CA1137074A - Structure cylindrique alveolaire monolithique statique a grande surface de contact - Google Patents
Structure cylindrique alveolaire monolithique statique a grande surface de contactInfo
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Abstract
Structure cylindrique alvéolaire monolithique statique à grande surface de contact en matériau céramique, comportant une pluralité de canaux parallèles définis par des parois de type radial et des parois de type circulaire, dans laquelle les canaux forment deux groupes, traversés chacun par un fluide, les canaux de l'un des deux groupes étant imbriqués entre les canaux de l'autre groupe selon un décalage angulaire, la section droite de la structure comportant une zone annulaire composée de canaux parallèles et un canal central, qui est obturé par un bouchon et qui permet l'admission et/ou l'évacuation des fluides par des communications sélectives avec l'un ou l'autre des deux groupes de canaux. Cette structure est caractérisée par le fait qu'à chaque extrémité, un embout obture la zone annulaire et que les parois de type circulaire des deux groupes de canaux parallèles sont inscrites dans plusieurs cylindres coaxiaux à ladite structure.
Description
1 11370~74 :
La présente invention concerne une structure cylin-drique alvéolaire monolithique statique a grande surface de contact en matériau céramique, et particulierement une struc-ture comportant une pluralité de canaux parallèles définis par des parois de type radial et des parois de type circu-laire, dans laquelle les canaux forment deux groupes traver-sés chacun par un fluide, les canaux de l'un des deux groupes étant imbriqués entre les canaux de l'autre groupe selon un décalage angulaire; la section droite de ladite structure comportant une zone annulaire composés de canaux paralleles et un canal central permettant l'admission et/ou l'évacuation des fluides par communications sélectives avec l'un ou l'autre des deux groupes de canaux, ledit canal étant obturé par un bouchon étanche. Elle s'applique plus particulièrement aux échangeurs de chaleur a température élevée (de l'ordre de 1200C), mais convient aussi à d'autres applications, telles que les traitements de gaz par catalyse, les échanges de ma-tiere par diffusion a travers une paroi.
On conna;t par le brevet FR - A 2 417 074 une structure cylindrique alvéolaire de ce genre. Les groupes de canaux y sont décalés radialement et les canaux ont une section allongée s'étendant presque sur toute la largeur de la zone annulaire en direction radiale. Donc la buse d'extru-sion pour la fabrication de ces stxuctures est relativement difficile a réaliser et fragile, ses noyaux radiaux n'étant fixés qu'a l'une de leurs extrémités. On ne peut, par con-s~quent, fabriquer de telles structures cylindriques qu'en un diametre relativement grand.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient, et de procurer une structure alvéolaire cylin-drique en matériau céramique qui soit de fabrication facile, a l'aide d'une buse d'extrusion de structure robuste, qui possede une grande surface d'échange par unité de volume, et qui puisse etre de faible diametre tout en présentant un '~
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- la-grand nombre de canaux.
Selon la présente invention il est prévu une structure cylindrique alvéolaire monolithique statique à
grande surface de contact en matériau céramique, comportant une pluralité de canaux paralleles définis par des parois de type radial et des parois de type circulaire, dans laquelle les~canaux forment deux groupes, traversés chacun par un fluide, les canaux de l'un des deux groupes étant imbriqués entre les canaux de l'autre groupe selon un déca-lage angulaire, la section droite de la structure comportant une zone annulaire composée de canaux parallales et un canal central, qui est obturé par un bouchon et qui permet l'admission et/ou l'évacuation des fluides par des communica-tions sélectives avec l'un ou l'autre des deux groupes de canaux, caractérisée par le fait qu'à chaque extrémité, un embout obture la zone annulaire et que les parois de type circulaire des deux groupes de canaux paralleles sont inscrites dans plusieurs cylindres coaxiaux a ladite struc-ture.
~es avantages de l'invention appara$tront a la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux fi-gures du dessin annexé, où:
- la ~igure 1 est une vue partielle en perspective, avec arrachement, illustrant un type de structure alvéolaire de section rectangulaire, conformément à une technique J~
, j':,7 ._ ' .. . . ..
