Brevet FR2221803A1 — publié le 19741011

La présente invention concerne un dispositif destine à ouvrir de façon irreversible au moins un circuit électrique constitue par un conducteur reliant deux bornes d'un interrupteur. Le domaine de la technique concernee par l'invention est celui des interrupteurs et plus particulierement des dispositifs utilises pour faire fonctionner un interrupteur On connaît dejà des dispositifs où l'ouverture ou la fermeture d'un circuit s'effectue en deplaçant des contacts mobiles par action externe mecanique ou électrique : on agit par pression sur les contacts. De tels interrupteus sont sensibles aux conditions d'environnement, c'est-à-dire aux conditions climatiques, thermiques ou mécaniquq. Dans ces derniers cas, en particulier des vibrations aux alentours de l'interrupteur causeront des perturbations dans les circuits. Un autre inconvénient est que de tels interrupteurs à contact ne sont pas aptes à fonctionnner sous le fait d'une sollicitation brutale, par exemple celle causée par un mobile à deplacement rapide. Le problème à resoudre est de provoquer une rupture irreversible d'un ou plusieurs circuits,selnle cas,par un dispositif qui permette d'éviter aux circuits des perturbations dues aux conditions extérieures climatiques, thermiques oil mécaniques. Le moyen pour résoudre ce problème est un dispositif composé d'une part d'un interrupteur composé d'un bloc de matériau non conducteur et cassant dans lequel est noyé ai s unconducteur et d'autre part de moyens pour séparer en deux parties,par cisaillement, ledit bloc et ledit conducteur. Lesdits moyens de cisaillement peuvent être constitués par un piston venant percuter une partie dudit bloc sous l'action d'une charge explosive dont la mise à feu est télécommandée. L'interrupteur utilisé dans un tel dispositif est composé d'un bloc de matériau non conducteur et cassant formé de deux parties de sections différentes dans lequel est noyé au moins un conducteur en un matériau cassant sous un faible allongement. L'interrupteur peut également comporter une zone de moindre résistance au cisaillement, laquelle zone est traversée par chaque conducteur. Les modes de réalisation préférentiels de l'invention prévoient que ladite zone de moindre résistance est terminée par au moins une gorge périphérique. On peut prévoir en outre que ladite zone de moindre resistance est déterminée par au moins un-alesage. Ladite zone de moindre résistance est localisée à la séparation entre les deux parties de sections différentes dans certains modes de réalisation. Toutes les bornes de raccordement sont préférentiellement du meme côté et chaque conducteur traverse deux fois au moins la zone de moindre résistance. Le matériau choisi pour fabriquer ledit conducteur est préférentiellement du cuivre écroui, ses propriétés mécaniques d'allongement à la rupture et de tension de rupture étant faibles par rapport aux autres métaux conducteurs. Le matériau choisi pour constituer ledit bloc est préférentiellement du méthacrylate de méthyle, plus communément appelé plexiglas et qui se casse facilement. Lesdits conducteurs sont disposés dans des alésages creusés à travers ledit bloc et aboutissent dans des évidements placés de part et d'autre de la zone de moindre résistance, lesquels alésages et évidements sont ensuite remplis d'une résine liquide durcissable et isolante qui solidarise lesdits conducteurs avec ledit bloc. Dans un mode de réalisation particulière, le bloc est transparent et ladite résine est colorée. Le résultat de l'invention est un dispositif pour l'ouverture irréversible d'au moins un circuit électrique et un produit nouveau constitué par un interrupteur destiné à un tel dispositif. L'invention est particulièrement indiquée pour l'ouverture irréversible de circuits imprimés, on peut l'utiliser dans des systèmes de signalisation,- des alarmes, des systèmes d'armes; elle est particulièrement applicable aux engins spatiaux. Un premier avantage de l'invention est de permettre l'ouverture irréversible d'un circuit. Un deuxième avantage est que le dispositif soit télécommandable, ce qui offre un intérêt très grand dans ses applications aux engins spatiaux. Un troisième avantage est que ledit conducteur étant lié intime fluent avec le matériau constituant le bloc, il va plus facilement se rompre en même temps que le bloc. La zone de moindre résistance détermine le plan de rupture du bloc et des fils et s'il existe une gorge, la rupture selon un plan est encore plus favorisée. L'avantage qu'offre l'alésage est d'amoindrir la résistance au cisaillement de la zone de rupture. Si l'on choisit pour telle zone celle de rétrécissement de sections entre les deux