Brevet FR2855088A1 — publié le 20041126

Unité de charge propulsive, en particulier pour outils de scellement de goujons La présente invention concerne une unité de charge 10 propulsive, telle qu'une cartouche, pour outils de scellement actionnés par combustion interne, avec un corps de douille et avec une charge propulsive disposée dans l'espace intérieur du corps de douille et avec au moins un moyen d'amorçage pour la charge propulsive. De telles 15 unités de charge propulsive, par exemple sous forme de cartouches ou blisters équipés de charges propulsives en poudre, sont utilisées avec des outils de scellement de goujons, dans lesquels elles servent de moyen d'entraînement d'un piston-poussoir. Une telle unité de charge propulsive est connue du document DE 39 10 392 Ai, o une charge propulsive est logée dans une cavité d'un logement semblable à une cartouche et o une unité d'amorçage est disposée latéralement dans un évidement du logement. Pour les unités de charges propulsives, il est souhaitable d'utiliser des poudres autant que possible non polluantes. Or les poudres disponibles actuellement sont relativement chères et elles produisent des scories qui ne sont pas supportables ou acceptables sur les outils de scellement de goujons actuels. Le nitrate d'ammonium (NA) constitue un composant d'agent 5 propulseur très intéressant du point de vue de l'environnement, puisqu'il ne libère pas de toxines avant ou après la transformation chimique dans l'outil de scellement et ne dégage que des produits de réaction gazeux. L'inconvénient est cependant que le NA est très 10 hygroscopique. Le document US 3 753 810 présente une poudre d'agent propulseur enveloppée, à base de nitrocellulose (NC) et de NA. Dans cette poudre d'agent propulseur, les grains ou granulés sont protégés de l'humidité par au moins une 15 enveloppe de nitrocellulose contenant de l'aluminium sous forme de poudre. Le procédé de fabrication d'une telle poudre d'agent propulseur est cependant très onéreux et la poudre est donc relativement chère. Par ailleurs, en cas de fortes variations de température, 20 par exemple pendant le stockage, des conversions de phase du NA peuvent abîmer l'enveloppe d'aluminium. Le but de la présente invention est donc de développer une unité de charge propulsive du type indiqué ci-dessus, par exemple une cartouche, qui évite les inconvénients 25 mentionnés ci-dessus. Selon l'invention, on aménage dans l'espace intérieur du corps de douille une première chambre et une seconde chambre, dont au moins la seconde chambre est fermée de manière étanche aux fluides. On dispose dans la première chambre des agents propulseurs nitrocellulosiques et dans la seconde chambre de la poudre de nitrate d'ammonium. Au sens de l'invention, les agents propulseurs nitrocellulosiques sont de la nitrocellulose sous forme de pâte, de grains, de poudre ou de fibres avec et sans additifs, par exemple de la nitroglycérine. L'agent propulseur nitrocellulosique se trouvant dans l'unité de charge propulsive ou dans la cartouche s'amorce facilement et sa quantité est adaptée à la poudre de nitrate d'ammonium de manière à obtenir de préférence un bilan d'oxygène neutre. Cela est favorable au plan 10 énergétique et évite une corrosion éventuelle de l'appareil en raison de l'excédent d'oxygène. Comme la poudre de nitrate d'ammonium est stockée séparément de l'agent propulseur nitrocellulosique, l'amorçage de la poudre de nitrocellulose n'est pas perturbé par une distribution 15 indéfinie de la poudre de nitrate d'ammonium dans l'agent propulseur nitrocellulosique. En séparant la poudre de nitrate d'ammonium et l'agent propulseur nitrocellulosique, il est possible d'obtenir un remplissage défini de l'unité de charge propulsive ou de la cartouche lors de la 20 fabrication. Par ailleurs, les variations de volume du nitrate d'ammonium en raison de ses changements de phase deviennent pratiquement sans importance, car les grains de nitrocellulose n'en sont pas affectés grâce au stockage séparé de la poudre de nitrate d'ammonium et de l'agent 25 propulseur nitrocellulosique. Enfin, le stockage séparé de la poudre de nitrate d'ammonium et de l'agent propulseur nitrocellulosique permet de réaliser un emballage du nitrate d'ammonium entièrement étanche à l'eau. De ce fait, l'hygroscopicité très gênante du nitrate d'ammonium devient 30 sans importance. On dispose ainsi d'une unité de charge propulsive qui est compatible avec l'environnement et offre une grande puissance de propulsion. Dans un développement avantageux de l'invention, les deux chambres sont disposées l'une derrière l'autre dans la 5 direction axiale du corps de douille. De préférence, on dispose d'abord le moyen d'amorçage au niveau du fond de l'unité de charge propulsive, puis on place l'agent propulseur