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. ' , ' ' ' ' 3~137~74 - la ~igure 2 e~t une vue partielle en perspective d'une struc-ture alvéolaire con~orme à l'invention, destinée à être traversée par deux flux distinct3 dont l'un est admis par un canal central, - les figures 3A et 3B illustrent chacune une cartouche complète, comportant une 3tructure selon la figure 2, - la ~igure 4 est une coupe schématique de la cartouche illustrée en Pigure 3B, illustrant les trajets empruntés par les deux flux, - les figures 5A et 5B sont des coupes schématiques pour des variantes à un seul ~lux d'entrée, et deux flux de sortie dont l'un e9t une partie filtrée du Plux d'entrée, la structure selon l'invention constituant alors un filtre, respectivement à flux total et à flux dérivé, par exemple pour l'épuration des gaz émis par des moteurs diesels, - les figures 6A, 6B, 6C illustrent en vue partielle arrachée et à échelle agrandie di~érente~ variantes de réalisation des parois de la structure selon l'invention, - les fi~ures 7 et 8 illustrent, respectivement en vue partielle arraohée et en perspective, une variante conforme à l'invention de structure pour laquelle l'un des deux ~lux est introduit et extrait par le9 faces d'extrémité, - la figure 9 illustre un maillage à cellules proches du carré, ce maillage convenant tout particulièrement à une structure traversée par un seul flux en vue d'une grande accumulatlon d'énergle thermique.
Figure 1~ l'extrémité de structure alvéolaire 1 conforme à
une technique connue est de section rectangulaire et à maille rectan-gulair~. La face d'extrémité 2 est obturée sélectivement, selon une alternance de rangées parallèles : un premier ~lux est admis (flèche 3) par la face 2 dans de3 canaux parallèles tels que 4, et est évacué
par l'autre ~ace (non visible), tandis qu'un deuxième fiux est admis (flèche 5) par des ori~ices latéraux ~ dan~ des canaux parallèles tels que 7 (dont les extrémités sont donc obturées), et évacué laté-. ralement au voisinage de l'autre face : l'échange thermique se faitpar les parois telles que 8 séparant deux ensemble3 adjacents de canaux. Une telle structure est obtenue par extru~ion, puis séchage et traitement thermique lorsqu'elle est réalisée en matière céramique, et l'obturation sélective de se3 faces d'extrémité est en général ~37079~
réalisée par trempage dans une barbotine.
On conçoit bien, outre les difficultés de réalisation lorsque les dimensions sont faibles, que les arête~, et il y en a douze, ~oient des ~ources d'inconvénients aussi bien quant au traitement qui est nécessairement hétérogène, que quant à la rigldité mécanique de la structure.
En figure 2, dans un exemple de structure 9 confor~e à l'invention, les canaux sont définis par des parois 10 de type radial et de~ parois 11 de type circulaire, lesdits canaux définissant des ensembles à dispo-sition e9sentiellement rayonnante traversés par un même flux. Ici,l'organisation générale est cylindrique, au~si bien quant à la section, la surface extérieure cylindrique permettant un échage et un traitement thermique beaucoup plus uniforme et offrant une rigidité mécanique très supérieure par rapport aux ~tructures à section rectangulaire, que quant à la disposition des canaux traversés par un même flux, dont la disposition essentiellement rayonnante, en alternance selon un déoalage angulaire, est clairement illustrée.
Selon une disposition particulièrement avantageuse, la struc-ture 9 est réalisée ~elon un cylindre évidé dont la section annulaire, Pormant la partie alvéolaire utile, est constituée d'ensembles de canaux parallèles, et dont le logement central 12 est un canal permettant l'admission et/ou l'évacuation de l'un des deux flux, ledit canal étant obturé au voisinage d'une de ses extrémités (non visible ici, mais ultérieurement représenté sur les coupe~ des figures 4 et 5) pour répartir le flux dans les alvéoles de ladite structure . A chaque extrémité, la structure comporte un embout 13 permettant d'obturar simultanément par sa face circulaire 14 tous les canaux débouchant ~ur la face annulaire d'extrémite, tout en laissant un libre accès par un orifice 15 au canal central 12. Cet embout, réalisé en toute 30 matière étanche (métallique ou céramique) sera selon le cas fixé
par métallisation de la céramique à haute température, ou par collage, ou par brasure avec des verres, selon les gammes de températures de fonctionnement.
