Brevet FR2000723A1 — publié le 19690912

i 2000723 La présente invention procure un moyen de porter rapidement un corps ou un système à une température donnée désirée et de maintenir cette température tout au long d'une période de temps prolongée. On y parvient en chauffant le système devant être chauf-5 fé à l'aide d'une composition pyrotechnique h réaction rapide, connue en soi, en faisant fondre, directement ou par l'intermédiaire de la composition pyrotechnique ou de son "oain fondu, un métal ou un alliage associé au corps à. chauffer et en apportant au métal ou à l'alliage, à partir d'une deuxième composition pyrotechnique 10 S combustion lente, connue en soi, au delà du temps de réaction de la charge pyrotechnique a combustion rapide, de la chaleur qui est emmagasinée par ceux-ci sous forme de chaleur de fusion et restituée au système à chauffer. On connaît déjà des systèmes qui permettent de porter rapi-15 dement un corps à une température donnée et de maintenir cette température pendant une période de temps prolongée. C'est ainsi que l'on emploie par exemple des bobines de chauffage électriques dont on réduit la puissance lorsqu'on a atteint une certaine température prédéterminée, ce qui permet de maintenir cette tempéra-20 ture constante pendant un intervalle de temps prolongé. Ce procédé présente l'inconvénient de nécessiter, pour sa mise en oeuvre, un appareillage coûteux et encombrant. On ne connaît l'emploi de compositions pyrotechniques que pour le chauffage rapide de corps. Leur effet est semblable à celui 25 dfune plaque chauffante ou d'un thermoplongeur ; à leur avantage d'un chauffage très rapide on oppose cependant l'inconvénient qu'il n'a pas été possible jusqu'ici, au moyen de compositions pyrotechniques, de maintenir pendant une durée déterminée à une certaine température un corps porté à cette température. 30 Le procédé conforme à l'invention élimine ces inconvénients en ce sens que l'on fait fondre des métaux ou des alliages au moyen de compositions pyrotechniques et qu'on les maintient pendant une durée prolongée à la température de fusion, ou dans le domaine de fusion. La chaleur de fusion du métal ou de l'alliage est utilisée 35 en tant que capacité calorifique et est cédée pendant un intervalle de temps prolongé au corps ou au système à chauffer; on maintient ainsi la température du corps ou du système au niveau désiré pendant l'intervalle de temps donné avec une fluctuation d'environ 5%. Conformément à l'invention, on utilise 1) une com- 6901280 2 2000723 position pyrotechnique a combustion rapide qui chauffe le corps devant être chauffé et fait fondre le métal ou l'alliage et 2) une composition thermique à combustion lente qui fournit de la chaleur au métal ou a l'alliage au-delà de la durée de réaction 5 de la composition pyrotechnique à combustion rapide et le maintient L la température de fusion, ou dans la zone de fusion, moyennant quoi la chaleur excédentaire fournie est compensée par la chaleur de fusion du métal ou de l'alliage. Le dessin annexe illustre une forme de réalisation préférée 10 de l'invention. Figure 1 représente une vue de côté, figure 2, une vue en coupe verticale sur lesquelles les chiffres de référence ont les significations suivantes : (1) est un corps métallique qui abrite un système devant être chauffé rapidement. Dans l'espace cylin-15 drique (2) entourant ce corps métallique se trouve une composition pyrotechnique avec une durée de réaction très courte. Cet espace creux cylindrique (2) est séparé par une mince paroijmétal-lique (3) de l'espace vide cylindrique (4) dans lequel se trouve une composition thermique à réaction lente, riche en énergie. La 20 mince paroi métallique (3) est entourée, d'un côté ou des deux côtés, d'un métal ou d'un alliage simple possédant un point de fusion et une chaleur de fusion déterminés. Les amorces (6) peuvent se trouver dans (2) ou dans (4); lorsqu'on n'utilise qu'une amorce, il faudra veiller à ce qu'elle se trouve en contact direct avec 25 les compositions thermiques dans (2) et (4). Un ou plusieurs passages (6a) remplis d'un système de mise à feu thermique connu permettent un tel contact direct. On peut également utiliser deux ou plusieurs amorces que l'on peut coupler en parallèle ou en série. La composition pyrotechnique dans (2) consiste en une poudre 30 métallique, en un oxydant et éventuellement en un accélérateur. De telles compositions pyrotechniques sont connues en soi; leur composition peut varier dans de larges limites; il est essentiel qu'elles se consument rapidement et atteignent rapidement une température donnée élevée. Comme métaux on peut par exemple utiliser le 35 silicium, l'aluminium, le magnésium, le titane, le zirconium, le manganèse, le béryllium, le cadmium, le fer ou leurs alliages tels que par exemple les alliages Ti, Al, Fe, Zr Si, Mg Al Zn Mn. Comme oxydants on utilise des nitrates, des chlorates, des perchlo-rates, des chromâtes et des bichromates des métaux alcalins ou BAD ORIGINAL 6901280 3 2000723 alcalino-terreux ainsi que des oxydes libérant facilement de l'oxygène (tels que Pb Q2, Pb^O^, Mn02) et des peroxydes organiques et inorganiques. Comme accélérateurs on utilisera des