Brevet FR2477468A1 — publié le 19810911

L'invention concerne un dispositif automatique pour injection in situ de mousse synthétique pour une embarcation type radeau de survie ou toute autre embarcation a usage professionnel ou de loisirs à structure souple, composée de tissus étanches à l'eau. On connaît actuellement plusieurs genres d'embarcations type radeau de survie à structure gonflable à l'azote, au C02 ou tout autre gaz. Du fait que le gonflement de la structure souple est assure par un gaz, il est de la plus haute importance que l'étan- chéité de l'enveloppe constituant ou non la structure soit parfaite. Or, particulièrement au niveau des radeaux de survie, la fonction de ceux-ci veut qu'ils se trouvent pliés en conteneur ou sac. Ce stockage de ltenveloppe pliée pose à la longue de graves préjudices à celle-ci, particulièrement au niveau des pliures où des fissures apparaissent. Pour cette raison, ainsi que bien d'autres, ces dits radeaux doivent satisfaire, face à la réglementation, à une visite annuelle. En effet, des fissures, craquelures ou autres au niveau de ltenveloppe rendent impropre l'usage d'une telle embarcation pour un gonflage au gaz du fait des fuites qui peuvent apparaitre. De plus, même avec une enveloppe en excellent état, celle-ci reste à la merci d'une déchirure ou crevaison nécessitant une réparation urgente qui n'est pas toujours facile du fait de ltusage propre à ces radeaux de survie qui sont en général employés par mer très forte. Au niveau de l'isolation thermique, ce type de radeau ne permet guère une survie efficace dans des mers froides. Enfin, la structure souple composée de tissus étanches ne permet pas d'obtenir des formes particulièrement aérodynamiques du fait de son manque de rigidité mécanique, dû au fait que cette structure est simplement remplie de gaz. De plus, au niveau des bouteilles de gaz sous haute pression, les détendeurs, clapets anti-retour, percuteurs, etc... posent de gros problèmes et demandent à être vérifiés annuellement. Toutefois les normes et réglementations relatives en particulier aux radeaux de survie imposent des caracteristiqlles de poids, températures, etc... particulières. Face à l'utilisation de produits chimiques à un ou deux composants injectes in situ, destinés i la création, après mélange, de mousse à cellules fermées, deux problèmes majeurs se po sent . 1 - La température qui peut être inférieure à - 0 C et supérieure à + 600 C. P - Le poids. On sait que pour une température donnée, un volume défini de produit chimique moussant à deux composants donnera, après mélange homogène, un volume plusieurs fois supérieur en mousse, c'est l'expansion. Or, pour un même volume de produit, on constate, à faible température, deux choses a -L'expansion est moins bonne (volume de mousse plus fai ble et temps d'expansion plus long). b - La polymérisation est difficile, voire impossible. On en déduit donc - qu'il faudra un volume plus grand de produit de base à faible température pour remplir un même volume de flotta bilité. - Que la polymérisation peut être difficile, voire impossi ble. L'invention invention ci-dessous décrite a pour but d'apporter une solution au problème d'injection in situ, en tenant compte de ces remarque s . Deux dispositifs permettant l'in jection de mousse in situ, un mécanique, l'autre mécanique également ou électro-mécanique avec commande électronique, prennent en compte les paramètres suivants A partir de l'usage de produits chimiques destiné. à polymeriser à très basse température: a - Température d'injection des produits. b - Temps, fonction d'un débit soit quantité de produit à injecter en fonction de la température. Pour se faire deux versions sont encore possibles Première version In jeetionInjection à température ambiante avec contrô- le de quantité injectée fonction de la temps rature. Seconde version : Injection à température contrôle aver contrô le de quantité injectée. Dans les deux versions, le dispositif peut être entièrement mécanique ou électro-mécani#ue avec commande électronique. Enfin, dan s la seconde version, tin dispositif pyrotechnique ou tout autre di sposi tif empi oyatj t uit autre type de carburant tel que gaz, alcool, pétrole et meme électricité, permet de rc- chauffer les produits lors de 1 leur passage dans la