Il faut insister quelque peu sur l'utilisation d'un tel canal 35 central, dont la communication avec un ensemble de canaux n'est pa~
toujours nécessaire, car cette utilisation est tout à fait remarquable :
en effet, on n'avait utilisé jusqu'alor~ un canal central que comme - - ' . ~ ~, . :
, - . ' : :
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~L~L37~
passage de moyeu dans le cas de roues alvéolaires en céramique forman~
des échangeurs rotatifs, des régénérateur~ par exemple. ~r ici, le rôle du canal est infiniment plus actif, puisqu'il permet d'introduire et extraire l'un des flux1 avec l'avantage non négligeable de pouvoir obturer en totalité les faces d'extrémité, au lieu d'obturer sélec-tivement les canaux de l'un des deux groupes comme c7était le cas pour une structure du type de celle illustrée en figure 1, cette obturation sélective étant une opération délicate et onéreuse.
En outre, l'évidement central, dans la dispositi.on annulaire, qu'il serve ou non à l'acheminement d'un flux, permet de réduire les contraintes dues aux variations dimensionnelles de la structure, au cours de son élaboration et/ou de son utilisation.
Ici donc, sur la figure 2, un groupe de canaux communique avec le canal central, l'embout d'extrémité obturant simultanément lesdits canaux, tandis que l'autre groupe de canaux, associé au deuxiame flux, présente des orifices latéraux 16 d'admis~ion et/ou d'évacuation du flux associé.
Les figures 3A et 3B illustrent une structure complète, se présentant ~ou~ la forme d'une càrtouche, avec une paroi de séparation 17 ~ixée sur la sur~ace extérieure pour séparer les deux flux, et présen-tant re~pectivement des orifices latéraux d'entrée et de sortie d'un M ux 16A débouchant directement contre le plan des faces ann~laires d'extrémité, et 16B ménagé~ à une oertaine distance desdites faces, ce qui complique un peu l'usinage dans ce dernier cas, mais permet surtout d'accroître notablement la rigidité des extrémités de la stru¢ture. Les ouvertures sont d'une façon générale obtenues par usinage classique des cloisons au moyen de meules, fraises ou par tout autre procédé (ultra-sons, laser, etc...) ; l'usinage sera de préférence pratigué sur l'élément céramique extrudé cru, tandis que 3o sur un élément précuit (biscuit) ou même cuit, on préfèrera utiliser des ultra-30ns ou des disques diamantés, la structure munie de ses ouvertures pouvant être de toute façon soumise à une cuisson lui conférant la résistance mécanique désirée.
La figure 4 illustre bien les trajets qu'empruntent les deu2 flux traversant la structure 9B, et montre le bouchon étanche 18 obturant le canal central 12 : la partie inférieure de la coupe , ,: :
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1~3707~
concerne la circulation du flux admis par le canal central, dans des canaux parallèles successifs, tandis que la partie supérieure concerne la circulation de l'autre flux qui est admis et expulsé
latéralement par les orifices 16B. La découpe circulaire des orifices 5 schématise un usinage des parois par une meule de type circulaire, mais il va de soi que l'on peut choisir tout autre type de découpe.
Le~ ~igure~ 5A et 5B illustrent des variantes constituant un filtre, par exemple pour épuration des gaæ émis par des moteurs diesels, variantes selon lesquelles le cloisonnement entre les deux groupes 10 de canaux est tel que le flux évacué est une partie filtrée du ~lux admis par le canal central 12, après traversée dudit cloisonnement :
on utilisera naturellement pour réaliser la structure une matiere présentant la porosité désirée en fonction du gaz particulier à épurer ;
figure 5A, il s'agit d'un filtre à flux total, auquel cas la structure 9C
ne présente aucun ori~ice latéral, tandis que figure 5B, il s'agit d'un filtre à ~lux dérivé, auquel cas la structure 9'C présente un ori~ice latéral 16B pour la portion dérivée.
Les figures 6A à 6C, représentent des exemples de variantes pour les parois de type radial et de type circulaire. .~igure 6A, 20 le9 parois 1OA sont rectilignes et in~crites dans des plans radiaux, tandis que les paroi~ 11A sont inscrites dan3 des cylindres coaxiaux à ladite struoture. Figure 6B, les parois 10B sont rectilignes et inscrites dans des plans parallèles deux à deux, tandis que les parois 11B
sont reotilignes entre deux parois 1OB adjacentes, définisqant des 25 contours en ligne brisée. Figure 6C, les parois 10C sont ondulées, tandis que les parois 11C sont inscrites dans des cylindres coaxiaux, mais disposées en quinconce à chaque couple de parois 10C et se raccor-dant à celles-ci aux sommets des ondulations.
