Brevet FR2882815A1 — publié le 20060908

La présente invention est relative à un dispositif de connexion pour détonateurs ainsi qu'à une installation de tirs pyrotechniques dotée d'une pluralité de détonateurs. Elle concerne enfin un procédé de montage d'un dispositif de connexion. Des détonateurs sont utilisés en grand nombre pour l'abattage des roches dans le domaine des mines et carrières. Généralement, on réalise une grande quantité de forages dans la roche que l'on souhaite extraire de sorte à introduire, dans chaque forage, au moins un détonateur intégrant une matière explosive. Des moyens sont mis en oeuvre pour procéder à l'explosion suivant io un programme de tir défini. En particulier, on utilise souvent des détonateurs électroniques renfermant un dispositif de retard interne programmable et extrêmement précis. Chacun de tels détonateurs est une unité indépendante qui contient un microprocesseur, des moyens de communication avec l'extérieur et des moyens de stockage d'énergie généralement sous forme d'un condensateur. Les détonateurs sont reliés entre eux par un réseau filaire dont une extrémité est reliée à un équipement formant une unité centrale permettant successivement la programmation de chaque détonateur (en particulier l'affectation d'un ordre à chacun d'entre eux et d'un retarcl à l'allumage), une procédure de test, la charge des condensateurs apte à fournir l'énergie nécessaire à l'allumage de l'explosif et la mise à feu. Les installations pyrotechniques utilisent communément plusieurs dizaines voire centaines de détonateurs. L'efficacité des étapes de montage des détonateurs sur le réseau filaire, de programmation et de test est capitale pour assurer une bonne exécution du tir. Par programmation, on entend notamment l'opération qui consiste à affecter un retard à un détonateur particulier. Cette opération peut s'effectuer soit individuellement (dans ce cas chaque détonateur est programmé unitairement) soit de façon centralisée (dans ce cas, un équipement transmet par le réseau filaire le retard à chaque détonateur). Par test, on entend notamment les opérations de vérification de connexion des détonateurs entre eux, de vérification des retards programmés ou encore la vérification de l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie au niveau du condensateur de chaque détonateur. D'une façon générale, une installation de tirs pyrotechniques comporte un circuit de surface apte à la commande des détonateurs et constitué par un réseau filaire en tête de ligne duquel est placée une unité centrale remplissant les fonctions de l'équipement indiqué précédemment (programmation, test, charge des condensateurs, mise à feu). Plusieurs configurations de circuit de surface sont actuellement utilisées. Suivant une première possibilité, les détonateurs sont branchés en série le long du circuit de surface de commande. io Suivant une autre possibilité, les détonateurs sont branchés en parallèle sur ledit circuit qui comprend alors deux conducteurs électriques sensiblement parallèles auxquels chaque détonateur est relié fil à fil. On comprend aisément que la bonne connexion électrique des détonateurs sur le circuit de surface de commande est cruciale pour un bon is fonctionnement de l'ensemble de l'installation. En effet, une seule connexion défaillante peut perturber le résultat escompté pour le plan de tir prédéterminé. On connaît du document AU-A4-2002 100821 une installation de tirs pyrotechniques employant une pluralité de détonateurs électroniques avec un réseau de surface apte à commander tant en énergie qu'en instructions une pluralité de détonateurs placés en fin d'une ligne de descente dans des trous de forage. Cette invention décrit un dispositif électronique intermédiaire apte à être raccordé à la ligne de surface et à constituer un organe d'isolement électrique entre la ligne de surface et la ligne de descente vers le détonateur. Ce document ne présente aucune disposition particulière pour assurer une connexion électrique efficace entre le dispositif électronique intermédiaire suggéré et la ligne de surface. La présente invention permet de remédier à tout ou partie des inconvénients des systèmes connus jusqu'à présent et présente à