Brevet FR2690152A1 — publié le 19931022

PROCEDE DE PREPARATION ET DE TRAITEMENT DE PROPULSEURS L'invention concerne un nouveau procédé de traitement de charges propulsives prévues pour une utilisation, entre autres choses, dans le composant de génération de gaz d'un système de sac gonflable Plus particulièrement, les composants des propulseurs sont mélangés dans un mélangeur à agitation qui ne contient pas de parties internes mobiles De plus, les composants propulseurs restent enfermés de façon sûre dans un réceptacle métallique scellé à partir du point de formulation de mélange jusqu'à l'alimentation pour l'opération de compression de pastille. Dans les techniques de traitement de propulseurs conventionnelles, les composants du mélange sont pesés, transportés dans un mélangeur discret, et mélangés dans des mélangeurs en V ou des mélangeurs à vis et transportés alors vers les opérations de compression Ces mélangeurs contiennent des parties mobiles Le mélangeur à vis est représenté par exemple sur la figure 3 Des matières entrent dans une partie conique et sont mélangées au moyen d'une vis 4 qui tourne autour d'un axe a et pivote en outre en b autour de la paroi interne du cône 2 Les matières mélangées entrent dans une conduite 6 qui peut contenir une deuxième vis 8 qui tourne autour d'un axe c afin de créer une action de transport qui transporte le contenu mélangé vers la sortie. Bien que ces mélangeurs procurent un bon mélange des composants, les parties mobiles telles que les vis créent un grave danger La combinaison de composants par ailleurs de manipulation sûre en un mélange explosif exige d'extrêmes précautions Le contact du mélange explosif avec des parties mobiles, telles que les vis, crée un risque de génération de chaleur ou de pression provoquée par friction ou contact mécanique Une telle chaleur ou une telle pression peut déclencher la charge explosive Ces risques ne sont pas théoriques et de tels accidents se sont récemment produits dans des usines de fabrication de propulseurs. On sait que des dispositifs de mélange par agitation ont été utilisés dans d'autres industries, par exemple pour la préparation et la fabrication de produits pharmaceutiques Toutefois, aucune technique analogue n'a été utilisée dans les industries de fabrication de propulseur, o la nature des matériaux demande une extrême attention au développement de techniques de préparation plus sûres. C'est un but de l'invention que de procurer un procédé de préparation de charges propulsives dans lequel les risques inhérents au mélange des composants du propulseur sont minimisés. C'est un autre but de l'invention que de procurer un procédé de préparation de charges propulsives dans lequel aucun contact ne se produit entre des parties mobiles internes de l'appareil de mélange et la composition propulsive devant être mélangée. D'autres buts apparaîtront à la lecture de la description ci-dessous. L'invention est un procédé de préparation de charges propulsives qui utilise une étape de mélange qui n'a pas été utilisée jusqu'à présent dans ce domaine technique Les composants propulseurs individuels sont rassemblés dans un réceptacle fermé, habituellement en métal Le réceptacle fermé est agité afin d'effectuer le mélange des composants de charge propulsive Les composants mélangés peuvent alors être transportés, toujours à l'intérieur du réceptacle fermé, vers l'emplacement de l'opération de mise en pastille Le procédé procure ainsi également des moyens destinés à mettre dans un réceptacle, à transporter et à stocker les composants dans un seul et même réceptacle de mélange. En utilisant ce procédé de mélange, dans lequel le mélange propulseur est sans contact avec des parties mobiles internes alors qu'il est mélangé, les risques de génération de friction, chaleur ou pression créant une explosion sont pratiquement réduits à zéro. Ceci procure des moyens bien plus sûrs pour la fabrication de charges propulsives. La figure 1 est un organigramme du processus de la présente invention. La figure 2 est un graphique représentant la variation pression- temps pour la combustion des pastilles ou d'autres propulseurs fabriqués selon cette invention. La figure 3 est un exemple de l'état de la technique. L'invention va être décrite en se rapportant à une composition propulsive pour sac gonflable comprenant de l'azide de sodium, du nitrate de potassium, du dioxyde de silicium, de l'oxyde d'aluminium, et du silicate de