On a vu précédemment que l'on peut obturer simultanément les 3o canaux aux ~aces annulaires d'extrémité, avec un embout d'extrémité
laissant passer un ~lux par le canal central. Il peut s'avérer inté-ressant dan~ certains cas d'introduire et extraire ce ~lux par les faces annulaires : dans ce cas, chaque ~ace annulaire d'extrémité
présente une obturation sélective radiale, obturation qui peut être obtenue par un en~emble de ~ecteurs annulaires rayonnants : ces secteurs ont été représentés, avec arrachement, aux ~igures 6A, 6B, 6C,avec .
les référence~ respectiveq 19A, 19B, 19C. Si ces secteurs sont ~uffi-3amment large~, on peut même, ainsi que cela a été représente en ~igure 7, mettre à profit ces parties largeq pour aug~enter la surface utile inter-flux : à cet e~fet, on peut prévoir en leur zone large une portion non découpée 20 ouvrant ~ur d'autres canaux concernés par le flux admis et évacué par les faces annulaires d'extrémité ;
le~ paroi~ 1OD sont ici rectillgnes, parallèles poùr la portion non découpée, radiales p~ur les autres, tandis que le~ paro~s 17D ~ont circulaires. On peut prévoir, figure 8, un embout 21 à chaque extrémité, dont le rebord circulaire 22 9' appuie contre la périphérie des ~aces annulaire~ d'extrémité, ou plus exactement des qecteurs 19D, et dont la sur~ace dé~init une chambre intérieure débouchant ~ers 1'extérieur par un orifice plus étroit 23.
T~a ~igure 9 illustre encore un autre exemple où les parois 10E
et 11E définissent pour chaque canal un profil d'alréole proche du carré.
Il va de ~oi que l'écartement relatif entre les dif~érentes parol~ ~era choi~i de façon à être parfaitement adapté aux contraintes subies qous l'e~et de la presqion différentielle des deux flux.
Les parois de type radial sont dlspoqéeq de ~aSon à répartir, qelo~
les critères aérodynamiques désirés, la qurface orferte à chacun des deux ~lux : en particulier, l'écartement entre lesdite~ paroi~
sera choisi en Ponotion des débits et de~ vite~ses de chacun de~
~lu:x.
On signalera deux avantages supplémentaires procurés par la structure de l'invention : d'abord, la conception annulaire, par 3a rigidité de ~orme, permet de concevoir des cartouches plus longues qu'avec n'importe quelle autre architecture de section utile donrée ;
ensuite, la section cylindrique permet accessoirement de prévoir 3o une rotation de la ~tructure autour de son axe lors des étapes de la fabri¢ation~ ce qui favorise grandem~nt l'homogénéité du séchage.
La présente invention concerne une structure cylin-drique alvéolaire monolithique statique a grande surface de contact en matériau céramique, et particulierement une struc-ture comportant une pluralité de canaux parallèles définis par des parois de type radial et des parois de type circu-laire, dans laquelle les canaux forment deux groupes traver-sés chacun par un fluide, les canaux de l'un des deux groupes étant imbriqués entre les canaux de l'autre groupe selon un décalage angulaire; la section droite de ladite structure comportant une zone annulaire composés de canaux paralleles et un canal central permettant l'admission et/ou l'évacuation des fluides par communications sélectives avec l'un ou l'autre des deux groupes de canaux, ledit canal étant obturé par un bouchon étanche. Elle s'applique plus particulièrement aux échangeurs de chaleur a température élevée (de l'ordre de 1200C), mais convient aussi à d'autres applications, telles que les traitements de gaz par catalyse, les échanges de ma-tiere par diffusion a travers une paroi.
