Brevet FR2273630A1 — publié le 19760102

La présente invention a pour objet un dispositif pour enfoncer des clous et pointes similaires au moyen d'une charge explosive et se rapporte plus particulièrement à un perfectionnement de la chambre d'explosion de la charge explosive. Les dispositifs pour enfoncer des clous ou autres types de pointes par l'action d'une charge explosive sont bien connus sous la forme de pistolets de scellement et sont généralement classés en deux catégories générales,soit ceux avec fonctionnement "à marteau" ou à masselotte" où le piston coulissant dans le canon de décharge va percuter, à la suite de l'explosion d'une charge explosive dans la chambre d'explosion située en amont du piston, la tête du clou ou de la pointe à enfoncer, et ceux dans lesquels le piston est dbs le début en contact avec la tête du clou qui est ensuite enfoncé sans percussion de sa tête, mais uniquement par pression. On sait que la plupart de ces dispositifs est réalisé de façon à utiliser des charges de poudre explosive contenues dans une cartouche, raison pour laquelle le dispositif doit Titre également muni, en plus d'un mécanisme de percussion actionné par une gâchette, de moyens d'exp] 3ion de la douille et d'autres précautions caractérisant une arme à feu proprement dite. Etant donné l'utilisation de ces dispositifs, particulièreient dans le domaine du bâtiment et de la construction, l'aspect de la sécurité de fonctionnement et de la prévention des accidents de travail, qui compliquent davantage la structure dé complexe du dispositif n'est pas négligeable. On utilise également depuis peu des dispositifs pour la fixation des clous et pointes basés sur l'emploi de charges de poudre explosive dépourvues de douille, dans lesquels la charge confectionnée sous forme d'une pastille est introduite dans une cavité pourvue à cet effet formant la chambre d'explosion et présentant une saillie capable de fonctionner comme un percuteur. Au moment de l'utilisation, après avoir introduit le clou dans le canon, l'extrémité opposée du dispo si,tif est percutée avec une certaine énergie, ce qui provoque l'allumage de la charge avec l'explosion consécutive dont l'énergie est communiquée au piston et par ce dernier au clou. En ce qui concerne ces dispositfs, on a rencontré quelques problèmes et inconvénients pouvant titre ainsi résumés comme suit a) les pastilles de poudre explosive, pour les besoins duqtockage et de la manipulation consécutive par l'utilisateur du dispositif, sont normalement recouvertes d'un vernis de protection permettant d'éviter l'agglomération des pastilles pendant la conservation au dépôt et permettant à l'opérateur de manipuler la pastille sans danger ; cependant, la présence de la couche de vernis de protection réduit la sersibilité de la charge explosive à la percussion de l'instrument et, surtout, entraîne une certaine dispersion quant au comportement des pastilles à la percussion b) du moment que les charges sont mises à feu par percussion, il est difficile de concentrer l'énergie de percussion de la façon la plus localisée possible et de simplifier en même temps le dispositif par rapport à des structures compliquées, caractéristiques des armes à feu9 c) le degré de fiabilité des dispositifs connus JusQu'à présent et réalisés pour l'utilisation avec des charges de poudre explosive dépourvues de douilles , surtout au point de vue du fonctionnement continu, n'est pas satisfaisant en ce qui concerne l'application industrielle. Le but principal de l'invention est de réaliser un dispositif pour enfoncer des clous et pointes similaires, capable d'employer des charges de poudre explosive sous forme de pastilles dépourvues de douille, fonctionnant de fa çon se et indépendante de l'énergie de percussion appliquée à l'extrémité du dispositif. Plus particulièrement la présente invention a pour objet de perfectionner la chambre d'explosion d'un dispositif pour la fixation des clous ou pointes analogues, afin que l'explosion d'une charge explosive dépourvue de douille se produise de façon se chaque fois que le dispositif , armé par l'introduction de la charge explosive dans la chambre d'explosion et d'un clou ou d'une pointe à l'extrémité du canon, est percuté à l'extrémité opposée. Pour obtenir ce résultat, le dispositif conforme a' l'invention pour enfoncer des clous et des pointes dans un matériau dur, du type comprenant une enveloppe connectée à l'avant à un canon dans lequel est logé de façon coulissante un piston d'enfoncement, l'extrémité arrière dudit piston se terminant dans une chambre