FR2857738A1 - Composant pyrotechnique et procede de fabrication et de montage d'un tel composant - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un composant pyrotechnique (1) comprenant au moins un moyen d'initiation (6) disposé entre deux broches (3a,3b) séparées par un matériau isolant (4) ainsi qu'au moins un moyen (9) de protection contre les courants induits qui est disposé entre les broches (3a,3b) et en parallèle avec le moyen d'initiation (6). Ce composant est caractérisé en ce que le moyen de protection (9) est disposé à l'intérieur d'un logement (8) aménagé en partie sur chaque broche (3a,3b) et en partie dans le matériau isolant (4).L'invention a également pour objet un procédé de fabrication et de montage d'un tel composant.

Description

Le domaine technique de l'invention est celui des

composants pyrotechniques d'initiation tels que les détonateurs ou les inflammateurs.

Ces composants comprennent généralement au moins un moyen 5 d'initiation (tel un filament ou une plaquette semiconductrice) disposé entre deux broches qui sont séparées par un matériau isolant.

Un des inconvénients des initiateurs connus est leur sensibilité aux environnements électromagnétiques sévères, 10 notamment tels qu'ils existent à proximité d'installation de transmission radiofréquence ou de moyens de surveillance radars.

En effet les rayonnements de fréquences radio ou radar (radio: de 200 KHz à 150 MHz, radar: de 150 MHz à 40 GHz) 15 engendrés par ces installations induisent dans le moyen d'initiation un courant dont l'intensité peut conduire à une altération de la fiabilité de l'initiateur, voire à une mise à feu intempestive.

Pour empêcher un tel phénomène, il est connu (notamment 20 par les brevets US5099762 et W09802711) de placer une capacité entre les broches du composant et en parallèle avec le moyen d'initiation. Cette capacité assure une dérivation des courants induits par les hautes fréquences. L'intensité induite qui circule dans le moyen d'initiation est alors 25 insuffisante pour conduire à la dégradation ou au fonctionnement intempestif.

Cependant l'adjonction d'une telle capacité dans un initiateur est complexe. Il est nécessaire de prévoir un montage externe au composant qui est encombrant et qu'il 30 n'est pas toujours possible de mettre en place lorsque le volume disponible est réduit, par exemple dans une application munitionnaire.

Il a été proposé par le brevet FR2784176 d'incorporer un ou plusieurs composants de filtrage à l'intérieur du logement 35 renfermant la composition pyrotechnique.

Cependant cette solution réduit le volume disponible pour la charge pyrotechnique, donc les performances de l'initiateur.

Par ailleurs la présence du (ou des) composant de filtrage dans l'espace du chargement pyrotechnique gêne la compression de la composition et nuit à l'établissement d'un contact intime entre le moyen d'initiation et la composition 5 pyrotechnique et peut en outre créer des incidents (mise à feu intempestive) lors du chargement.

C'est le but de l'invention que de proposer un composant pyrotechnique d'initiation ne présentant pas de tels inconvénients.

Ainsi le composant pyrotechnique selon l'invention incorpore un moyen de protection contre les courants induits qui ne gêne pas l'intégration du composant dans un dispositif d'amorçage ou d'allumage.

Ainsi l'invention a pour objet un composant pyrotechnique 15 comprenant au moins un moyen d'initiation disposé entre deux broches séparées par un matériau isolant ainsi qu'au moins un moyen de protection contre les courants induits qui est disposé entre les broches et en parallèle avec le moyen d'initiation, composant caractérisé en ce que le moyen de 20 protection est disposé à l'intérieur d'un logement aménagé en partie sur chaque broche et en partie dans le matériau isolant.

Selon un mode de réalisation, les broches pourront former une embase comprenant une face supérieure sur laquelle sont 25 fixés le ou les moyens d'initiation, le logement du moyen de protection étant disposé sur la face supérieure de l'embase.

