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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET. D'INVENTION la Société dite: IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED-
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Perfectionnenie,nts aux'charges génératrices de pression de gaz pour 1lactlonnement de dispositifs mécaniques et pour le sau- tage de mines. Demande de Brevet Anglais du 8 septembre 1944 en sa faveur et en faveur de Monsieur A.T. TYRE.
La présente Invention se rapporte à des nouvelles char-
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ges perfectionnées, génératrices de gaz, du genre capables de propager en elles-mêmes une décomposition non-détonante, généra- trice de gaz, s'entretenant d1ellememe, lorsqu'elles sont loca- lement chauffées par un élément Inflamuateur non-détonant limité, c'est-à-dire capable de chauffer une petite partie de la charge à une température élevée, mais insuffisante par lui-même pour provoquer une hausse générale sensible de la température de la charge.
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En dépendance: de la vitesse avec laquelle la décomposiez tion génératrice de gaz se propage dans la charge dans des condi- tions d'une pression croissante ; de la nature des gaz formés; de la quantité et de la qualité des produits solides éventuels de la réaction, et de la présence ou de l'absence d'une flamme, ces charges peuvent trouver une application dans de nombreux buts, y compris, par exemple, l'engendrement d'une pression de gaz pour
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111factionnement de dispositifs mécaniques à commande pneumatique et pour le sautage de mines, lorsqu'il s'agit de provoquer un dé- placement lent comme dans l3extxacion du charbon en mottes.
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On sait que diverses compositions contenant du nitra- te d'ammonium et des ingrédients oxydables sont capables de su- bir une décomposition génératrice de gaz s'entretenant d'elle- même et progressive, fournissant une forte proportion de gaz permanents propres a actionner des dispositifs à commande pneu- matique, lorsqu'elles sont chauffées localement à des tempéra- tures sensiblement supérieures à la température atmosphérique, et il a été proposé par les brevets anglais Nos:
453210 et 481166 de sensibiliser la décomposition de certaines charges contenant du nitrate d'ammonium par l'incorporation, dans la composition, d'un composé constitué par un chromate convenable permettant d'amorcer la décomposition à la pression atmosphérique ordinaire par un chauffage local d'une partie de la charge au moyen d'un élément inflammateur non-détonant limité.
De plus, il a été proposé par le brevet anglais ? 454091 d'employer des charges composées, pour l'actionnement de dispositifs mécaniques à commande pneumatique, dans lesquelles une série de charges, qui peuvent contenir du nitrate d'ammonium et des ingrédients oxy- daoles de nature organique, ou du nitrate de guanidine est sen- sibiliséede manière à pouvoir être amorcée également à des pres- sions plus basses qu'autrement, la sensibilisation consistant à amener ces charges à la forme d'une pâte au moyen d'une solu- tion de nitrocellulose dans un solvant volatil et à évaporer le solvant de manière à former des unités de charge compactes.
Le nitrate d'ammonium subit, à son point de transition à 32 C, des changements de volume qui peuvent conduire à une rupture des charges compactes à base de nitrate d'ammonium, si celles-ci sont exposées à des températures fluctuantes dépassant seulement un peu la température atmosphérique, de plus les propriétés hygroscopiques et déliquescentes du nitfate d'ammonium peuvent exiger Implication de mesures d'imperméabilisation spéciales aux charges.
On sait qu'il est possible de décomposer la nitrogua- nidine en la chauffant fortement, et qu'elle donne ainsi un bon rendement en gaz permanents, qui conviendraient dans les buts susmentionnée, tout en laissant une certaine quantité d'un ré- sidu solide. On sait également que la nitrodicyanodiamidine et le nitrate de dicyanodiamidine sont capables de se décomposer partiellement lorsqu'on les chauffe fortement. Ces composés, comme la guanidine, sont exempts de l'inconvénient des change- ments de volume à des températures voisines de la température atmosphérique, et ce sont des substances non-déliquescentes.
Dans le brevet anglais ? 477956 il a été proposé de former des charges composées, pour l'engendrement lent d'une pression de gaz propre à actionner des dispositifs mécaniques, dans les- quelles au moins l'un des éléments constitutifs de la charge, Incapable d'entretenir sa propre combustion lorsqu'il ,,et allumé localement à la pression atmosphérique par un élément inflamma- teur non-détonant limité, mais capable d'entretenir sa combustion à une pression excédant la pression..atmosphérique, contient de la nitroguanidine comprimée, éventuellement@en mélange avec le liant.