tête de mélan- ge et cela avec contrôle et régulation de la température. Toutefois ce dispositif, qu'il soit à commande mécanique ou électronique, n'est mis en service que pour une valeur inférieure à une référence déterminée de la température ambiante. De plus, et cela dans tous les cas, la vitesse d'injection est élevée afin de maintenir dans le volume de la structure à remplir une exothermie la plus élevée possible de manière à assurer une bonne polymérisation à basse température et éviter que ne se créent des bouchons qui empêcheraient la mousse de fluer dans toute 1 ' enveloppe . L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un mode de réalisation de radeau de survie ou embarcation de navigation à structure souple remplie de mousse in situ avec structure réutilisable, à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints, dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif mécanique dtinjection avec réchauffeur, contrôle de température et de quan tité injectée et possibilité de# conmande manuelle. La figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif mécanique d'injection en fonction de la température ambiante avec possibilité de commande manuelle. La figure 3 est une vue schématique d'un dispositif de commande électronique d'injection in situ. La figure 4 est une vue en coupe schématique d'une pile à amorçage (avec électrolyte séparé) pour stockage indéfini. La figure 5 est un graphique de fonctionnement d'une commande électronique d'un dispositif non pourvu de réchauffeur. La figure 6 est un graphique de fonctionnement d'une commande électronique d'un dispositif pourvu d'un réchauffeur. La figure 7 est une vue partielle d'enveloppe montrant le dispositif de laçage permettant de récupérer ltenveloppe après utilisation. La figure 8 est une vue en coupe d'une bouteille servant à contenir les produits chimiques destinés au mélange en vue de 1 obtention d'une mousse synthétique. La figure 9 est uile vue en coupe d'un ### tuyau d'injection pl8- cii concentriquement aux volumes (if) flottaîsoij. La figure 10 est une vue schématique d d'un équipement compo et avec commande électronique. Selon la figure 1 represelltant une vue en coupe d 'un di sposi- tif mécanique de mélange des deux composants ctlimiques, avec con trôle de la quantité injectée et fonction de la température et dispositif pyrotechnique de réchauffage des composants au niveau de la tête de mélange: (1) est le corps de piston ou tiroir de distribution assurant 1' ouverture et la fermeture des bouteilles pressurisées contenant les produits chimiques qui s1 écoulent par les orifices (19) pis (2) vers la tête de mélange (14) et qui, après mélange, sont acheminés vers les enveloppes à remplir par (15). Le piston (1) est libéré lorsque la goupille (3) est extraite de son logement. Un ressort (4) repousse alors le piston (1) qui met en communication par les conduits (19) et (2) les bouteilles pressurisées avec la chambre de mélange. En plus de ces conduits libérant l'écoulement des composants chimiques, d'autres canaux servent à alimenter, par l'intermediaire d'un registre (7), lui-même actionné par un dispositif qui agit suivant la température, un cylindre (5). Le produit, suivant la position du registre (7) s'écoulera plus ou moins rapidement et l'équilibre des pressions s'effectue- ra dans un temps plus ou moins long en fonction de la température ambiante contrôle par (6 et 7). A ce moment, le piston (t) sera repoussé et le ressort (4) comprimé, ce qui aura pour effet d' arrêter l'injection de produit. Si la température ambiante est inférieure à une certaine valeur prise en référence, le liquide, par l'intermédiaire d'un autre conduit et d'un orifice commandé par le registre (7), ira actionner un piston (9) qui libèrera un percuteur (io) lequel, par l'intermédiaire d'une amorce (11), assurera la mise à feu d'un bloc composite pyrotechnique (12), ou toute autre source de combustible : gaz, alcool, etc...Ce bloc pyrotechnique (12), en se consumant par l'intermédiaire d'un échangeur de température (t), réchauffera le mélange chimique en circulation dans le melangeur- injecteur (1), puis les gaz de combustion s'échapperont par un orifice (16) comportant un filtre spécial destine à éviter l'éjec- tion de toute particule incandescente. Itn