Selon un autre mode de réalisation les broches pourront former une embase comprenant une face inférieure sur laquelle est aménagé le logement du moyen de protection.

D'une façon préférée, le moyen de protection sera un composant à montage en surface qui occupera sensiblement tout son logement et qui sera soudé ou collé par ses extrémités en contact avec les broches.

L'embase pourra être solidaire d'un godet recevant au 35 moins une composition pyrotechnique recouvrant le ou les moyens d'initiation ainsi que le ou les moyens de protection.

L'embase pourra être configurée sous la forme d'un montage coaxial comprenant une broche axiale et au moins une broche périphérique séparée de la broche axiale par une couche de matériau isolant annulaire.

Le ou les moyens de protection pourront comprendre au moins un condensateur.

Le moyen de protection pourra ainsi être constitué par deux condensateurs montés chacun dans un logement distinct.

Chaque condensateur pourra avoir une capacité différente.

La capacité globale du moyen de protection pourra être comprise entre 1 nano Farad et 10 nano Farad.

L'invention a également pour objet un procédé de fabrication et de montage d'un tel initiateur, procédé caractérisé par les étapes suivantes: on réalise au moins deux broches conductrices comportant chacune au moins une encoche radiale aménagée au niveau d'une 15 de ses extrémités, on positionne ces broches dans un moule permettant le surmoulage d'un isolant entre les broches, de façon à réaliser une embase, une languette étant disposée entre les deux encoches pour épargner dans la masse de l'isolant la 20 forme d'un logement reliant les encoches, on surmoule l'isolant entre les broches, on laisse refroidir puis on démoule l'embase.

Selon d'autres caractéristiques du procédé : on positionne un composant à montage en surface à 25 l'intérieur d'au moins un logement délimité par les encoches portées par chaque broche, on pose de la pâte à braser entre chaque extrémité du composant et les encoches de l'embase, on réalise un scellement des brasages.

D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels: - les figures la et lb représentent un premier mode de 35 réalisation d'un composant selon l'invention, la figure la étant une vue en coupe longitudinale et la figure lb une vue extérieure du composant suivant la direction F1 repérée à la figure la, - les figures 2a et 2b représentent (sans les compositions pyrotechniques) un deuxième mode de réalisation d'un composant selon l'invention, la figure 2a étant une vue en coupe longitudinale et la figure 2b une vue extérieure du composant suivant la direction F2 repérée à la figure 2a, - les figures 3a et 3b représentent (sans les compositions pyrotechniques) un troisième mode de réalisation d'un composant selon l'invention, la figure 3a étant une vue en coupe longitudinale et la figure 3b une vue extérieure du 10 composant suivant la direction F3 repérée à la figure 3a, - les figures 4a et 4b représentent (sans les compositions pyrotechniques) un quatrième mode de réalisation d'un composant selon l'invention, la figure 4a étant une vue en coupe longitudinale et la figure 4b une vue extérieure du 15 composant suivant la direction F4 repérée à la figure 4a, - les figures 5a et 5b sont deux vues d'une première électrode d'un composant selon l'invention, - les figures 6a et 6b sont deux vues d'une deuxième électrode d'un composant selon l'invention, - les figures 7, 8, 9 et 10 représentent différentes étapes du procédé selon l'invention, - la figure 11 représente une variante d'un composant selon l'invention.

En se reportant à la figure 1 un composant pyrotechnique 25 d'initiation 1 comprend une embase 2 formée par deux broches 3a, 3b conductrices séparées par un bloc isolant 4.

Les broches sont reliées au niveau d'une de leur extrémité par un moyen d'initiation 6, qui est ici un fil résistif soudé à chaque broche 3a, 3b.

L'embase 2 est positionné au fond d'un godet 5, en appui sur une collerette 5a du godet (montage serré par exemple).

Ce godet délimite avec l'embase 2 un volume interne 7 à l'intérieur duquel sont disposées deux couches de compositions pyrotechniques 18 et 19 qui sont mises en place 35 par exemple par compression sur le moyen d'initiation 6. Un paillet 17 ou couvercle de fermeture est rendu solidaire du godet 5 par exemple par sertissage et obture le volume interne 7.

