FR2473623A1 - CATALYTIC PURIFICATION ASSEMBLY FOR THE EXHAUST GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES OF AUTOMOBILES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne des ensembles de purification catalytique, ou convertisseurs, des gaz d'échappement de moteurs à combustion interne d'automobiles et, plus particulièrement, des ensembles où le catalyseur est supporte par un corps monolithique comportant des canaux de passage de gaz à parois de faible épaisseur. On connaît dans l'art antérieur des ensembles de ce type, mais ceux-ci soulèvent certains problèmes. The present invention relates to catalytic purification assemblies, or converters, for exhaust gases from automobile internal combustion engines and, more particularly, assemblies in which the catalyst is supported by a monolithic body comprising gas passage channels at thin walls. Sets of this type are known in the prior art, but these raise certain problems.
La presque totalité des ensembles de ce type comprennent un logement métallique comportant un orifice d'entrée et un orifice de sortie pouvant être reliés à la conduite d'échappement d'un moteur à combustion interne, et un ou plusieurs supports monolithiques de catalyseur en céramique ou en métal enfermés dans le logement et comportant une pluralité de canaux de passage à paroi de faible épaisseur s'étendant à travers le logement,en communication sensiblement directe avec ses orifices d'entrée et de sortie. Mais les supports monolithiques en céramique sont très cassants et tant les supports en céramique que les supports en métal peuvent être endommagés par écrasement.Etant donné que de tels supports sont normalement soumis à des contraintes considérables pendent la marche,par suite des vibrations et des chocs mécaniques et des pulsations des gaz, non seulement, ils ne doivent pas être en contact avec le métal dur du logement, mais encore être empêchés de se déplacer de façon excessive tant latéralement qu'axialement par rapport aux canaux de passage des gaz,sans être soumis aux forces prejudiciables de compression ou d'écrasement.Le problème se complique encore par le fait que les coefficients de dilatation thermique des supports et du logement sont différents, ce qui se traduit par des dilatations et des contractions différentielles dans la plage usuelle des temperatures rencontrées en utilisation, c'est-à-dire entre la température ambiante et des températures atteignant environ 9500C et éventuellement environ 12500C. C'est le support qui est soumis directement à des températures aussi éle vées, à cause de la chaleur produite dans le processus de purification catalytique. Par conséquent, il est également des plus souhaitables d'isoler thermiquement le support du logement. Almost all such assemblies include a metal housing having an inlet and an outlet which can be connected to the exhaust pipe of an internal combustion engine, and one or more monolithic ceramic catalyst supports or of metal enclosed in the housing and comprising a plurality of thin-walled passage channels extending through the housing, in substantially direct communication with its inlet and outlet orifices. However, monolithic ceramic supports are very brittle and both ceramic supports and metal supports can be damaged by crushing. Since such supports are normally subjected to considerable stress during walking, due to vibrations and shocks not only must they not be in contact with the hard metal of the housing, but also be prevented from moving excessively both laterally and axially with respect to the gas passage channels, without being The problem is further complicated by the fact that the coefficients of thermal expansion of the supports and the housing are different, which results in differential expansions and contractions in the usual temperature range. encountered in use, i.e. between room temperature and temperatures up to about 9500C e t possibly around 12500C. It is the support which is subjected directly to such high temperatures, because of the heat produced in the catalytic purification process. Therefore, it is also most desirable to thermally insulate the support from the housing.
Le problème est encore plus compliqué par la nécessité de résister aux chocs thermiques, c'est-à-dire aux élévations et abaissements rapides de température rencontrés en fonctionnement, d'avoir une certaine durabilité, et de permettre une fabrication aussi économique que possible. The problem is further complicated by the need to withstand thermal shocks, that is, the rapid increases and decreases in temperature encountered in operation, to have a certain durability, and to allow manufacturing as economical as possible.
L'existence des problèmes précédents est signalée dans des publications diverses, et diverses tentatives ont été faites pour les résoudre qui se sont avérées sans succès notable. On peut citer parmi les publications et brevets concernant les tentatives de résolution de ces problèmes les documents suivants
"Development Of Canistering System for Monolithic
Catalysts" - Abthoff, Oblander and Santiago- arti
cle SAE, Automobile Engineers Meeting, Dearborn,
Michigan, Octobre 1976.The existence of the foregoing problems is reported in various publications, and various attempts have been made to solve them which have been found to be without notable success. Among the publications and patents relating to attempts to resolve these problems, the following documents may be cited
"Development Of Canistering System for Monolithic
Catalysts "- Abthoff, Oblander and Santiago- arti
cle SAE, Automobile Engineers Meeting, Dearborn,
Michigan, October 1976.
"Expandable Inorganics Mount/Protect Catalytic
Converter Element" - Hogan - Article dans Design-News,
20 octobre 1975."Expandable Inorganics Mount / Protect Catalytic
Converter Element "- Hogan - Article in Design-News,
October 20, 1975.
