CH631260A5 - Amorce electrique a composition conductrice. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne une amorce électrique comprenant une composition pyrotechnique conductrice d'amorçage.
Dans de telles amorces, la mise à feu de la composition pyrotechnique conductrice est réalisée en mettant sous tension deux électrodes disposées en contact électrique avec la composition pyrotechnique conductrice précitée.
Dans un exemple de réalisation connu, l'une de ces électrodes est constituée par une rondelle métallique et l'autre électrode est constituée par un corps métallique présentant une surface plane parallèle à la rondelle précitée. Cette rondelle métallique est séparée de la surface plane du corps métallique par une autre rondelle en matière diélectrique. La cavité cylindrique définie entre ces deux rondelles est remplie par la composition pyrotechnique conductrice précitée.
Cette composition pyrotechnique conductrice d'amorçage est d'autre part placée au contact de la charge pyrotechnique utile de l'amorce qui peut être constituée par exemple par du fulminate de mercure, du trinitroré-sorcinate de plomb, de l'azoture de plomb ou du tétrazène.
La composition pyrotechnique conductrice d'amorçage peut être constituée par un explosif choisi parmi les composés précités, additionné d'une matière conductrice particulaire telle que du graphite.
Les amorces à composition pyrotechnique conductrice du genre précité présentent des inconvénients.
En premier lieu il est difficile de réaliser une homogénéité parfaite de la composition pyrotechnique conductrice, de sorte que lors de la fabrication en série, on constate des écarts considérables entre les résistances électriques des différents échantillons de composition.
Par ailleurs, un courant électrique parasite même relativement faible peut provoquer l'initiation accidentelle de ces amorces. D'autre part, ces amorces sont très sensibles aux décharges d'origine électrostatique. En outre, on constate que la résistance électrique des compositions pyrotechniques conductrices évolue dans le temps, ce qui entraine des modifications sensibles des conditions de fonctionnement de ces amorces. Par ailleurs, l'expérience a montré que la rondelle diélectrique servant de pont d'isolation entre les électrodes de l'amorce peut constituer un réservoir électrostatique pouvant être la cause de fonctionnements exceptionnels.
Les essais ont montré d'autre part que la plage d'énergie d'initiation de ces amorces était très étendue. En effet, pour certaines tensions faibles, l'amorce peut exceptionnellement fonctionner avec quelques microjoules d'énergie, tandis qu'on peut constater sur d'autres amorces des ratés exceptionnels à la mise à feu sous une énergie de l'ordre du joule.
La plupart des inconvénients précités peuvent s'expliquer par le fait que la résistance électrique de la composition pyrotechnique conductrice varie en fonction de l'énergie électrique qu'on lui applique. Ceci tient au fait que les particules conductrices (généralement du graphite) sont distribuées d'une manière non uniforme dans la composition pyrotechnique de ces amorces. Sous une tension relativement faible, le courant circule entre ces particules conductrices suivant des chemins longs et sinueux. Par contre, lorsque l'amorce est soumise à une tension assez élevée les chemins de courant précités sont courtcircuités par des micro-arcs, de sorte que l'amorce fonctionne sur une résistance dynamique de valeur nettement inférieure à sa résistance statique sous faible tension. On comprend par conséquent que dans ces conditions la mise à feu peut être effectuée à un seuil d'énergie très faible.
Le but de la présente invention est de créer une amorce à composition pyrotechnique présentant une sécurité et une fiabilité de fonctionnement nettement améliorées par rapport à celles des amorces connues.
L'amorce électrique visée par l'invention comprend une composition pyrotechnique conductrice d'amorçage placée au contact d'une charge pyrotechnique utile et deux électrodes disposées en contact électrique avec la composition pyrotechnique conductrice précitée.
Suivant l'invention, les deux électrodes sont reliées à une résistance électrique stable branchée en parallèle avec la composition pyrotechnique conductrice.
Grâce à cette résistance électrique stable, branchée en parallèle avec la composition pyrotechnique conductrice, l'énergie de mise à feu est distribuée entre cette résistance en parallèle et la composition pyrotechnique.
On obtient ainsi une constance de fonctionnement de l'amorce supérieure à ce qu'on obtient dans les réalisations connues.
Par ailleurs, la mise en parallèle de la résistance stable précitée avec la composition conductrice qui varie beaucoup en fonction de l'énergie appliquée, entraîne une désensibilisation considérable de l'amorce au niveau des seuils de raté sans pour cela influencer significativement le seuil de fonctionnement certain de l'amorce.
