Brevet FR2812937A1 — publié le 20020215

- La présente invention concerne un dispositif d'amorçage amplificateur de force destiné à une cartouche, Elle concerne également une cartouche équipée d'un dispositif d'amorçage amplificateur de force. Un dispositif d'amorçage amplificateur de force du type auquel se rapporte l'invention comprend un corps présentant des première et deuxième extrémités ouvertes et un agencement formant percuteur, monté à l'intérieur du corps de telle sorte qu'il soit opérationnel lement exposé à son environnement par la première extrémité ouverte. En fonctionnement, le corps est situé dans l'enveloppe d'une cartouche de telle sorte que le percuteur soit opérationnel lement aligné avec une amorce de la cartouche, par la deuxième extrémité ouverte. En fonctionnement, lorsque la cartouche doit être tirée, la première extrémité ouverte du dispositif d'amorçage amplificateur de force est soumise à une impulsion de pression ou à une onde de choc qui actionne le percuteur afin de déclencher l'amorce. Dans le cadre de la présente invention, un dispositif d'amorçage amplificateur de force comme décrit ci-dessus sera désigné par le terme de "dispositif d'amorçage". Le Demandeur considère qu'un dispositif d'amorçage selon la présente invention sera avantageusement utilisé pour tirer une cartouche placée dans un endroit éloigné ou dans un endroit auquel il est difficile d'accéder. Par exemple, lorsqu'on veut fracturer des roches et similaires, il est connu de placer une cartouche à fracturer les roches dans un trou percé dans la roche, et de mettre la cartouche à feu. Avantageusement, le trou peut être rempli d'un fluide, tel que de l'eau, du gel, ou similaire, propageant bien les impulsions de pression ou les ondes de choc. Dans le domaine de la fracture de roches, on parle de cartouche "de fond" ou de fracture de roches "au fond". Bien que la présente invention ne soit pas limitée aux applications "au fond d'un trou", on peut s'attendre à ce qu'elle soit largement utilisée dans ces applications. Selon un premier aspect de la présente invention, il est prévu un dispositif d'amorçage amplificateur de force pouvant être utilisé pour déclencher l'amorce d'une cartouche en réaction à une impulsion de pression ou à une onde de choc, le dispositif d'amorçage comprenant un corps à extrémités ouvertes présentant une ouverture avant et une ouverture arrière et une structure de positionnement permettant de positionner le corps sur une cartouche, de façon prédéterminée vis-à-vis d'une amorce de la cartouche; un percuteur possédant une extrémité fonctionnelle avant et une extrémité arrière et étant contenu avec possibilité de déplacement dans le corps, de telle sorte que l'extrémité fonctionnelle avant se trouve alignée avec l'amorce par l'intermédiaire de l'ouverture avant du corps, et de telle sorte que l'extrémité arrière soit exposée, par l'intermédiaire de l'ouverture arrière du corps, l'extrémité fonctionnelle avant étant susceptible de déclencher une amorce à mise à feu par la bordure possédant une bordure d'amorçage présentant un diamètre utile prédéterminé, l'extrémité fonctionnelle avant allant en se rétrécissant d'une base arrière vers une pointe avant, la base arrière présentant une dimension transversale au moins proportionnelle au diamètre utile de la bordure d'amorçage de l'amorce et la pointe avant présentant une dimension transversale inférieure au diamètre utile de la bordure d'amorçage de l'amorce. L'extrémité fonctionnelle avant du percuteur peut être ronde, la dimension transversale de la base étant le diamètre de la base, et la dimension transversale de la pointe étant le diamètre de la pointe. L'extrémité fonctionnelle avant du percuteur peut être globalement conique, la pointe étant arrondie. L'angle que forme l'extrémité fonctionnelle avant globalement conique peut être compris entre 160 et 40 , de préférence entre 100 et 60 , et être, de façon encore préférée, d'approximativement 70 . Selon un deuxième aspect de la présente invention, il est prévu la combinaison d'un dispositif d'amorçage amplificateur de force tel que décrit ici et d'une amorce pour cartouche, amorce qui est une amorce à mise à feu par la bordure possédant une bordure d'amorçage d'un diamètre utile prédéterminé. Selon un troisième aspect de la présente invention, il est prévu un ensemble formant cartouche génératrice de pression, comprenant une cartouche génératrice de pression possédant une amorce à mise à feu par la bordure présentant une bordure d'amorçage d'un diamètre utile prédéterminé, et un dispositif d'amorçage amplificateur de force tel que décrit ici, dans lequel le dispositif d'amorçage amplificateur de force est monté dans le corps de la cartouche génératrice de pression. L'amorce