Brevet FR2192865A1 — publié le 19740215

La présente invention concerne les générateurs de gaz et plus précisément les générateurs dans lesquels la production du gaz est obtenue par la combustion dans une enceinte fermée d'une cartouche d'une composition chimique déterminée. Dans le domaine des appareils respiratoires individuels de secours, on a déjà proposé des générateurs d'oxygène du type comportant, dans une enveloppe métallique tubulaire fermée à l'une de ses extrémités, une cartouche cylindrique d'une composition chimique susceptible de dégager, lors de sa combustion, un gaz déterminé tel que de l'oxygène, un dispositif pour l'allumage de l'extrémité de la cartouche correspondant à l'extrémité fermée de l'enveloppe, et un ensemble annulaire de protection disposé entre la cartouche et l'enveloppe de façon à prévenir un échauffement excessif de cette dernière lors de la combustion de la cartouche. Dans les générateurs de ce type, l'ensemble annulaire de protection est le plus souvent constitué d'un manchon en matériau isolant perméable, tel que la laine de verre par exemple, qui permet aux gaz libérés de gagner l'extrémité ouverte de l'enveloppe métallique tout en limitant la tezpérature de peau de cette dernière, à un niveau relativement faible lors de la combustion de la cartouche. Néanmoins, un tel manchon isolant présente l'inconvénient d'entrarner un échauffement excessif de la cartouche en limitant les échanges thermiques entre cette dernière et l'enveloppe de sorte que le temps de combustion de la cartouche et, par là, la durée d'utilisation du générateur sont relativement courts, la réaction chimique de combustion de la cartouche s'accélérant en effet avec la température. De plus, la temps rature des gaz engendrés demeure relativement levée ce qui peut nécessiter la disposition en aval du générateur d'un système de refroidissement des gaz. L'invention vise à éviter ces lnconvénients en propo- sant un générateur dans lequel on interpose sur le trajet des gaz libérés entre la cartouche et l'enveloppe, un ensemble d'éléments conducteurs possédant une certaine inertie thermique de façon à réaliser un bon refroidissement des ga libérés tout en prévenant un échauffement local excessif de la cartouche et de l'enveloppe. Plus précisément, le générateur de gaz de l'invention est caractérisé en ce que ltensemble annulaire de protection comporte une succession d'éléments métalliques formant entre l'enveloppe et la cartouche un cheminement en chicane pour les gaz libérés de façon à présenter pour ces derniers une surface de contact maximum et favoriser ainsi leur refroidissement par conduction ainsi que celui de la cartouche. La disposition entre la cartouche et l'enveloppe d'un certain nombre d'éléments métalliques introduit à la fois une augmentation des échanges thermiques entre les gaz libérés et les éléments métalliques et une inertie s'opposant d'une part à l'échauffement des gaz et d'autre part à un échauffement local excessif de l'enveloppe au voisinage de la zone de combustion de la cartouche, la température de la cartouche demeurant néanmoins suffisamment faible, compte tenu de la chaleur cédée à lten- veloppe et aux éléments métalliques, pour maintenir le temps de combustion,de la cartouche à une valeur suffisamment élevée, 30 minutes par exemple. Un mode de réalisation de la présente invention est donné uniquement à titre d'exemple dans la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins ci-annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale avec arrachement d'un générateur de gaz selon l'invention et, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1. Sur les figures, la référence 10 désigne un générateur d'oxygène susceptible d'être utilisé en combinaison avec un appareil respiratoire individuel de secours (non représenté). Le générateur 10 est tout entier contenu dans une enveloppe tubulaire métallique 12 fermée de façon étanche à ses deux extrémités d une part par un premier bouchon 14 équipé d'un dispositif d'allumage de'type classique 16 dont la mise à feu peut être commandée de l'extérieur de l'enveloppe 12 et d'autre part par un deuxième bouchon 18 pourvu en son centre d'un orifice d'évacuation 20 conçu pour être relié à l'appareil respiratoire par l'intermédiaire d'une tubulure convenable (non représentée). Le générateur 10 se compose essentiellement dune cartouche cylindrique 22 d'une composition chimique convenable susceptible, lorsqu'elle brûle, de libérer un certain volume d'oxygène, avec un certain débit, ce débit étant naturellement fonction de la vitesse de la réaction de combustion de la cartouche 22. La cartouche 22 est disposée dans un étui cylindrique 24 fermé à l'une de ses extrémités et pourvu à son autre extrémité, maintenue en butée sur le bouchon 14, d'un certain nombre d'ouvertures radiales 26 pour le passage des gaz libérés lors de la combustion de la cartouche 22. Comme représenté, la mise à feu de la cartouche 22 est commandée par le dispositif d'allumage16du bouchon 14 par l'intermédiaire d'une capsule d'une composition pyrotechnique d'amor çage 28. l'étui cylindrique 24 est maintenu dans l'enveloppe 12 dVune part par un disque de filtrage 30 sollicitant l'étui 24 axialement en butée sur le bouchon 14 et d'autre part par un ensemble d'éléments métalliques annulaires &commat;is que des rondelles 32 aåustées entre l'étui 24 et l'enveloppe 