d'explosion obtenue depuis une culasse apte à être démontée de l'enveloppe, de façon à permettre un facile accès à la chambre d'explosion pour placer une charge explosive, sous forme d'une pastille dépourvue de douille, ladite culasse étant susceptible d'effectùer un déplacement d'importance voulue le long de l'axe de canon, à la suite d'une percussion appliquée à l'extrémité arrière de la culasse, de façon à approcher le fond de la chambre d'explosion de l'extrémité arrière du piston, est caractérisé par le fait que cette chambre d'explosion, définie à 1' avant et latéralement par ladite enveloppe et par ltextrémité arrière dudit piston d'enfoncement, pendant que la paroi arrière est formée par la partie avant de la culasse, présente par rapport à la paroi arrière une embase apte à recevoir la charge explosive et une cavité de compression borgne communiquant avec 1' embase réceptrice et située, par rapport à cette embase réceptrice, du côté opposé de l'extrémité arrière du piston d'enfoncement, cette cavité de compression ayant un volume tel que, lorsque cette culasse effectue lediplacement axial sous l'action d'une percussion exercée sur son extrémité arrière, la partie de charge explosive compriiée par l'extrémité arrière du piston dans la cavité de compression réduit le volume de cette dernière suivant un rapport prédéterminé. Dans un premier mode de réalisation de la pré- sente invention ladite embase réceptrice constitue aussi une butée sur laquelle vient s'appuyer la bande périphérique de la charge explosives tandis que le piston présente une saillie cylindrique apte & pénétrer jusqu'8 une certaine profondeur dans cette cavité de compression. De cette façon, lorsque l'extrémi- té arrière de la culasse est percutée et la saillie arrière du piston occupe la zone centrale de la charge explosive, cette dernière est tout d'abord déformée et ensuite, au moins partiellement, cisaillée et forcée dans la cavité de compression sans que pour autant puisse sortir de celle-ci l'air qui y est contenu. En ce qui concerne la firme de réalisation choisie, comme décrite ci-dessus, on a pu constater plus particulièrement l'avantage d'une cavité de compression ayant une forme composite, à savoir tronconique et cylindrique, la partie cylindrique étant celle qui ferme la cavité mime. De plus, dans le cas de cette cavité de compression, il est préférable que la saillie du piston soit de forme cylindrique et d'un diamètre pouvant pénétrer Jusqu a une longueur préétablie à l'intérieur de la partie tronconique de la cavité de compression. La présente invention sera décrite maintenant avec référence au dessin annexé illustrant une forme de réalisation restant entendu que cette illustration n'est donnée qu'à titre d'exemple non limitatif, sur le dessin la figure 1 montre une coupe axiale du dispositif pour enfoncer des clous ou similaires suivant la présente invention la figure 2 est une coupe transversale II-II de la figure 1 la figure 3 est une coupe axiale, à plus grande échelle, de la chambre d'explosion et de la cavité de compression du dispositif de la figure 1 la figure 4 est une coupe transversale sui vant IV-IV de la figure 3 la figure 5 est une vue en perspective, par -tiellement en coupe, d'une charge explosive particulièrement apte à l'utilisation avec le dispositif suivant la présente invention ; et la figure 6 est une vue analogue à la figure 3 montrant le dispositif dans la condition qui précède immédiatement 1-' explosion. En se référant surtout aux figures 1 - 4, on voit que le dispositif,pour enfoncer des clous ou pointes suivant la presente invention comprend une enveloppe 10 de forme cylindrique et présentant un perçage axial 11 dans lequel est logé de façon coulissante un canon 12 comportant également un perçage axial 13. Le canon 12 est maintenu de façon saillante à l'avant de l'enveloppe 10 au moyen d'une bride antérieure 14 ayant un diamètre extérieur plus grand que le diamètre du perchage 11 de l'enveloppe 10. On comprendra, suivant l'habitude dans la technique de la branche, que le canon est monté de façon coulissante dans l'enveloppe afin de permettre l'adaptation du dispositif aux différentes longueurs du clou ou pointe à enfoncer.Pour régler la position du canon 12 par rapport à l'enveloppe 10, on a prévu deux vis 15 diamétralement opposées passant à travers des trous appropriés pratiqués dans la paroi de l'enveloppe 10, capables de coopérer avec deux rainures longitudinales correspondantes 16 pratiquées dans la surface extérieure du canon 12. Les deux rainures 16 ne s'étendent pas sur toute la