La nature de la ou des compositions pyrotechniques mises en oeuvre sera choisie en fonction de l'emploi souhaité pour le composant pyrotechnique 1. De telles compositions sont bien connues de l'Homme du Métier et ne font pas l'objet de la présente invention.

Si le composant est une amorce détonateur, on associera par exemple une composition d'allumage 18 à base d'explosif primaire avec une composition renforçatrice 19 de type explosif secondaire engendrant une onde de choc permettant 10 l'initiation d'un explosif.

Si le composant est un inflammateur, on associera par exemple une composition d'initiation 18 (par exemple associant zirconium et perchlorate de potassium) avec une composition pyrotechnique d'allumage 19 engendrant une flamme 15 permettant la mise à feu d'un chargement propulsif ou d'une composition pyrotechnique telle une composition génératrice de gaz.

Conformément à ce mode particulier de réalisation de l'invention, l'embase 2 comporte au niveau d'une face 20 inférieure 2a un logement 8 sensiblement parallélépipédique qui est en partie délimité par les deux broches 3a et 3b qui comportent des méplats 10a,10b.

Ce logement permet la mise en place d'un moyen de protection 9 qui est ici un condensateur de technologie CMS 25 (composant monté en surface).

Ces composants sont d'encombrement réduit et ils sont soudables à un circuit électronique par leurs surfaces d'extrémité. Du fait de la forme du logement 8, les surfaces d'extrémité du condensateur 9 sont en contact avec les 30 broches 3a, 3b au niveau des méplats 10a, 10b. La solidarisation ainsi que le contact électrique seront assurés par refusion en phase vapeur ( ou infrarouge) ou par le dépôt de pâte à braser entre les broches 3a,3b et les extrémités du condensateur 9, un passage au four permet dans ce cas 35 d'assurer la liaison. Enfin il peut être envisagé de réaliser les liaisons électriques à l'aide de colle conductrice.

Le logement 8 a une profondeur suffisante pour que le condensateur 9 se trouve entièrement à l'intérieur du logement 8 et ne soit donc pas en saillie par rapport à la face arrière 2a de l'embase 2.

Ainsi le moyen de protection s'intègre entièrement dans le volume de l'initiateur et il ne pose aucun problème 5 d'intégration dans un montage, par exemple dans une munition.

Le condensateur se trouve monté entre les broches 3a et 3b et en parallèle avec le moyen d'initiation 6. Il sera choisi avec une capacité comprise entre 1 nano farad et 10 nano farad.

Un tel choix de capacité permet d'assurer une atténuation suffisante dans la gamme de fréquence radio / radar.

Pour une telle gamme de capacité, les condensateurs CMS réalisés suivant la technologie céramique multicouches ont un encombrement réduit (longueur de 1 à 3,5mm, largeur et 15 épaisseur de 0,5 à 2.6mm) qui autorise un tel montage.

Cet initiateur se réalise aisément par surmoulage du matériau isolant 4 autour des broches 3a et 3b de façon à réaliser l'embase 2. Le matériau isolant 4 pourra être une céramique, ou bien du verre, ou encore une matière plastique. 20 Le logement 8 est obtenu, soit par usinage de l'embase 2 après surmoulage, soit directement lors du surmoulage par la mise en place d'un insert ou d'une forme adaptée solidaire d'une paroi du moule.

Les figures 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b et 11 montrent 25 d'autres modes de réalisation de l'invention. Pour la clarté de la description les compositions pyrotechniques 18 et 19 ainsi que le paillet 17 n'ont pas été représentés sur ces figures. Ces éléments structurels sont biens connus de l'Homme du Métier qui pourra les définir aisément en 30 s'appuyant par exemple sur la figure la.

