Brevet FR3021105A1 — publié le 20151120

L'invention concerne un générateur de gaz pyrotechnique. Elle concerne, plus particulièrement, un générateur de gaz comportant un chargement pyrotechnique du type comprenant au moins un bloc en matériau pyrotechnique traversé par un canal central. Un générateur de gaz selon la présente invention est particulièrement adapté pour être utilisé pour la propulsion d'une fusée ou pour la pressurisation d'une enceinte. Les générateurs de gaz munis de chargement du type comprenant des blocs à canaux centraux sont couramment utilisés dans des applications où il est nécessaire d'avoir un débit de gaz élevé dans un temps court de combustion. Avec ce type de chargement, il est essentiel, pour le bon fonctionnement du générateur, que les blocs soient maintenus en position, avant fonctionnement, de manière à éviter leur détérioration lors de 15 chocs. Par ailleurs, la combustion d'un chargement pyrotechnique génère des résidus solides. Ces résidus sont susceptibles d'être éjectés de la chambre de combustion du générateur de gaz ou de boucher ses orifices de sortie pour les gaz de combustion, engendrant des disfonctionnements 20 parfois dangereux pour l'utilisateur du dispositif comportant le générateur de gaz. La présente invention a pour objectif de fournir un générateur de gaz pyrotechnique permettant de satisfaire les exigences précitées tout en étant de fabrication simple et peu coûteuse. 25 Cet objectif est rempli grâce à un générateur de gaz pyrotechnique comprenant un chargement pyrotechnique adapté pour générer des gaz de combustion, comprenant au moins un bloc en matériau pyrotechnique traversé par un canal central, 30 - une chambre de combustion abritant le chargement pyrotechnique et munie d'au moins un orifice de sortie pour le passage des gaz de combustion depuis la chambre de combustion vers l'extérieur, et des moyens d'allumage du chargement pyrotechnique, le générateur de gaz pyrotechnique étant caractérisé en ce que la chambre de combustion abrite en outre au moins un filtre tubulaire s'étendant selon une direction axiale et délimitant un conduit central communiquant avec l'orifice de sortie, le filtre étant ouvert radialement s pour le passage des gaz, et en ce que le bloc en matériau pyrotechnique entoure le filtre de sorte qu'au moins une partie du filtre est disposée dans le canal central du bloc. Le filtre, disposé dans le canal central du bloc de matériau pyrotechnique, permet de limiter les déplacements dudit bloc à l'intérieur 10 de la chambre de combustion, et ainsi de limiter la détérioration du bloc dus à d'éventuels chocs, qui risquerait d'entraver le bon fonctionnement du générateur de gaz. Dans le même temps, le filtre assure la filtration efficace des résidus solides de la combustion. 15 On comprend aisément que les gaz de combustion, issus de la combustion du bloc de matériau pyrotechnique, pénètrent dans le conduit central du filtre à travers la ou les ouverture(s) radiale(s) du filtre, et sont acheminés, par ledit conduit central, vers l'orifice de sortie où ils quittent la chambre de combustion. Le générateur de gaz selon l'invention permet 20 la libération de grandes quantités de gaz sur un temps court. Les résidus solides de la combustion sont, eux, empêchés d'atteindre l'orifice de sortie grâce au filtre. L'agencement du filtre, en saillie à l'intérieur de la chambre de combustion, permet d'éviter que les ouvertures du filtre pour le passage 25 des gaz soient bouchées par les résidus solides de la combustion. Le générateur de gaz selon l'invention, muni d'un filtre remplissant efficacement à la fois la fonction de maintien et la fonction de remplissage recherchées, est par ailleurs facile à fabriquer et peu coûteux. Le filtre présente ici une forme tubulaire. 30 Dans le présent exposé, un élément de forme tubulaire ou tube doit être entendu comme un élément creux, allongé, généralement axisymétrique, délimitant un conduit central. La direction axiale dans laquelle s'étend le filtre est parallèle à l'axe de ce tube. Sauf précision contraire, une direction radiale est une direction perpendiculaire à la direction axiale et coupant cet axe. Selon un exemple préféré, le filtre présente une forme cylindrique, notamment de révolution. Pour faciliter la sortie des gaz de combustion et, le cas échéant, améliorer la répartition des gaz d'allumage, le filtre comprend de préférence une pluralité d'ouvertures radiales réparties sur toute sa circonférence. Le bloc en matériau pyrotechnique entourant le filtre est