On conna;t par le brevet FR - A 2 417 074 une structure cylindrique alvéolaire de ce genre. Les groupes de canaux y sont décalés radialement et les canaux ont une section allongée s'étendant presque sur toute la largeur de la zone annulaire en direction radiale. Donc la buse d'extru-sion pour la fabrication de ces stxuctures est relativement difficile a réaliser et fragile, ses noyaux radiaux n'étant fixés qu'a l'une de leurs extrémités. On ne peut, par con-s~quent, fabriquer de telles structures cylindriques qu'en un diametre relativement grand.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient, et de procurer une structure alvéolaire cylin-drique en matériau céramique qui soit de fabrication facile, a l'aide d'une buse d'extrusion de structure robuste, qui possede une grande surface d'échange par unité de volume, et qui puisse etre de faible diametre tout en présentant un '~
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- la-grand nombre de canaux.
Selon la présente invention il est prévu une structure cylindrique alvéolaire monolithique statique à
grande surface de contact en matériau céramique, comportant une pluralité de canaux paralleles définis par des parois de type radial et des parois de type circulaire, dans laquelle les~canaux forment deux groupes, traversés chacun par un fluide, les canaux de l'un des deux groupes étant imbriqués entre les canaux de l'autre groupe selon un déca-lage angulaire, la section droite de la structure comportant une zone annulaire composée de canaux parallales et un canal central, qui est obturé par un bouchon et qui permet l'admission et/ou l'évacuation des fluides par des communica-tions sélectives avec l'un ou l'autre des deux groupes de canaux, caractérisée par le fait qu'à chaque extrémité, un embout obture la zone annulaire et que les parois de type circulaire des deux groupes de canaux paralleles sont inscrites dans plusieurs cylindres coaxiaux a ladite struc-ture.
~es avantages de l'invention appara$tront a la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux fi-gures du dessin annexé, où:
- la ~igure 1 est une vue partielle en perspective, avec arrachement, illustrant un type de structure alvéolaire de section rectangulaire, conformément à une technique J~
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. ' , ' ' ' ' 3~137~74 - la ~igure 2 e~t une vue partielle en perspective d'une struc-ture alvéolaire con~orme à l'invention, destinée à être traversée par deux flux distinct3 dont l'un est admis par un canal central, - les figures 3A et 3B illustrent chacune une cartouche complète, comportant une 3tructure selon la figure 2, - la ~igure 4 est une coupe schématique de la cartouche illustrée en Pigure 3B, illustrant les trajets empruntés par les deux flux, - les figures 5A et 5B sont des coupes schématiques pour des variantes à un seul ~lux d'entrée, et deux flux de sortie dont l'un e9t une partie filtrée du Plux d'entrée, la structure selon l'invention constituant alors un filtre, respectivement à flux total et à flux dérivé, par exemple pour l'épuration des gaz émis par des moteurs diesels, - les figures 6A, 6B, 6C illustrent en vue partielle arrachée et à échelle agrandie di~érente~ variantes de réalisation des parois de la structure selon l'invention, - les fi~ures 7 et 8 illustrent, respectivement en vue partielle arraohée et en perspective, une variante conforme à l'invention de structure pour laquelle l'un des deux ~lux est introduit et extrait par le9 faces d'extrémité, - la figure 9 illustre un maillage à cellules proches du carré, ce maillage convenant tout particulièrement à une structure traversée par un seul flux en vue d'une grande accumulatlon d'énergle thermique.
Figure 1~ l'extrémité de structure alvéolaire 1 conforme à
une technique connue est de section rectangulaire et à maille rectan-gulair~. La face d'extrémité 2 est obturée sélectivement, selon une alternance de rangées parallèles : un premier ~lux est admis (flèche 3) par la face 2 dans de3 canaux parallèles tels que 4, et est évacué
par l'autre ~ace (non visible), tandis qu'un deuxième fiux est admis (flèche 5) par des ori~ices latéraux ~ dan~ des canaux parallèles tels que 7 (dont les extrémités sont donc obturées), et évacué laté-. ralement au voisinage de l'autre face : l'échange thermique se faitpar les parois telles que 8 séparant deux ensemble3 adjacents de canaux. Une telle structure est obtenue par extru~ion, puis séchage et traitement thermique lorsqu'elle est réalisée en matière céramique, et l'obturation sélective de se3 faces d'extrémité est en général ~37079~
réalisée par trempage dans une barbotine.