L'inventi m s'applique de préférence aux amorces électriques dans lesquelles l'une des électrodes est constituée par une rondelle métallique et l'autre électrode est constituée par un corps métallique présentant une surface plane parallèle à la rondelle précitée.
Selon une version préférée la rondelle précitée est séparée de la surface plane du corps métallique par une rondelle en matière électriquement résistante, constituant la résistance s
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électrique en parallèle, la cavité créée par ces rondelles étant remplie par la composition pyrotechnique conductrice. Cette rondelle en matière électriquement résistante remplace par conséquent les rondelles en matériau diélectrique utilisées dans les amorces électriques connues.
Selon une version avantageuse la résistance électrique en parallèle possède une valeur ohmique qui est comprise sensiblement entre 0,8 et 2 fois celle de la résistance de la composition pyrotechnique conductrice.
Cette résistance branchée en parallèle avec la composition pyrotechnique conductrice peut être réalisée en une matière thermoplastique chargée de graphite, ce qui permet d'obtenir aisément une résistance présentant une valeur ohmique de même ordre de grandeur que celle de la composition conductrice.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description qui va suivre.
Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples:
- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une amorce électrique conforme à l'invention.
- La figure 2 est un schéma pour illustrer le fonctionnement de l'amorce électrique conforme à l'invention.
En référence à la figure 1, l'amorce conforme à l'invention comprend une enveloppe métallique extérieure 1 sensiblement cylindrique renfermant la charge pyrotechnique utile 2 de l'amorce et la composition conductrice 3. La charge pyrotechnique utile 2 est séparée de l'enveloppe métallique extérieure 1 par un godet 4 en métal dont le fond est muni d'une ouverture centrale 5. La charge pyrotechnique utile 2 est recouverte par une coupelle métallique 2a qui comprime cette charge 2 vers la composition.pyrotechnique conductrice 3. Cette composition conductrice 3 est en contact avec la charge utile 2 par l'ouverture centrale 5 du godet isolant 4.
La composition conductrice 3 est placée en contact électrique avec deux électrodes 6 et 7. L'électrode 6 est constituée par un corps métallique présentant une surface plane 8 en contact avec la composition conductrice 3. L'électrode 7 est une rondelle métallique disposée sous le godet métallique 4, parallèlement à la surface plane 8. La rondelle 7 et le corps métallique 6 sont isolés électriquement par rapport à l'enveloppe métallique extérieure 1 par un godet isolant 9 entourant cette rondelle 7 et ce corps 6.
Par ailleurs, la surface plane 8 du corps 6 est séparée de la rondelle 7 par une autre rondelle 10 de dimensions sensiblement identiques à celles de la rondelle 7. Cette rondelle 10 présente une résistance électrique prédéterminée, stable en fonction de l'énergie qui lui est appliquée. La cavité cylindrique définie par les ouvertures 7a et 10a des rondelles 7 et 10 est remplie par la charge pyrotechnique conductrice 3.
La rondelle 10 constitue une résistance électrique branchée en parallèle avec la résistance constituée par la composition conductrice 3.
La résistance de cette rondelle 10 est de préférence comprise sensiblement entre 0,8 et 2 fois la résistance propre de la composition pyrotechnique conductrice 3.
La résistance 10 peut être réalisée en une matière thermoplastique ou en caoutchouc rendu conducteur par des particules de graphite.
La proportion pondérale de graphite est de préférence comprise entre 3 et 10% par rapport au poids total de la rondelle 10. Lors de la fabrication de la rondelle résistante 10, cette dernière est comprimée sous une pression de l'ordre de 1000 bars. Dans ces conditions, cette rondelle 10 présente une résistivité comprise entre 300 et 2000 ohms • cm suivant la teneur de graphite.
Pour assurer un bon contact électrique entre la rondelle résistance 10 et les électrodes constituées par la rondelle 7 et le corps 6, cette rondelle résistante 10 et les électrodes constituées par la rondelle 7 et le corps 6, cette rondelle résistante 10 est comprimée entre ces deux électrodes 6 et 7 sous l'effet de la pression exercée par la charge utile 2.
On va maintenant décrire en référence à la figure 2 le fonctionnement de l'amorce électrique conforme à l'invention.