parties, le plan de rupture est encore plus défini. L'avantage de mettre les bornes d'entrée et de sortie du circuit d'un même côté est d'obtenir une réalisation de construction plus simple de l'invention, pour la construction et pour la rupture du bloc en deux parties. Le cuivre écroui répondant aux besoins offre l'avantage d'un faible allongement et d'une faible tension à la rupture, ceci évitant les risques de court-circuitage avec les pièces métalliques extérieures pouvant être en contact et permettant une rupture sûre des circuits. Le methacrylate de méthyle offre l'avantage d'être cassant et doit soler les fils conducteurs de perturbatiow pouvant être dues au milieu ambiant. Un autre avantage est que les fils sont intimement liés au matériau du bloc par l'intermédiaire d'une résine polyester : les fils se cassent plus facilement, suivant le mouvement du bloc. L'emploi d'une résine colorée dans un bloc de matériau transparent sert à s' assurer de la bonite continuité de l'imprégnation de résine, tout au long des fils conducteurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure I est une vue en perspective de l'interrupteur selon l'invention. - la figure 2 est une coupe selon II II de la figure 1. - la figure 3 est une vue en plan partielle de la figure 1. - la figure '4 est une vue en perspective de l'interrupteur dans un autre mode de réalisation. - la figure 5 est une coupe selon V V de la figure 4. La figure I illustre un premier mode de réalisation de l'invention où l'interrupteur comporte plusieurs circuits, ici 3. L'interrupteur est un bloc composé de deux parties principales (15 et (2'), chacune étant de forme générale parallélépipédique. La partie (I') est de section plus importante que la partie (2'). Les deux parties délimitent entre elles une zone de moindre résistance de section encore moins importante que la partie (2'). Cette zone est déterminée, dans ce mode de réalisation par une gorge de rupture (7') périphérique. Cette zone de moindre résistance est encore amoindrie par l'existen- ce d'un alésage (8'). Dans ce mode de réalisation, ledit alésage situé tout entier dans la zone de moindre résistance et dans le sens de sa plus grande dimension est juste dans le plan de symétrie de ladite zone. Dans un mode de réalisation, on choisit de donner à la gorge de rupture (7') une profondeur de 2 mm. il est à noter que la gorge de rupture peut très bien n'être pas périphérique, mais exister uniquement le long d'une des dimensions de la zone de moindre résistance. En pratique, il est préférable que la gorge soit pratiquée le long de la plus grande dimension de ladite zone : son but est de déterminer le plan de rupture selon lequel le bloc se brisera pour donner deux parties indépendantes (1') et (2'). Ce plan de rupture est encore plus favorisé si l'on pratique l'alésage (8') dans ladite zone, lorsque sous l'action d'un choc il se produira un cisaillement des parties (1') et (2') l'une par rapport à l'autre, la gorge et l'alésage permettant une coupure "franche" du bloc. Le bloc renferme ici trois circuits constitués chacun par un fil conducteur (3'bl, 3'b2, 3'b3). Chaque fil conducteur suit un trajet en forme de U : il part d'un évidement (4'), pratiqué à l'extrémité libre de la partie (1'); il passe par un premier alésage traversant le bloc de part en part respectivement (6'1),(6'2), (6'3); il arrive dans un second évidement (5') pratiqué à l'extrémité du bloc opposée, c' est-à-dire à l'extrémité libre de la partie (2') : ledit fil se recourbe alors en U pour reprendre un tracé parallèle et en sens contraire à celui suivi auparavant : partant de l'évidement (5'), il parcourt un deuxième alésage respectivement (6'1), (6'2), (6'3) pour parvenir à l'évidement (4'). Chaque extrémité libre d'un fil conducteur est soudée à une cosse respectivement (3'al), (3'a2), (3'a3) pour permettre les liaisons électriques. Afin de rendre le dispositif enfichable, chaque extrémité est munie d'une broche. Une variante de réalisation prévoit au lieu de mettre des broches, de faire dépasser, à chacune de leurs extrémités libres, les fils conducteurs, afin de les souder directement, en particulier sur des circuits imprimés, exemple cité à titre non limitatif. Le bloc constitué des deux parties (1') et (2') doit être en matériau à la fois cassant et isolant les fils conducteurs des conditions ambiantes, climatiques, mécaniques et thermiques. On choisit préférentiellement, pour fabriquer un tel bloc, du métacrylate de méthyle, plus communément connu sous le nom de plexiglas qui possède, en plus des deux propriétés primordiales précédemment citées, celle de transparence. Une autre propriété du plexiglas est qu'il peut être usiné. Cette