Brevet FR2017189A1 — publié le 19700522

La présente invention se rapporte d'uiE manière générale à la fabrication des lampes éclair à usage photographique, et concerne plus particulièrement les lampes éclair du type à allumage par percussio. D'une manière générale, une lampe éclair du type à percussion comprend une ampoule transparente hermétiquement close renfermant une source de lumière actinique et à laquelle est fixé un détonateur. En plus de détails une lampe éclair du type à perce'son pour usage photographique peut être constituée par un tronçon de tube de verre dont une extrémité est formée en pointe et dont 11 autre extrémité forme un culot scellé traversé par un détonateur. lie tronçon de tube. formant 11 ampoule de la lampe renferme un matériau combustible telle qu'unie bourre de filaments ou feuilles de zirconium et un gaz comburant tel que l'oxygène. Le détonateur peut être formé d'un tube métallique renfermant une amorce de matériau fulminant et un fil faisant office d'enclume.La mise à feu de la lampe éclair s'effectue par l'action dtun choc sur le tube du détonateur, ce qui provoque la déflagration du matériau fulminant et son éjection par ltextrémité supérieur du tube pour assurer la mise à feu du matériau combustible enfermé dans l'ampoule. Jusqu'à présent, le fil faisant office d'enclume était habituellement fait de fer doux, dont la malléabilité permet de déformer facilement le fil de manière qulil soit de lui-même maintenu en place dans le tube métallique du détonateur, et dont l'état de surface est facilement modifié par voie chimique de manière à créer une surface rugueuse propice à la bonne adhérence du matériau fulminant. or , 12emploi de fer comme matériau constitutif du fil-enclume dans une lampe éclair du type à percussion pose plusieurs problèmes.La surface attaquée chimiquement rouille très rapidement au contact de 11 air, le processus d'attaque étant lui-même difficile à contrôler. En outre, le fer catalyse l'oxydation lente du phosphore rouge qui, associé à du chlorate de potassium constitue I1 ingrédient sensible au choc du matériau détonant. Cette dégradation du matériau fulminant par oxydation réduit considérablement la sécurité de fonctionnement des lampes éclair du type à allumage par percussion. Les enclumes faites d'un fil de cuivre ou de laiton ne sont pas satisfaisantes, étant donné que le cuivre atalyse l'oxydation du phosphore encore plus activement que le fer. Le fil de nickel ne peut pas être pourvu par attaque chimique d'un état de surface propre à faciliter l'adhésion du matériau fulminant. lies fils faits d'autres métaux sont ou bien trop fusibles, trop facilement combustibles dans I'o::ygène, trop malléables pour rester maintenus en place, ou encore exagérément coûteux. En conséquence, lsun des objets essentiel de la présente invention réside dans des perfectionnements à la structure du détonateur des lampes éclair du type à allumage par percussion qui facilitent la bonne adhésion du matériau fulminant sur le fil enclume et qui améliorent la sensibilité au choc et la sureté de mise à feu de ces lampes. Un autre objet de ltinvention est de proposer un fil-enclume fait dlun matériau chimiquement compatible avec le matériau fulminant qui supprime tous risques de contamination de ce dernier. A cet effet, le fil-enclume du détonateur d'une lampe éclair conforme à l'invention est avantageusement fait d'acier inoxydable, de préférence traité au moyen d'oxygène chargé de vapeur d'eau. L t agencement matériel du détonateur des lampes éclair du type concerné pose également un problème. Dans les lampes éclair de ce type, l'enclume est habituellement constituée par un tronçon rectiligne de fil plaeé dans le tube de détonateur et serti dans ce dernier au voisinage de son extrémité extérieure, en vue de le maintenir en place.Cet agencement ne s'est pas avéré entièrement satisfaisant pour diverses raisons fréquemment, le matériau fulminant mis à feu lors de l'insertion et du sertissage du fil-enclume. lies déplacements du fil-enclume et la détermination corollaire de la position du matériau fulminant