On conçoit bien, outre les difficultés de réalisation lorsque les dimensions sont faibles, que les arête~, et il y en a douze, ~oient des ~ources d'inconvénients aussi bien quant au traitement qui est nécessairement hétérogène, que quant à la rigldité mécanique de la structure.
En figure 2, dans un exemple de structure 9 confor~e à l'invention, les canaux sont définis par des parois 10 de type radial et de~ parois 11 de type circulaire, lesdits canaux définissant des ensembles à dispo-sition e9sentiellement rayonnante traversés par un même flux. Ici,l'organisation générale est cylindrique, au~si bien quant à la section, la surface extérieure cylindrique permettant un échage et un traitement thermique beaucoup plus uniforme et offrant une rigidité mécanique très supérieure par rapport aux ~tructures à section rectangulaire, que quant à la disposition des canaux traversés par un même flux, dont la disposition essentiellement rayonnante, en alternance selon un déoalage angulaire, est clairement illustrée.
Selon une disposition particulièrement avantageuse, la struc-ture 9 est réalisée ~elon un cylindre évidé dont la section annulaire, Pormant la partie alvéolaire utile, est constituée d'ensembles de canaux parallèles, et dont le logement central 12 est un canal permettant l'admission et/ou l'évacuation de l'un des deux flux, ledit canal étant obturé au voisinage d'une de ses extrémités (non visible ici, mais ultérieurement représenté sur les coupe~ des figures 4 et 5) pour répartir le flux dans les alvéoles de ladite structure . A chaque extrémité, la structure comporte un embout 13 permettant d'obturar simultanément par sa face circulaire 14 tous les canaux débouchant ~ur la face annulaire d'extrémite, tout en laissant un libre accès par un orifice 15 au canal central 12. Cet embout, réalisé en toute 30 matière étanche (métallique ou céramique) sera selon le cas fixé
par métallisation de la céramique à haute température, ou par collage, ou par brasure avec des verres, selon les gammes de températures de fonctionnement.
Il faut insister quelque peu sur l'utilisation d'un tel canal 35 central, dont la communication avec un ensemble de canaux n'est pa~
toujours nécessaire, car cette utilisation est tout à fait remarquable :
en effet, on n'avait utilisé jusqu'alor~ un canal central que comme - - ' . ~ ~, . :
, - . ' : :
.
~L~L37~
passage de moyeu dans le cas de roues alvéolaires en céramique forman~
des échangeurs rotatifs, des régénérateur~ par exemple. ~r ici, le rôle du canal est infiniment plus actif, puisqu'il permet d'introduire et extraire l'un des flux1 avec l'avantage non négligeable de pouvoir obturer en totalité les faces d'extrémité, au lieu d'obturer sélec-tivement les canaux de l'un des deux groupes comme c7était le cas pour une structure du type de celle illustrée en figure 1, cette obturation sélective étant une opération délicate et onéreuse.
En outre, l'évidement central, dans la dispositi.on annulaire, qu'il serve ou non à l'acheminement d'un flux, permet de réduire les contraintes dues aux variations dimensionnelles de la structure, au cours de son élaboration et/ou de son utilisation.
Ici donc, sur la figure 2, un groupe de canaux communique avec le canal central, l'embout d'extrémité obturant simultanément lesdits canaux, tandis que l'autre groupe de canaux, associé au deuxiame flux, présente des orifices latéraux 16 d'admis~ion et/ou d'évacuation du flux associé.
Les figures 3A et 3B illustrent une structure complète, se présentant ~ou~ la forme d'une càrtouche, avec une paroi de séparation 17 ~ixée sur la sur~ace extérieure pour séparer les deux flux, et présen-tant re~pectivement des orifices latéraux d'entrée et de sortie d'un M ux 16A débouchant directement contre le plan des faces ann~laires d'extrémité, et 16B ménagé~ à une oertaine distance desdites faces, ce qui complique un peu l'usinage dans ce dernier cas, mais permet surtout d'accroître notablement la rigidité des extrémités de la stru¢ture. Les ouvertures sont d'une façon générale obtenues par usinage classique des cloisons au moyen de meules, fraises ou par tout autre procédé (ultra-sons, laser, etc...) ; l'usinage sera de préférence pratigué sur l'élément céramique extrudé cru, tandis que 3o sur un élément précuit (biscuit) ou même cuit, on préfèrera utiliser des ultra-30ns ou des disques diamantés, la structure munie de ses ouvertures pouvant être de toute façon soumise à une cuisson lui conférant la résistance mécanique désirée.