magnésium (magnesol a/k/a) Tous les pourcentages utilisés ici se rapportent à des pourcentages en poids. Un pré-mélange de nitrate de potassium, d'oxyde d'aluminium et de magnesol est mélangé au tambour dans un mélangeur à tambour approprié (non représenté). D'une manière générale, le pré-mélange se compose de 17 % à 19 % de nitrate de potassium, jusqu'à 1 % d'oxyde d'aluminium et jusqu'à 1 % de magnesol, avec ces pourcentages se référant au pourcentage en poids de chaque composant dans la charge propulsive mélangée finale Le pré-mélange est éventuellement mélangé à d'autres constituants et est mis de côté jusqu'à ce qu'il soit combiné à d'autres composants du mélange. Il est préférable que l'azide de sodium de la charge propulsive mélangée ait une taille de particule de 20 micromètres ou moins Il peut ainsi être nécessaire de broyer les particules Un broyeur approprié est le modèle Fitzmill, disponible auprès de Fitzpatrick Company de Elmhurst, Illinois, Etats-Unis d'Amérique Afin d'obtenir le broyage souhaité avec des particules ayant une taille initiale de 60 à 100 micromètres, nous avons constaté que ce broyeur devait être mis en oeuvre avec un débit de 60 à 70 kg/heure, une vitesse de marteau de 4000 à 5000 tours par minute, et des valeurs de tamis de 40 à 80 mesh L'humidité relative dans l'environnement du broyeur ne doit pas excéder 70 % Une quantité suffisante d'azide de sodium est pesée afin de représenter 62 % à 64 % du mélange total Après broyage et pesage, l'azide est transféré dans un bac de manutention qui est le réceptacle fermé qui sert de récipient dans lequel tous les composants sont mélangés. Une quantité appropriée de dioxyde de silicium est pesée et stockée à part Le dioxyde de silicium représente d'une manière générale 17 % à 19 % du mélange. Les constituants du mélange propulseur sont ajoutés dans le bac de manutention afin de constituer la composition propulsive non mélangée Le bac de manutention est fermé afin de l'isoler de l'environnement extérieur, éventuellement avec une atmosphère inerte à l'intérieur Le bac est amené jusqu'à l'appareil de mélange Un appareil de mélange approprié est disponible auprès de Custom Metal Craft, Inc de Springfield, Montana, Etats-Unis d'Amérique Un tel appareil possède des moyens destinés à saisir l'extérieur du bac de manutention, ces moyens étant annexés à des moyens de rotation qui entraînent en rotation le bac de manutention saisi La rotation du bac de manutention sert à mélanger les composants de la composition propulsive Le mélange se fait en l'absence de toute partie mobile interne qui vient en contact avec la composition Le mélange se produit dans un environnement étanche Le risque de combustion de la charge propulsive est sensiblement réduit du fait que la possibilité de création de friction, chaleur ou pression pendant le mélange est virtuellement inexistante. L'appareil de mélange doit être mis en oeuvre à une vitesse de rotation et pendant une durée calculées de façon à obtenir le mélange souhaité des constituants de la composition propulsive Du fait que le mélange se produit par agitation, il est important que le bac de manutention ne soit pas rempli à ou près de la pleine capacité avec la charge propulsive car un mélange correct ne se fait pas Il a été constaté que des volumes en dessous de 75 % de la capacité donnent un mélange suffisant Pour la composition propulsive décrite ci-dessus, nous avons constaté que des mélanges de composants faisant au total environ 91 kg sont bien mélangés avec les paramètres ci-dessus dans des bacs de manutention ayant un volume interne d'environ 0,34 m 3. Après mélange, les propulseurs mélangés peuvent être transportés et stockés dans le bac de manutention jusqu'au moment de la mise en pastille Le bac de manutention fonctionne ainsi comme un réservoir de stockage approprié. Le bac de manutention comporte une soupape au niveau de sa partie inférieure de sorte que lorsque le bac arrive à l'opération de mise en pastille, il peut être levé au-dessus des presses de mise en pastille et la soupape est ouverte de façon à permettre une alimentation par gravité du propulseur mélangé dans la presse. Ce processus de mélange a été appliqué dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1 au mélange de propulseur et à la consolidation de celui-ci en tablettes de propulseur destinées à être utilisées par exemple dans des dispositifs de gonflage de sac gonflable d'automobile Il est