peut être montée dans l'ouverture avant du corps du dispositif d'amorçage et le dispositif d'amôrçâge peut être placé à l'intérieur du corps de la cartouche, à une extrémité arrière de la cartouche. A titre de perfectionnement, l'ouverture avant du corps du dispositif d'amorçage peut se présenter sous la forme d'un collier à l'intérieur duquel l'amorce est contenue. La pointe avant du percuteur peut être alignée avec une partie centrale de l'amorce à mise' à feu par la bordure, à l'intérieur de la bordure d'amorçage. Le dispositif d'amorçage peut être constitué d'un ensemble de pièces moulées en polymère de synthèse. L'invention va maintenant être décrite, à titre d'exemple, en référence au dessin schématique annexé dans lequel la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un ensemble formant cartouche selon l'invention ; et la figure 2 est une vue de derrière d'une amorce de l'ensemble formant cartouche de la figure 1. En référence au dessin, un ensemble formant cartouche selon l'invention porte la référence générale 10. La cartouche 10 est une cartouche génératrice de pression destinée à une application "au fond d'un trou". En cours d'utilisation, elle sera placée au fond ou à proximité du fond d'un trou foré dans la roche ou similaire. De préférence, le trou est rempli d'un fluide incompressible, tel que de l'eau, du gel ou similaire. Une impulsion de pression ou une onde de choc est générée dans le trou, par exemple à l'entrée du trou. Une telle impulsion de pression ou onde de choc peut, par exemple, être générée par la mise à feu d'une cartouche à blanc. L'onde de choc ou l'impulsion de pression est propagée dans le trou par l'intermédiaire du fluide de propagation. Comme il sera expliqué ci-dessous, une extrémité de l'ensemble formant cartouche 10 est exposée à l'onde de choc ou à l'impulsion de pression, afin d'actionner un dispositif d'amorçage amplificateur de force 20 pour déclencher une amorce et mettre feu à l'ensemble formant cartouche 10. L'ensemble formant cartouche 10 comprend une enveloppe portant la référence générale 12. Une extrémité de l'enveloppe, portant la référence 14, qui est également une extrémité avant de la cartouche 10, est fermée. Au niveau d'une extrémité arrière de l'enveloppe 12, celle-ci est ouverte. L'enveloppe 12 est globalement ronde et cylindrique et contient un_ propulseur 19. Le dispositif d'amorçage amplificateur de force 20 selon l'invention est monté à l'intérieur de l'extrémité arrière 16 de l'enveloppe 12. Conformément à l'invention, une amorce 22 est montée à l'intérieur du dispositif d'amorçage 20, comme ceci va être expliqué ci-dessous, pour s'associer, en fonctionnement, avec le propulseur 19 de telle sorte que, lorsque l'amorce 22 est déclenchée, le propulseur 19 est mis à feu. Le dispositif d'amorçage 20 comprend un corps 24 présentant une forme globalement annulaire et cylindrique, présentant une périphérie externe 26 ronde et cylindrique et une cavité intérieure portant la référence globale 28. La périphérie externe 26 est reçue par friction à l'intérieur d'une partie arrière 18 de l'enveloppe 12. La cavité 28 présente une partie centrale ronde, cylindrique, globalement parallèle. A une extrémité arrière de la cavité, la cavité est étagée vers l'extérieur pour constituer une partie femelle ronde cylindrique dont l'extrémité arrière est ouverte et qui porte la référence générale 30. La partie femelle 30 est de faible profondeur. En avant de la partie centrale parallèle, la paroi de la cavité 28 est légèrement conique, comme indiqué par la référence 32 et, en aval de la partie conique 32, est formé un rétrécissement ou collier 34 qui entoure l'amorce 22. L'amorce 22 a une corps rond 56 et, en son arrière, une bride périphérique 52 jouant le rôle d'élément de blocage afin que l'amorce 22 puisse être enfoncée dans la cavité intérieure 28, la bride 52 venant se bloquer contre le collier 34. Le corps 56 de l'amorce 22 dépasse alors au-delà du corps 24 du dispositif d'amorçage 20. A l'extrémité avant, il présente une ouverture 54 qui est en communication avec le propulseur 19. L'ouverture n'est pas visible sur le dessin, et la référence 54 indique seulement son emplacement. La figure 2 montre que l'amorce 22 possède, à proximité de sa périphérie externe, une bordure d'amorçage 58 par l'intermédiaire de laquelle l'amorce est déclenchée. Une partie centrale 60 est formée à l'intérieur de la bordure d'amorçage 58. L'amorce 22 ne peut pas être déclenchée si l'on ne heurte que la partie centrale 60. A l'intérieur de la cavité intérieure 28 est prévu un corps formant percuteur 40. A l'arrière du corps 40, il ne forme qu'une seule pièce avec une bride d'arrêt annulaire 42 étagée vers l'arrière et radialement vers l'extérieur. Une