cet effet un nouveau dispositif de connexion pour détonateurs, une installation de tirs pyrotechniques et un procédé de montage d'un dispositif de connexion particulièrement avantageux. De façon caractéristique, le dispositif de connexion ici proposé comprend au moins deux organes de connexion électrique aptes chacun à coopérer avec un conducteur du circuit de surface. Ces organes de connexion sont séparés par une paroi isolante. Une telle configuration est particulièrement avantageuse dans la mesure où, suivant l'état de la technique, les organes de connexion sont toujours proches les uns des autres ce qui peut entraîner des courts- circuits notamment en présence de salissures humides sur les éléments conducteurs. On comprend aisément le caractère dommageable de la formation de tels courts-circuits. Au contraire, la présente invention assure une séparation physique io complète entre les deux organes de connexion et permet de maintenir suffisamment écarté chacun des conducteurs du circuit de surface de commande coopérant avec les organes de connexion. Suivant une caractéristique additionnelle avantageuse de l'invention, la paroi isolante séparant les organes de connexion sont formés dans une partie de tronc orientée suivant une direction orthogonale au plan de connexion au circuit de surface. De cette façon, la physionomie du dispositif de connexion est naturellement orientée pour faire plonger une partie du tronc dans le trou de forage réalisé pour loger le détonateur. Suivant une autre variante de réalisation avantageuse, le dispositif de connexion comprend deux ailes repliées vers le tronc et délimitant une cavité apte à recevoir chacune un organe de connexion électrique. Avantageusement, les ailes sont recourbées vers la base du tronc. Par ce biais, l'insertion des conducteurs dans les organes de connexion est très pratique dans la mesure où l'embouchure des ailes réalise un guidage du déplacement du conducteur relativement au dispositif de connexion. En jouant sur l'élasticité des ailes et sur la physionomie de la cavité interne (particulièrement en réalisant un bossage de rétention) on assure un parfait maintien des conducteurs électriques du circuit de surface de commande dans les organes de connexion électrique. On évite ainsi toute libération accidentelle de l'un des conducteurs. Suivant une telle configuration, on notera qu'il est particulièrement facile de réaliser le montage et ce sans avoir la nécessité de recourir à des outils spécifiques. En effet, la préhension du tronc et la traction du dispositif de connexion relativement aux conducteurs électriques permettent de faire pénétrer chacun des conducteurs dans l'organe de connexion. Si on utilise une connexion par l'intermédiaire d'organes à fourches à déplacement d'isolant, une telle manipulation suffit à ce que les fourches sectionnent l'épaisseur de la gaine pour parvenir jusqu'à l'âme conductrice du conducteur. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit qui présente un mode de réalisation préféré de l'invention, n'étant cependant pas limitatif. Comme précédemment indiqué, la présente invention concerne un io dispositif de connexion pour détonateur, entre un circuit de surface de commande comportant deux conducteurs électriques sensiblement parallèles et un circuit de liaison à un détonateur. Selon l'invention, le dispositif comprend deux organes de connexion électriques aptes chacun à coopérer avec un conducteur du circuit de surface et séparés par une paroi isolante. Suivant des modes de réalisation préférés, ce dispositif est tel que: - il comporte un tronc orienté suivant une direction orthogonale au plan de connexion au circuit de surface, - la paroi isolante est portée par le tronc, - il comporte des moyens de connexion électrique situés vers la base du 20 tronc et aptes à coopérer avec le circuit de liaison au détonateur, - les organes de connexion sont formés symétriquement de part et d'autre du tronc, - il comporte deux ailes recourbées vers le tronc et délimitant chacune une cavité logeant un organe de connexion, -les ailes sont recourbées vers la base du tronc, - les ailes sont situées en partie de tête du tronc, - le tronc et les ailes sont monoblocs, - les cavités