aboutYEaent à une faible sureté de fonctionnement de la lampe éclair, Cs lampes étaient par ailleurs particulièrement sensibles augsecousses et à la manipulation, qui provoquaient des mises à feu accidentelles fréquentes. lie matériau fulminant était mis en place sur le fil-enclume par dépot d'une gouttelette sur le fil entrainé en rotation.La détermination résultante du poids de matériau fulminant déposé par cette technique donnait naissance à de larges variations du rendement lumineux et du délai de mise à feu entre les différentes lampes éclair d'une même série. lie sertissage étroit requis pour maintenir en place le tronçon de fil rectiligne entrainait souvent le déchirement ou la rupture de la paroi mince du tube de détonateur, et par suite des fuites de gaz. Enfin, la paroi mince du tube était fréquemment brûlée et/ou fondue localement par les particules incandescentes produites lors de la mise à feu, ce qui entrainait ltexpulsion desdites particules par l'ouverture ainsi créée. En vue d'améliorer ltuniformitédu poids de matériau fulminant incorporé dans les lampes éclair, on a proposé d'appliquer ledit matériau sur une extrémité du fil-enclume par un procédé au trempé. De la sorte, la quantité de matériau fulminant déposée pouvait être contrôlée par modification de la vitesse à laquelle le fil-enclume est retiré du bain de trempage. On a également proposé de maintenir le fil-enclume en place en formant à son extrémité opposée des ondulations destinées à frotter contre la paroi intérieure du tube de détonateur, pour ainsi éliminer les problèmes de rupture du tube durant son sertissage. lie matériau fulminant était convenablement positionné à l'intérieur du tube de détonateur en plaçant ltextrémité du fil-enclume portant ledit matériau au fond dudit tube. Cet agencement présentait néanmoins plusieurs défauts. le matériau fulminant était fréquemment mis à feu lors de l'insertion du fil-enclume, et les lampes éclair terminées étaient excessivement sensibles à la manipulation. Par exemple, la mise à feu accidentelle de la lampe pouvait être produite par un choc de très faible intensité intéressant une fraction quelconque de la lampe éclair. En conséquence, un autre objet de la pressente invention est la réalisation d'une lampe éclair du type à allumage par percussion suffisamment peu sensible pour résiner aux manipulations durant sa fabrication et son emploi sans qu'il en résulte de mise à feu intempestive, mais qui néanmoins reste très sensible à l'égard d'un choc exercé par un dispositif de mise à feu. Un autre objet de l'invention est de proposer une nouvelle structure de détonateur pour des lampes éclair du type concerné, pouvant être assemblée par voie automatique sans qu'il en résulte la mise à feu du matériau fulminant. Encore un autre objet de l'invention est la réalisation d'une structure de détonateur qui confère aux lampes éclair une grande fiabilité de fonctionnement. Un autre problème relatif aux lampes éclair du type concerné est que, souvent, le flux de gaz à grande vitesse issu de la déflagration du matériau fulminant vient frapper la bourre combustible contenue dans l'ampoule et provoque son tassement dans le sommet de cette dernière. La combustion d'une bourre ainsi tassée est très peu efficace, de sorte que le rendement lumineux de la lampe n'atteint pas sa valeur normale. Il s'est également avéré que, durant la combustion, des gaz très chauds et des particules incandescentes tourbillonnent pendant un temps à l'intérieur de l'ampoule, qui subit donc des effets thermiquesRmécaniques et d'inertie . Certaines des particules incandescentes viennent inévitablement et de manière imprévisible en contact avec le tube de détonateur, autres retombant dans ledit tube. Bien que le matériau constituant du tube soit habituellement capable de résister à l'oxydation à basse température, il ne peut supporter les températures de combustion explosive , qui approchent 40000C, sans être fondu ou oxydé, particulièrement dans la portion du tube de détonateur faisant saillie à l'intérieur de l'ampoule. Ainsi, dans certains des