Le mode de réalisation des figures 2a et 2b ne diffère du mode précédent que par la localisation du logement 8 pour le moyen de protection 9. Suivant ce mode, ce logement est réalisé au niveau d'une face supérieure 2b de l'embase 2.

Là encore le logement 8 se trouve aménagé en partie sur chaque broche 3a, et 3b et en partie dans le matériau isolant 4 de l'embase 2.

Le logement 8 se trouve ainsi délimité par des méplats 0la et 0lb portés par les extrémités des broches 3a, 3b.

Le logement 8 a une profondeur suffisante pour que le moyen de protection 9 se trouve entièrement à l'intérieur de 5 l'embase 2 et ne soit donc pas en saillie par rapport à la face avant 2b de l'embase 2.

Le moyen de protection 9 ne gêne donc pas la mise en place de la ou des compositions pyrotechniques dans le volume interne 7 du composant. Il est possible de comprimer les 10 compositions pyrotechniques sur le moyen d'initiation 6 sans la moindre difficulté, exactement comme s'il n'y avait pas de moyen de protection. La sécurité et la fiabilité se trouvent donc renforcées.

Ce composant se réalise aisément par moulage.

Les figures 3a et 3b montrent un initiateur selon un troisième mode de réalisation de l'invention, qui est également le mode de réalisation préféré.

Selon ce mode de réalisation, les broches 3a, 3b ont une structure coaxiale. La broche 3a est ainsi une broche 20 cylindrique qui est disposée sensiblement suivant l'axe du composant 1. La broche 3b ou broche périphérique est une couronne cylindrique métallique coaxiale à la broche 3a. Une couche ou anneau de matériau isolant 4 (verre, céramique ou matière plastique) sépare les deux broches 3a,3b. Les deux 25 électrodes 3a,3b séparées par la couche isolante 4 constituent une embase 2.

Un godet 5 entoure l'électrode annulaire 3b et il est fixé à celle ci, par exemple par soudure laser. Ce godet délimite avec l'embase 2 le volume interne 7 qui est destiné 30 à recevoir une ou plusieurs compositions pyrotechniques Un tel montage coaxial des broches d'un composant pyrotechnique est classique.

Conformément à l'invention, les broches 3a et 3b comportent chacune des encoches radiales. Ainsi la broche 35 centrale 3a porte deux encoches 12a et 12b (figure 3b) diamétralement opposées l'une à l'autre. D'une façon analogue la broche périphérique 3b porte deux encoches lla et llb disposées également de façon diamétralement opposée l'une à l'autre.

Les broches 3a et 3b sont orientées angulairement l'une par rapport à l'autre de telle sorte que chaque encoche 12a 5 ou 12b de la broche axiale 3a se trouve en regard d'une encoche lla ou llb de la broche périphérique 3b.

Par ailleurs le matériau isolant 4 porte des rainures qui sont disposées entre les encoches des broches. Rainures et encoches délimitent ainsi deux logements 8a et 8b sur la face 10 supérieure 2b de l'embase, logements qui reçoivent chacun un moyen de protection distinct 9a, 9b formé par un condensateur de technologie CMS.

Comme cela est plus particulièrement visible sur la figure 3b, le moyen d'initiation est constitué ici par deux 15 fils 6a et 6b qui sont soudés aux extrémités des broches 3a et 3b. D'une façon classique prévoir ainsi deux fils d'initiation permet d'accroître la fiabilité du composant pyrotechnique.

Là encore les logements 8a et 8b sont définis de façon à 20 recevoir complètement les moyens de protection 9a et 9b. Ces derniers ne sont donc pas en saillie par rapport à la face supérieure 2b de l'embase et ils ne perturbent donc pas la mise en place du chargement pyrotechnique.

La liaison électrique entre les broches 3a, 3b et les 25 moyens de protection 9a 9b est assurée par des dépôts de pâte à braser 13 (autres solutions possibles: refusion en phase vapeur ou infrarouge ou collage par colle conductrice). La pâte à braser complète par ailleurs l'obturation des logements 8a et 8b empêchant l'entrée de la composition 30 pyrotechnique dans ces logements.