propriété est intéressante dans le mode de réalisation préférentiel décrit : En effet, lesdits alésages respectivement (6'1), (6'2) et (6'3) sont de diamètre supérieur au diamètre extérieur des fils conducteurs. Or il est important que lesdits fils soient intimement liés au matériau dudit bloc lorsqu'il y aura cisaillement, non seulement les parties (P) et (29 mais encore les fils doivent se rompre, la fonction de l'interrupteur étant d'ouvrir les circuits. Pour cela, on coule par lesdits évidements (4t), (5'), un matériau liquide durcissable tel que la résine polyester, citée à titre d'exemple non limitatif. Afin de vérifier la continuité de cette -imprégnation de résine le long desdits alésages, on utilise de la résine colorée qui,alors, se verra, à condition toutefois que le bloc soit constitué d'un matériau transparent comme le plexiglas. La rupture des fils doit se faire sans trop d'étirement, leur non-rupture pouvant créer un risque de court-circuit par le mobile ou une pièce métalliques pouvant être en contact. Pour supprimer ces risques, il faut que lesdits fils soient en un matériau conducteur qui présente de faibles propriétés d'allongement a la rupture et de tension de rupture. Un mode de réalisation préférentiel prévoit d'utiliser, cité à titre d'exemple non limitatif, du cuivre écroui dit "dur" et obtenu par voie électrolytique. Ce fil a préférentiellement un diamètre de 0,3 mm et les caractéristiques mécaniques suivantes - allongement à la rupture compris entre 1 et 1,5 centième de millimètre; - tension de rupture : environ 45 DaN/mm2; longueur environ 0,04 m/ohm. La résine polyester utilisée pour solidariser les fils conducteurs dudit bloc sert également à combler les deux évidements (4') et(5'), encastrant ainsi partiellement les cosses situées à chacune des extrémités des fils conducteurs et achevant l'isolement des fils conducteurs du milieu extérieur. Outre les alésages servant au logement des fils conducteurs, ledit bloc en comporte plusieurs autres (12'), ici au nombre de trois. Leur but est de permettre la fixation, par tous moyens connus de l'homme de l'art, dudit bloc à un bâti faisant partie de l'installation générale. Ces trois alésages sont situés dans des plans perpendiculaires à ceux de chaque circuit et traversent de part en part la partie (1'), comme on le voit sur les figures 1 et 3. Ainsi, seule la partie (1') est fixée à l'installation. Ee c'est donc sur la partie (2') que sera exercée une certaine force pour la déplacer et la séparer de la partie (1'). On utilise un mobile extérieur au bloc interrupteur et qui en est indépendant. Ce mobile peut etre mu de façon mécanique, électrique ou bien par un dispositif pyrotechnique. Ce dernier dispositif est choisi préférentiel lement. La figure 2 est une coupe selon II Il de la figure 1 et schématise en meme temps le dispositif avec l'installation à laquelle est fixé ledit bloc. On y voit un piston (9) qui, en position de repos, se trouve à une distance (d) de la partie (2). Cette distance est calculée de telle sorte que ledit piston, une fois mis en mouvement et après avoir parcouru ladite distance (d), libère suffisamment d'énergie en frappant la partie (2) pour que cette énergie vainque la résistance à la rupture du matériau constituant le bloc. il n'est pas obligatoire de placer le mobile à une certaine distance de la surface à percuter. On a choisi ce mode de réalisation parce que l'éner- gie à fournir au mobile est moindre s'il parcourt la distance (d) avant la percussion. L'énergie nécessaire à cette rupture est directement proportionnelle a la résistance au cisaillement du matériau constituant le bloc. Le piston est mu par la détonation d'une charge explosive ou l'éner- gie des. gaz d'une charge propulsive, exemples cités à titre non limitatif. Cette charge est placée dans la chambre (10) ici cylindrique et elle est amorcée par un allumeur électrique (11). La commande ce cet allumeur électrique est effectuée à distance. Ce mode d'amorçage n'est pas limitatif. il peut être réalisé par tout système capable d'initier une charge pyrotechnique. Pour ce mode de réalisation précédemment décrit, on a indiqué par une flèche sur la figure 2, la direction privilégiée dans laquelle le piston doit se déplacer, c'est-à-dire perpendiculairement à la zone d'impact. Cette zone d'impact est préférentiellement la plus grande des surfaces latérales de la partie (2'). Les figures 4 et 5 illustrent un deuxième mode de réalisation de l'invention : il n'y a alors qu'un circuit traversant l'interrupteur. Un fil (3"b) est plié en U, il est soudé d'une part à une cosse (3"a), d'autre part à une cosse (3"c). La cosse (3"a) est à demi encastrée dans un