Brevets des Etats-Unis d'Amérique nO
3.938.232 Noda et autres 17 Février 1976
3.959.865 Close et autres ler Juin 1976
3.978.567 Vroman 7 Septembre 1976
4.020.539 Vroman 3 Mai 1977
4.070.158 Siebels 24 Janvier 1978
4.093.423 Neumann 6 Juin 1978
Demande de brevet allemand publiée
25 15 732 Starker 11 Novembre 1976
D'après ce qui précède on voit que divers types de logements et de moyens de soutien d'un support monolithique de catalyseur en céramique ont été proposés. Dans l'un de ces types, le support-est soutenu dans le logement par un tamis métallique qui est interposé entre le support et le logement.U.S. Patents nO
3,938,232 Noda and others February 17, 1976
3,959,865 Close and others June 1, 1976
3,978,567 Vroman September 7, 1976
4,020,539 Vroman May 3, 1977
4,070,158 Siebels January 24, 1978
4,093,423 Neumann June 6, 1978
Published German patent application
25 15 732 Starker November 11, 1976
From the above it can be seen that various types of housing and means for supporting a monolithic ceramic catalyst support have been proposed. In one of these types, the support is supported in the housing by a metal screen which is interposed between the support and the housing.
Des exemples d'une telle construction sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3.978.567 et nO 4.020.539 cités ci-dessus. Cependant, ce type d'ensemble n'est pas très satisfaisant, car le tamis, même s'il est réalisé en acier inoxydable, a tendance à se ramollir et à se corroder ou à bruler lorsque les températures de fonctionnement sont élevées.Examples of such a construction are described in US Pat. Nos. 3,978,567 and No. 4,020,539 cited above. However, this type of assembly is not very satisfactory, because the screen, even if it is made of stainless steel, tends to soften and corrode or burn when the operating temperatures are high.
Le problème s'aggrave encore plus car aux températures élevées le logement se dilate davantage que le support, et le tamis ne se dilate pas suffisamment pour maintenir des forces de soutien adéquates sur le support et perd par conséquent son aptitude à maintenir correctement le support dans le logement.Une telle défaillance de montage aboutit à un contact destructif du support avec le logement ou à un mouvement relatif entre eux qui est préjudiciable.The problem is further aggravated because at high temperatures the housing expands more than the support, and the screen does not expand enough to maintain adequate support forces on the support and therefore loses its ability to properly maintain the support in Such a mounting failure results in destructive contact of the support with the housing or a relative movement between them which is detrimental.
Dans un autre type d'ensemble, le matériau minéral se présente sous forme de mousse et durcit dans l'espace séparant le support et le logement. Un exemple de réalisation de ce type est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.959.865 cité ci-dessus. Le problème est là encore d'assurer un soutien convenable du support sans exercer des forces de compression préjudiciables. Un tel soutien est des plus difficiles à obtenir avec une certaine constance avec des matériaux pouvant former une mousse. In another type of assembly, the mineral material is in the form of foam and hardens in the space separating the support and the housing. An exemplary embodiment of this type is described in the patent of the United States of America No. 3,959,865 cited above. The problem is again to ensure adequate support of the support without exerting harmful compressive forces. Such support is most difficult to obtain with a certain consistency with materials which can form a foam.
Un agencement comparable est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.938.232 cité ci-dessus. Dans ce cas, un logement du type à enveloppe en forme de palourde, comprenant deux moitiés divisées longitudinalement, est monté librement autour d'un support, un espace périphérique les séparant. Un réfractaire quelque peu élastique pouvant se couler est introduit dans l'espace, solidifié et cuit. Les parties du logement sont alors serrées de façon à obtenir une précontrainte de compression dans le réfractaire de soutien du support. L'obtention régulière d'une pré-contrainte de compression prédéterminée dans le réfractaire est, cependant, très difficile dans ce type d'agencement. A comparable arrangement is described in U.S. Patent No. 3,938,232 cited above. In this case, a housing of the clam-shell type, comprising two halves divided longitudinally, is freely mounted around a support, a peripheral space separating them. A somewhat elastic refractory that can flow is introduced into the space, solidified and baked. The parts of the housing are then tightened so as to obtain a compression preload in the refractory supporting the support. The regular obtaining of a predetermined compression pre-stress in the refractory is, however, very difficult in this type of arrangement.