dispositif (23)commande par un bilame, sert à dévier les gaz de combustion et à réguler la température. Un anneau (17) sert à libérer le percuteur (10) lorsque l'on désire placer une nouvelle charge dans l'allumeur, en dévissant celui-ci en (20). Le dispositif de contrôle de température (6) est réglable par (21) avec blocage par (22). Selon la figure 2 représentant une vue en coupe d'un dispositif mécanique de mélange de deux composants chimiques, avec contrôle de la quantité injectée en fonction de la température ambiante sans réchauffeur, le fonctionnement de ce dispositif est identique à celui de la figure 1, exception faite que le registre (7) ne comporte pas de distribution prévue dans le cas de l'utilisation avec un réchauffeur et que la tête de mélange n'est pas représentée. Selon la figure 3 représentant un schéma synoptique d'un ensemble de commande électronique pour l'injection de deux produits chimiques, (i) est le dispositif mécanique de percussion destiné à perforer le volume servant à contenir ltélectrolyte, de manière à amorcer la pile par injection de ltélectrolyte dans 1' élément actif de la pile, (2) un capteur de température, ici un thermo-couple, placé sur la tête du mélangeur. Ce capteur de température (2), associé à un amplificateur (3' à circuit intégré, fournira une tension qui sera fonction de la température mesurée. Cette tension sera comparée dans un comparateur électronique (4) à une valeur de consigne ou de référence qui sera, elle, choisie en fonction de deux cas ler cas : utilisation d'un réchauffeur. 2ème cas : sans réchauffeur. Dans le cas où aucun système de réchauffage n'est employé, une seule sortie est utilisée (S2). Le signal électrique issu de cette sortie ira commander une minuterie électronique (9) en fonction de la température lue par le capteur de température (2). Plus la température sera basse et plus le temps dtinjection sera long, donc la quantité de produit injecté élevée. Inversement, plus la température extérieure sera élevée et plus le temps d'injection sera court. Le signal électrique issu de la minuterie (Q) viendra commander deux électro-vannes (11 - 12) qui ouvriront ou fermeront le circuit des deux composants chimiques. Dans le cas d'utilisation d'un réchauffeur thermique, qu il soit à système pyrotechnique, à gaz, à alcool, essence ou tout autre dispositif à combustion, ou bien même électrique, le fonctionnement est le suivant : (t) Percussion de la pile a amorçage pour établissement du circuit électrique. (2) Capteur de température placé sur la tête de mélange et indiquant dans un premier temps la température ambiante de la tête et donc, après amplification du signal en (3) et introduction dans le comparateur elec- tronique en (4) dans lequel une valeur de référence a été fixée en fonction de la température que l'on désire atteindre pour le mélange des deux composants, une première information sera de mettre ou non le circuit de préchauffage en service suivant que l'on se trouve au-dessous ou au-dessus de la température de consigne. Dans le cas d'une température inférieure à celle prise en référence, un signal apparaît à la sortie (S1), qui commandera l'allumage du réchauffeur de la tête de mélange (5) ou (6) ou (7) suivant les cas. Dès que la température de consigne ou de référence est atteinte, le capteur (2) envoie l'information au comparateur électronique qui, à ce moment seulement, déclenche par la sortie (S2) la minuterie électronique (9) ainsi que le dispositif de régulation thermique (8) de la tête de mélange. Dès que l'information apparait à l'entrée de la minuterie électronique (9), elle envoie un signal de commande aux électrovannes (11 et 12) par l'intermédiaire d'un amplificateur (10). Dès que le temps alloué est écoulé, le signal disparaît et les électro-vannes (11 et 12) reviennent à leur position d'arrêt, correspondant à la fin de l'injection de mousse dans les volumes de flottaison. Selon la figure 4 représentant une vue schématique d'une pile à amorçage, on a : (1) l'élément actif de la pile contenant les différentes anodes et cathodes de l'élément actif. (2) Le réservoir d'électrolyte pressurisé avec son extrémité cassable (4). (3) Le percuteur destiné à venir casser l'extrémité de l'ampoule de verre (4) qui permettra à l'électrolyte de s'coupe ler