cas ou des particules incandescentes retombent effectivement à travers la très petite ouverture autour du fil-enclume au débouché du tube de détonateur dans 12 ampoule, l'extrémité dudit tube extérieur à l'ampoule est percée par brûlage ou fusion. Ces perçages doivent être totalement éliminés, étant donné que des particules incandescentes pourraient être projetées à l'extérieur du tube de détonateur, ce qui pourrait endommager la douille de la lampe éclair et/ou d'autres éléments de l'appareil photographique sur lequel ladite lampe est montée. En vue de résoudre ce problème de percement par brûlage, plusieurs modificationsdu fil-enclume ont été essayées sans succès. Par exemple, on a tenté d'acaoître le diamètre du fil enclume en vue de réduire la taille de l'ouverture à travers laquelle retombent les particules incandescentes. Et cependant, lorsque ce diamètre était accru dans des proportions suffisantes pour assurer un résultat, une augmentation significative du nombre des cas de mise à feu accidentelle du matériau fulminant durant l'assemblage du détonateur a été observé-e. D'autre part, aucun progrès sur le plan des percements par brûlage n'est obtenu en utilisant à la place du fer un matériau plus résistant à l t oxydation pour constituer l'enclume. L t allongement du fil enclume n'était d'aucun secours.Des tentatives d'emploi d'écrans métalliques fixés sur ltextrémité inférieure du fil-enclume sont également restées sans succès. A moins d'être de dimension excessives, le métal de ces écrans s'oxydait ou fondait, et n'offrait qu'unie faible protection à l'égard des particules combustibles chaudes; en fait, le métal fondu provenant de ces écrans arrivait également à traverser le tube de détonateur. Pour ces raisons, encore un autre objet de la présente invention est de proposer des moyens pratiques et effieaces pour protéger le tube de métal mince et facilement déformable, dans lequel est logé le fil-enclume revêtu de matériau fulminant sensible au choc, à l'égard de tous dommages notables causés par les produits fondus ou gazeux issus de la combustion de l'amorce. Un autre objet de l'invention est de prévoir sur le trajet des particules de matériau fulminant incandescentes et se déplaçant à grande vitesse un écran de déflection destiné à prévenir ou à réduire leur éjection vers le sommet de l'ampoule, et par suite la compression corollaire de la bourre et la combus tion locale rapide de petites fractions de cette dernière. Encore un autre objet de l'invention est de réduire les effets thermiques et mécaniques exercés sur de petites fractions de l'ampoule, et particulièrement sur son sommet. Un objet supplémentaire de l'invention est de permettre un contrôle plus précis de la combustion, et par suite du rendement- lumineux ilalampe éclair, en assurant la progression régulière de la combustion à travers la bourre restée homogène, et non pas localement tassée, ce qui impliquerait la projection sur la paroi de l'ampoule de fractiorsde bourre non brûléeset de produi de combustion. A ces différents effets, le fil-enclume est avantageusement pourvu d'une perle de verre rapportée immédiatement au-dessus du débouché du tube de détonateur dans l'ampoule de la lampe éclair. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs exemples de mise en oeuvre illustrés par les dessins amnexés,sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une lampe éclair conforme à l'invention dont le détonateur est pourvu d'un filenclume en acier oxydable; - la figure 2 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de la lampe éclair conforme à l'invention, dont le détonateur comporte un fil-enclume pourvu de saillies assurant son maintien en place; - la figure 7 représente à plus grande échelle le détonateur de la figure 2; et - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un troisième mode de réalisation de la lampe éclair conforme à l'invention, selon lequel le fil-enclume du détonateur porte un écran formé d'une perle de verre. Dans les differentes figures des dessins, les organes homologues des différentes lampes éclair représentées- sont