre des catalyseurs. Néanmoins, les motifs décrits plus haut ne doivent être considérés que comme représentatifs de ceux qui apportent les avantages recherchés et leur énumération n'exclut pas qu'il existe d'autres motifs entrant dans le domaine de l'invention. Each of the arrangements shown in Figs. 5h, 5i, 5j, 5k, 5m, 5n and 5p and which has been described as having sections of inlet passages larger than the corresponding sections of the outlet passages still retains the advantage that the surface of the straps The inner side is almost entirely effective for filtering since all these arrangements retain the fundamental advantage that the walls separate the inlet passages from the outlet passages except at their points of contact. However, it goes without saying that arrangements of polygonal or other cross sectional passages do not all have the advantage mentioned above. For example, it is possible to form a pattern of hexagonal section parallel passages which, when arranged in alternating inlet passages with exit passages, have substantial portions of wall sections that are not in contact with each other. which separate two inlet passages or two output passages. This lanyard surface is not effective for filtering. This would also be the case with many other reasons that could be proposed and suitable for the implementation of the catalysts. Nevertheless, the reasons described above should not be considered that as representative of those who provide the desired benefits and their enumeration does not exclude that there are other grounds falling within the scope of the invention.
En d'autres termes, certaines formes de maille peuvent convenir pour la catalyse d'oxydation et non pas pour la filtration de particules.  In other words, certain mesh shapes may be suitable for oxidation catalysis and not for particle filtration.
On pourra ainsi, par exemple, réaliser un dispositif de traitement à deux blocs filtrants, à parois renforcées, l'un pour le catalyseur d'oxydation (CO et HC), l'autre pour les particules.  For example, it will be possible, for example, to produce a treatment device with two filter blocks, with reinforced walls, one for the oxidation catalyst (CO and HC), the other for the particles.
Un dispositif de traitement conforme à l'invention peut aussi être associé à un électrofiltre, du genre de ceux décrits dans le brevet européen EP 1 212 141 , en disposant par exemple l'un derrière l'autre un filtre formant catalyseur d'oxydation, un électrofiltre à pointes (disposé verticalement ou horizontalement par rapport au flux des gaz ; cf brevet précité) et un filtre à particules tel que décrit ci-dessus. Il peut en outre être associé à un piège à NOx, par exemple un dispositif de réduction catalytique sélective (SCR), avec lequel on injecte par exemple de l'urée, de préférence par la tranche de l'élément filtrant.  A treatment device according to the invention may also be associated with an electrostatic precipitator, of the type described in European patent EP 1 212 141, for example by placing an oxidation catalyst filter behind one another. a spiked electrofilter (arranged vertically or horizontally with respect to the gas flow, see patent mentioned above) and a particulate filter as described above. It can also be associated with a NOx trap, for example a selective catalytic reduction device (SCR), with which is injected for example urea, preferably through the edge of the filter element.

Claims

18 REVENDICATIONS 18 Claims
1 . Dispositif de traitement d'un milieu gazeux chargé de particules, comportant au moins un élément filtrant (22) pour piéger les particules du milieu gazeux, caractérisé en ce que chaque élément filtrant comprend une pluralité de parois minces en métal étiré non aplati, disposées adjacentes de façon à former une structure de cloisonnement monolithique formée de ces parois perforées, de manière à former des obstacles au passage du milieu gazeux chargé de particules, en vue de retenir celles-ci à l'intérieur de la structure. 1. Device for treating a particle-laden gaseous medium, comprising at least one filtering element (22) for trapping the particles of the gaseous medium, characterized in that each filtering element comprises a plurality of thin unstretched metal thin walls, arranged adjacent to each other so as to form a monolithic partitioning structure formed of these perforated walls, so as to form obstacles to the passage of the gaseous medium loaded with particles, in order to retain them inside the structure.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les plaques sont disposées parallèlement l'une à l'autre, verticalement ou horizontalement.  2. Device according to claim 1, characterized in that the plates are arranged parallel to one another, vertically or horizontally.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les plaques sont décalées l'une par rapport à l'autre, transversalement à la direction de l'alignement parallèle, de préférence disposées en quinconce.  3. Device according to claim 2, characterized in that the plates are offset relative to each other, transversely to the direction of parallel alignment, preferably arranged staggered.
4. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'élément filtrant comporte une structure plissée en métal étiré non aplati, formant lesdites parois minces, de préférence en étoile ou en accordéon.  4. Device according to claim 1, characterized in that the filter element comprises a pleated structure of non-flattened drawn metal, forming said thin walls, preferably star or accordion.
5. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la structure plissée en étoile s'étend autour d'un passage central, ouvert à une extrémité d'entrée du milieu gazeux, à laquelle la structure plissée est fermée, tandis que l'extrémité opposée du passage est fermée et celle de la structure plissée ouverte pour la sortie des gaz du milieu gazeux épuré.  5. Device according to the preceding claim, characterized in that the star-pleated structure extends around a central passage, open at an inlet end of the gaseous medium, to which the pleated structure is closed, while the opposite end of the passage is closed and that of the pleated structure open for the gas outlet of the purified gaseous medium.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le métal étiré est du métal micro-étiré.  6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the stretched metal is micro-stretched metal.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dimension moyenne d'ouverture du métal étiré est comprise entre 200 microns et 2000 microns.  7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the average opening dimension of the drawn metal is between 200 microns and 2000 microns.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mailles du métal étiré sont en forme de losange, carré, triangle, rectangle, hexagone ou rond. 19 8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the meshes of the drawn metal are diamond-shaped, square, triangle, rectangle, hexagon or round. 19
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque paroi mince en métal étiré présente des perforations formant des chicanes au relief saillant. 9. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that each thin stretched metal wall has perforations forming baffles protruding relief.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois sont montées dans un cadre de serrage.  10. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the walls are mounted in a clamping frame.
1 1 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments filtrants disposés l'un derrière l'autre et séparés par un espace libre de transition formant une chambre de détente pour le milieu gazeux.  1 1. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises two filter elements arranged one behind the other and separated by a free transition space forming an expansion chamber for the gaseous medium.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régénération thermique ou catalytique de l'élément filtrant.  12. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for thermal or catalytic regeneration of the filter element.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance électrique adaptée à élever la température du milieu gazeux et à brûler les particules accumulées sur les parois minces de l'élément filtrant.  13. Device according to claim 12, characterized in that it comprises an electrical resistance adapted to raise the temperature of the gaseous medium and to burn the particles accumulated on the thin walls of the filter element.
14. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les parois minces présentent des perforations dimensionnées de sorte à générer une contre-pression, ces parois étant en outre imprégnées de catalyseur à base de métaux précieux.  14. Device according to the preceding claim, characterized in that the thin walls have perforations dimensioned so as to generate a back pressure, these walls being further impregnated with a catalyst based on precious metals.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les parois minces présentent des perforations dimensionnées de sorte à éviter les contre-pressions et qui sont imprégnées de catalyseur à base de métaux précieux, afin que l'élément filtrant fasse également fonction de catalyseur d'oxydation.  15. Device according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the thin walls have perforations dimensioned so as to avoid back pressure and which are impregnated with a catalyst based on precious metals, so that the element The filter also acts as an oxidation catalyst.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que les métaux précieux comprennent le platine, le palladium et le rhodium.  16. Device according to any one of claims 14 or 15, characterized in that the precious metals include platinum, palladium and rhodium.
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une enveloppe longitudinale de logement du ou des éléments filtrants. 20 17. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one longitudinal housing housing or filter elements. 20
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, successivement de l'entrée à la sortie du dispositif de traitement, un catalyseur d'oxydation, un électrofiltre, de préférence à pointes, et un élément filtrant selon l'une quelconque des revendications 1 à 14. 18. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises, successively from the inlet to the outlet of the treatment device, an oxidation catalyst, an electrostatic precipitator, preferably with points, and an element filter according to any one of claims 1 to 14.
19. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le catalyseur d'oxydation est tel que défini à la revendication 15 ou 16.  19. Device according to the preceding claim, characterized in that the oxidation catalyst is as defined in claim 15 or 16.
20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un électrofiltre et/ou un dispositif de réduction catalytique sélective des NOx.  20. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises an electrostatic precipitator and / or a device for selective catalytic reduction of NOx.
21. Utilisation d'un dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour le traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, en particulier un moteur Diesel.  21. Use of a treatment device according to any one of the preceding claims, for the treatment of the exhaust gas of an internal combustion engine, in particular a diesel engine.
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