partie femelle cylindrique ronde 44, peu profonde, est formée à l'intérieur de 1a bride 42 et-à l'arrière du corps 40. Une gorge annulaire étroite 46 relie la bride d'arrêt 42 au corps 40. Une longueur de la bride d'arrêt 42 correspond à la profondeur de la partie femelle 30, étagée vers l'extérieur, du corps 24, de sorte qu'une face arrière de la bride d'arrêt 42 est alignée et placée sur le même plan qu'une face arrière annulaire 38 du corps 24. En direction d'une extrémité avant du corps formant percuteur 40, celui-ci est fortement conique, à partir d'une base qui, dans ce mode de réalisation, coïncide avec la périphérie du corps 40, c'est-à-dire que l'extrémité avant est conique, comme indiqué par la référence 48, et se termine par un nez légèrement arrondi 50. Dans ce mode de réalisation, l'angle de dégagement de la partie conique est de 72 . Lorsque l'extrémité arrière de la cartouche 10 est exposée à une impulsion de pression ou à une onde de choc, l'impulsion de pression ou l'onde de choc agit par l'intermédiaire de la partie femelle 44 pour entraîner le corps formant percuteur 40 vers l'avant. La bride d'arrêt 42 est bloquée dans la partie femelle 30, ce qui sépare la gorge annulaire 46, permettant ainsi au corps formant percuteur 40 de s'élancer vers l'avant. On comprendra que la gorge annulaire 46 est conçue de telle sorte qu'une impulsion de pression ou une onde de choc minimum prédéterminée soit requise pour actionner le dispositif d'amorçage 20. Lorsque le corps formant percuteur 40 s'élance vers l'avant, le nez 50 heurte l'arrière de l'amorce 22, plus particulièrement la partie centrale 60. Conformément à l'invention, l'amorce 22 est une amorce à mise à feu par la bordure. En conséquence, elle n'est déclenchée que lorsque le corps formant percuteur 40 la heurte avec suffisamment de force pour déformer l'arrière de l'amorce 22 et avec une vitesse suffisante pour déclencher l'amorce à mise à feu par la bordure, en heurtant la bordure d'amorçage 58. En raison de la conicité 48 du percuteur 40, la bordure d'amorçage 58 reçoit un coup oblique. En raison de la nature de la composition de la bordure d'amorçage, il faut que le coup soit porté à vitesse élevée pour causer un déclenchement. II est important de comprendre que la structure et la disposition du percuteur sont telles que la bordure d'amorçage ne recevra pas de coup direct. Lorsque l'amorce 22 est déclenchée, son corps, à l'avant du collier 34, s'ouvre en s'évasant pendant qu'elle tire sur le propulseur 19 par l'ouverture 54. Le fait qu'elle s'ouvre en s'évasant est important dans le- contexte -_ de la présente invention, et il sera à nouveau évoqué ci-après. Le Demandeur a constaté que l'utilisation d'une amorce à mise à feu par la bordure présente des avantages importants par rapport aux amorces à mise à feu par le centre, qui étaient connues et utilisées précédemment par le Demandeur. Comme mentionné ci-dessus, une amorce à mise à feu par la bordure exige, pour être déclenchée, une déformation suffisante, ainsi qu'une vitesse de déformation suffisamment élevée. Ainsi, le Demandeur a constaté que, même si le corps formant percuteur 40 peut être actionné par inadvertance, par exemple du fait d'un impact mécanique comme dans le cas où un trou est foré sur une cartouche active au moment où un autre trou est foré, cet impact mécanique, par exemple par forage, n'entraîne pas une déformation à une vitesse suffisamment élevée pour actionner l'amorce, entre autres parce que la pointe 50 du percuteur est alignée avec la partie centrale 60, ce qui empêche le déclenchement, et la partie conique 48 envoie un coup oblique à la bordure d'amorçage. Par conséquent, même si l'amorce peut être déclenchée de façon fiable au moyen d'une onde de choc ou d'une impulsion de pression adaptée, elle est relativement insensible à un actionnement mécanique. Ceci représente une mesure de sécurité très importante. En outre, une amorce à mise à feu par la bordure, en particulier, s'ouvre en s'évasant lorsqu'elle est actionnée, ce qui laisse l'amorce bloquée ou fixée à l'intérieur du collier 34 et, par conséquent, à l'intérieur du dispositif d'amorçage 20. L'amorce 22 ne peut donc pas être déplacée vers l'arrière et sortie du dispositif d'amorçage. II est donc important que l'amorce soit entourée ou cerclée dans une zone annulaire proche de la bride d'arrêt, que le corps de l'amorce, en avant du collier 34, ne soit pas restreint, pour permettre une dilatation, et que le collier 34 bloque la partie dilatée afin d'empêcher l'amorce d'être propulsée vers l'arrière en sortant de la cartouche lorsque la cartouche est tirée. Ceci est très important, dans la mesure où cette caractéristique permet au dispositif d'amorçage 20 et, également, à la