comportent une portion rétrécie au niveau de leur embouchure, -les ailes sont déformables élastiquement de sorte à élargir l'embouchure de leur cavité, - les cavités comportent un bossage de rétention d'un conducteur, - il comporte un dispositif d'interface électrique entre le circuit de surface et le circuit de liaison et logé dans le tronc. - les organes de connexion sont des connecteurs à fourches à déplacement d'isolant, s L'invention concerne également une installation de tirs pyrotechniques dotée d'une pluralité de détonateurs reliés par un circuit de liaison à un circuit de surface de commande comportant deux conducteurs sensiblement parallèles. Cette installation comprend au moins un dispositif selon l'invention entre le circuit de surface et un circuit de liaison. io Elle concerne enfin un procédé de montage d'un dispositif de connexion suivant lequel on opère les étapes suivantes: - préhension du dispositif de connexion par la base du tronc, - insertion de chaque conducteur du circuit de surface dans une cavité, - traction du dispositif de connexion relativement aux conducteurs du 15 circuit de surface. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément. La figure 1 illustre schématiquement la formation d'une installation de 20 tirs pyrotechniques avec une configuration de branchement en série des détonateurs. La figure 2 illustre une alternative de configuration avec un branchement en parallèle des détonateurs. La figure 3 schématise l'implantation des dispositifs de connexion de 25 l'invention dans une installation de tirs pyrotechniques. La figure 4 est une vue de côté du dispositif de connexion de l'invention et la figure 5 en présente une vue en coupe suivant un plan transversal avec une variante de contour interne des ailes. Pour bien comprendre les diverses configurations d'installation existantes, on a représenté en figure 1 le cas d'un branchement série des détonateurs. Dans cette situation, le circuit de surface de commande 3 comporte en tête de ligne une unité centrale de tête de ligne 5 apte à assurer les fonctions de programmation des détonateurs 1, de test, de charge des condensateurs (ou autre moyen de stockage d'énergie présent dans les détonateurs 1) ainsi que la mise à feu. Dans ce cas, chaque détonateur 1 placé dans un trou 2 de forage est connecté en série sur le circuit de surface de commande 3 avec une ligne de descente comprenant une partie aller et une partie retour. Le repérage des détonateurs 1 peut dans certains cas être opéré par leur position dans la chaîne électrique ainsi formée. Une configuration parallèle est illustrée en figure 2 dans laquelle on retrouve la formation d'un circuit de surface de commande 3 comportant deux conducteurs sensiblement parallèles 4a, 4b connectés en tête de ligne à une io unité centrale de tête de ligne 5. Les détonateurs 1 logés dans des trous 2 de forage sont reliés au circuit de surface 3 via un circuit de liaison 6 raccordé fil à fil aux conducteurs 4a, 4b de sorte à former une connexion parallèle. On notera que, dans ce cadre, l'identification des détonateurs 1 doit se faire unitairement car il n'y a aucun moyen de différencier les détonateurs 1 is entre eux dans la chaîne électrique, chaque détonateur 1 ayant une position relative identique aux autres sur ce plan. Le branchement série illustré en figure 1 a souvent l'inconvénient d'utiliser des longueurs de câble importantes du fait du doublement en fil du circuit de liaison au détonateur (non illustré). Tant pour un système série qu'un système parallèle, une autre difficulté consiste dans la connexion physique des détonateurs 1. En effet, la fiabilité de ces connexions est difficile à obtenir dans un environnement extérieur comprenant généralement poussières, eau, boue, etc. En utilisant des connecteurs courants dédiés (comprenant une partie mâle et une partie femelle) dès que l'une des partie entre en contact avec la poussière ou l'eau, les broches de connexion s'encrassent et la connexion peut être défaillante. Une autre méthode de connexion connue consiste en la technique de déplacement d'isolant dans laquelle une fourche vient perforer la gaine du conducteur et faire contact avec l'âme conductrice de celui-ci. Cependant, dans