Brevet FR2135437A1 — publié le 19721222

La présente invention concerne un dispositif d'allumage mécanique pour outil de fixation ou de percussion actionné à poudre, comprenant un système marteauenclume mobile assurant la mise à feu d'une pastille de poudre sans étui, de forme extrtnement simple. De nombreux facteurs influencent le fonctionnement de tels dispositifs@ notamment la vitesse de combustion de la poudre et le taux d'imbrûlés, la-facili- té d'allumage1 le taux d'usure des pièces de fatigue, l'énergie cinétique communiquée au marteau pour déclencher l'allumage. Bien entendu ces facteurs sont liés à la fois à la puissance et à la forme de la pastille de poudre, et à la forme des surfaces de travail du marteau et de l'enclume. C'est ainsi que dans les dispositifs de mise à feu connus du mEme type, au moins l'un des éléments constituant les extrémités de la chambre de combustion, marteau ou enclume, agit à la façon d'un percuteur par sa partie centrale en forme de téton qui vient écraser la charge, celle-ci comprenant souvent une amorce pour faciliter l'allumage. Certains dispositifs utilisent également un effet de compression, dont l'intérêt est d'élever la température des gaz au voisinage de la pastille. Cet effet est obtenu en évidant celle-ci, le téton de percussion venant alors agir comme un piston à l'intérieur de la cavité ainsi formée jusqu'à ce que le fond de l'évidement soit atteint et que ltecrasement de la pastille se produise. Un autre type de réaux sation consiste N donner une forme évidée au marteau de façon à ce que cette cavité constitue une partie de la chambre de mise à feu de la charge, en même temps qu'un téton central vient percuter et écrasez la pastille. les marteaux présentant sur leur face de travail un'téton de forme convexe donnent de bons résultats en ce qui concerne l'allumage mais la combustion de la pastille est très incomplète ce qui diminue l'énergie communiquée à l'enclume et encrasse rapidement l'appareil, provocant la détérioration du marteau, de l'enclume et du canon. D'autre part, on estime généralement que la pression mécanique exercée par le marteau sur la pastille, en modifiant la densité de celle-ci, rend la vitesse de propagation de la combustion dans la pastille plus faible, ce qui contribue aussi à diminuer l'efficacité du dispositif. I1 existe d'autres réalisations plus complexes de ce genre, dans lesquel -les le marteau, la pastille et le piston forment seulement une partie de la chambre de combustion, celle-ci étant répartie des deux côtés de la charge. Tous ces dispositifs nécessitent l'emploi de pastilles de formes complexes, comprenant des évidements obtenus le plus souvent par moulage, ce qui en rend la fabrication et l'utilisation plus difficiles. Dans le cas où les pastilles et le percuteur sont de forme simple, il est en général nécessaire que la pastille, soit contienne une amorce, soit relève d'une composition ou d'un mode opératoire de fabrication complexes, ce qui entraîne également une difficulté de réalisation. Le dispositif selon la présente invention, de fonctionnement particulièment sûr, permet d'éviter ces inconvénients. I1 permet en effet d'utiliser une charge de poudre très simple, par exemple un tronc de cylindre obtenu par tronçonnage d'un bloc de poudre, ou par poinçonnage d'une plaque de poudre à la presse, en choi sissant une forme particulière de marteau et d'enclume. Les principaux avantages qut il présente par rapport aux dispositifs déjà connus sont une plus grande sécurité dans le fonctionnement et un prix de re vient plus faible. Le dispositif nécessite en outre un effort plus faible pour la mise à feu. La présente invention permet également d'éviter la détérioration de l'enclume et du marteau lorsque celui-ci est violemment envoyé au contact de l'en- clume, assure une vitesse de combustion de la poudre suffisamment élevée, ainsi qu'un taux d'imbrûlés pratiquement nul. I1 a en effet été troussé que l'allumage et la combustion d'une pastille de poudre de forme cylindrique sont obtenus de façon optimale en ménageant dans l'extrémité du marteau qui vient en contact avec la pastille, une cavité telle que le marteau conserve en son extrémité une couronne circulaire périphérique plane, l'enclume possédant un logement cylindrique à fond plat dans lequel est plaedela pastille. L'arrives du marteau, actionné par un dispositif connu, sur la pastille, entrain l'élévation de la température du gaz enfermé entre le marteau et la pas -tille ce qui provoque la mise à feu de celle-ci. La cavité ménagée dans le marteau facilite la combustion de la pastille en laissant une surface libre de combustion, tandis que la couronne circulaire périphérique en ne comprimant que le pourtour de la pastille, permet à la poudre de brdler assez rapidement. L'invention peut être illustrée de façon non limitative par la planche unique. Cette planche représente une élévation en coupe partielle axiale du dispo sitif selon l'invention. On a représenté les divers éléments en vue éclatée de façon conventionnelle, afin de faciliter la compréhension du dessin. Dans cette figure, on voit