cartouche 10, d'être classées dans une catégorie adaptée, pour permettre leur transport dans des avions pour passagers. A l'inverse, le Demandeur a constaté qu'une amorce à mise à feu par le centre, lorsqu'elle est déclenchée, ne reste généralement pas bloquée à l'intérieur du corps du dispositif d'amorçage et a donc tendance à être projetée vers l'arrière et à sortir de la cartouche 10. Ceci empêche la cartouche 10 d'être classée dans une catégorie adaptée, pour permettre à la cartouche 10 de pouvoir être transportée dans un avion de ligne. On notera que la possibilité de transport dans un avion de ligne représente un avantage important, tant du point de vue de la disponibilité des vols que des coûts. Ce mode de transport est également plus pratique que les avions cargos. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amorçage amplificateur de force pouvant être utilisé pour déclencher l'amorce d'une cartouche en réaction à une impulsion de pression ou à une onde de choc, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (24) à extrémités ouvertes présentant une ouverture avant et une ouverture arrière et une structure de positionnement permettant de positionner le corps sur une cartouche, de façon prédéterminée vis-à-vis d'une amorce (22) de la cartouche ; un percuteur (40) possédant une extrémité fonctionnelle avant (50) et une extrémité arrière et étant contenu avec possibilité de déplacement dans le corps (24), de telle sorte que l'extrémité fonctionnelle avant (50) se trouve alignée avec l'amorce (22) par l'intermédiaire de l'ouverture avant du corps (24), et de telle sorte que l'extrémité arrière soit exposée, par l'intermédiaire de l'ouverture arrière du corps, l'extrémité fonctionnelle avant étant susceptible de déclencher une amorce (22) à mise à feu par la bordure possédant une bordure d'amorçage présentant un diamètre utile prédéterminé, l'extrémité fonctionnelle avant allant en rétrécissant d'une base arrière vers une pointe avant (50), la base arrière présentant une dimension transversale au moins proportionnelle au diamètre utile de la bordure d'amorçage de l'amorce (22) et la pointe avant (50) présentant une dimension transversale inférieure au diamètre utile de la bordure d'amorçage (58) de l'amorce. 2. Dispositif d'amorçage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité fonctionnelle avant du percuteur est ronde, la dimension transversale de la base étant le diamètre de la base, et la dimension transversale de la pointe étant le diamètre de la pointe. 3. Dispositif d'amorçage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité fonctionnelle avant du percuteur (40) est globalement conique, la pointe (50) étant arrondie. 4. Dispositif d'amorçage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un angle de dégagement de l'extrémité fonctionnelle avant globalement conique est compris entre 160 et 40 . 5. Dispositif d'amorçage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un angle de dégagement de l'extrémité fonctionnelle avant globalement conique est compris entre 100 et 60 . 6. Combinaison d'un dispositif d'amorçage amplificateur de force selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 incluse, et d'une amorce (22) pour cartouche, amorce qui est une amorce à mise à feu par la bordure possédant une bordure d'amorçage (58) d'un diamètre utile prédéterminé. 7. Ensemble formant cartouche génératrice de pression, caractérisé en ce qu'il comprend une cartouche génératrice de pression possédant une amorce (22) à mise à feu par la bordure présentant une bordure d'amorçage (58) d'un diamètre utile prédéterminé, et un dispositif d'amorçage (20) amplificateur de force selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 incluse, caractérisé en ce que le dispositif d'amorçage (20) amplificateur de force est monté dans le corps de la cartouche (10) génératrice de pression. 8. Ensemble formant cartouche génératrice de pression selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'amorce (22) est montée dans l'ouverture avant du corps (24) du dispositif d'amorçage (20) et en ce que le dispositif d'amorçage (20) est placé à l'intérieur du corps de la cartouche (10), à une extrémité arrière de la cartouche. 9. Ensemble formant cartouche génératrice de pression selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ouverture avant du corps (24) du dispositif d'amorçage (20) se présente sous la forme d'un collier (34) à l'intérieur duquel l'amorce (22) est contenue. 10. Ensemble formant cartouche génératrice de pression selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la pointe avant (50) du percuteur (40) est alignée avec une partie centrale (60) de l'amorce (22) à mise à feu par la bordure, à l'intérieur de la bordure d'amorçage (58).