dans la pile. (Il) L'ampoule en verre. (5) Le piston servant à chasser le liquide sous la pression des gaz contenus dans une enveloppe (6), de manière à assurer une parfaite séparation entre le liquide et le gaz. (6) Enveloppe (film souple) soude au piston contenant le gaz sous pression. (7) Réserve de C02, Azote, Air sous pression, destinée à chasser 1' électrolyte, quelle que soit la position de la pile, vers l'élément actif. (8) 130rnes de raccordemeti t au circuit électrique. Selon la figure 5 représentant le diagramme de fonctionnement d'une commande électronique sans réchauffeur, on a 1 - Mise en service par percussion de la pile. 2 - Temps d'établissement de la tension nominale de la pile. q - Mesure de la température par le capteur et analyse dans le comparateur. 4 - Déclenchement de la minuterie pour une durée fonction de la température lue et ouverture des électro-vannes. I#JECTI0N DE MOUSSE. 5 - Fonctionnement de la minuterie. 6 - Arrêt de la minuterie. 7 - Fermeture des électro-vannes. Selon la figure 6 représentant le diagramme de fonctionnement d'une commande électronique avec emploi d'un réchauffeur de la tête de mélange, on distingue en se référant Fig. 9 Pl. 111-9 1 - Mise en service par percussion de la pile. 2 - Temps d'établissement de la tension nominale de la pile. 3 - Lecture de la température ambiante par le capteur (2) et trai tement du signal au niveau du comparateur (4) afin de mettre en service ou non le réchauffeur. 4 - Si la température est inférieure à celle prise en référence, mise en service par (4) du réchauffeur. 5 - Temps de montée en température de la tête de mélange avec contrôle de la température de cette dernière. 6 -Vérification que la température désirée est atteinte. 7 - Mise en service de la minuterie électronique (9) avec ouver ture des électro-vannes (11 et 1?) (DEBUT D'INJECTION DE MOUSSE), et fonctionnement de la régulation de température(8). 8 - Fonctionnement de la minuterie avec, parallèlement, contrôle et régulation de température par (2), (4) et (8). 9 - 10 - Arrêt de la minuterie électronique (9) et fermeture des électro-vannes (11 - 12) FIN D'INJECTION DE M0lTSSL. Selon la figure 7 représentant un mode de fermeture de l'en- veloppe extérieure dans laquelle 1 - représente l'enveloppe proprement dite. 2 - Le laçage servant à la fermeture. q - Le rabat fixé par velero venant s'appliquer sur le laçage et protégeant celui-ci. - -Les bandes de velcro. 5 - L'enveloppe étanche renfermant la mollisse, composée d'un film plastic1ue peu coûteux, du type po1yétilylèite, PVC, etc... 6 - La mousse proprement dite assurant la flottabilité à ltern- barcation. Selon la figure 8 représentant une vue en coupe d'une bouteille préssurisée fonctionnant en tous sens, servant à contenir les produits chimiques moussants 1 - est le corps même de la bouteille. 2 - représente une coupe partielle d'un piston servant à séparer le liquide du gaz contenu dans la bouteille. 3- représente une vue partielle en coupe d'une membrane de sépa ration entre le gaz et le liquide. t - représente un type de fixation de la membrane, dans le cas où cette version est employée, ce qui permet un matriçage des deux demi bouteilles. 5 - représente un dispositif Ce valve servant, après remplissage de la quantité de liquide, à introduire un gaz ou de l'air sous pression, destiné à la propulsion du liquide contenu dans le réservoir (1). 6 - représente l'orifice sur lequel vient se fixer le dispositif mécanique de mélange automatique, avec contrôle de tempéra- ture et de débit, ou l'électro-vanne dans le cas d'une com mande électronique. Selon la figure Q représentant une vue en coupe partielle d'un tuyau servant à l'injection de la-mousse, placé concentriquement aux volumes de flottabilité 1 - est le tuyau proprement dit, réalisé en tissage imprégné Oit non, type tuyau "pompiers". 2 - représente les parties du tuyau non imprégnées et dont les mailles du tissage apparaissent afin de laisser s'écouler les produits moussants. 3 - représente un système de fixation des cordons ou bandes de tissus ou films plastiques (4) destinés à centrer le tuyau concentriquement à ltenveloppe (5). Selon la figure 10 représentant une schématisation d'un équi- pement complet avec commande électroni#ue, on trouve 1 - Les bouteilles destinées à contenir les-produits moussants sous pression. 