nitrocellulosique dans la chambre tournée vers le ou les moyens d'amorçage et enfin la poudre de nitrate 10 d'ammonium dans la chambre antérieure, opposée au moyen d'amorçage. Grâce à cette mesure, le moyen d'amorçage, l'agent propulseur nitrocellulosique et le nitrate d'ammonium forment une chaîne d'amorçage. Les conditions d'amorçage du nitrate d'ammonium sont très bonnes dans le 15 cadre de la présente invention, puisque l'on dispose d'une énergie d'amorçage de 200 J environ, d'une température de 2500 C environ, d'une pression d'environ 1000 bars et de vitesses d'écoulement très élevées. Après l'amorçage, par exemple dans un outil de scellement, le mélange en ignition 20 de l'agent propulseur nitrocellulosique et de la poudre de nitrate d'ammonium est sans cesse mélangé pendant la combustion, par exemple dans la chambre de tourbillonnement d'un outil de scellement. Ce mélange permanent est très favorable à une bonne combustion. Il est également 25 avantageux que le volume de combustion soit maintenu pratiquement constant pendant le processus de combustion. Cette combustion à volume constant et à forte densité de charge est très favorable à une bonne conversion de l'ensemble de la charge propulsive. Dans un développement avantageux de la présente invention, les deux chambres à l'intérieur du corps de douille sont séparées par un élément séparateur. Cette mesure est intéressante du point de vue des méthodes de fabrication et permet une production simple de l'unité de charge propulsive selon l'invention. Dans une autre variante de la présente invention, l'élément séparateur présente la forme d'un disque et est fait de carton nitrocellulosique. Cela présente l'avantage que le carton nitrocellulosique est combustible et qu'il ne peut donc pas de poser de problèmes de résidus éventuels de 10 l'élément séparateur. Dans une autre forme de réalisation avantageuse, l'unité de charge propulsive présente la forme d'un blister ou d'une cartouche de type blister, c'est-à-dire que le corps de douille est formé d'un film de blister. Cette mesure permet 15 une fabrication économique et présente en outre l'avantage que le film de blister peut facilement être ouvert par la charge propulsive pendant le processus de combustion. Il est par ailleurs intéressant que l'élément séparateur présente la forme d'un godet et soit fait dans un film de 20 plastique, par exemple un film de blister. Cet élément séparateur convient en particulier pour un emploi dans une cartouche de type blister, puisque le corps de douille et l'élément séparateur peuvent être soudés ou collés ensemble à leurs extrémités, ce qui permet d'obtenir une étanchéité 25 excellente entre les deux chambres. D'autres avantages et d'autres mesures apparaîtront dans la description qui va suivre et dans les dessins, illustrant deux exemples de réalisation de l'invention, qui représentent: la figure 1, une première forme de réalisation d'une unité de charge propulsive selon l'invention, en coupe longitudinale; la figure 2, une seconde forme de réalisation d'une unité 5 de charge propulsive selon l'invention, en coupe longitudinale. L'unité de charge propulsive représentée à la figure 1 présente la forme d'une cartouche et comporte un corps de douille 10 dont l'espace intérieur est subdivisé en deux 10 chambres 11, 12. Une charge propulsive placée dans l'unité de charge propulsive se compose d'un agent propulseur nitrocellulosique 13, par exemple de la poudre de nitrocellulose, dans la chambre 11 et de poudre de nitrate d'ammonium 14 dans la chambre 12, qui sont disposées l'une 15 derrière l'autre dans la direction axiale 20, la chambre 11 se situant directement sur le fond 17 de l'unité de charge propulsive. Au niveau du fond 17 de l'unité de charge propulsive, le corps de douille 10 est fermé par un couvercle de douille 18, de préférence étanche aux fluides 20 et aux liquides. Le corps de douille 10 et le couvercle de douille 18, dans le présent exemple, sont fabriqués dans une matière plastique. Ils peuvent également être fabriqués dans un métal ou dans un autre matériau adéquat. On comprendra que la granularité du nitrate d'ammonium peut 25 aller de très fin à relativement grossier. Au niveau du fond 17, le corps de douille 10 comporte encore une zone en collerette 19 grâce à laquelle l'unité de charge propulsive peut reposer sur les flancs d'un porte-cartouche d'un outil de scellement (non représenté). Dans la cavité de cette zone en collerette 19 est logé un moyen d'amorçage 15. Les deux chambres 11, 12, dans le présent exemple de réalisation, sont séparées l'une de l'autre de manière 5 étanche aux fluides par un élément séparateur 16.1 fait dans une plaque de carton nitrocellulosique. Lors de l'amorçage de l'unité de charge propulsive par un dispositif d'un outil de scellement et par l'intermédiaire du moyen d'amorçage 15, l'agent propulseur nitrocellulosique 13 est tout d'abord amorcé, ce qui repousse ou déchire l'élément séparateur 16.1. Cet élément séparateur 16. 