longueur du canon et empechent ainsi en même temps le canon 12 de sortir de l'enveloppe 10. A l'intérieur de l'enveloppe 10 est monté de façon coulissante un piston 17, composé d'une tige 18 capable de coulisser à l'intérieur du canon 12, et d'une partie arrière ou tête 19, d'un diamètre plus grand que la tige 18 et apte à coulisser dans le perçage 11 de l'enveloppe 10. Sur la tige 18, à proximité de la tête 19, est monté un tampon 20 ayant pour fonction d'amortir le choc de la tête 19 contre l'extrémité arrière du canon 12, lorsque le piston 17 termine la course active d'enfoncement du clou dans le matériau. Comme il est clairement visible dans la figure 1 , le dispositif comprend en plus une culasse 21 et une section 22 intermédiaire entre la culasse 21 et l'enveloppe 10. La section 22 est reliée de façon amovible à l'enveloppe 10, par exemple au moyen d'un filetage 23, pour permettre le démontage rapide et facile du dispositif pour l'entretien et/ou la réparation. Dans la section 22 est pratiqué un perçage axial 24 constituant le prolongement du per çage axial 11 de l'enveloppe 10. Ce perçage axial qui présente un diamètre réduit par rapport à celui de la tette 19 du piston 17, peut recevoir; de façon coulissante, une partie arrière 25 du piston ayant elle aussi un diamètre réduit par rapport à la tête 19. I1 est important de noter que le perçage axial 24 de la section 22 présente à l'avant une partie élargie 26, d'un diamètre égal à celui de la tête 19 du piston 17 et ayant une longueur axiale d'une dimension opportune dans le but ci-après défini.La partie arrière de la section 22 est fermée par un fond 27 dans lequel est pratiquée une ouverture 28 en forme de fente (figure 2), en amont de laquelle a surface latérale intérieure de la section 22 présente une gorge 29, utile, de la façon ci-après décrite, pour bloquer de façon amovible la culasse 21 à la section 22. La culasse 21 comprend une partie cylindrique pleine 30, depuis laquelle s'étend vers l'avant une partie fa çonnée 31, apte à être introduite dans la section 22 à travers l'ouverture 28. La partie 31 définissant la chambre d'explosion et la cavité de compression, suivant la description ciaprès, est raccordée à la partie cylindrique 30 par une partie de blocage 37 coopérant avec la gorge 29 de la section 22, présentant une dimension transversale plus grande que l'ouverture 28 du fond 27 de la section 22, mais pouvant passer à travers cette ouverture 28 dans une position angulaire bien définie. Dans la face avant de la partie façonnée 31 de la culasse 21 est pratiquée une embase 32 destinée à recevoir la charge explosive 33 (figure 5) recouverte de vernis de protection 33plu Comme l'on peut voir sur la figure 6, l'embase réceptrice 32 contenant la charge explosive supporte la couronne périphérique de cette dernière tandis que, dans sa partie centrale, elle présente l'embouchure de la cavité de compression 34, ayant pour but d'amorcer l'explosion. La cavité de compression, suivant la figure 3, comprend une première partie tronconique 35 qui se prolonge en une partie cylindrique 36 constituant le fond de la cavité de compression 34. L'embase réceptrice 32 se trouve à faire face à l'extrémité arrière du piston 17, conformée de façon à présenter une saillie 38 de préférence cylindrique, ayant un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur de l'embase réceptrice 32, et également inférieur au diamètre intérieur maximum de la partie tronconique 35 de la cavité de compression 34. Sur les figures, la saillie 38 est représentée sous la forme d'une pièce rapportée, insérée dans un évidement opportunément pratiqué dans la partie arrière 25 du piston d'enfoncement 17. En plus, principalement pour des motifs d'équilibrage des masses, la saillie 38 est raccordée opportunément à la partie 25 du piston. Le dispositif précédemment déerit dans une forme de réalisation déterminée, fonctionne de la façon suivante Par rapport à la longueur du clou à enfoncer, on règle opportunément la longueur sur laquelle le canon 12 dépasse l'extrémité avant de l'enveloppe 10, de façon qu'il n'existe pas de solution de continuité, en position de repos, entre la culasse 21 et le piston d'enfoncement 17, le clou (non représenté) et le matériau dur dans lequel on doit enfoncer le clou même. Il est évident que le matériau dans lequel OL veut enfoncer le clou dôit avoir une certaine dureté, de fa çon à réagir sans céder à la percussion appliquée à l'extrémité arrière de la culasse.Ceci est certainement très important du point de vue de la prévention des accidents, ce