Dans un autre type d'ensemble, un voile en fibres de céramique compressible, élastique et résistant aux hautes températures est interposé, avec un certain degré de compression entre le support et le logement. Dans un agencement décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 4.093.423 cité ci-dessus, le voile est enroulé autour du support pour donner une surface en coupe globale supérieure à celle de l'intérieur du logement, et l'ensemble est poussé longitudinalement dans le logement en passant par un entonnoir de réduction. Mais, non seulement un tel ensemble longitudinal est quelque peu.difficile à réaliser, mais encore le maintien d'un degré prédéterminé de contrainte de compression dans le voile après assemblage ne peut être réalisé.Le résultat est soit un soutien inadéquat du support, soit des contraintes de compression destructrices. Un autre agencement utilisant un voile le compressible élastique, résistant aux hautes températures, en fibres de céramique comme soutien du support, est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4.093.423 et dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4.070.158. Dans cet agencement, l'ensemble est réalisé par enroulement du voile et du support dans une coquille en tôle pré-laminée comportant des extrémités se chevauchant qui sont tirées ensemble de fa çon à exercer la compression désirée du voile. Mais, là encore, l'obtention régulière d'un degré prédéterminé de contrainte d compression dans le voile est difficile. In another type of assembly, a veil of compressible, elastic ceramic fibers resistant to high temperatures is interposed, with a certain degree of compression between the support and the housing. In an arrangement described in US Patent No. 4,093,423 cited above, the web is wrapped around the support to give an overall cross-sectional area greater than that of the interior of the housing, and the The assembly is pushed longitudinally into the housing through a reduction funnel. But, not only is such a longitudinal assembly somewhat difficult, but also the maintenance of a predetermined degree of compression stress in the web after assembly The result is either inadequate support of the support or destructive compression stresses. Another arrangement using the elastic compressible web, resistant to high temperatures, made of ceramic fibers as support of the support, is described in the patent of the United States of America No. 4,093,423 and in patent of the United States of America No. 4,070,158 In this arrangement, the assembly is produced by winding the veil and the support t in a pre-laminated sheet shell having overlapping ends which are pulled together so as to exert the desired compression of the web. However, here again, it is difficult to regularly obtain a predetermined degree of compression stress in the web.
On a également suggéré d'utiliser un matériau intumescent pour le soutien d'un support dans un logement, le matériau étant installé initialement avec une précontrainte de compression de façon à soutenir convenablement le support. Le chauffage du matériau en service a pour effet de le faire gonfler au point qu'il y a davantage qu'une compensation du jeu périphérique entre le logement et le support, et augmente réellement la contrainte de compression de façon à soutenir correctement le support sans provoquer de contraintes préjudiciables. Les deux brevets cités ci-dessus, ainsi que la demande de brevet allemand publiée, suggèrent une telle utilisationd 'un matériau intumescent. Cependant, ils ne suggèrent que l'utilisation d'un logement périphérique en une pièce dans lequel est introduit longitudinalement un support pré-enroulé avec un voile de matériau tumescent. It has also been suggested to use an intumescent material for supporting a support in a housing, the material being installed initially with a compression preload so as to properly support the support. Heating the material in service has the effect of causing it to swell to the point that there is more than compensation for the peripheral clearance between the housing and the support, and actually increases the compressive stress so as to properly support the support without cause harmful constraints. The two patents cited above, as well as the published German patent application, suggest such use of an intumescent material. However, they only suggest the use of a one-piece peripheral housing in which a pre-wound support is introduced longitudinally with a veil of tumescent material.
Comme dans le cas du brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4.093.423, un tel ensemble longitudinal non seulement est difficile à obtenir sans endommagement soit du voile soit du support, mais encore ne permet pas l'obtention régulière d'un degré prédéterminé de pré-contraintes de compression dans le matériau de soutien. Par conséquent, lors d'un chauffage ultérieur, les contraintes de compression agissant sur le support peuvent être soit inadéquates, soit préjudiciables.As in the case of United States patent No. 4,093,423, such a longitudinal assembly is not only difficult to obtain without damaging either the web or the support, but also does not allow the regular obtaining of a degree predetermined compression pre-stresses in the support material. Consequently, during subsequent heating, the compressive stresses acting on the support may be either inadequate or harmful.
Par conséquent, un objet de la présente invention est de prévoir un ensemble de purification catalytique perfectionné pour gaz d'échappement de moteurs à combustion interne d'automobiles qui comprennent un support monolithique de catalyseur enfermé dans un logement métallique. It is therefore an object of the present invention to provide an improved catalytic purification assembly for exhaust gases from automobile internal combustion engines which comprise a monolithic catalyst support enclosed in a metal housing.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir un ensemble de ce type qui soit durable, soutienne de façon adéquate et non préjudiciable le support à la fois avant son installation et pendant son utilisation dans une automobile, assure un isolement thermique convenable entre le support et son logement, soit d'une réalisation simple et d'une fabrication et d'un montage peu coûteux. Another object of the present invention is to provide an assembly of this type which is durable, adequately and non-detrimentally supports the support both before its installation and during its use in an automobile, ensures suitable thermal insulation between the support and its housing, which is simple to produce and inexpensive to manufacture and assemble.