12. Chaque rondelle métallique 32 comporte au moins une ouverture axiale 34 pour le passage du gaz entre l'étui et l'enveloppe 12, les rondelles étant agencées les unes par rapport aux autres de façon que les ouvertures successives 34 ne soient pas alignées.Avec un tel agencement, on comprend que l'ensemble des rondelles métalliques 32 définit un cheminement en chicane pour les gaz libérés, chaque rondelle présentant ainsi pour ces derniers une surface de contact maximum de façon à permettre les meilleurs échanges thermiques par conduction entre ces gaz et les ailettes de refroidissement que constituent alors les rondelles 32. le préférence, des filtres chimiques convenables 36 et 38 sont disposés de part et d'autre de l'ensemble des rondelles métalliques 32 de façon à purifier le gaz libéré par la combustion de la cartouche 22. Dans le mode de réalisation représenté, le filtre 36 est constitué par un tampon chimique de forme annulaire dispos entre l'étui 24 et l'enveloppe 12 et serré entre le bouchon 14 et la première rondelle métallique 32 de l'ensem- ble , le filtre 38 étant disposé entre disque 30 et le bouchon lb. le fonctionnement du générateur 10 décrit ci-dessus est le suivant : Lors de la mise à feu de la capsule d'amorçage 28 par le dispositif d'allumage 16, la cartouche 22 commence à brûler par son extrémité voisine du bouchon 14 en dégageant un gaz contenant une forte proportion d'oxygène la température du gaz étant de l'ordre de 600C au-dessus de la température ambiante par exemple.Le gaz est évacué par les orifices radiaux 26 de l'étui 24, est purifié dans uh premier temps en passant à travers le tampon chimique 36 et chemine ensuite à travers l'ensemble des ailettes de refroidissement 32. l'échange thermique résultant par conduction entre le gaz et chacune des ailettes permet d'une part le refroidissement par le gaz des ailettes situées au voisinage de la zone de combustion de la cartouche et d'autre part le refroidissement subséquent du gaz par les ailettes froides situées en aval de cette zone.Les ailettes 32 introduisent une inertie thermique apte à refroidir les gaz engendrés lors de la combustion de la cartouche et susceptible, en combinaison avec la circulation des gaz sur ces ailettes, d'éviter uh échauffement local trop important résultant de la combustion de cette cartouche. le nombre d'ailettes est calculé en fonction de la température que l'on désire obtenir, la température de peau de 1' enveloppe devant demeurer inférieure à une valeur déterminée, de l'ordre de 1650C au-dessus de la température ambiante par exemple. A la sortie des ailettes de refroidissement, le gaz traverse le disque de filtrage 30 et le filtre chimique 38 pour gagner l'orifice d'évacuation 20 où sa température est devenue relativement faible de l'ordre d'une vingtaine de degrés C audessus de la température ambiante par exemple. Avec le dispositif de refroidissement ainsi constitué par ltensemble des ailettes 32, la température au droit de la cartouche demeure suffisamment faible pour que le temps de combustion de cette dernière et, par là, la durée d'utilisation du générateur 10 soit d'environ 30 minutes, le débit étant alors de 3 à 4 1/mon. Il est bien entendu que l'invention ntest pas limitée au mode. de réalisation décrit et représenté et que de nombreuses modifications concernant notamment le nombre et la forme des ai lettes 32 et de leurs ouvertures 34, le dispositif d'allumage 16 de la cartouche 22 et la disposition des filtres chimiques 76 et 38, peuvent y etre apportés sans sortir du cadre de la présente demande tel que défini par les revendications en annexe. En particulier, il faut signaler que l'utilisation du générateur de gaz décrit plus haut n'est pas limitée aux seuls appareils respiratoires mais peut être envisagée pour des usages multiples tels que le gonflage des engins flottants (bouées de sauvetage, bateau pneumatique, etc...). - REVENDICATIONS 1. Générateur de gaz, notamment pour appareil respiratoire ou gonflage d'engins flottants du type comportant dans une enveloppe métallique tubulaire fermée à l'une de ses extrémités, une cartouche cylinarique d'une composition chimique susceptible de dégager, lors de sa combustion, un gaz déterminé, un dispositif pour l'allumage de l'extrémité de la cartouche correspondant à l'extrémité fermée de l'enveloppe et un ensemble annulaire de protection disposé entre la cartouche et l'enveloppe de façon à prévenir un échauffement excessif de cette dernière lors de la combustion de la cartouche, caractérisé en ce que l'ensemble annulaire de protection comporte une succession d'éléments métalliques formant un cheminement en chicane pour les gaz libérés de façon à présenter pour ces derniers une surface de contact maximu et favoriser ainsi le refroidissement par conduction des gaz libérés et de la cartouche. 2. Générateur de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément métallique se compose d'une rondelle disposée entre la cartouche et l'étui et pourvue d'au moins une ouverture pour le passage du gaz, les rondelles étant agencées les unes par rapport aux autres de façon que les ouvertures respectives de deux rondelles successives ne soient pas alignée. 3. Générateur de gaz selon l'une des revendicEtions 1 et 2, caractérisé en ce qu'un dispositif de filtrage est disposé entre l'ensemble de protection et l'extrémité ouverte de l'étui.