agencé de 10 préférence de sorte qu'au moins une partie des ouvertures radiales du filtre (de préférence toutes ses ouvertures radiales) débouchent à l'intérieur de son canal central. Selon un exemple, le conduit central du filtre débouche axialement à l'intérieur de la chambre de combustion. Dans ce cas, des gaz 15 d'allumage générés dans la chambre de combustion par les moyens d'allumage peuvent pénétrer dans le conduit central et atteindre les ouvertures radiales du filtre, pour déboucher finalement dans le canal central du bloc de matériau pyrotechnique. Le bloc peut alors être initié en combustion de manière plus homogène, sur toute sa face radialement 20 interne. Selon une autre disposition avantageuse, pour optimiser l'allumage du bloc et l'acheminement des gaz de combustion vers le conduit central, chaque bloc de matériau pyrotechnique est monté avec jeu autour de son filtre respectif. Autrement dit, un jeu est défini, dans la direction radiale, 25 entre le bloc de matériau pyrotechnique et le filtre, de préférence sur toute la circonférence du filtre. Selon une configuration possible, la chambre de combustion est délimitée par au moins une paroi support dans laquelle est formé l'orifice de sortie pour les gaz, et le filtre s'étend depuis la paroi support dans une 30 direction sensiblement orthogonale à celle-ci, au droit de l'orifice de sortie. De préférence, le générateur de gaz comprend une pluralité de filtres et le chargement pyrotechnique comprend une pluralité de blocs en matériau pyrotechnique entourant chacun respectivement un filtre. L'agencement selon l'invention permet, dans une telle configuration, d'éviter que les blocs de matériau pyrotechnique ne se heurtent les uns aux autres, notamment lorsque le générateur de gaz subit un choc. Les filtres peuvent par exemple être disposés de manière à former une couronne ou des couronnes concentriques. Un bloc en matériau pyrotechnique utilisé dans la présente invention présente généralement une forme sensiblement cylindrique, creuse, s'étendant autour d'un axe principal, et définie par une première et une deuxième face d'extrémité axiale, et, entre lesdites faces d'extrémités, une face radialement interne et une face radialement externe. Un canal central est délimité par sa face radialement interne. Dans la suite, on définit la direction axiale d'un tel bloc comme une direction parallèle à son axe principal. Selon une disposition préférée, l'axe principal du bloc en matériau pyrotechnique est confondu avec l'axe du filtre autour duquel il est 15 directement disposé. Selon un exemple, une partie de la surface d'au moins un bloc en matériau pyrotechnique est recouverte d'un revêtement de protection inhibiteur de combustion. Ce peut être le cas de tout ou partie de sa face radialement externe, si l'on souhaite par exemple augmenter la durée de 20 la combustion. En fonction de l'évolution de pression souhaitée dans la chambre de combustion, l'une au moins parmi les faces d'extrémité axiale et/ou la face radialement interne du bloc peut également être recouverte, partiellement ou totalement d'un revêtement de protection inhibiteur de 25 combustion. Pour garantir la tenue aux chocs du chargement pyrotechnique, le générateur de gaz peut comprendre des moyens d'immobilisation du bloc de matériau pyrotechnique à l'intérieur de la chambre de combustion. Les moyens d'immobilisation peuvent comprendre au moins une 30 languette, notamment une languette élastique, s'étendant radialement depuis le filtre et agencée pour bloquer le bloc de matériau pyrotechnique dans la direction axiale et, dans certains modes de réalisation, dans la direction radiale. Par exemple, une portion de ladite languette est adaptée à venir prendre appui contre une face d'extrémité axiale du bloc de matériau pyrotechnique. Ainsi, par exemple, le bloc peut être immobilisé axialement entre la languette et la paroi support. Selon un exemple, le générateur de gaz comprend une pluralité de languettes réparties sur la circonférence du filtre. Chaque languette peut par exemple se présenter sous la forme d'une tige ou d'une lame. Selon un autre exemple, la languette peut aussi s'étendre de façon continue sur toute la circonférence du filtre. Dans ce cas, elle est généralement munie d'orifices de passages pour les gaz. Plusieurs exemples de réalisation sont décrits dans le présent exposé. Toutefois, sauf précision contraire, les caractéristiques décrites en liaison avec un exemple de réalisation quelconque peuvent être appliquées à un autre exemple de réalisation. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une vue en perspective, partiellement coupée, d'un générateur de gaz selon un premier mode de réalisation de l'invention, destiné notamment à la pressurisation d'un enceinte; - La figure 2 est une vue en coupe selon II-II du générateur de gaz de la figure 1; - La figure 3 illustre une variante de réalisation des moyens d'immobilisation du chargement pyrotechnique. Sur la figure 1, on a illustré un générateur de gaz 10 selon un premier exemple de réalisation de l'invention, destiné à la pressurisation d'une enceinte 100. Le générateur de gaz 10 comporte : un chargement pyrotechnique 30 comprenant une pluralité de blocs en matériau pyrotechnique 32, munis chacun d'un canal central 34, et 30 adaptés pour générer des gaz de combustion, - des moyens d'allumage 40 du chargement pyrotechnique 30, - une chambre de combustion 20 abritant le chargement pyrotechnique 30 et munie d'une pluralité d'orifices de sortie 24 pour le passage des gaz de combustion depuis la chambre de combustion 20 vers l'extérieur (ici l'enceinte à pressuriser), et une pluralité de filtres 50 disposés à l'intérieur de la chambre de combustion 20 et entourés par le chargement pyrotechnique 30, destinés à empêcher le passage des résidus solides de combustion du chargement pyrotechnique 30 jusqu'aux orifices de sortie 24 de la chambre de combustion 20 et à limiter le déplacement des blocs 32 à l'intérieur de la chambre de combustion 20. Dans l'exemple particulier représenté, la chambre de combustion 20 est délimitée par une paroi inférieure ou paroi support 22 dans laquelle sont formés les orifices de sortie des gaz de combustion 24, une paroi supérieure 26 sensiblement parallèle à la paroi support 22, et une paroi latérale 28 reliant la paroi support 22 et la paroi supérieure 24. Comme indiqué précédemment et comme illustré sur la figure 1, la 15 chambre de combustion 20 abrite une pluralité de filtres 50. Dans l'exemple, chaque filtre 50 est constitué par un tube 52, issu de la paroi support 22, et d'axe principal X1 sensiblement orthogonal à ladite paroi support. Le tube 52 est par exemple en métal ou tout autre matériau rigide 20 résistant à des hautes températures. Dans l'exemple illustré, tous les filtres 50 sont similaires, parallèles les uns aux autres et, en particulier, disposés en couronne. Par souci de concision, un seul d'entre eux va être décrit dans la suite. Chaque filtre 50 présente une extrémité proximale 50b, par laquelle 25 il est fixé à la paroi support 22, par exemple en y étant soudé, et une extrémité distale 50a opposée à l'extrémité proximale. Le tube 52 délimite un conduit central 54 s'étendant selon l'axe X1, débouchant sur l'orifice de sortie 24 à l'extrémité proximale 50b et dans la chambre de combustion 20 à l'extrémité distale ouverte 50a du filtre, 30 comme il ressort plus particulièrement de la figure 2. Cet exemple n'est cependant pas limitatif. Selon une variante de réalisation (non représentée), le tube 52 peut aussi s'étendre depuis la paroi support 22 jusqu'à la paroi opposée de la chambre de combustion 20, ici la paroi 3 0 2 1 1 0 5 supérieure 26, traversant ainsi la chambre de combustion 20 de part en part. Comme illustré sur les figures, le tube 52 est muni d'une pluralité d'ouvertures radiales 56 permettant le passage des gaz entre le conduit 5 central 54 et l'extérieur du filtre 50. Dans l'exemple, ces ouvertures 56 sont des trous circulaires. Selon une variante, le tube 52 pourrait aussi être formé par un grillage. On comprend que les ouvertures radiales 56 du tube 52 sont dimensionnées avantageusement pour laisser passer les gaz de 10 combustion tout en bloquant les particules solides issues de la combustion du chargement pyrotechnique 30. La section des ouvertures radiales est choisie en fonction de la taille admissible des particules éjectées. Le chargement pyrotechnique 30, contenu dans la chambre de combustion, comprend une pluralité de blocs 32 en matériau 15 pyrotechnique, généralement du propergol solide. Chaque bloc 32 se présente sous la forme d'un cylindre de révolution d'axe principal X2, traversé de part en part par un canal central 34 s'étendant le long de l'axe principal X2. Chaque bloc 32 est délimité, dans sa direction axiale X2, par une 20 première face d'extrémité axiale 32a et par une deuxième face d'extrémité axiale 32b, le plus souvent sensiblement parallèles. Entre lesdites faces d'extrémités, le bloc 32 est délimité par une face radialement interne 32c et une face radialement externe 32d, généralement coaxiales. Chaque bloc 32 définit donc un canal central 34, de section 25 constante, délimité par sa face radialement interne 32c. Dans l'exemple illustré, chaque bloc 32 est en contact avec la paroi support par l'une de ses faces d'extrémité axiale 32b, et entoure l'un des filtres 50. Plus précisément, chaque bloc est disposé coaxialement autour du 30 tube 52. Le diamètre d2 du canal central 34 étant ici supérieur au diamètre externe dl du tube, un jeu radial est maintenu entre le bloc 32 et le tube 52, sur toute la circonférence du tube 52, formant une chambre annulaire pour le passage des gaz comme il sera décrit plus en détail dans la suite. 