à noter que ce processus est également adapté à la préparation et au transport de mélanges propulseurs devant être consolidés sous d'autres formes telles que des disques ou des galettes. Un dispositif de mise en pastille approprié est la presse Coulton disponible auprès de Vector Corp, Marion, Iowa, Etats-Unis d'Amérique La mise en pastille offre un contrôle de la forme et du poids du propulseur permettant l'utilisation d'une forme compacte dans des systèmes de gonflage de sac gonflable. Lors de la formation de pastilles, le dispositif de mise en pastille doit être mis en oeuvre avec une force de compactage d'environ 15000 à 25000 N. La presse peut être mise en oeuvre de façon à produire 300 à 350 pastilles par minute (c'est-à-dire 20 à 22 tours par minute) Les pastilles ainsi produites font de 6 à 8 mm de diamètre Ces pastilles sont adaptées à une incorporation dans la coupelle de propulsion assemblée d'un système de sac gonflable d'automobile réalisée au niveau du poste d'assemblage. L'exemple suivant est une illustration du processus de mélange décrit ici Il est à noter que le processus est adapté à d'autres formulations de mélange et au traitement éventuel d'un mélange sous d'autres formes telles que des disques et des galettes. Exemple Une charge propulsive sous la forme de pastilles est produite de la manière décrite ci-dessus. Les pastilles se composent de 63 % d'azide, 19 % de pré- mélange ( 17 % de nitrate de potassium, 1 % d'oxyde d'aluminium et 1 % de magnesol), et 18 % d'oxyde de silicium. Les essais sont réalisés dans une cuve sous pression statique. La composition est mise à feu afin de déterminer la variation pressiontemps Le propulseur présente une variation pression-temps de 9163,63 Pa ( 1,329083 psi) par milliseconde, une pression à 20 millisecondes de 109498,48 Pa ( 15,881544 psi) et une pression maximum de 203936,14 Pa ( 29,578682 psi) à ,59998 millisecondes Les résultats sont représentés sur la figure 2. REVENDICATIONS. 1 Procédé de préparation d'une composition de charge propulsive dans lequel les composants de la charge sont mélangés d'une manière éliminant un contact des composants de la charge avec des parties mobiles internes afin de réduire ainsi les dommages d'un incendie et d'une explosion accidentels, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) choisir des composants adaptés à la formation d'une charge propulsive; b) placer les composants dans un réceptacle de mélange qui ne contient pas de parties mobiles internes; c) fermer le réceptacle; d) agiter le contenu du réceptacle pendant une durée et à une vitesse d'agitation présélectionnées afin de mélanger le contenu du réceptacle de façon à former une composition de charge propulsive mélangée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition de charge propulsive mélangée est mise en pastille afin de former des pastilles de composition de charge propulsive mélangée. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition de charge propulsive mélangée est mise en pastille afin de former des disques de composition de charge propulsive mélangée. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition de charge propulsive mélangée est mise en pastille afin de former des galettes de composition de charge propulsive mélangée. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les composants de la charge se composent d'azide de sodium, de nitrate de potassium, d'oxyde d'aluminium, de dioxyde de silicium et de magnesol. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les composants de la charge sont présents dans les pourcentages en poids suivants: 62 % à 64 % d'azide de sodium; 17 % à 19 % de nitrate de potassium; de O à 1 % d'oxyde d'aluminium; de Oàl% de magnesol; 17 % à 19 % d'oxyde de silicium. 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins un des composants est broyé avant mélange. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réceptacle de mélange est un bac de manutention. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agitation est réalisée par agitation du réceptacle de mélange. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réceptacle de mélange peut être utilisé pour le déplacement, le stockage et l'alimentation du mélange propulseur dans un appareil de consolidation. il Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réceptacle de mélange peut être rendu étanche afin d'obtenir une atmosphère inerte à l'intérieur du réceptacle de mélange.