La figure 4 illustre bien les trajets qu'empruntent les deu2 flux traversant la structure 9B, et montre le bouchon étanche 18 obturant le canal central 12 : la partie inférieure de la coupe , ,: :
, - : .' : ., .
1~3707~
concerne la circulation du flux admis par le canal central, dans des canaux parallèles successifs, tandis que la partie supérieure concerne la circulation de l'autre flux qui est admis et expulsé
latéralement par les orifices 16B. La découpe circulaire des orifices 5 schématise un usinage des parois par une meule de type circulaire, mais il va de soi que l'on peut choisir tout autre type de découpe.
Le~ ~igure~ 5A et 5B illustrent des variantes constituant un filtre, par exemple pour épuration des gaæ émis par des moteurs diesels, variantes selon lesquelles le cloisonnement entre les deux groupes 10 de canaux est tel que le flux évacué est une partie filtrée du ~lux admis par le canal central 12, après traversée dudit cloisonnement :
on utilisera naturellement pour réaliser la structure une matiere présentant la porosité désirée en fonction du gaz particulier à épurer ;
figure 5A, il s'agit d'un filtre à flux total, auquel cas la structure 9C
ne présente aucun ori~ice latéral, tandis que figure 5B, il s'agit d'un filtre à ~lux dérivé, auquel cas la structure 9'C présente un ori~ice latéral 16B pour la portion dérivée.
Les figures 6A à 6C, représentent des exemples de variantes pour les parois de type radial et de type circulaire. .~igure 6A, 20 le9 parois 1OA sont rectilignes et in~crites dans des plans radiaux, tandis que les paroi~ 11A sont inscrites dan3 des cylindres coaxiaux à ladite struoture. Figure 6B, les parois 10B sont rectilignes et inscrites dans des plans parallèles deux à deux, tandis que les parois 11B
sont reotilignes entre deux parois 1OB adjacentes, définisqant des 25 contours en ligne brisée. Figure 6C, les parois 10C sont ondulées, tandis que les parois 11C sont inscrites dans des cylindres coaxiaux, mais disposées en quinconce à chaque couple de parois 10C et se raccor-dant à celles-ci aux sommets des ondulations.
On a vu précédemment que l'on peut obturer simultanément les 3o canaux aux ~aces annulaires d'extrémité, avec un embout d'extrémité
laissant passer un ~lux par le canal central. Il peut s'avérer inté-ressant dan~ certains cas d'introduire et extraire ce ~lux par les faces annulaires : dans ce cas, chaque ~ace annulaire d'extrémité
présente une obturation sélective radiale, obturation qui peut être obtenue par un en~emble de ~ecteurs annulaires rayonnants : ces secteurs ont été représentés, avec arrachement, aux ~igures 6A, 6B, 6C,avec .
les référence~ respectiveq 19A, 19B, 19C. Si ces secteurs sont ~uffi-3amment large~, on peut même, ainsi que cela a été représente en ~igure 7, mettre à profit ces parties largeq pour aug~enter la surface utile inter-flux : à cet e~fet, on peut prévoir en leur zone large une portion non découpée 20 ouvrant ~ur d'autres canaux concernés par le flux admis et évacué par les faces annulaires d'extrémité ;
le~ paroi~ 1OD sont ici rectillgnes, parallèles poùr la portion non découpée, radiales p~ur les autres, tandis que le~ paro~s 17D ~ont circulaires. On peut prévoir, figure 8, un embout 21 à chaque extrémité, dont le rebord circulaire 22 9' appuie contre la périphérie des ~aces annulaire~ d'extrémité, ou plus exactement des qecteurs 19D, et dont la sur~ace dé~init une chambre intérieure débouchant ~ers 1'extérieur par un orifice plus étroit 23.
T~a ~igure 9 illustre encore un autre exemple où les parois 10E
et 11E définissent pour chaque canal un profil d'alréole proche du carré.
Il va de ~oi que l'écartement relatif entre les dif~érentes parol~ ~era choi~i de façon à être parfaitement adapté aux contraintes subies qous l'e~et de la presqion différentielle des deux flux.