Les objets de la présente invention sont atteints en prévoyant un logement du type à enveloppe en forme de palourde, en enroulant un voile de matériau tumescent autour d'un support de catalyseur, de façon que la cote transversale globale du support enroulé soit supérieure à la cote intérieure transversale du logement, et en assemblant les deux moitiés du logement autour du support enroulé, et en fixant les deux moitiés ensemble de façon à comprimer le matériau. The objects of the present invention are achieved by providing a housing of the clam-shell type, by wrapping a veil of tumescent material around a catalyst support, so that the overall transverse dimension of the wound support is greater than the transverse internal dimension of the housing, and by assembling the two halves of the housing around the rolled support, and by fixing the two halves together so as to compress the material.
L'épaisseur du voile est liée à l'épaisseur de l'espace périphérique entre le support et le logement de façon à obtenir une densité de voile a ssemblée qui est comprise dans une plage permettant de créer des forces de compression suffisantes pour empêcher un mouvement préjudiciable du support par rapport au logement, forces qui augmenteront lors de la dilatation du matériau par chauffage mais pas au point d'endomma- ger le support.The thickness of the web is related to the thickness of the peripheral space between the support and the housing so as to obtain an assembled web density which is within a range making it possible to create sufficient compressive forces to prevent movement detrimental of the support relative to the housing, forces which will increase during the expansion of the material by heating but not to the point of damaging the support.
La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en relation avec les dessins cijoints dans lesquels
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble de purification catalytique selon la présente invention;
La figure 2 est une vue en bout de l'ensemble repré senté en figure 1;
La figure 3 est une vue correspondant à la figure 1 d'une variante de la présente invention; et
La figure 4 est une vue en coupe de l'ensemble représenté dans la figure 3 prise le long de la ligne 4-4.The present invention will be clearly understood from the following description given in relation to the accompanying drawings in which
Figure 1 is a longitudinal sectional view of a catalytic purification assembly according to the present invention;
Figure 2 is an end view of the assembly shown in Figure 1;
Figure 3 is a view corresponding to Figure 1 of a variant of the present invention; and
Figure 4 is a sectional view of the assembly shown in Figure 3 taken along line 4-4.
En liaison maintenant avec les figures 1 et 2 des dessins, on a représenté un ensemble de purification catalytique 10 des gaz d'échappement de moteurs à combustion interne selon la présente invention. L'ensemble 10 comprend un logement métallique 12 en forme de coquille de palourde en deux parties, ayant une partie cylindrique principale de grande dimension 14, des parties extrêmes 16 dont les dimensions vont en se réduisant de façon asymétrique jusqu'aux orifices circulaires d'entrée et de sortie 18, lesquels comportent des flasques 20 permettant le montage de l'ensemble 10 dans la conduite d'échappement (non représentée) et d'un moteur à combustion interne. Bien que la partie principale 14 soit re présentée comme étant cylindrique, on réalisera qu'elle peut avoir une autre forme en coupe classique, et être par exemple, ovale, elliptique, rectangulaire, carrée, etc.En outre,bien que les parties extrêmes 16 soient représentées comme étant asymétriques, on comprendra qu'elles peuvent être symétriques avec la partie principale 14, c'est-à-dire être tronconiques. Referring now to Figures 1 and 2 of the drawings, there is shown a catalytic purification assembly 10 of the exhaust gases of internal combustion engines according to the present invention. The assembly 10 comprises a metal housing 12 in the form of a clam shell in two parts, having a large main cylindrical part 14, end parts 16 whose dimensions are reduced in an asymmetrical manner up to the circular orifices of inlet and outlet 18, which include flanges 20 allowing the assembly of the assembly 10 in the exhaust pipe (not shown) and an internal combustion engine. Although the main part 14 is presented as being cylindrical, it will be appreciated that it can have another shape in conventional section, and be for example, oval, elliptical, rectangular, square, etc. Furthermore, although the end parts 16 are shown as being asymmetrical, it will be understood that they can be symmetrical with the main part 14, that is to say be frustoconical.
Comme cela a été indiqué précédemment, le logement 12 comprend deux parties qui peuvent avoir une force semblable lorsqu'il est coupé par un plan de symétrie. Les bords de jonction des deux parties comportent des rebords rabattus vers l'extérieur 22. Après assemblage des parties, comme cela sera décrit ultérieurement, les rebords 22 sont soudés ou bien fixes ensemble de façon à éviter les fuites de gaz et à constituer un logement unitaire 12. As indicated above, the housing 12 comprises two parts which can have a similar force when it is cut by a plane of symmetry. The joining edges of the two parts have edges folded outwards 22. After assembly of the parts, as will be described later, the edges 22 are welded or else fixed together so as to avoid gas leaks and to constitute a housing. unitary 12.