qui est bien connu dans le domaine spécifique. Après avoir introduit le clou dans le canon du dispositif (à ce propos, il faut noter que les clous normalement utilisés en connexion avec des dispositifs de ce genre sont munis d'un capuchon ou d'une ailette faisant saillie latéralement, de façon à empêcher l'expulsion du clou par--gravi- té de l'outil), et après avoir séparé la culasse 21 de la section 22, en découvrant l'embase réceptrice 32, on dispose dans cette dernière une charge explosive 33 et on renferme la culasse 21 sur la section 22 par l'introduction de la partie fa çonnée 31 de la culasse à travers l'ouverture 28 en forme de fente du fond 27 de la section 22. Pour le blocage de la culasse 21, il suffit de faire tourner d'un angle préétabli la culasse 21 Jusqu'à ce que la partie à ailes 37 ne puisse plus sortir à travers l'ouverture 28.Pour améliorer le blocage ci dessuset éviter une explusion accidentelle et non voulue de la culasse 21 depuis la section 22, une rondelle 39 en caoutchouc ou en un autre matériau résilient est interposée entre la partie 30 de la cuvasse 21 et le fond 27 de la section 22. Le dispositif est maintenant prêt pour l'opéra- tion et, une fois appuyé avec le canon contre le matériau dans lequel on veut enfoncer le clou, on exerce une percussion sur l'extrémité arrière de la partie cylindrique pleine 30 de la culasse 21. Les essais effectués ont démontré invariablement qu'à la percussion fait suite l'explosion de la charge explosive et l'enfoncement du clou. Sans vouloir limiter la présente invention à une précise et particulière explication du mécanisme par lequel l'explosion se produit, il app-aratt qu'en considération de la forme particulière de la chambre d'explosion et surtout du fait que, contrairement à l'habitude, ne sont pas présentes deux parties pleines et continues entre lesquelles est emprisonnée la charge explosive au moment de la percussion et de l'explosion, l'explosion de la charge est assurée avec certitude dans les conditions définies ci-après. Lorsque la culasse 21 est percutée d'un coup de marteau par exemple, la culasse 21 et la section 22 effectuent un déplacement axial par rapport à l'enveloppe 10, déplacement de longueur égale à l'extension longitudinale de la partie élargie 26 du perçage 24 de la section 22. Par conséquent, l'embase réceptrice 32 et la cavité de compression 34 sont approchées de la saillie 38 du piston 18, laquelle déforme initialement et coupe ensuite la zone centrale de la charge explosive 33, c'est-à-dire celle qui couvre l'embouchure de la cavité de compression 34. A la fin du déplacement axial dé la culasse 21 et de la section 22, la saillie 38 a pénétré à l'intérieur de la section tronconique 35 de la cavité de compression 34 Jusqu a venir ou presque en contact avec la paroi de cette dernière.Pendant ce déplacement et en vertu de la déformation et de la découpure consécutive de la partie centrale de la charge explosive 33, l'air contenu dans la cavité de compression ne peut pas s'échapper latéralement et il est comprimé avec un rapport de compression fixé d'avance et, vu la rapidité de l'action, par suite des lois thermodynamiques bien connues, s'échauffe à haute température, certainement supérieure à la limite d'inflammabilité de la poudre explosive constituant la charge 33. Ceci explique pourquoi le dispositif suivant la présente invention, fonctionne touJours avec sécurité malgré la sensibilité réduite des charges explosives à la percussion, pour des raisons précédemment mentionnées. Les conditions formulées ci-dessus sont confirmées par un essai pratique de comparaison suivant lequel, dans le fond du trou borgne de la cavité de compression 34, a été pratiqué un petit perçage pouvant mettre la cavité en communication avec l'extérieur ou de toute façon réduire sensiblement le rapport de compression réalisable. En effectuant cet essai avec des charges explosives en conditions de parfaite conservation et en appliquant la percussion à la culasse avec le maximum d'énergie possible, on constate que l'explosion de la charge explosive ne se produit pas. En outre, concomitamment avec l'effet thermi que consécutif à la compression de l'air dans la cavité de compression, la découpure de la charge explosive a pour effet de mettre à nu une bande de substance explosive non recouver te par le vernis isolant et par conséquent beaucoup plus faci lement inflammable0 D'après la description précédente, il est clair que les dimensions relatives de la cavité de compression et de la partie élargie 26 du perçage de la section 22 sont liées