ce cas, les systèmes connus jusqu'à présent ont une configuration telle que les deux fourches sont très proches les unes des autres, ce qui peut entraîner les courts-circuits évoqués précédemment. D'autre part, l'effort à fournir pour faire pénétrer les conducteurs dans les fourches est non négligeable, ce qui oblige à avoir recours soit à un outil soit de disposer d'un connecteur avec une pièce mobile servant de bras de levier mais qui augmente la complexité de l'ensemble. On notera en outre que les connecteurs actuels à déplacement d'isolant qui nécessitent l'usage d'un outil pour être accrochés sur le conducteur ne permettent généralement qu'une seule connexion. Toute erreur du manipulateur engendre une difficulté additionnelle. Le dispositif de connexion 7 dont l'implantation est représentée en io figure 3 permet de remédier à tout ou partie de ces inconvénients et se positionne de façon intermédiaire entre le circuit de surface 3 et un circuit de liaison 6 reliée en partie terminale à un détonateur 1. En se référant aux figures 4 et 5, on visualise un exemple d'un tel dispositif de connexion 7 comprenant une paire d'organes de connexion 8, 9 is disposés de part et d'autre d'une paroi isolante 12 par exemple en matière plastique très faiblement conductrice. Dans le cas représenté, les organes de connexion 8, 9 sont des connecteurs à fourches à déplacement d'isolant permettant, lorsqu'un conducteur 4a, 4b est inséré, de découper la gaine 11 a, 11 b du conducteur 4a, 4b et d'entrer en contact avec l'âme 10a, 10b conductrice. Les connecteurs à fourches ont une forme en U au centre duquel s'insère le conducteur. La largeur du U est adaptée pour sectionner la gaine et entrer en contact électrique avec l'âme du conducteur. Une phase de début d'insertion des conducteurs 4a, 4b est présentée en figure 4 et une position de coopération en continuité électrique est montrée en figure 5. Dans le cas illustré, le dispositif de connexion 7 a une coupe transversale sensiblement en champignon avec un tronc 13 dont la base 14 constitue une zone de connexion électrique du circuit 6 et présentant une tête 21 au niveau de laquelle est constituée la paroi isolante 12. Plus précisément, la tête 21 coopère avec deux ailes 18, 19 rabattues vers le tronc 13 avantageusement en direction de la base 14 de celui-ci de sorte à définir deux cavités 20a, 20b repérées en figure 4. Avantageusement, l'embouchure 23a, 23b des ailes 18, 19 délimite un pourtour arrondi d'entrée dans la cavité 20a, 20b facildant l'insertion des conducteurs 4a, 4b. Des organes de connexion sont réalisés au fond des cavités 20a, 20b. Toujours à titre avantageux, un bossage de rétention 22a, 22b est formé sur la paroi interne des ailes 18, 19, légèrement en deçà des organes de connexion 8, 9 de sorte à constituer une surface de retenue des conducteurs 4a, 4b dans chacun des organes de connexion 8, 9. On peut combiner la fonction des bossages de rétention 22a, 22b avec io une certaine élasticité mécanique des ailes 18, 19. Plus précisément, lors de l'insertion des conducteurs 4a, 4b, les ailes 18, 19 sont légèrement écartées de la surface du tronc 13 de sorte à accueillir facilement les conducteurs 4a, 4b au sein des cavités 20a, 20b jusqu'aux organes de connexion 8, 9. En relâchant l'effort d'écartement des ailes 18, 19, lorsque l'insertion est terminée, le retour en position des ailes 18, 19 assure un maintien optimal des conducteurs dans le dispositif de connexion 7 évitant toute libération intempestive. Selon la variante de la figure 5, le bossage de rétention 22a, 22b est plus prononcé qu'en figure 4. De cette façon, la rétention peut être accentuée. En outre, plus l'espace entre le bossage 22a, 22b est faible, plus le conducteur 4a, 4b logé dans l'organe de connexion 8, 9 est protégé contre les agressions extérieures telles les salissures, boues, eau, ... Dans une variante non illustrée, en position de repos, les ailes 18, 19 s'appliquent sur le tronc 13 au niveau du bossage 22a, 22b. On notera que le tronc 13 représenté aux figures est sensiblement 25 cylindrique mais que cette physionomie n'est pas limitative. Notamment, il peut présenter un relief en regard de chaque bossage 22a, 22b. Tel