Enfermé dans la partie principale 14 du logement 12 se trouve un ou plusieurs supports ou corps monolithiques classiques 24 de catalyseur en céramique . Chaque support 24 est cylindrique et a une structure de nid d'abeille, c'est-àdire comporte une pluralité de canaux étroits et aux parois de fine épaisseur 26 pour le passage des gaz qui s'étendent d'une extrémité à l'autre.Les parois des canaux 26 sont revêtues ou imprégnées d'un catalyseur, comme cela est classique, de façon à transformer les composants nuisibles indésirables des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne en substances inoffensives ou moins nuisibles . Les supports 24 sont, comme on peut s'y attendre, assez délicats quant aux contraintes mécaniques, en particulier aux contraintes de compression, bien qu'ils résistent aux hautes températures et aux effets corrosifs des gaz d'échappement. Enclosed in the main part 14 of the housing 12 is one or more conventional monolithic supports or bodies 24 of ceramic catalyst. Each support 24 is cylindrical and has a honeycomb structure, that is to say comprises a plurality of narrow channels and with thin walls 26 for the passage of gases which extend from one end to the other The walls of the channels 26 are coated or impregnated with a catalyst, as is conventional, so as to transform the undesirable harmful components of the exhaust gases of an internal combustion engine into harmless or less harmful substances. The supports 24 are, as might be expected, quite delicate as regards mechanical stresses, in particular compression stresses, although they resist high temperatures and the corrosive effects of exhaust gases.
Comme cela est représenté, l'ensemble 10 contient deux supports 24 qui sont disposés bout à bout dans le logement 12, comportant une nervure circonférentielle intérieure 28 entre eux. Les dimensions transversales des supports 24 sont inférieures aux dimensions intérieures correspondantes de la partie principale 14 du logement 12 de façon à former un interstice périphérique ou circonferentiel entre les supports et le logement. Placé dans l'interstice se trouve un matériau intu mescent 30 quelque peu élastique qui est comprimé radialement lors du montage des parties du logement, de façon à pré-contraindre suffisamment le matériau pour maintenir les supports 24 bout à bout ainsi que pour éviter un mouvement radial ou transversal nuisible par rapport au logement 12. Le matériau intumescent a un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du logement.Par conséquent, lorsque l'ensemble 10 est chauffé pendant le fonctionnement, la dilatation du ma tériau 30 augmente les contraintes de compression de façon à ce qu'il y ait une résistance encore plus grande au mouvement des supports 24 par rapport au logement 12 sans augmentation des contraintes au point qu'elles exerceraient un effet décra- sement ou provoqueraient des forces préjudiciables sur les supports. De préférence, le matériau intumescent 30 est le matériau dit Interam construit par la société dite 3M Company. As shown, the assembly 10 contains two supports 24 which are placed end to end in the housing 12, having an inner circumferential rib 28 between them. The transverse dimensions of the supports 24 are smaller than the corresponding internal dimensions of the main part 14 of the housing 12 so as to form a peripheral or circumferential gap between the supports and the housing. Placed in the gap is a somewhat elastic intu mescent material 30 which is compressed radially during the mounting of the housing parts, so as to pre-stress the material enough to hold the supports 24 end to end as well as to avoid movement radial or transverse detrimental to the housing 12. The intumescent material has a coefficient of thermal expansion greater than that of the housing. Consequently, when the assembly 10 is heated during operation, the expansion of the material 30 increases the compressive stresses so that there is an even greater resistance to the movement of the supports 24 relative to the housing 12 without increasing the stresses to the point that they would exert a decreasing effect or cause detrimental forces on the supports. Preferably, the intumescent material 30 is the so-called Interam material manufactured by the company called 3M Company.
Le matériau Interam est une matrice en fibres de céramique dans laquelle sont mélangés de petits morceaux de matériau intumescent, c'est-à-dire de mica. Le matériau se présente sous forme de feuille ou de voile, dont l'épaisseur augmente pour des températures supérieures à environ 400"C. Le matériau Interam a un coefficient de dilatation élevé, résiste à la chaleur jusqu'à des températures d'environ 11000C, a de bonnes propriétés d'isolation thermique, et est élastique même aux hautes températures. Alors que la publication citée ci-dessus ayant pour titre : "Expandable Inorganics Mount/Protect Catalytic Converter Element" suggère l'utilisation du matériau Interam pour soutenir le support en céramique monolithique d'un ensemble de purification catalytique, il ne suggère une telle utilisation quedans un ensemble où le support est enroulé avec le matériau et où le support enroulé est introduit longitudinalement dans l'extrémité ouverte du logement.Comme cela a été indiqué précédemment, un tel ensemble présente quelques problèmes.Interam material is a matrix of ceramic fibers in which small pieces of intumescent material, i.e. mica, are mixed. The material is in the form of a sheet or a veil, the thickness of which increases for temperatures above about 400 "C. The Interam material has a high coefficient of expansion, resists heat up to temperatures of about 11000C , has good thermal insulation properties, and is elastic even at high temperatures. While the publication cited above entitled: "Expandable Inorganics Mount / Protect Catalytic Converter Element" suggests the use of Interam material to support the monolithic ceramic support of a catalytic purification assembly, it only suggests such use in an assembly where the support is wound with the material and where the wound support is introduced longitudinally into the open end of the housing. As indicated previously, such an assembly presents some problems.