désignés par la même référence. Dans exemple de réalisation illustré par la figure t, la lampe éclair conforme à l'invention comprend une ampoule 2 hermétiquement close formée d'un tronçon de tubes de verre dont une extrémité est fermée en pointe pour constituer un queusot 4, son extrémité opposée formant un culot 6 traverse par le détonateur 8. Ce dernier comprend un tube métallique 10, un fil-enclume t2 et une charge de matériau fulminant 14, constituée par un mélange de phosphore rouge, de chlorate de potassium d'un combustible métallique tel que poudre de bore, de zirconium1de silicium ou analogue, et d'un liant plastique tel que lthydroxyethyl -cellulose ou la nitro-cellulose. L'extrémité du tube 10 en saillie hors de l'ampoule 2 est fermée, tandis que son extrémité opposée, située à l'intérieur de ladite ampoule, est ouverte. lie fil-enclume 12est maintenu en place par le frottement introduit par des ondulations 13. ta charge de matériau fulminant 14 est disposée sur le segment du fil-enclume 12 situé dans la partie en saillie du tube 10. Un combustible tel qu'une bourre de filaments de zircunium 18 un gaz comburant tel que l'oxygène sont enfermés dans l'ampoule 2. Il s'est avéré que les aciers inoxydables à haute teneur en chrome, tels que ceux des séries 300, sont inertes à l'égard du matériau fulminant, et donc contribuent à améliorer la durée possible de stockage des lampes éclair. lie fil-enclume en acier inoxydable n1 est pas sujet à la rouille ou à la corrosion, et est suffisamment dur et élastique pour permettre son encastres ment positif dans le tube métallique 10 du détonateur 8. Il s'est également avéré qu'un excellent état de surface pour le dépot du matériau fulminant peut être obtenu en chauffant le filenclume dans une atmosphère d'hydrogène chargée de vapeur d'eau. Ce traitement aboutit à la formation d'un revêtement noir velouté d'oxydes de chrome. Ce fid'oxydes est soluble, et est en conséquence inerte à lrégard du matériau fulminant. La sensibilité au choc et la streté de fonctionnement des lampes éclair à percussion pourvues d'un fil enclume en acier inoxydable ainsi traité se sont révélées supérieures à celles procurées par les fils-enclumes en fer ayant fait l'objet d'un traitement de surface chimique. D'une manière générale, de meilleurs résultats sont obtenus avec tous les alliages renfermant du chrome et pouvant être traités de manière à produire un revêtement velouté d'oxydes de chrome, sous réserve que lesdits alliages soient chimiquement compatibles avec le phosphore contenu dans le matériau fulminant. A titre d'exemples de tels matériaux, on citera l'alliage nO 4, et les aciers inoxydables des types 302, 303, 304, 305 et 316. La lampe éclair illustrée par les figures 2 et 3 ne diffère notablement de celle précédemment décrite que par l'agencement de son détonateur 8. Comme il apparaît particulièrement sur la figure 3, le filenclume 12 comporte une tête 20 à son extrémité située dans le tube 10 du détonateur, et des protubérances 22 formées sensiblement à mi-longueur. lie matériau fulminant 14 peut être déposé par trempage sur le fil-enclume au-dessous des protubérances 22, le matériau déposé sur la tête 20 étant ultérieurement enlevé, de sorte que l'amorce de matériau fulminant subsistante est située entre la tête 20 et les protubérances 22. lie diamètre de la tête 20 et le diamètre du cercle circonscrit aux protubérances 22 sont supérieurs au diamètre du revêtement de matériau fulminant 14. lie contact du matériau fulminant avec la paroi intérieure du tube de détonateur 10 est ainsi évité, du fait de la présence d'un jeu 24.Un sertissage 26 du tube métallique 10 formé autour ou au-dessus de la tête 20 assure l'encastrement positif du fil-enclume 12, dont les protubérances 22 maintiennent le bon alignement à l'intérieur du tube 10. Une lampe éclair à percx-ssion agencée de cette manière est bien moins exposée aux mises à feu accidentelles lors de -sa manipulation, et est en conséquence plus facile à fabriquer et à commercialiser, tandis que sa grande sensibilité de mise à feu par déformation