3 0 2 1 1 0 5 8 En outre, la hauteur axiale du bloc 32 étant inférieure à celle du filtre 50, le bloc 32 est traversé de part en part par ledit filtre. Dans l'exemple particulier représenté, la face radialement externe 32d de chaque bloc 32 est inhibée en combustion, c'est-à-dire empêchée de brûler. Par exemple, sur cette face, le matériau pyrotechnique est recouvert d'un revêtement protecteur anti-combustion 36 (inhibiteur de combustion). Un revêtement protecteur anti-combustion 36 peut par exemple être un vernis (non combustible), notamment un vernis à base de silicone 10 ou de polyuréthane. De manière avantageuse, le générateur de gaz 10 est en outre pourvu de moyens 60 d'immobilisation de chaque bloc 32 à l'intérieur de la chambre de combustion, destinés à caler axialement les blocs de propergol pour garantir l'intégrité du chargement en cas de choc sur le générateur. Dans l'exemple de la figure 1, ces moyens 60 comprennent une pluralité de languettes 62 (ici quatre languettes formant entre elles des angles de 90°) s'étendant radialement depuis le tube 52, au voisinage de son extrémité distale, et de préférence régulièrement réparties sur la circonférence du tube 52. Les languettes sont par exemple solidarisées au tube par soudage ou par emmanchement dans des orifices du tube. Elles peuvent aussi être réalisées d'un seul tenant avec le tube lors de sa fabrication. Chaque languette 62 se présente sous la forme d'une tige 25 comportant une extrémité proximale 62b solidaire de la périphérie du tube 52, et une extrémité distale 62a s'étendant radialement vers l'extérieur et vers l'extrémité proximale du filtre 50. Chaque languette 62 vient en contact, avec son extrémité distale 62a, contre la face d'extrémité axiale 32a du bloc de matériau 30 pyrotechnique 32 adjacent opposée à la paroi support 22. De cette manière, le bloc 32 est immobilisé, dans sa direction axiale X2, par les languettes 62 d'une part et la paroi support 22 d'autre part. Selon un autre exemple, chaque languette 62 peut aussi être une lame élastique formant lame ressort, appuyant avec son extrémité distale 3 0 2 1 1 0 5 9 62a contre la face d'extrémité axiale 32a du bloc 32. Dans ce cas notamment, les languettes permettent d'immobiliser les blocs dans la direction radiale. Selon un autre mode de réalisation illustré sur la figure 3, les moyens d'immobilisation des blocs 60 peuvent aussi comprendre une languette 62' s'étendant de façon continue sur toute la circonférence du tube 52, formant une coupelle en appui contre la face d'extrémité axiale 32a du bloc adjacent 32. Pour permettre le passage des gaz d'allumage, la coupelle 62' est avantageusement pourvue de trous de passage 64. 10 Les moyens d'allumage 40 du chargement pyrotechnique 30 comprennent par exemple un allumeur 42 communiquant avec la chambre de combustion 20, muni d'une pluralité de pastilles d'allumage adaptées à être initiées en combustion, par exemple en réponse à un signal électrique, de façon à générer des gaz aptes à initier la combustion du 15 chargement pyrotechnique 30. Le principe de fonctionnement du générateur de gaz 10 est décrit ci-après : Avant initiation du générateur de gaz, chaque filtre 50 permet de limiter le déplacement du bloc auquel il est associé dans la direction 20 radiale. Les languettes 62, solidaires du filtre, permettent en outre d'immobiliser le bloc en direction axiale. En conséquence, lorsque le générateur subit un choc, les blocs 32 ne s'entrechoquent pas, et ne sont donc pas détériorés. Sous l'effet d'un signal électrique commandé, l'initiateur initie la combustion des pastilles d'allumage. En brûlant, ces pastilles génèrent des gaz dits gaz d'allumage à l'intérieur de la chambre de combustion 20. Les gaz d'allumage initient la combustion du chargement pyrotechnique 30. Une partie de ces gaz pénètrent dans la chambre annulaire délimitée, à l'intérieur de chaque canal central 34, par la face 30 radialement interne 32c du bloc 32 d'une part et le tube 52 qu'il entoure d'autre part. Ils entrent également dans le conduit central 54 de chaque filtre 50, par son ouverture supérieure ouverte dans la chambre de combustion 20, et, passant par les ouvertures latérales 56, pénètrent dans la chambre annulaire précitée. 