2 - Le réchauffeur destiné à élever la température des produits moussants à la valeur que l'on s'est fixée pour un moussage correct. q - La tete de mélange et d'injection des produits moussants. 4 - La tête de distribution des produits moussants après mélange avec répartition aux différents points d'injection. 5 - Le réservoir de combustible pour le réchauffeur, tel que gaz, alcool ou système pyrotechnique. 6 -La partie électronique commandant les divers éléments, en assurant le contrôle avant et pendant ltopération d'injection 7 - La pile à amorçage. 8 - Les différents tuyaux destinés à transporter et distribuer les produits moussants au centre des enveloppes. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Dispositif automatique prenant en compte les différents paramètres, tels que température, quantité de produit, pour 1' injection in situ de mousse synthétique à cellules fermées, destinée à remplir une structure souple et pliable en lieu et place de gaz, pour embarcations du type radeau de survie et embarcations couramment appelées pneumatiques. Caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif mécanique à commande hydraulique prélevée sur le circuit d'injection, destiné à refermer le circuit d'injection des produits à un ou deux composants. La commande de ce circuit prenant en compte le temps d'injection fonction de la température extérieure, ou avec lin circuit de réchauffage de la température de la tête de mélange, peut être hydraulique ou électromécanique, après traitement par un circuit électronique des différents paramètres dans la version électromécanique. Les produits moussants, une fois mélangés, sont injectés par l'intermédiaire de tuyaux à intervalles poreux, placés concentriquement aux enveloppes. Ces volumes de mousse peuvent être retirés de la structure de base après utilisation, afin de réutiliser cette dernière à des fins de remise en container. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il utilise pour la commande de fermeture la puissance hydraulique du circuit d'injection. 30) Dispositif selon les revendications t et ?, caractérisé par le fait que le dispositif hydraulique de commande est asservi à un dispositif de contrôle de température extérieure ou de la tête de mélange, donc des produits moussants après mélange. 4 ) Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérise par le fait qutil comporte un système de réchauffage des composants chimiques. 5 ) Dispositif selon la revendication '+, caractérisé par le fait que le système de préchauffage peut employer divers combustibles, tels que : alcool, gaz, pétrole, système pyrotechnique, etc... 5 ) Dispositif selon la revendication t, caractérisé par le fait que l'ensemble des commandes est assure par des systèmes électromécaniques, tels qutélectro-vannes, et dont les informations électriques proviennent de dispositifs électroniques de traitements, informations fournizss spar un capteur de temporature, un comparateur de de t en i oit et une minuterie électronique. 70) Dispositif selon les revendications t et ';, caractérisé par le fait que l'énergie nécessaire a l'alimentation du SO) Dispositif selon les revendications 1 et 6, caractnrise par le fait que l'plectrolyte est contenue dans un réservoir sous pression afin d'assurer son transfert dans l'élément actif de la pile quels que soient la position et le sens de celle-ci, et afin que l'électrolyte pénètre rapidement dans les produits chimiques de la partie active, de façon à ce que la montée de la tension, jusgu'à sa valeur nominale, soit rapide. 90) Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que la mousse s'expanse dans une enveloppe plastique étanche placée concentriquement à la structure. 100) Dispositif conforme aux revendications 1 et 9, caractérisé par le fait que la mousse, une fois expansée et polymérisée, peut etre retirée de la structure souple par ouverture de cette dernière. 11 ) Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que les produits moussants sont injectés par l'intermédiaire de tuyaux textiles, type pompier, dont le tissage a intervalle régulier et prédéterminé n'est pas étanche et laisse écouler les produits. l)e plus, ces tuyaux sont maintenus mécani- quement concentriquement à l'enveloppe.