évidement (4"a) rempli de résine polyester, matériau cité à titre non limitatif, le même matériau remplissant les deux passages (6") et servant à unir intimement le fil en matériau du bloc, et comblant l'évidement (5") afin d'isoler le fil conducteur (3"b) du milieu environnant. La cosse (3"c) est à demi encastrée dans un autre évidement (4"c) rempli lui aussi de résine polyester ou d'un autre matériau similaire. Les axes de symétrie des évidements (41'a) et (3"b) font entre eux un angle compris-entre 300 et 450. Les parties (1") et (2") sont séparées l'une de l'autre par une zone de moindre résistance délimitée périphériquement par une gorge. La partie (1") est ellemême composée de deux parties : une partie (1"a) parallélépipédique où sont pratiqués les évidements (4"a) et (4"b) et qui fixoeà un bâti par tout moyen connu de l'homme de l'art, grâce à ses deux alésages parallèles aux passages (6") et situés de part et d'autre desdits passages; et une partie (I"b) cylindrique. La partie (2") prolonge la partie (1"b), est de même diamètre qu'elle et la séparation entre (1"b) et (2") est marquée par une gorge circulaire (7") périphérique délimitant une zone de moindre résistance. Cette zone comporte un trou (8") situé à l'intersection du plan de symétrie des deux parties (2") et (1"b) et de la zone de moindre résistance. Ce trou facilite davantage la rupture selon un plan. Cette rupture s'effectue par le même procédé que décrit précedemment, la seule différence étant qu'il n'y a pas de direction privilégiée à observer pour le mouvement du piston. Toute direction radiale convient; Dans les deux modes de réalisation précédemment cités, il est prévu que l'entrée et la sortie dù/des circuit (s) se situent à une meme extrémité. Bien entendu, le domaine d'application ne se limite pas à ces exemples; il est possible d'envisager le cas où l'on aurait à une extrémité du bloc l'entrée et à l'autre extrémité, la sortie du/ou des circuit (s). Dans ce cas, le bloc comprend deux ou trois parties selon le mode de réalisation prévu. REVENDICATIONS 1 - Dispositif destiné à ouvrir de façon .irréversible au moins un circuit électrique constitué par un conducteur reliant deux bornes d'un inter rupteur, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'il se compose d'une part d'un interrupteur composé d'un bloc de matériau non conducteur et cassant dans lequel est noyé ledit conducteur et d'autre part de moyens pour séparer en deux parties, par cisaillement, ledit bloc et ledit conducteur. 2 - Dispositif télécommandable selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de cisaillement sont constitués. par un piston venant percuter une partie dudit bloc sous l'action d'une charge explosive dont la mise à feu est télécommandée. 3 - Produit nouveau constitué par un interrupteur destiné à un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est composé d'un bloc de matériau non conducteur et cassant formé de deux parties de section différente dans lequel est noyé au moins un conducteur en un matériau cassant sous un faible allongement. 4 - Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit bloc comporte une, zone de moindre résistance au cisaillement, laquelle zone est traversée par chaque conducteur. 5 - Interrupteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite zone de moindre résistance est déterminée par au moins une gorge péri phérique. 6 - Interrupteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite zone de moindre résistance est déterminée, en outre, par au moins un alésage. 7 - Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 4, 5 et 6, caractérisé en ce que ladite zone de moindre résistance est localisée a la séparation entre les deux parties de section différente. 8 - Interrupteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que toutes les bornes de raccordement sont du même côté et chaque conducteur traverse deux fois au moins la zone de moindre résistance. 9 - Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits conducteurs sont en cuivre écroui. 10 - Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit bloc est en méhacrylate de méthyle. il - Interrupteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits conducteurs sont disposés dans des alésages creusés à travers ledit bloc et aboutissant dans des évidements placés de part et d'autre de la zone de moindre résistance, lesquels alésages et évidements sont ensuite remplis d'une résine liquide durcissable et isolante qui solidarise lesdits conducteurs avec ledit bloc 12 - Interrupteur selon la revendication il, caractérisé en ce que ledit bloc est transparent et ladite résine colorée ce qui permet de vérifier la bonne continuité de la résine.