Malgré que la présence de nitrocellulose gélatinisée, em- ployée comme liant pour la nitroguanidine ou pour le nitrate de guanidine, réduit la pression minimwa à laquelle l'élément de charge contenant le composé peut entretenir sa propre com- bustion, il est à remarquer que l'emploi d'une solution de ni- trocellulose rend difficile de préparer sous une forme compacte
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des charges qui conservent bien leurs caractéristiques de com- bustion pendant le magasinage, s'il est nécessaire que cette forme présente une dimension minimum d'une certaine importance, car dans ce cas il est difficile dassurer ltévaporation com- plète du solvant volatil.
Or, il a été trouvé suivant la présente invention que de nouvelles charges perfectionnées, propres aux buts susmention- nés, capables de se décomposer avec un haut rendement en gaz permanents, lorsqu'on les chauffe localement, à des pressions plus basses qu'il en serait autrement par un élément non-détonant,
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sont obtenables à partir de mélanges contenant de la nitroguaniy dine, du nitrate de guanidine, de la nitrocyanodiamidine ou du nitrate de dic anodiamidine avec une proportion convenable d1hy- pophosphite métallique ou d'hypophosphite ammon1que, et quton peut obtenir ainsi des charges capables d1entretenir leur combus- tion meme à la pression atmosphérique lorsqu'on les chauffe comme indiqué plus haut.
Suivant la présente invention les charges génératrices de gaz du genre défini plus haut contiennent donc un mélange de l'un ou de plusieurs des composés suivants: la nitroguanidine,
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le nitrate de guanidine, la nitrod3cyanodiamidine ou le nitrate de dicyanodiamidine, ainsi qu'un hypophosphite métallique ou de 11hypophosphite ammonique.
Les charges préparées suivant la présente invention se décomposent aisément après leur amorçage et elles ne subissent pas de changements de volume aux températures auxquelles elles sont généralement exposées pendant le magasinage. De plus, lors- qu'on emploie des hypophosphites métalliques il n'est pas néces-
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saire de prendre des mesures spéciales dimperméabl1isation parce que ces hypophosphites ne tombent pas en déliquescence. Suivant la présente invention il est également possible d'obtenir des charges qui se décomposent sans flamme lorsquon les chauffe lo- calement, et qui conviennent par conséquent pour le sautage dans les mines grisouteuses et poussiéreuses.
Pour le sautage de mines il est souvent indiqué d'enfermer le mélange, pour que la pres- sion puisse s'établir convenablement. On peut donc employer pour le sautage de mines un système comprenant une charge génératrice de gaz logées dans un récipient résistant - la pression et muni d'une fermeture capable de céder a une pression déterminée d'a- vance,
Dans l'exécution de l'invention on peut mélanger l'un
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à 11autre le nitrate ou le nitrocomposé employé et 1.hypophosphi- te, qu'on utilise avantageusement à un état finement divisé, et si on le désire on peut rendre le mélange compacts sous une forme convenable quelconque,par application de pression.
Comme hypophos- phites on peut employer par exemple des hypophosphites de calcium,
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de lihyl?ophos]?hite de sodium dlu de 1thypophosphite dlauii*aonlume Le rapport de lthypopliosphîtâ,3 au nitrate ou au nitrocomposé orga nique présent dans le mélange peut varier considérablement.
La moindre proportion d'hypophosphite requise pour rendre le mélange capable d t'entretenir sa propre décomposition lorsqu'on le chauffe localement à la pression atmosphérique, varie notamment en dépen- dance des composés particuliers qun emploie, et il suffit sou- vent que la pression minimum à laquelle la charge doit pouvoir entretenir sa combustion soit légèrement supérieure à la pression
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atmosphérique, car pour les cartouches servant à actionner les dispositifs mécaniques on emploie usuellement un système inflam- mateur capable d'engendrer lui-même une pression de gaz de quel- ques atmosphères; et généralement 11 est recommandable d'employer
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seulement autant d1hypophosphite que nécessaire pour assurer que la décomposition se poursuive d'une façon satisfaisante.