Selon le schéma de la figure 2, on voit que la rondelle 10 disposée entre les électrodes 6 et 7 est équivalente à une résistance Rp branchée en parallèle avec la résistance Rs constituée par la composition pyrotechnique conductrice 3. Dans ces conditions, lors de la mise à feu de l'amorce, l'énergie de mise à feu est distribuée entre la composition 3 et sa résistance en parallèle constituée par la rondelle 10. Etant donné que la résistance électrique de la composition conductrice 3 varie beaucoup en fonction de l'énergie appliquée aux électrodes 6 et 7, la mise en parallèle avec la résistance de cette composition 3 d'une résistance fixe permet de désensibiliser considérablement l'amorce au niveau du seuil de raté sans pour cela influencer significativement le seuil de fonctionnement certain de l'amorce.
Ce résultat peut être montré à l'aide des calculs suivants:
Dans le cas d'une tension U = 1 (l'unité) appliquée entre les électrodes 6 et 7 de l'amorce, en régime statique, l'énergie W consommée dans l'amorce est égale à (1/Rs + 1/Rp) t relation dans laquelle Rs est la résistance statique de la composition conductrice 3, Rp la résistance de la rondelle 10 et t le temps.
Le rapport Wrs /W de l'énergie consommée dans la composition conductrice 3 sur l'énergie totale W, est égale à:
(1/Rs)t (l/Rs+l/Rp)-t
Rs étant en général du même ordre de grandeur que Rp, on supposera pour simplifier que Rs = Rp. Par conséquent Wrs/West égal à 1/2.
En régime dynamique, la résistance dynamique de la com-
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position conductrice 3 est égale à £ Rs, k pouvant varier entre 2 et 10, dans le domaine des énergies électriques considéré par la présente invention.
Dans ce cas: WRd/W = k/(l +k)
Pour k = 2 WRd/W = 2/3
Pour k = 5 WRd/W = 5/6
Pourk = 10 WRd/W = 10/ll
Les calculs ci-dessus montrent qu'au régime statique, la composition conductrice 3 ne dissipe que la moitié de l'énergie appliquée tandis qu'elle en dissipe une fraction beaucoup plus grande dès que la résistance dynamique Rd devient très différente, de la résistance statique Rs.
La différence entre la tension dite de sécurité et la tension dite de fonctionnement amplifie considérablement la différence d'énergie consommée dans l'amorce au seuil correspondant.
En pratique, la tension dite de fonctionnement est égale à environ 2 à 3 fois la tension de sécurité. L'échelon de tension correspondant favorise beaucoup l'appel de courant dans une résistance de comportement dynamique alors beaucoup plus faible. Dans ce cas la probabilité de fonctionnement s'élève à énergie égale, ce qui se traduit par de faibles énergies d'initiation de l'amorce tandis qu'à basse tension, cette probabilité très diminuée par l'amorce conforme à l'invention exige une énorme quantité d'énergie.
Par conséquent la résistance électrique globale constituée
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fixe en parallèle sur la résistance de la composition conductrice 3 diminue relativement la dérive de résistance.
On donne ci-après à titre d'exemple comparatif, les carac-
5 téristiques et performances comparées d'une amorce classique et d'une amorce conforme à l'invention différant de cette dernière par le fait qu'elle comprend une rondelle résistante 10 placée entre les électrodes 6 et 7 au lieu d'une rondelle électriquement isolante.
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Amorce classique
■Amorce conforme à l'invention
Diamètre
8 mm g mm
Nature de la rondelle comprise entre les électrodes acétate de cellulose caoutchouc chargé de graphite
Epaisseur de cette rondelle
0,10 mm
0,20 mm
Nature de la charge d'allumage
Trinitrorésorcinate de plomb, chlorate de potasse, nitrate de baryum, siliciure de calcium graphite idem
Résistance moyenne
70 ohms
48 ohms
Ecart type par rapport à la résistance moyenne
35%
25%
Evolution de la résistance après un mois de vieillissement
13 à 20%
3 à 5%
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par la résistance intrinsèque Rs de la composition 3 et de la résistance fixe Rp de la rondelle 10 branchée en parallèle avec cette dernière est plus précise que pour une amorce classique. De plus l'association de deux résistances de précision données conduit à une certaine compensation des erreurs statiques supérieure à leur dispersion.
