Brevet FR2405544A1 — publié le 19790504

La présente invention a pour objet des dispositifs de traversée isolante et étanche d'une cloison, notamment d'une cloison séparant un propulseur à poudre d'un compartiment contenant des circuits électroniques, ces dispositifs servant à faire passer des conducteurs électriques à travers cette paroi pendant la mise à feu du propulseur puis à obturer le passage de façon étanche. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des engins autopropulsés mus par des propulseurs à poudre. Dans les engins autopropulsés mus par un propulseur à poudre, celui-ci est situé à l'extrémité arrière et l'engin comporte, dans sa partie médiane, un compartiment contenant les circuits électroniques qui est séparé du propulseur par une cloison épaisse qui résiste à des pressions élevées de l'ordre de 200 bars et aux températures de l'ordre de 2.000 qui règnent dans la chambre de combustion du propulseur. Ces engins comportent des conducteurs électriques qui relient les circuits électroniques au dispositif de lancement avant le départ de l'engin et ces conducteurs électriques, qui sortent par l'extrémité arrière de l'engin, cheminent à travers la chambre de combustion et doivent traverser la cloison de séparation. Les passages des conducteurs électriques à travers la cloison de séparation doivent répondre à plusieurs conditions. Les conducteurs électriques doivent être isolés électriquement de la cloison avant et pendant le lancement. Une fois le propulseur mis à feu, les conducteurs qui traversent la chambre de combustion sont brûlés mais la traversée doit rester étanche et résister à la pression et à la température élevée qui règnent dans la chambre de combustion. La traversée doit également continuer à isoler électriquement le bout de conducteur qu'elle renferme afin d'éviter la mise en court-circuit des circuits électroniques et électriques. Ces conditions doivent être remplies au moyen de dispositifs de faible encombrement car les engins comportent généralement plusieurs conducteurs électriques et il faut loger plusieurs traversées dans la cloison de séparation où la place disponible est comptée. L'objectif de la présente invention est de procurer des dispositifs de traversée de cloison qui satisfassent entièrement à toutes les exigences thermiques, mécaniques et d'encombrement exposées ci-dessus. Il existe, dans le commerce, des traversées isolantes de parois, en verre, qui comportent une perle de verre, munie d'une collerette de fixation, qui est traversée de part en part par un conducteur axial sur les deux extrémités duquel on connecte par soudure, par sertissage ou par tout autre moyen équivalent, les extrémités de deux conducteurs situés de part et d'autre de la traversée. Ces traversées en verre connues ne répondent pas a toutes les conditions requises, exposées ci-dessus, si on les emploie seules. Notamment, la soudure de la collerette ainsi que le verre de la perle ne résistent pas aux températures atteintes. Ces traversées perdent leur résistance mécanique et risquent d'être expulsées par la pression dans le compartiment contenant les circuits électroniques.Les gaz de combustion pénètrent alors dans ce compartiment et les circuits électroniques risquent d'être détruits. Or ces circuits comportent des temporisateurs et des interrupteurs qui commandent automatiquement une séquence d'opérations avec des sécurités d'éloignement du lanceur et la destruction de ces circuits,intervenant peu après le lancement de l'engin, peut avoir des conséquences très dangereuses pour le personnel et pour le matériel de lancement. Dans tous les cas, elle supprime toute la précision de fonctionnement de l'engin et cette solution ne peut donc être acceptée. L'objectif de l'invention est atteint en utilisant des traversées en verre connues dans un dispositif comportant un bouclier thermique qui enveloppe la traversée en verre et qui maintient l'intégrité de celle-ci en la protégeant des effets de la température et de la pression des gaz de combustion du propulseur. Ledit bouclier thermique est composé d'une résine isolante poly mérisable et thermodurcissable à laquelle est mélangé une charge d'une substance minérale très finement divisée. De préférence, ladite résine thermodurcissable est une résine époxyde, par exemple une résine éthoxyline mélangée à un durcisseur, par exemple de l'éthylène diamine ou du diéthylène diamine. La charge minérale est constituée,de préférence, par du gel de silice en poudre très fine. Les proportions en poids utilisées sont comprises pour la résine époxyde entre 63 Z et 70 Z du poids total, pour le durcisseur entre 6 Z et 8 Z du poids total et pour la charge minérale entre 31 Z et 22 Z du poids total. Le conduit qui traverse la paroi est composé, de préférence, de deux alésages coaxiaux ayant des diamètres différents, qui sont reliés entre eux par un épaulement circulaire et la collerette de la perle de verre isolante est appuyée contre cet épaulement. L'alésage ayant le plus grand diamètre est placé du côté du propulseur à poudre. La paroi de celui des deux alésages qui a le plus petit diamètre est striée ou filetée pour améliorer l'adhérence du bouclier thermique à la paroi. L'invention a pour résultat un nouveau dispositif de passage d'un conducteur électrique, à travers une cloison qui sépare un propulseur à poudre d'un compartiment contenant des circuits électroniques. Cette traversée de cloison est particulièrement adaptee pour équiper les