Des quantités d1hYQOPhosphite comprises entre 5 et 3 pour cent du poids du nitrate ou du nitrocoznposé donnent généralement des ré- sultats satisfaisants. Si l'on veut on peut inclure dans la com- position une petite proportion d'un ingrédient oxydant, par exera-
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ple d'un nitrate de métal alcalin ou de nitrate d1anonium, et dans certainscs,9,îk:esx. souvent désirable d1inclure dans la compoS1- tion une faible quantité d'un liant ou agglomérant.
Les exemples suivants servent à l'illustration ulté-
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rieure de 1*'Invent ion.
EXEMPLE 1.
On prépare des charges en forme de bouchons cylindriques de ouc3/4 pouce de diamètre, destinées à etre employées dans une cartouche génératrice de pression de gaz servant à actionner un dispositif mécanique, en comprimant 10 gr. des compositions suivantes moyennant une pression de 20 Kg/cm2:
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nitrate de guanidine 90 ; lÎ.ypopho1.Jhite d'auu1loniul1l 10 Ít nitrate de guanidine 80 %; nypo9hosphlte dtaillllloniuül 20 'Í nitrate de guanidine 66 ; nypophoapnite d'amffioniillU 34 La combustion de ces charges se produit sans flamme à des vi- tesses successivement croissantes. La combustion de la troisième composition est la plus raide.
EXEMPLE 2.
Les compositions des charges préparées comme dans l'exem- ple l, sont les suivantes:
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nitrate de dicyanodiamidine 80 ; nypophosphlte dtammonium 20 ; nitrate de dicyanodiamidine 66 10; hypophosphite d1lunonlwn 34 % La combustion de ces cnarges se produit sans flamne à des vitesses inférieures que celle des charges correspondantes dans l'exem- ple 1.
EXEMPLE 3.
La composition de la charge qu'on prépare comme dans
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liexemple l, est la suivante: nitrate de 6uanidine 80 ; hypophosphite de calcium 20 La CODu6tion de cette charge se produit sans flamme à uns vitesse inférieure à celle de la charge de composition correspondante des exemples 1 ou 2.
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EXEMPLE 4.
La composition de la charge, .que l'on prépare corame 'décrit dans lexemple 1, est la suivante :
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nitrodicyanodiamidine 69 %; hypophosphite c'anonium 3 1/2 %; nitrate à "ammon1um 2? 1/2 .
EXEMPLE 5.
On 'broie les ingrédients indiqués ci-dessous dans un broyeur à meules verticales, jusqutà ce qu'ils soient à un état fi- nement divisé, on les comprime en forme de bloc, on les concasse et on les tamise, les grains passant par un tamis à 12 mailles mais étant retenus par un tamis à 16 mailles British Standard Spécification (spécification des normes anglaises). Ces ingré- dients sont :
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nitrate de guanidine 52 ; hypophosphite àQauioni1uii 35 % nitrate de potassium 13 %.
On introduit 50 gr. d'une charge de cette composition dans un tube dacier d'un diamètre intérieur de 1 194 pouce et de 4 pieds de longueur, contenant déjà, dans son extrémité fermée, une épais- seur de sable de 1 pied 10 pouces. On bourre ensuite ce tube, à son autre extrémité, de sable et d'un bouchon en bois par lequel passent les conducteurs aboutissant à un petit inflammateur ne dé- gageant pas de gaz, du genre décrit dans le brevet anglais N 415408.
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Lorsque on fait passer le courant par l if'intlammateur il se produit, sans délai apparent, une explosion qui fait sauter le tube. Cette explosion ntest pas accompagnée d1une flamme et n'enfiamw pas un mélange de méthane et d'air à 9 %.
On peut enployer la composition tamisée comme poudre de mine non-détonante, avantageusement dans un tube d'acier résistant la pression et possédant une fermeture cédant à une pression de 11-ordre de 12 tonnes par pouce carré, tel qu'on l'emploie dans le sautage de mines dit Hydrox. , La décomposition non-détonante peut être provoquée par un inflammateur ne dégageant pas de gaz, du genre susmentionné, ou par un détonateur électrique.
REVENDICATIONS
1.- Charges génératrices de gaz du genre défini plus haut, caractérisées en ce quelles contiennent un mélange de lun ou de plusieurs des composés suivants: la nitroguanidine, le
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nitrate de guanidine, la nitrodicyanodiamidine et le nitrate de dicyanodiamidine, ainsi qu'un hypophosphite métallique ou de l'hypophosphite à'>a1mnoniYk*