D'autre part, la résistance électrique de l'amorce conforme à l'invention évolue beaucoup moins dans le temps que dans les amorces connues. En effet, le fait de mettre une résistance
Tension de non fonctionnement certain 3 à 4 volts 6 à 8 volts
Energie de fonctionnement sous 10 volts (tension de sécurité)
- à 99% de ratés 5 à 10 microjoules 2000 à 5000 microjoules
- à 99% de fonctionnement 200 à 1000 microjoules 50 000 à 400 000 microjoules
Energie de fonctionnement sous 18 volts (tension de fonctionnement)
- à 99% de ratés 5 à 10 microjoules 40 à 100 microjoules
- à 99% de fonctionnement 160 à 400 microjoules 300 à lOOOmicrojoules
Temps de fonctionnement de l'amorce sous l'énergie <80 microseconde <80 microseconde normale de mise à feu
En comparant les données numériques indiquées dans le 55 tableau ci-dessus, on voit que l'amorce conforme à l'invention présente des performances pyrotechniques voisines de celles de l'amorce classique. Par contre l'amorce conforme à l'invention présente une résistance un peu plus constante et nettement plus stable dans le temps. 60
De plus, le seuil de tension donnant le raté absolu passe en moyenne de 3,5 à 7 volts environ. Sous 10 volts, au seuil de sécurité, l'amorce conforme à l'invention est environ.
1 000 fois moins sensible que l'amorce classique ce qui est considérable. Toutefois, sous 18 volts de tension, c'est-à-dire 6s au seuil de fonctionnement de l'amorce, l'amorce conforme à l'invention n'est que 2 fois moins sensible que l'amorce classique, ce qui est négligeable en pratique.
L'amorce conforme à l'invention apporte par conséquent une sécurité de fonctionnement nettement accrue par rapport à l'amorce classique.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple que l'on vient de décrire et l'on peut apporter à celui-ce de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, l'invention s'applique aussi bien aux amorces fonctionnant sous faible tension (10 à 20 volts) qu'aux amorces fonctionnant à moyenne tension (par exemple 200 volts).
L'amorce conforme à l'invention est également applicable aux détonateurs devant résister à des accélérations importantes.
Par ailleurs, la forme des électrodes 6 et 7 et celle de la
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résistance 10 branchée en parallèle avec la composition pyrotechnique conductrice 3 peut être différente de celle représentée sur les figures.
D'autre part la résistance 10 peut être réalisée en tout maté631260
riau approprié présentant une résistivité comparable à celle de la composition conductrice 3 pourvu que cette résistance soit suffisamment stable en fonction de l'énergie qui lui est appliquée.
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1 feuille dessins
Claims (6)
- 631 2602REVENDICATIONS1. Amorce électrique comprenant une composition pyrotechnique conductrice d'amorçage, placée au contact de la charge pyrotechnique utile de l'amorce et deux électrodes disposées en contact électrique avec la composition pyrotechnique conductrice, caractérisée en ce que les deux électrodes (6,7) sont reliées à une résistance électrique stable (10) branchée en parallèle avec la composition pyrotechnique conductrice (3).
- 2. Amorce électrique conforme à la revendication 1, l'une des électrodes étant constituée par une rondelle métallique et l'autre électrode étant constituée par un corps métallique présentant une surface plane parallèle à la rondelle précitée, caractérisée en ce que cette rondelle est séparée de la surface plane du corps métallique par une rondelle en matière électriquement résistante constituant ladite résistance en parallèle, la cavité cylindrique créée par ces deux rondelles étant remplie par la composition pyrotechnique conductrice.
- 3. Amorce électrique conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite résistance électrique en parallèle possède une valeur ohmique qui est comprise entre 0,8 et 2 fois celle de la résistance statique de la composition pyrotechnique conductrice.
- 4. Amorce électrique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la résistance électrique branchée en parallèle est réalisée en une matière thermoplastique chargée de graphite.
- 5. Amorce électrique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la résistance branchée en parallèle est réalisée en caoutchouc renfermant entre 3 et 10% de graphite.
- 6. Amorce électrique conforme à l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que le matériau électriquement résistant de ladite résistance présente une résisti-vité comprise entre 300 et 2000 ohms.cm.
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| DE2937933A1 (de) | 1980-03-27 |
| IT1123218B (it) | 1986-04-30 |
| FR2436963B1 (fr) | 1981-08-14 |
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| PUE | Assignment |
Owner name: GIAT INDUSTRIES |
|
| PL | Patent ceased |