accélérateurs connus tels que par exemple le bore. 5 La composition thermique dans (4) peut renfermer les mêmes constituants que la composition à combustion rapide dans (2); il faudra seulement veiller à ce qu'elle se consume lentement. C'est pourquoi, elle ne devra contenir aucun accélérateur et sa composition en pourcent peut varier dans les limites suivantes : 10 Oxydant 20 - 50$ en poids Poudre métallique 80 - 50% en poids. La compositinn chimique exacte de la composition thermique dépend de la durée de réaction recherchée et de la durée de montée en température requise jusqu'à une valeur maximale. Les composi-15 tions qui satisfont à ces exigences sont bien connues de l'homme de l'art ou peuvent être facilement reconstituées pour l'usage prévu à l'aide des données de la littérature. La paroi métallique (3) est de préférence constituée du même matériau que l'ensemble de l'enveloppe, par exemple en acier. Cette 20 paroi a pour seul rôle de séparer les espaces (2) et (4). La gaine annulaire (5) en métal ou en alliage se trouvant sur cette paroi métallique est constituée par un quelconque métal ou alliage, elle ne doit satisfaire qu'à la condition suivante : fondre à une température prédéterminée et posséder une capacité calorifique définie 25 pouvant être choisie. Conviennent en particulier pour cet usage les métaux tels que le plomb, l'aluminium, le cuivre, l'argent, l'or, l'antimoine, le nickel, le cadmium ainsi que les divers alliages de ces métaux avec de l'étain, du bismuth, du cuivre, de l'argent, du zinc, du mercure, du fer, du platine, du sodium et du thallium. 30 L'épaisseur de la gaine est liée à la valeur de sa capacité calorifique. Le procédé conforme à l'invention permet de porter des corps ou des systèmes, en 0,1 à 6 sec. à une température définie pouvant s'échelonner de 200°C à 1500° C et de maintenir cette température 35 constante pendant une durée de 1 à 5 minutes. Le dispositif conforme à l'invention peut par exemple servir, par chauffage de l'électrolyte à une température donnée, à mettre une batterie en état de marche, c'est-à-dire à produire une certaine tension aux bornes. 690 "i 280 4 2000723 EXEMPLE 1 Au centre d'un cylindre de 40 mm de diamètre et de 20 mm de haut se trouve un cylindre métallique devant être porté à la température désirée, de 5 mm de diamètre et.de 20 cm de haut. A une 5 distance de 5 mm de ce cylindre métallique on a disposé une gaine en plomb également d'un diamètre de 5 mm qui est maintenue par une mince paroi métallique en acier éloignée de 2 mm du bord interne. Dans l'espace vide entre le cylindre métallique au centre et la gaine en plomb on a disposé 3,5 g d'une charge pyrotechnique 10 ayant la composition suivante : 26/à en poids de 39/= en poids de silicium (poudre) 35$ en poids de PbO£ Dans cet espace vide se trouve en outre un système d'allu-15 mage électrique. Dans l'espace creux entre l'enveloppe métallique et la paroi externe se trouvent 14 g d'une composition thermique consistant en 40$ en poids de K^C^O^. et en 60% en poids de poudre de Si. Après la mise à feu des deux compositions thermiques, le cy-20 lindre métallique au centre du dispositif avait atteint, en l'espace de 3 secondes, la température de 650°C qu'il a conservée pen-t dant trois minutes avec un écart de + 30°C. 6901280 5 2000723 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour le chauffage rapide et le maintien consécutif à une valeur constante de la température de corps simples ou composés, caractérisé en ce que l'on chauffe le.corps devant être 5, ehauffé à l'aide d'une composition pyrotechnique à combustion rapide, que l'on fait fondre directement ou par l'intermédiaire de la composition pyrotechnique ou de sa masse en fusion le métal ou un alliage associé au corps à chauffer et qu'on le maintient à la température de fusion ou dans le domaine de fusion, en lui fournissant 10 directement de la chaleur à partir d'une deuxième composition pyrotechnique qui se consume plus lentement que la première composition pyrotechnique dont elle est séparée. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quë le métal ou l'alliage est utilisé sous forme d'un cylindre creux, 15 auquel cas la composition pyrotechnique à combustion rapide et le système à chauffer se trouvent à l'intérieur du cylindre creux et la composition à combustion lente se trouve à l'extérieur du cylindre creux. 3 - Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en 20 ce que l'on utilise comme métaux, de préférence du plomb, de l'aluminium, du cuivre, de l'argent, de l'or, de l'antimoine, du nickel, ou du cadmium ou l'un des alliages de ces métaux avec du cuivre, de l'argent, du zinc, du mercure, de l'étain, du bismuth, du fer ou du platine. 25 4 - Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la composition pyrotechnique dans (2) possède avantageusement une composition se situant dans les limites suivantes : 20 - 50$ de K2Cr20? 20 - 50$ de Si (poudre) 30 60 - 0$ de Pb02 5 - Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la charge thermique dans (4) riche en énergie, possède avantageusement une composition se situant dans les limites suivantes : 20 - 50$ de K2Cr207 ^ 80 - 50$ de Si (en poudre).