Les parois de type radial sont dlspoqéeq de ~aSon à répartir, qelo~
les critères aérodynamiques désirés, la qurface orferte à chacun des deux ~lux : en particulier, l'écartement entre lesdite~ paroi~
sera choisi en Ponotion des débits et de~ vite~ses de chacun de~
~lu:x.
On signalera deux avantages supplémentaires procurés par la structure de l'invention : d'abord, la conception annulaire, par 3a rigidité de ~orme, permet de concevoir des cartouches plus longues qu'avec n'importe quelle autre architecture de section utile donrée ;
ensuite, la section cylindrique permet accessoirement de prévoir 3o une rotation de la ~tructure autour de son axe lors des étapes de la fabri¢ation~ ce qui favorise grandem~nt l'homogénéité du séchage.
Claims (16)
1. Structure cylindrique alvéolaire monolithique statique à grande surface de contact en matériau céramique, comportant une pluralité de canaux parallèles définis par des parois de type radial et des parois de type circulaire, dans laquelle les canaux forment deux groupes, traversés chacun par un fluide, les canaux de l'un des deux groupes étant imbriqués entre les canaux de l'autre groupe selon un décalage angulaire, la section droite de la structure comportant une zone annulaire composés de canaux parallèles et un canal central, qui est obturé par un bouchon et qui permet l'admission et/ou l'évacuation des fluides par des communications sélectives avec l'un ou l'autre des deux groupes de canaux,caractérisée par le fait qu'à chaque extré-mité, un embout obture la zone annulaire et que les parois de type circulaire des deux groupes de canaux parallèles sont inscrites dans plusieurs cylindres coaxiaux à ladite structure.
2. Structure selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un groupe de canaux présente des orifices la-téraux d'admission et/ou d'évacuation du flux associé.
3. Structure selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les orifices latéraux débouchent directement contre le plan de l'embout.
4. Structure selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les orifices latéraux sont prévus à une distance prédéterminée de l'embout.
5. Structure selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisée par le fait que le cloisonnement entre les deux groupes de canaux est tel que le flux évacué par les orifices latéraux associés est une partie filtrée du flux admis par le canal central, après traversée dudit cloisonnement.
6. Structure selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'un des deux flux est admis et évacué par le canal central, tandis que le groupe de canaux associé à
l'autre flux présente des orifices latéraux d'admission et d'évacuation dudit flux.
l'autre flux présente des orifices latéraux d'admission et d'évacuation dudit flux.
7. Structure selon la revendication 6, caractérisée par le fait que l'obturation sélective est obtenue par un ensemble de secteurs annulaires rayonnants.
8. Structure selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les secteurs annulaires présentent en leur zone large une portion non découpée ouvrant sur d'autres canaux concernes par le flux admis et évacué par les faces annulaires d'extrémité.
9. Structure selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisée par le fait qu'elle comporte à chaque extrémité
un embout dont le rebord circulaire s'appuie contre la pé-riphérie des faces annulaires d'extrémité, et dont la sur-face définit une chambre intérieure débouchant vers l'exté-rieur par un orifice plus étroit.
un embout dont le rebord circulaire s'appuie contre la pé-riphérie des faces annulaires d'extrémité, et dont la sur-face définit une chambre intérieure débouchant vers l'exté-rieur par un orifice plus étroit.
10. Structure selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les parois de type radial des canaux parallèles sont rectilignes.
11. Structure selon la revendication 10, caractérisée par le fait que les parois sont inscrites dans des plans radiaux.
12. Structure selon la revendication 10, caracté-risée par le fait que les parois sont inscrites dans des plans parallèles deux à deux.
13. Structure selon la revendication 1, caractéri-sée par le fait que les parois de type radial des canaux parallèles sont ondulées.
14. Structure selon la revendication 1, caracté-risée par le fait que les parois de type circulaire des canaux parallèles sont rectilignes entre deux parois de type radial adjacentes, définissant des contours en ligne brisée.
15. Structure selon la revendication 1, caractéri-sée par le fait que les parois de type circulaire sont dis-posées en quinconce à chaque couple de parois de type radial.
16. Structure selon la revendication 1, caractéri-sée par le fait que les parois de type circulaire se raccor-dent aux parois de type radial ondulées aux sommets des ondulations.
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