que le marteau 1 en se déplaçant axialement vient frapper la pastille 2 platée dans un logement à fond plat 3 ménagé dans l'enclume 4. Le marteau 1 présente sur sa face de travail un téton 5 destiné à venir au contact de la pastille et comportant une cavité 6 en forme de calotte sphérique entourée par une couronne circulaire plane 7. le marteau et 1' enclume coulissent dans le même alésage 8 du canon. La mise à feu de la pastille provoque la formation de gaz qui augmente brutalement la pression dans le logement formé par le marteau, l'enclume et le tube du canon. L'énergie ainsi communiquée à l'enclume est utilisée pour chasser du canon un élément de fixation tel qu'une vis ou un goujon par exemple. Des essais ont permis de montrer que l'on pouvait combiner les facteurs les plus importants liés au fonctionnement des dispositifs de ce type, en choisis sant parmi les familles de formes de marteaux et d'enclumes celles qui assurent une sécurité de fonctionnement maximale tout en n'éxigeant qu 'une énergie de déclenchement minimale. Les fornes de marteau et d'enclume sont définies comme suit ( Â - Cylindre à surface de travail plane. Forme de ( B - Cylindre à surface de travail hémisphérique convexe marteau ( C - Marteau selon l'invention ( I - Forme d'enclume selon l'invention Forme (II - Cylindre dont la surface de travail comporte une couronne circud'enclume ( laire plane et un évidement cylindrique de dimensions inférieures ( à celles de la pastille. (III- Cylindre dont la surface de travail comporte une couronne circu ( laire plane et un évidement de forme de calotte sphérique de di ( mensions inférieures à celles de la pastille. On a mesuré 11 efficacité d'allumage pour chacun des couples marteauenclume précédents, en faisant le rapport du nombre de tirs réussis au nombre de pastilles utilisées, quand on se sert d'un mouton de 2 kg tombant d'une hauteur de 0,5m. Les pastilles ayant servi pour ces essais étaient cylindriques à faces planes et composées uniquement de nitrocellulose à 13,45 % d'azote. Les résultats obtenus sont portés dans les tableaux I et II. T A B L E A U I : Facilité d'allumage Formes de marteau A B C Formes I 95,5% 97,8% 100% d'enclume II 97 % 70 % 80 % III 100 % 86 % 67 % On constate à la lecture de ce tableau que les couples marteau-enclume préférentiels sont C-I et A-III. Ces couples sont d'ailleurs symétriques, mettant en oeuvre, d'une part un marteau plat et une enclume creuse, d'autre part un marteau creux et une enclume plate.En ce qui concerne l'énergie citrique minimale nécessaire à l'allumage de la pastille on a observé que le couple marteau creux-enclume plate selon l'invention nécessite l'énergie la plus faible assurant un fonctionnement à 100 %, comme le montre le tableau II; T A B L E A U II : Energie nécessaire à l'allumage Hauteur de chute Pourcentage de réussite - cm Couple A - 111 Couple C - I 65 65 100 100 57,5 80 100 50 70 100 42,5 56 100 2 35 o 18 : 96 La différence d'énergie cinétique nécessaire à l'allumage entre les deux couples C-I et A-III s'explique par le fait qu'avec le couple A-III une partie de l'énergie est absorbée par la déformation et l'écrasement de la pastille. Les résultats portés dans les tableaux I et II mettent bien en évidence la supériorité du couple marteau creux - enclume plate selon l'invention Le dispositif selon l'invention, destiné à équiper les outils de fixation, en particulier de vis, de goujon, ou de clous, actionné à poudre, dans des matériaux les plus divers, peut également être adapté, avec de légères modifications et sans sortir du cadre de l'invention, au chargement à répétition ou par bande. I1 peut également équiper les appareils d'abattage du bztail, servir au percement da trous et au formage des matériaux de construction. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Un dispositif d'actionnement à poudre d'un outil de fixation ou de percussion comprenant, suivant une direction axiale, un marteau et une enclume mobile1coulissant tus les deux dans l'alésage du canon de l'outil, le marteau et l'enclume étant destinés à mettre à feu une pastille de poudre sans étui de forme très simple, sans l'aide d'une amerce, et à ddlimiter une chambre de combustion pour cette pastille, caractérisé en ce que au moins l'un des deux éléments, marteau ou enclume, possède sur sa face de travail une cavité délimitée par une couronne circulaire plane qui vient au contact de la pastille, la surface de travail de l'autre élément étant plate ou identique à celle du premier. 20) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé d'une part en ce que le marteau possède sur sa face de travail une cavité en forme de calotte sphérique délimitée par une couronne circulaire plane venant au contact de la pastille, et d'autre part en ce que la surface de travail de l'enclume est plane. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est ménagé dans la surface de travail de l'enclume un logement à fond plat dans lequel est placée la pastille. 40) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, dans lequel la pastille utilisée est de forme cylindrique à faces planes.