représenté en figure 5, chaque organe de connexion 8, 9 est relié par un fil, respectivement 17, 16, jusqu'à un dispositif d'interface 24 réalisant une interface électrique et/ou électronique vers des moyens de connexion 15 de raccordement de circuit de liaison 6. Suivant une possibilité simple, le dispositif d'interface 24 assure uniquement la fonction de mise en continuité électrique entre les organes de connexion 8, 9 et le circuit de liaison 6. REFERENCES 1. Détonateur 2. Trou 3. Circuit de surface 4a, 4b. Conducteurs électriques 5. Unité centrale de tête de ligne 6. Circuit de liaison 7. dispositif de connexion io 8. Organe de connexion 9. Organe de connexion 10a, 10b. Ame 11 a, 11 b. Gaine 12. Paroi isolante 13. Tronc 14. Base 15. Moyens de connexion 16. Fil 17. Fil 18. Aile 19. Aile 20a, 20b. Cavité 21. Tête 22a, 22b. Bossage 23a, 23b. Embouchure 24. Dispositif d'interface REVENDICATIONS 1. Dispositif de connexion (7) pour détonateur (1), entre un circuit de surface (3) de commande comportant deux conducteurs électriques (4a, 4b) sensiblement parallèles et un circuit de liaison (6) à un détonateur (1), caractérisé par le fait qu'il comprend deux organes de connexion (8, 9) électrique aptes chacun à coopérer avec un conducteur (4a, 4b) du circuit de surface (3) et séparés par une paroi isolante (12). -0 2. Dispositif selon la revendication 1 comportant un tronc (13) orienté suivant une direction orthogonale au plan de connexion au circuit de surface (3). 3. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel la paroi isolante (12) est portée par le tronc (13). 4. Dispositif selon la revendication 3 comportant des moyens de connexion (15) électriques situés vers la base du tronc (13) et aptes à coopérer avec le circuit de liaison (6) au détonateur (1). 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4 dans lequel les organes de connexion (8, 9) sont formés symétriquement de part et d'autre du 20 tronc (13). 6. Dispositif selon la revendication 5 comportant deux ailes (18, 19) recourbées vers le tronc (13) et délimitant chacune une cavité (20a, 20b) logeant un organe de connexion (8, 9). 7. Dispositif selon la revendication 6 dans lequel les ailes (18, 19) sont 25 recourbées vers la base du tronc (13). 8. Dispositif selon la revendication 7 dans lequel les ailes (18, 19) sont situées en partie de tête (21) du tronc (13). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 dans lequel le tronc (13) et les ailes (18, 19) sont monoblocs. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9 dans lequel les cavités (20a, 20b) comportent une portion rétrécie au niveau de leur embouchure (23a, 23b). 11. Dispositif selon la revendication 10 dans lequel les ailes (18, 19) sont déformables élastiquement de sorte à élargir l'embouchure (23a, 23b) de leur cavité (20a, 20b). 12. Dispositif selon la revendication 11 dans lequel les cavités (20a, 20b) comportent un bossage (22a, 22b) de rétention d'un conducteur (4a, 4b). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 12 comportant un dispositif d'interface (24) électrique entre le circuit de surface (3) et le circuit de liaison (6) et logé dans le tronc (13). 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans lo lequel les organes de connexion (8, 9) sont des connecteurs à fourches à déplacement d'isolant. 15. Installation de tirs pyrotechniques dotée d'une pluralité de détonateurs (1) reliés par un circuit de liaison (6) à un circuit de surface (3) de commande comportant deux conducteurs (4a, 4b) sensiblement parallèles caractérisé par le fait qu'elle comprend au moins un dispositif (7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 entre le circuit de surface (3) et un circuit de liaison (6). 16. Procédé de montage d'un dispositif de connexion (7) selon l'une des revendications 7 à 12 ou selon la revendication 7 en combinaison avec l'une des revendications 13 ou 14 caractérisé par le fait qu'on opère les étapes suivantes: - préhension du dispositif de connexion (7) par la base du tronc (13), - insertion de chaque conducteur (4a, 4b) du circuit de surface (3) dans une cavité (20a, 20b), - traction du dispositif de connexion (7) relativement aux conducteurs (4a, 4b) du circuit de surface (3).