302 1 105 10 En brûlant, les blocs en matériau pyrotechnique 32 génèrent à leur tour une quantité importante de gaz dits gaz de combustion GC, qui rapidement augmentent la pression à l'intérieur de la chambre de combustion 20. 5 Les gaz de combustion GC pénètrent dans les conduits centraux 54 des filtres à travers les ouvertures radiales 56 et supérieures des tubes 52, et sont naturellement acheminés jusqu'aux orifices de sortie 24, où ils quittent la chambre de combustion 20 et pénètrent dans l'enceinte à pressuriser 100. 10 Les résidus solides issus de la combustion des blocs 32 sont, eux, bloqués au niveau des ouvertures 56 des filtres 50 et ainsi empêchés d'atteindre les orifices de sortie. REVENDICATIONS1. Générateur de gaz pyrotechnique (10) comprenant - un chargement pyrotechnique (30) adapté pour générer des gaz de combustion (GC), comprenant au moins un bloc en matériau pyrotechnique (32) traversé par un canal central (34), une chambre de combustion (20) abritant le chargement pyrotechnique (30) et munie d'au moins un orifice de sortie (24) pour le passage des gaz de combustion (GC) depuis la chambre de combustion (20) vers l'extérieur, et des moyens d'allumage (40) du chargement pyrotechnique (30), le générateur de gaz pyrotechnique (10) étant caractérisé en ce 15 que la chambre de combustion (20) abrite en outre au moins un filtre tubulaire (50) s'étendant selon une direction axiale (X1) et délimitant un conduit central (54) communiquant avec l'orifice de sortie (24), le filtre étant ouvert radialement pour le passage des gaz, et en ce que le bloc en matériau 20 pyrotechnique (32) entoure le filtre (50) de sorte qu'au moins une partie du filtre (50) est disposée dans le canal central (34) du bloc (32). 2. Générateur de gaz pyrotechnique selon la revendication 1, dans 25 lequel la chambre de combustion (20) est délimitée par au moins une paroi support (22) dans laquelle est formé l'orifice de sortie (24), et le filtre (50) s'étend depuis la paroi support (22) dans une direction sensiblement orthogonale à celle-ci, au droit de l'orifice de sortie (24). 30 3. Générateur de gaz pyrotechnique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le filtre (50) comprend une pluralité d'ouvertures radiales (56) réparties sur toute sa circonférence. 302 1 105 12 4. Générateur de gaz pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le conduit central (54) débouche axialement à l'intérieur de la chambre de combustion (20). 5. Générateur de gaz pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le bloc en matériau pyrotechnique (32) est traversé de part en part par le filtre (50). 6. Générateur de gaz pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une pluralité de filtres (50), le chargement pyrotechnique (30) comprenant une pluralité de blocs de matériau pyrotechnique (32) entourant chacun respectivement un filtre (50). 7. Générateur de gaz pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant des moyens d'immobilisation (60) du bloc de matériau pyrotechnique (32) à l'intérieur de la chambre de combustion (20). 8. Générateur de gaz pyrotechnique selon la revendication 7, dans lequel les moyens d'immobilisation (60) comprennent au moins une languette (62), notamment une languette élastique, s'étendant radialement depuis le filtre (50) et agencée pour bloquer le bloc de matériau pyrotechnique dans la direction axiale. 9. Générateur de gaz pyrotechnique selon la revendication 8, dans lequel la languette (62) s'étend de façon continue sur toute la circonférence du filtre (50). 3 0 2 1 1 0 5 13 10.Générateur de gaz pyrotechnique selon la revendication 9, dans lequel la languette (62) est munie d'orifices de passages (64) pour les gaz. 5 11.Générateur de gaz pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel un jeu est défini, dans la direction radiale, entre le bloc de matériau pyrotechnique (32) et le filtre (50). 10 12.Générateur de gaz pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel une partie de la surface du bloc (32) est recouverte d'un revêtement de protection inhibiteur de combustion (36), de préférence tout ou partie de sa surface radialement externe. 15 20