passages des conducteurs aboutissant aux circuits électroniques d'un engin du type fusée, missile ou roquette comportant un propulseur à l'arrière et des conducteurs électriques qui relient le poste de lancement aux circuits électroniques en traversant le propulseur et une cloison épaisse et résistante qui sépare le propulseur du compartiment des circuits électroniques. Toutefois, il est précisé que cette application n'est pas limitative et que la portée de l'invention s'étend à toutes les applications analogues où il est nécessaire de faire passer un conducteur électrique à travers une cloison qui séparedeux compartiments dans l'un desquels règnent des pressions et des températures élevées, par exemple des pressions de l'ordre de 200 bars et plus et des températures supérieures à 2.000 OC et où il est nécessaire que le conduit de passage des conducteurs reste obturé de façon absolument étanche et que le bout de conducteur qui reste dans le passage continue à être isolé de la cloison par un isolant électrique qui résiste à la fois aux hautes températures et à une poussée très forte. Les avantages d'un dispositif selon l'invention sont les suivants. Il est très fiable et très sûr. De nombreux essais ont montré qu'il résiste mécaniquement à la poussée des gaz et à la température et que l'isolation électrique du bout de conducteur continue à être assurée par la perle de verre qui est protegée par le bouclier thermique. Le dispositif selon l'invention est d'un coût très faible car la quantité des produits qui le composent est réduite et ces produits sont peu coûteux. De plus, la réalisation du dispositif est aisée. Elle ne nécessite aucun outillage spécial, ni aucune soudure et elle ne nécessite pas un personnel d'exécution très qualifié. Ces avantages de coût modéré sont très intéressants pour des dispositifs destinés à équiper des engins fabriqués en grande série, qui sont perdus à chaque utilisation. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 est une coupe axiale partielle d'un engin équipé d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue d'ensemble d'une perle de verre isolante. La figure 3 est une coupe longitudinale d'ensemble d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 représente une partie du corps cylindrique 1 d'un engin d'axe x xl, par exemple d'une fusée, d'un missile ou d'une roquette. La flèche F indique le sens de lancement et de propulsion. A 11 extrémité arrière, cet engin comporte un propulseur à poudre qui est logé dans le compartiment 2. Dans sa partie centrale, l'engin comporte un compartiment 3 qui contient des circuits et des composants électriques et électroniques. Les compartiments 2 et 3 sont séparés par une cloison épaisse 4 qui est solidement fixée au corps 1, par exemple par un sertissage périphérique 5. La cloison 4 résiste à la très forte poussée dueà la pression des gaz de combustion qui atteint des pressions de l'ordre de 200 bars et plus et elle isole thermiquement le compartiment 3 du compartiment 2 où la température s 'élève à 2.0000C et plus. L'engin comporte, à son extrémité arrière, un connecteur qui sert à brancher, au moment du lancement, certains circuits électriques contenus dans le compartiment 3 sur une source de tension située au poste de lancement. Ce connecteur est relié au compartiment 3 par des conducteurs électriques 6a, 6b qui traversent le propulseur et qui doivent également traverser la cloison 4 par des passages tels que le passage 7. Bien entendu, les conducteurs 6a, qui sont situés dans le compartiment 2 du propulseur, sont brûles lorsque la charge de poudre est mise à feu, mais'la traversée 7 doitabsolument rester etanche malgré les pressions et les températures très élevées qui règnent dans le compartiment 2 et elle doit continuer à isoler électriquement le bout de conducteur 6 qui reste dans la traversée 7 afin d'éviter la mise en court-circuit des circuits électriques contenus dans le compartiment 3. La figure I représente, en outre, une charge 8 de mise à feu du propulseur, l'initiateur électrique 9 de celle-ci et un dispositif de sécurité 10 mais ceux-ci ne font pas partie de l'invention et ne sont pas nécessaires à la compréhension de celle-ci et on ne s'étend pas sur la description de ces parties. La figure 2 représente une vue d'ensemble d'une traversée isolante d'un type connu appelée perle de verre, qui est constituée d'un corps en verre Il contenu dans un boîtier métallique muni d'une collerette de fixation 12. La perle de verre est traversée de part en part par un conducteur électrique 13 ayant deux extrémités axialement opposées 14 et 15 qui dépassent de chaque côté de la perle de verre. Sur chacune de ces deux extrémités on connecte, par soudure ou par sertissage, l'extrémité d'un conducteur, respectivement 16 et 17.0n enveloppe ensuite les deux connexions dans un manchon isolantjrespectivement 18 et 19 > qui est constitué, par exemple, par une gaine thermoplastique ou par un enrobage en une résine thermodurcissable isolante. Une telle perle de verre est utilisée couramment pour réaliser des traversées de parois en isolant électriquement le conducteur électrique de la paroi métallique. Dans ce cas, le dispositif est engagé dans un alésage qui traverse la paroi et la collerette 12 est soudée à l'une des extrémités de l'alésage. Ce type de traversée, utilisé de cette façon, ne convient pas pour réaliser les traversées 7 de la figure I car sous l'effet de la température et de la pression régnant