On a trouvé à l'issue d'essais poussés que la densité du matériau Interam lorsqu'il est assemblé, avant de gonfler par suite d'échauffement, doit être comprise dans une certaine gamme de valeurs pour que les résultats souhaités soient obtenus. Si cette densité est trop basse, on ne pourra empêcher le support de se déplacer par rapport au logement 12, à la fois avant et pendant les hautes températures auxquelles le matériau Interam est normalement exposé pendant son utilisation. Si la densité est trop élevée, la dilatation du matériau Interam par chauffage de l'ensemble jusqu'aux températures de fonctionnement exercera des tensions de compression préjudiciables sur le support.On a trouvé que la gamme souhaitée de densité pour des substrats monolithiques en céramique de 30 à 40 cellules par centimètre carré avec un voile de 0,3 mm d'épaisseur était comprise entre environ
3 0,64 g/cm3 et environ 1,53 g/cm3. It has been found after extensive testing that the density of the Interam material when assembled, before inflating as a result of heating, must be within a certain range of values for the desired results to be obtained. If this density is too low, the support cannot be prevented from moving relative to the housing 12, both before and during the high temperatures to which the Interam material is normally exposed during its use. If the density is too high, expansion of the Interam material by heating the assembly to operating temperatures will exert damaging compression stresses on the support. It has been found that the desired density range for monolithic ceramic substrates of 30 to 40 cells per square centimeter with a 0.3 mm thick veil was between approximately
3 0.64 g / cm3 and approximately 1.53 g / cm3.
Les supports 24 du type décrit précédemment sont fabriqués par les constructeurs suivant des tolérances dimensionnelles acceptables. Par exemple, dans un ensemble de dimensions classiques, chaque support peut avoir un diamètre extérieur de l'ordre de 100 mm, avec une tolérance typiques de +1,5 mm - 1 mm. Etant donné la variation importante de diamètre, il est essentiel de concevoir l'ensemble 10 de façon qu'il y ait un interstice périphérique minimum entre le support 24 et le logement 12 pour une épaisseur et une densité du voile Interam données.Ces facteurs étant présents à l'esprit, l'ensemble 10 doit être également conçu de façon qu'il y ait un interstice périphérique maximum entre le support 24 et le logement 12, pour ces mêmes épaisseur et densité du voile Interam. The supports 24 of the type described above are manufactured by the manufacturers according to acceptable dimensional tolerances. For example, in a set of conventional dimensions, each support can have an outside diameter of the order of 100 mm, with a typical tolerance of +1.5 mm - 1 mm. Given the large variation in diameter, it is essential to design the assembly 10 so that there is a minimum peripheral gap between the support 24 and the housing 12 for a given thickness and density of the Interam veil. present in mind, the assembly 10 must also be designed so that there is a maximum peripheral gap between the support 24 and the housing 12, for these same thickness and density of the Interam web.
Par exemple, si l'ensemble 10 est conçu pour avoir un jeu maximum de 4 mm, un voile 30 en Interam de 4,2 mm 2 d'épaisseur et de 0,256 g/cm de poids aurait, lorsqu'il est comprimé dans un tel interstice de 4 mm pendant le montage, 3 une densité d'environ 0,64 g/cm . Un interstice plus petit conduirait à une densité supérieure après assemblage pour le même voile. Ainsi, l'ensemble doit être conçu de façon à avoir un interstice minimum qui ne créera pas une densité, après assemblage, supérieure à environ 1,53 g/cm3. Des recherches ont également montré qu'il y avait une certaine relation entre interstice minimum et interstice maximum. For example, if the assembly 10 is designed to have a maximum clearance of 4 mm, an Interam veil 30 of 4.2 mm 2 thick and 0.256 g / cm in weight would have, when compressed in a such a gap of 4 mm during assembly, 3 a density of approximately 0.64 g / cm. A smaller gap would lead to a higher density after assembly for the same sail. Thus, the assembly must be designed so as to have a minimum gap which will not create a density, after assembly, greater than about 1.53 g / cm3. Research has also shown that there is a certain relationship between minimum and maximum interstices.
Lorsqu'on est arrivé à une conception correcte de l'interstice,l'épaisseur du voile est alors calculée de façon que, lors de l'assemblage, sa densité se trouve dans la plage citée ci-dessus. Inversement, si le voile est fabriqué avec 2 une épaisseur et un poids par cm donnés, l'ensemble 10 est conçu pour avoir des interstices maximum et minimum qui produiront des densités du produit Interam dans la gamme désirée après assemblage. Pour assembler les parties, les voiles 30 d'épaisseur correcte sont enroulés autour des supports 24, et ces derniers Sont placés dans l'une des parties du logement. When we have arrived at a correct design of the gap, the thickness of the web is then calculated so that, during assembly, its density is within the range mentioned above. Conversely, if the veil is manufactured with 2 a given thickness and weight per cm, the assembly 10 is designed to have maximum and minimum interstices which will produce densities of the Interam product in the desired range after assembly. To assemble the parts, the webs 30 of correct thickness are wound around the supports 24, and the latter are placed in one of the parts of the housing.