Ce mode de réalisation permet d'utiliser de façon judicieuse les condensateurs disponibles dans le commerce et d'ajuster finement la valeur souhaitée pour la capacité équivalente.

La combinaison de plusieurs condensateurs en parallèle permet en effet d'obtenir facilement la capacité souhaitée pour la protection sans se trouver limité par les performances et les dimensions d'un condensateur unique.

Le procédé de fabrication de ce composant pyrotechnique va être maintenant décrit en référence aux figures 5 à 10.

Les figures 5a et 5b montrent respectivement en coupe et en vue de dessus la broche périphérique 3b.

D'une façon analogue les figures 6a et 6b montrent respectivement en coupe et en vue de dessus la broche axiale 3a.

Au cours d'une première étape du procédé selon l'invention, on réalise sur les broches 3a et 3b les encoches 10 radiales lla, 11b, 12a et 12b. Ces encoches seront obtenues aisément par usinage.

On positionne ensuite ces broches dans un moule 14 (figure 7).

Une paroi de fond du moule comporte des languettes 15 qui 15 permettent le positionnement angulaire correct des broches l'une par rapport à l'autre et qui s'interposent entre deux encoches lla et 12a (ou llb et 12b).

Le matériau isolant (verre, céramique ou matière plastique) est introduit (flèches C) dans l'espace annulaire 20 16 séparant les broches 3a et 3b. Les languettes 15 délimitent à l'intérieur de l'espace annulaire 16 la forme des logements 8a, 8b qui doivent relier les encoches lla,12a et 11b, 12b.

L'isolant réalise un surmoulage des broches, de façon à 25 réaliser l'embase 2. Après refroidissement on retire l'embase du moule.

Les figures 9 et 10 montrent deux étapes ultérieures du procédé selon l'invention.

La figure 9 montre l'embase 2 sortie du moule et qui 30 comporte au niveau de sa face supérieure 2b les deux logements 8a, 8b.

Après démoulage de l'embase 2 on positionne (figure 10) un moyen de protection 9a, 9b sous la forme d'un composant à montage en surface (CMS) à l'intérieur de chaque logement 8a, 35 8b.

On dépose (dépôt symbolisé par les flèches B) de la pâte à braser 13 à l'état liquide entre chaque extrémité des composants 9a, 9b et les encoches correspondantes (lla,12a, llb, 12b) de l'embase 2.

On réalise un scellement des brasages par exemple par un passage au four.

Le scellement peut aussi être réalisé par refusion des extrémités étamées du CMS en phase vapeur ou par infrarouge (ou éventuellement par colle conductrice) Une fois les scellements refroidis, on poursuit le montage du composant pyrotechnique suivant les techniques 10 connues de l'art antérieur: soudure du godet 5, fixation du moyen d'initiation entre les broches, chargement en compositions pyrotechniques, compression éventuelle, bouchage et sertissage.

Différentes variantes sont possibles sans sortir du cadre 15 de l'invention.

Il est ainsi possible de réaliser un composant coaxial ne comportant qu'un seul moyen de protection.

Les figures 4a et 4b montrent une telle variante dans laquelle le moyen d'initiation est encore constitué par deux 20 fils 6a et 6b, et le moyen de protection est constitué par un seul condensateur 9 disposé dans un logement 8 aménagé en partie sur chaque broche 3a et 3b et en partie dans le matériau isolant 4.

Lorsque deux moyens de protection sont prévus, il est possible de les disposer angulairement avec un angle quelconque. La figure 11 montre ainsi en vue de dessus une variante d'un composant dans lequel les logements 8a, 8b des moyens de protection 9a, 9b forment un angle de 120 .

Il est aussi possible de mettre en oeuvre l'invention avec 30 un moyen d'initiation de nature différente, par exemple formé par une plaquette semi-conductrice. De tels moyens d'initiation sont biens connus de l'Homme du Métier notamment par les brevets EP711400 et US6054760.