dans le compartiment 2, la soudure de la collerette et le verre de la perle fondent et la traversée est chassée vers le compartiment 3 par la pression des gaz de combustion qui pénètrent dans le compartiment 3 et qui détruisent les circuits électroniques. La figure 3 représente une coupe axiale d'un passage 7 selon l'invention traversant une cloison épaisse 4. A travers une partie de la cloison 4, on a percé un premier alésage d'axe y y1 dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre externe de la collerette 12. Cet alésage est situé du côté du compartiment 2. Dans le prolongement de l'alésage 20 est percé un deuxième alésage 21 > coaxial avec l'alésage 20 et de plus petit diamètre. Les alésages 20 et 21 forment un conduit qui traverse la cloison 4 de part en part. Ils sont reliés entre eux par un épaulement circulaire -22. De préférence, la paroi de l'asésage 21 comporte un filetage 23 ou des stries. Dans un premier temps, on connecte sur les deux extrémités d'une perle de verre 11, les deux conducteurs 6a et 6b et on enveloppe les deux connexions dans deux manchons isolants 18 et 19 afin de réaliser un ensemble conforme à celui de la figure 2. On engage ensuite cet ensemble dans l'alésage 20 jusqu a ce que la collerette 12 vienne s'appuyer sur l'épaulement 22, le boîtier 11 étant alors engagé dans l'alésage 21 qui a un diamètre supérieur à celui du boîtier 11 et inférieur à celui de la collerette 12. On remplit ensuite l'espace vide d'un ciment isolant 24 que l'on introduit à l'état pâteux et qui durcit en place pour former un bouclier thermique qui enveloppe entièrement la perle de verre 11 et les manchons 18 et 19 et qui protège ceux-ci en évitant qu'ils soient détruits par lesgaz chauds et en évitant que la perle de verre il ne soit soumise à la pression élevée du compartiment 2 et ne risque d'être chassée vers le compartiment 3. Le ciment 24 est composé d'une résine thermodurcissable et isolante qui est une résine époxyde > par exemple une résine éthoxyline vendue sous les marques araldite ou épikote, mélangée à un durcisseur, par exemple de l'éthylène diamine ou du diéthylène diamine et à une charge minérale finement divisée, de préférence du gel de silice. Les proportions de la charge minérale peuvent varier entre 22 Z et 31 Z du poids total, celle du durcisseur entre 6 Z et 8 Z, les proportions de la résine variant entre 63 Z et 70 %. De préférence, on utilise un ciment contenant 68 Z de résine éthoxyline, 7 Z + 1 Z de durcisseur et environ 25 Z de charge minérale. Le mélange de la résine, du durcisseur et de la charge minérale se présente, avant durcissement, sous la forme d'une pâte très visqueuse et adhésive. Afin que la collerette 12 soit bien appliquée contre l'épau- lement 22, on tire légèrement sur le câble 6b pendant le durcissement du ciment 24. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers constituants du dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple, pourront être remplacés par des dispositifs équivalents remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de traversée isolante et étanche d'une cloison, comportant un conduit qui traverse ladite cloison et une traversée isolante en verre, munie d'une collerette de fixation, qui est placée dans ledit conduit et qui est traversée de part en part par un conducteur électri que ayant deux extrémités axialement opposées sur chacune desquelles est connectée l'extrémité de l'un de deux conducteurs situés de part et d'autre de la cloison, caractérise en ce que ledit conduit est rem pli d'un ciment isolant, qui constitue un bouclier thermique, résistant à des températures très élevées et qui enveloppe entièrement ladite traversée en verre. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bou clier thermique est composé d'une résine isolante polymérisable et thermodurcissable et d'une charge d'une substance minérale en poudre très fine. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite résine thermodurcissable est constituée par une résine époxyde mélangée à un durcisseur. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caracté risé en ce que ladite charge minérale est constituée par du gel de silice en poudre. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la composi tion centésimale dudit bouclier thermique est la suivante - résine époxyde : entre 63 % et 70 Z du poids total; - durcisseur : entre 6 % et 8 % du poids total; - gel de silice : entre 31 % et 22 % du poids total. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractéri sé en ce que ledit conduit est composé de deux alésages coaxiaux, qui ont des diamètres différents et qui sont reliés entre eux par un épaule ment circulaire et la collerette de la traversée en verre est appuyée contre ledit épaulement. 7 - Dispositif selon la revendication 6 pour le passage d'un conducteur électrique à travers une cloison qui sépare un propulseur à poudre d'un compartiment contenant des circuits électroniques, caractérisé en ce que le premier des deux alésages, qui a le plus grand diametre, est placé du côté du propulseur et a un diamètre légèrement supérieur au diamètre de ladite collerette. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi du deuxième alésagessqui qui a le plus petit diamètre, est striée ou filetée. 9 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre du deuxième alésage est supérieur au diamètre extérieur de la perle de verre et inférieur au diamètre extérieur de la collerette de fixation de celle-ci.