1 ou carton nitrocellulosique prend part à la combustion lors de l'allumage de l'unité de charge propulsive et est entièrement consumé, si bien qu'il ne 15 reste pas de résidus. La pression de la combustion fait s'ouvrir l'unité de charge propulsive ou la cartouche par sa partie avant et la poudre de nitrate d'ammonium 14 est mélangée avec le reste de l'agent propulseur nitrocellulosique 13, ce qui assure une combustion 20 optimale. Au niveau de l'outil, ce mélange peut par exemple être favorisé par une chambre de tourbillonnement montée en aval du porte- cartouche. La combustion se produit sans libération de substances toxiques et sans formation de scories. Pendant le stockage, la poudre de nitrate d'ammonium 14 est bien protégée de l'accès de l'humidité par son stockage fermé dans la chambre 12. L'unité de charge propulsive représentée à la figure 2 diffère d'abord de celle de la figure 1 en ce que le corps 30 de douille 10 est fait dans un film de plastique rigide (film de blister). Le couvercle de douille 18, par contre, est fait dans un film mince, éventuellement métallisé. L'élément séparateur 16.2 entre la chambre 11 contenant l'agent propulseur nitrocellulosique 13 et la chambre 12 5 avec la poudre de nitrate d'ammonium présente la forme d'un film en forme de godet qui, dans la région en collerette 19, se superpose au film du corps de douille 10 et lui est soudé ou collé au moins à cet endroit. Le moyen d'amorçage 15 est stocké séparément. Lors de l'amorçage de l'unité de 10 charge propulsive, la nitrocellulose s'enflamme tout d'abord et détruit les films de l'élément séparateur 16.2 et du corps de douille 10 dans sa partie antérieure. L'agent propulseur nitrocellulosique 13 et la poudre de nitrate d'ammonium 14, dans la suite de la combustion, se 15 mélangent, comme cela a été décrit, et brûlent intégralement sans aucun produit toxique de réaction. Dans le cas d'unités de charge propulsive montées en magasins, les zones en collerette 19 de deux unités de charge propulsive voisines peuvent être reliées 20 mutuellement, ce qui constitue des bandes formant magasin. Une cartouche selon l'invention peut également présenter un corps de douille formé d'une seule pièce avec le fond, l'ouverture antérieure de la cartouche étant repliée et rendue étanche pour fermer la cartouche. REVENDICATIONS 1. Unité de charge propulsive, telle qu'une cartouche, pour outils de scellement actionnés par combustion interne, avec un corps de douille (10) et avec une charge propulsive 5 disposée dans l'espace intérieur du corps de douille (10) et avec au moins un moyen d'amorçage (15) pour la charge propulsive, caractérisé en ce que sont aménagées dans l'espace intérieur du corps de douille (10) une première chambre 10 (11) et une seconde chambre (12), dont au moins la seconde chambre (12) est fermée de manière étanche aux fluides, la première chambre (11) contenant un agent propulseur à base de nitrocellulose (13) et la seconde chambre (12) la poudre de nitrate d'ammonium (14) de la charge propulsive. 2. Unité de charge propulsive selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux chambres (11, 12) sont disposées l'une derrière l'autre dans la direction axiale (20) du corps de douille (10). 3. Unité de charge propulsive selon la revendication 1 ou 20 2, caractérisée en ce que le ou les moyens d'amorçage (15) sont disposés au niveau du fond (17) de l'unité de charge propulsive et en ce que la poudre de nitrate d'ammonium (14) est placée dans la chambre (12) située à l'opposé du ou des moyens d'amorçage (15) et en ce que l'agent 25 propulseur à base de nitrocellulose (13) est disposé dans la chambre (11) tournée vers le ou les moyens d'amorçage (15). 4. Unité de charge propulsive selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'unité de charge propulsive présente la forme d'une cartouche. 5. Unité de charge propulsive selon l'une des 5 revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les deux chambres (11, 12) sont séparées l'une de l'autre par un élément séparateur (16.1, 16.2). 6. Unité de charge propulsive selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément 10 séparateur (16.2) présente la forme d'un disque et est fait de carton nitrocellulosique. 7. Unité de charge propulsive selon l'une des revendications 1 à 3 et 5 à 6, caractérisée en ce que l'unité de charge propulsive présente la forme d'un 15 blister. 8. Unité de charge propulsive selon l'une des revendications 1 à 5 et 7, caractérisée en ce que l'élément séparateur (16.2) présente la forme d'un godet et est fait dans un film plastique optionnellement rigide.