Il est enfin possible de mettre en oeuvre l'invention avec 35 un moyen de protection de nature différente par exemple associant une capacité et une résistance comme décrit par le brevet FR2784176. Dans ce cas un logement recevra la capacité et l'autre la résistance.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1- Composant pyrotechnique (1) comprenant au moins un moyen d'initiation (6) disposé entre deux broches (3a,3b) 5 séparées par un matériau isolant (4) ainsi qu'au moins un moyen de protection contre les courants induits qui est disposé entre les broches et en parallèle avec le moyen d'initiation, composant caractérisé en ce que le moyen de protection (9, 9a,9b) est disposé à l'intérieur d'un logement 10 (8,8a,8b) aménagé en partie sur chaque broche (3a,3b) et en partie dans le matériau isolant (4) .

2- Composant pyrotechnique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les broches (3a,3b) forment une embase (2) comprenant une face supérieure (2b) sur laquelle sont 15 fixés le ou les moyens d'initiation (6,6a,6b), le logement (8,8a,8b) du moyen de protection (9,9a,9b) étant disposé sur la face supérieure (2b) de l'embase.

3- Composant pyrotechnique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les broches (3a,3b) forment une embase 20 (2) comprenant une face inférieure (2a) sur laquelle est aménagé le logement (8) du moyen de protection (9).

4- Composant pyrotechnique selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen de protection (9,9a,9b) est un composant à montage en surface qui occupe sensiblement 25 tout son logement (8,8a,8b) et qui est soudé ou collé par ses extrémités en contact avec les broches (3a,3b).

5- Composant pyrotechnique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'embase (2) est solidaire d'un godet (5) recevant au moins une composition pyrotechnique (18,19) 30 recouvrant le ou les moyens d'initiation (6,6a,6b) ainsi que le ou les moyens de protection (9,9a,9b).

6- Composant pyrotechnique selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'embase (2) est configurée sous la forme d'un montage coaxial comprenant une broche axiale 35 (3a) et au moins une broche périphérique (3b) séparée de la broche axiale par une couche (4) de matériau isolant annulaire.

7- Composant pyrotechnique selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ou les moyens de protection (9,9a,9b) comprennent au moins un condensateur.

8- Composant pyrotechnique selon la revendication 7, 5 caractérisé en ce que le moyen de protection est constitué par deux condensateurs (9a,9b) montés chacun dans un logement distinct (8a,8b).

9- Composant pyrotechnique selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque condensateur (9a,9b) à une 10 capacité différente.

10- Composant pyrotechnique selon une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la capacité globale du moyen de protection est comprise entre 1 nano Farad et 10 nano Farad.

11- Procédé de fabrication et montage d'un initiateur 15 selon une des revendications précédentes, procédé caractérisé par les étapes suivantes: on réalise au moins deux broches conductrices (3a,3b) comportant chacune au moins une encoche radiale (lla,llb,12a,12b) aménagée au niveau d'une de ses extrémités, 20 on positionne ces broches (3a,3b) dans un moule (14) permettant le surmoulage d'un isolant (4) entre les broches, de façon à réaliser une embase (2), une languette (15) étant disposée entre les deux encoches (lla,llb,12a,12b) pour épargner dans la masse de l'isolant la forme d'un logement 25 (8a,8b) reliant les encoches, on surmoule l'isolant entre les broches, on laisse refroidir puis on démoule l'embase (2).

12- Procédé de fabrication et montage d'un initiateur selon la revendication 11, procédé caractérisé en ce que: on positionne un composant (9a,9b) à montage en surface à l'intérieur d'au moins un logement (8a,8b) délimité par les encoches (11a,llb,12a,12b) portées par chaque broche (3a,3b), on pose de la pâte à braser (13) entre chaque extrémité du composant et les encoches de l'embase, 35 on réalise un scellement des brasages.