voulue du tube de détonateur au moyen d'un dispositif percuteur est préservée. lie jeu 24 réduit considérablement les risques de mise à feu du matériau fulminant lors de l'insertion du fil-enclume dans le tube de détonateur, comme lors du sertissage de ce dernier. lie positionnement positif et régulier du matériau fulminant que rend possible cette structure de détonateur confère à la lampe éclair une bien plus grande sécurité de fonctionnement.La présence de la tête 20 élimine par ailleurs le tout besoin de sertissage prononcé du tube de détonateur 10, de sorte que toute fuite de ce tube est exclue. Bien que la structure décrite constitue un mode de réalisation préférée de l'invention, il sera bien évident à l'homme de l'art que de nombreuses modifications sont possibles sans sorti du cadre de l'invention. Ainsi et par exemple, la tête 20 parait être constituée par une ou plusieurs protubérances de configuration quelconque, et l'emplacement des protubérances 22 pourrait être modifié, pour autant que lesdites protubérances assurent le bon alignement du fil-enclume 12 dans le tube de détonateur 10-et laissent libre une section de passage suffisante pour éviter tout effet dtétranglement dans le tube 10 lors de la déflagration du matériau fulminant. La figure 4 illustre un autre mode de réalisation de la lampe éclair conforme à l'invention, dont le détonateur 8 présente certaines des modifications sus-mentionnées, et en outre porte à son extrémité libre une perle de verre 24. Il s'est en effet avéré que la soudure d'un bourrelet réfractaire sur le fil-enclume 12 juste au-dessus du débouché du tube de détonateur 10 dans l'ampoule 2 constitue une solution très efficace au problème déjà mentionné de tassement de la bourre combustible par l'effet des gaz et particules incandescentes projetés dans l'ampoule lors de la mise à feu, et de perçage de l'extrémité extérieure-du tube de détonateur 10 par les particules incandescentes retombées dans ce dernier.La destruction de l'extrémité intérieure du tube 10 par les particules incandescentes que le bourrelet 24 peut amener à tourbillonner est facilement évitée en scellant l'extrémité du tube 10 dans le verre de L ule- 2. lors du scellement, les phénomènes de capillarité verre-métal font que le verre recouvre entièrement la surface extérieure du tube 10, tandis que les phénomènes de tension superficielle empechent le verre de pénétrer dans ledit tube et d'en restreindre le débouché. lors delta mise à feu, le segment du fll-enclume 12 situé au-dessus du bourrelet 24 est oxydé ou fondu, mais en-dessous dudit bourrelet, le fil-enclume reste intact. lies percements par brûlure sont totalement éliminées. La formation d'un bourrelet sur un fil au moyen de tubes de verre peut constituer à la fabrication une opération relati vement coûteuse, le tronçonnage du tube en lui-meme onéreux, et les alimentteurs mécaniques à grande vitesse traitant de petits tronçons de tubes risquent fort de mal fonctionner en raison de l'irrégularité des surfaces de coupe. Il a été constaté que des bourrelets de nature variée; présentant un point de fusion plus bas que les tubes de verre, sont moins coûteux et aussi efficaces pour empêcher les -percements par brûlage, et peuvent être traités beaucoup plus facilement par des machines à grande vitesse. D'une manière surprenante, il a été également constaté que le bourrelet 24 agit très efficacement comme déflecteur. Des prises de vue à grande vitesse ont montré que le courant de particules incandescentes issu de la mise à feu traverse entièrement l'ampoule jusqutà son sommet en quelques 200 micro - seconde, si aucun déflecteur n'est utilisé. lie bourrelet infléchit et diffuse ce courant, de sorte que les particules incandescentes de matériau fulminant frappent l'ampoule de verre légèrement au-dessus du niveau du bourrelet en des points très uniformément répartis. La bourre de matériau combustible 16 est mise à feu au voisinage de son extrémité inférieure, et sa combustion progresse vers le haut à une vitesse beaucoup plus lente et avec un bien moindre tassement dans le sommet