L'autre partie est alors assujettie à la première partie par compression des voiles 30 jusqu'à une valeur comprise dans la plage de densité désiré. Les rebords 22 sont alors soudés ou fixés l'un à l'autre suivant une autre technique de façon à former une couture étanche aux gaz et créer un logement unitaire 12. Les voiles 30 se trouveront alors soumis à une contrainte de compression suffisante pour maintenir convenablement les supports 24 dans le logement et empêcher leur mouvement tant latéral que longitudinal ou axial. Pendant son utilisation dans une automobile, l'ensemble 10 est chauffé à une température qui aura pour effet de dilater les voiles 30 suffisamment pour augmenter les forces maintenant les supports 24 en place mais pas au point de produire des forces préjudiciables sur ces supports.The other part is then subjected to the first part by compression of the webs 30 to a value included in the desired density range. The flanges 22 are then welded or fixed to each other according to another technique so as to form a gas-tight seam and create a unitary housing 12. The webs 30 will then be subjected to a compressive stress sufficient to maintain suitably supports 24 in the housing and prevent their movement as lateral as longitudinal or axial. During its use in an automobile, the assembly 10 is heated to a temperature which will have the effect of expanding the webs 30 enough to increase the forces holding the supports 24 in place but not to the point of producing detrimental forces on these supports.
Les voiles 30 en matériau intumescent non seulement maintiendront les supports 24 de manière adéquate, mais encore auront un effet de coussin ou amortiront toutes les vibrations mécaniques ou tous les chocs transmis par l'intermédiaire des voiles aux supports par suite de l'élasticité inhérente des voiles. The sails 30 of intumescent material will not only maintain the supports 24 adequately, but also will have a cushioning effect or will absorb all the mechanical vibrations or all the shocks transmitted via the sails to the supports as a result of the inherent elasticity of the sails.
En liaison avec les figures 3 et 4, on a représenté un ensemble 40 selon la présente invention, qui comporte un type de'logement 42 en forme de palourde quelque peu modifié. Le logement 42 est semblable à celui des figures 1 et 2 en ce sens qu'il comporte une partie principale cylindrique 44 contenant seulement un simple support monolithique 46 de catalyseur en céramique des parties extrêmes coniques 48,mu nies de flasques de raccordement 50. Les parties extremes 48 sont, cependant, symétriques par rapport à la partie principale 44. Le logement 42 est là encore constitué de deux parties divisées longitudinalement, mais au lieu que chaque partie comporte des rebords tournés vers l'extérieur, seule une partie comporte des rebords 52 le long de ses bords longitudinaux qui chevauchent des parties latérales longitudinales de l'autre partie. In connection with Figures 3 and 4, there is shown an assembly 40 according to the present invention, which comprises a type of housing 42 in the shape of a clam somewhat modified. The housing 42 is similar to that of FIGS. 1 and 2 in that it comprises a main cylindrical part 44 containing only a simple monolithic support 46 of ceramic catalyst of the conical end parts 48, provided with connection flanges 50. The extreme parts 48 are, however, symmetrical with respect to the main part 44. The housing 42 is again made up of two parts divided longitudinally, but instead of each part having edges facing outwards, only one part has edges 52 along its longitudinal edges which overlap longitudinal side portions of the other portion.
L'ensemble 40 est convenablement proportionné, de la même façon que pour l'ensemble 10, et monté de la même manière que cet ensemble 10,sauf toutefois que les rebords 52 qui recouvrent les parties latérales de l'autre partie du logement présentent l'avantage de minimiser les endommagements éventuels du voile 54 par extrusion entre les bords de rencontre des parties du logement pendant le montage. The assembly 40 is suitably proportioned, in the same way as for the assembly 10, and mounted in the same manner as this assembly 10, except however that the flanges 52 which cover the lateral parts of the other part of the housing have the advantage of minimizing possible damage to the web 54 by extrusion between the meeting edges of the parts of the housing during assembly.