au rapport de compression que l'on veut déterminer pour l'air contenu dans la cavité de compression 34 au moment de l'actionnement de l'outil.Les essais pratiques ont permis d'é tablir que les meilleurs résultats sont obtenus lorsque ce rap port de compression est d'environ 20::1, c'est-à-dire que le volume de la cavité de compression a la fin de la course d'ap proche de la culasse et de la section 22 à l'enveloppe 10 est réduite à environ un vingtième de la valeur initiale. I1 est cependant évident que le choix de ce rapport dépendra aussi d'autres facteurs comme , par exemple, 1' inflammabilité et sur tout la température d'inflammation de la charge explosive, la quantité de poudre explosive constituant chaque charge, etc. Un aspect avantageux de la présente invention réside dans le fait que l'coutil est vite adaptable à des char ges explosives différentes quant à la forme et la puissance, car il est assez simple de substituer la culasse par une autre, de forme et grandeur opportunes s'adaptant à 1' embase réceptrice - et/ou à la section terminale arrière du piston d'enfoncement 17 portant la saillie cylindrique 38. Il faut souligner aussi le fait que dans la description précédente iton a fait une référence explicite à une particulière forme de réalisation de l'embase réceptrice et de la chambre de compression. Il va sans dire que celles-ci sont susceptibles de subir des variations, amplement à la por tée du technicien de cette branche, pourvu qu'il reste le prin cipe de la compression d'une certaine quantité d'air et que cette compression se produise dans le rapport ci-dessus défini, avec une rapidité sùffisante. Enfin, il convient de noter que la présente invention n'est pas limitée au seul emploi de ce dispositif particulier, pour l'enfoncement de clous et autres pointes, suivant la description et illustration ci-dessus, mais peut trouver également une application, en ce qui concerne la structure de la chambre d'explosion et la réalisation d'une embase réceptrice accouplée avec une cavité de compression, à d'autres cas où l'on voudrait rendre l'explosion de la charge explosive indépendante de la force de percussion exercée sur la charge même, BEVEDICIIION8 1. Dispositif pour enfoncer des clous ou pointes similaires dans un matériau dur, du type comprenant une enveloppe connectée å l'avant å un canon dans lequel est logé de façon coulissante un piston d'enfoncement, l'extrémité arrière dudit piston se terminant dans une chambre d'explosion obtenue depuis une culasse pouvant être démontée rapidement de l'enveloppe de façon t permettre un accès facile & la chambre d'explosion pour placer une charge explosive sous forme d'une pastille dépourvue de douille, ladite culasse étant susceptible d'effectuer un déplacement d'importance voulue le long de l'axe du canon, & la suite d'une percussion exercée sur l'extrémité arrière de la culasse de façon t approcher le fond de la chambre d'explosion de l'extrémité arrière du piston, caractérisé par le fait que la chambre d'explosion, définie à l'avant et latéralement par ladite enveloppe et par l'extrémité arrière dudit piston d'enfoncement, pendant que la paroi arrière est formée par la partie avant de la culasse, présente par rapport à la paroi arrière une embase apte à recevoir la charge explosive et une cavité de compression borgne communiquant avec l'embase réceptrice et située, par rapport à cette embase réceptrice, du côté opposé de l'extrémité arrière du piston d'enfoncesent, cette cavité de compression ayant un volume tel que, lorsque la culasse effectue le déplacement axial sous l'action d'une percussion exercée sur son extrémité arrière, la partie de charge explosive comprimée par 1' extrémité arrière dudit piston dans la cavité de compression réduit le volume de cette dernière suivant un rapport prédéterminé. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit rapport de compression est de 20 : 1. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'embase de réception est de forme circulaire de façon à supporter une couronne annulaire périphérique de la charge explosive et que la cavité de compression, axialement alignée avec l'embase de réception, comprend une partie tronconique et une partie cylindrique constituant le font de la cavité borgne. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 & 3, caractérisé par le fait que l'extrémité arrière du piston d'enfoncement présente une saillie cylindrique apte à pénétrer dans la cavité de compression pour une distance préétablie, avant de rencontrer la paroi latérale de cette partie tronconique.