de l'ampoule.Des prises de vue à grande vitesse ont montré que le courant de gaz et particules est éliminé, et que la progres sorte la combustion de l'extrémité inférieure de l'ampoule jus qulà son sommet prend quelques 2 miliisecondes. Ainsi, le bourrelet déflecteur 24 non seulement contrôle l'effet de courant, mais encore permet de mettre en oeuvre de plus grandes quantités de matériau- fulminant en vue d'améliorer la surjeté de mise à feu sous choc. En outre, llespacement entre le bourrelet et le débouché du tube de détonateur peut être mis à profit pour contrôler la vitesse de combustion, et par suite la caractéristique intensité lumineuse/temps de la lampe éclair. Il apparaît ainsi que le bourrelet réfractaire disposé sur l'extrémité intérieure du fil-enclume, immédiatement au-dessus du débouché du fil de détonateur, remplit une double fonction : il élimine les percements par brûlage, et il agit comme déflecteur pour contrôler l'éjection des particules incandescentes de matériau fulminant hors du tube détonateur. Be scellement de l'extrémlté supérieure de ce tube participe également à l'élimination des percements par brûlage, en empêchant toute destruction du tube dépuis sa surface latérale. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de mise en oeuvre décrits et illustrés, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques de ceux décrits et illustrés, pris séparément ou en combinaison et mis en oeuvre dans l'esprit de l'invention. REVENDI CATI 0N 1 - Lampe éclair du type comprenant une ampoule transparente hermétiquement scellée renfermant une bourre de matériau combustible et un gaz comburant, et un détonateur formé d'un tube métallique traversant une extrémité de ladite ampoule et renfermant une charge de matériau fulminant et un fil-enclume, caractérisée en ce que le matériau fulminant (14) est porté par une portion du fil-enclume (12) située dans la partie extérieure du tube (10) mais écartée de sa surface interne, ledit filenclume étant de préférence fait d'un matériau non contaminant et chimiquement compatible avec le matériau fulminant, et portant avantageusement à son extrémité située dans l'ampoule(2) un élément déflecteur réfractaire (24) situé juste au-dessus du débouché du tube (10). 2 - Lampe éclair selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fil-enclume (12) est fait d'acier inoxydable, de préférence à haute teneur en chrome. 3 - Lampe éclair selon la revendication 2, caractérisée en ce que le fil enclume (12) est revêtu d'un film velouté d'oxydes de chrome, par exemple formé par traitement sous atmosphère d'hydrogène chargée de vapeur d'eau. 4 - Lampe éclair selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fil-enclume (12) est fait de l'alliage nO 4. 5 - Lampe éclair selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que. le fil-enclume (12) est pourvu de moyens de support (20, 22) par lesquels il est maintenu sensiblement dans l'axe du tube. 6 - Lampe éclair selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de support précités sont constitués par des protubérances formées sur le fil-enclume (12) en des points axialement espacés situés de part et d'autre du matériau fulminant (14). 7 - Lampe éclair selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que l'extrémité du fil-enclume (12) située dans la partie extérieure du tube (10) comporte une tête (20). 8 - Lampe éclair selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisée en ce qu'une portion intermédiaire du fil-enclume (12) située au-dessus du matériau fulminant (14) porte des saillies (22) angulairement espacées laissant libre une section de passage pour les produits de la combustion de matériau fulminant. 9 - Lampe éclair selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément déflecteur (24) est constitué par une perle de verre ou autre matériau réfractaire déposée sur l'extrémité du fil-enelume (12). 10 - Lampes éclair selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité intérieure du tube (10) est scellée dans la paroi de l'ampoule (2), et de préférence en affleure la surface interne.