L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. The appreciation of some of the measurement values indicated above must take into account the fact that they come from the conversion of Anglo-Saxon units into metric units.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. The present invention is not limited to the exemplary embodiments which have just been described, it is on the contrary liable to variants and modifications which will appear to those skilled in the art.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0193072A1 (en) * | 1985-02-22 | 1986-09-03 | Leistritz Aktiengesellschaft | Catalytic-emission control device |
EP0197301A2 (en) * | 1985-04-10 | 1986-10-15 | Feodor Burgmann Dichtungswerke GmbH & Co. | Seal |
EP0328293A1 (en) * | 1988-02-11 | 1989-08-16 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Catalytic converter |
DE19509029A1 (en) * | 1994-06-06 | 1995-12-07 | Ford Werke Ag | Catalytic treatment device for exhaust gases from motor vehicles and process for their production |
DE19549603C2 (en) * | 1994-06-06 | 2003-10-23 | Ford Werke Ag | Catalytic converter for vehicle exhaust gas with a cylindrical substrate |
GB2441206A (en) * | 2006-08-23 | 2008-02-27 | Automotive Components Holdings | A method of selectively assembling multiple catalytic elements within a catalytic converter housing |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4750251A (en) * | 1987-02-13 | 1988-06-14 | General Motors Corporation | Mat support/substrate subassembly and method of making a catalytic converter therewith |
DE102009037271A1 (en) * | 2009-08-12 | 2011-02-17 | Volkswagen Ag | catalyst device |
JP6678691B2 (en) * | 2018-02-27 | 2020-04-08 | 本田技研工業株式会社 | Exhaust gas purification device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2458994A1 (en) * | 1974-12-13 | 1976-06-16 | Eberspaecher J | Exhaust purifier with ceramic catalyst carrier - has overlapping foils between carrier and ceramic fibre jacket in housing |
FR2307130A1 (en) * | 1975-04-10 | 1976-11-05 | Zeuna Staerker Kg | DEVICE FOR CLEANING THE EXHAUST GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
US4101280A (en) * | 1975-12-24 | 1978-07-18 | Paul Gillet Gmbh | Apparatus for purification of waste from combustion engines |
US4155980A (en) * | 1976-06-19 | 1979-05-22 | Zeuna-Starker Kg | Apparatus for catalytic purifying the effluent gases of internal combustion engines |
FR2454517A1 (en) * | 1979-04-16 | 1980-11-14 | Gen Motors Corp | MOUNTING THE AIR TUBE OF A CATALYTIC CONVERTER FOR EXHAUST GAS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
FR2467975A1 (en) * | 1979-10-22 | 1981-04-30 | Uop Inc | CATALYTIC EXHAUST GAS CONVERTER AND METHOD FOR REDUCING BYPASS LEAKS |
-
1981
- 1981-01-13 FR FR8100475A patent/FR2473623A1/en active Pending
- 1981-01-14 JP JP331681A patent/JPS56138413A/en active Pending
- 1981-01-14 DE DE19813100939 patent/DE3100939A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2458994A1 (en) * | 1974-12-13 | 1976-06-16 | Eberspaecher J | Exhaust purifier with ceramic catalyst carrier - has overlapping foils between carrier and ceramic fibre jacket in housing |
FR2307130A1 (en) * | 1975-04-10 | 1976-11-05 | Zeuna Staerker Kg | DEVICE FOR CLEANING THE EXHAUST GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
US4101280A (en) * | 1975-12-24 | 1978-07-18 | Paul Gillet Gmbh | Apparatus for purification of waste from combustion engines |
US4155980A (en) * | 1976-06-19 | 1979-05-22 | Zeuna-Starker Kg | Apparatus for catalytic purifying the effluent gases of internal combustion engines |
FR2454517A1 (en) * | 1979-04-16 | 1980-11-14 | Gen Motors Corp | MOUNTING THE AIR TUBE OF A CATALYTIC CONVERTER FOR EXHAUST GAS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
FR2467975A1 (en) * | 1979-10-22 | 1981-04-30 | Uop Inc | CATALYTIC EXHAUST GAS CONVERTER AND METHOD FOR REDUCING BYPASS LEAKS |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0193072A1 (en) * | 1985-02-22 | 1986-09-03 | Leistritz Aktiengesellschaft | Catalytic-emission control device |
EP0197301A2 (en) * | 1985-04-10 | 1986-10-15 | Feodor Burgmann Dichtungswerke GmbH & Co. | Seal |
EP0197301A3 (en) * | 1985-04-10 | 1988-07-06 | Feodor Burgmann Dichtungswerke Gmbh & Co. | Seal |
EP0328293A1 (en) * | 1988-02-11 | 1989-08-16 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Catalytic converter |
DE19509029A1 (en) * | 1994-06-06 | 1995-12-07 | Ford Werke Ag | Catalytic treatment device for exhaust gases from motor vehicles and process for their production |
DE19509029C2 (en) * | 1994-06-06 | 1999-11-11 | Ford Werke Ag | Process for the manufacture of a catalytic treatment device |
DE19549603C2 (en) * | 1994-06-06 | 2003-10-23 | Ford Werke Ag | Catalytic converter for vehicle exhaust gas with a cylindrical substrate |
GB2441206A (en) * | 2006-08-23 | 2008-02-27 | Automotive Components Holdings | A method of selectively assembling multiple catalytic elements within a catalytic converter housing |
US7823285B2 (en) | 2006-08-23 | 2010-11-02 | Automotive Components Holdings, Llc | Method of selectively assembling multiple catalytic elements within a catalytic converter housing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3100939A1 (en) | 1981-11-26 |
JPS56138413A (en) | 1981-10-29 |
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