FR2922874A1 - Procede et dispositif pyrotechnique autonome de pressurisation et eventuellement ouverture d'enceintes. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif (1 ; 1') de pressurisation et d'ouverture d'enceinte (11) faisant intervenir des moyens pyrotechniques (3). Ladite invention trouve notamment application dans un contexte d'anomalie susceptible de conduire à des échauffements de l'enceinte (11). De façon caractéristique, le procédé fait intervenir une charge thermo-initiable ; le dispositif est exempt de commande d'allumage.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif autonome faisant intervenir des moyens pyrotechniques, pour la pressurisation, en particulier la pressurisation et l'ouverture, d'une enceinte dans des contextes d'échauffements.

Elle s'applique à la gestion, en particulier à la sécurité, des enceintes pouvant présenter, au vu de leur contenu et/ou fonctionnement, un effet potentiellement dangereux (inflammation, explosion, projections), en cas d'une anomalie (du fait, par exemple, d'une surcharge mécanique ou électrique, d'un court-circuit, d'une friction excessive, d'une fuite de liquide de refroidissement, d'une fuite d'agent de lubrification ou de l'emballement d'une réaction chimique ou électrochimique) produisant un échauffement anormal global de l'enceinte ou localisé de l'un de ses composants. La présente invention s'applique tout particulièrement aux domaines des réacteurs chimiques, des piles, des accumulateurs électriques (pouvant être disposés en batterie), des circuits de distribution de fluides, des réservoirs de gaz, des munitions. La gestion des enceintes et notamment leur sécurité peut reposer sur l'emploi d'ensembles dits "actifs" comprenant, pour assurer la fonction de sécurité, un capteur électronique, un système de traitement et de gestion d'une action. Ces systèmes souples dans leur utilisation et adaptés à de nombreux contextes s'avèrent coûteux à l'achat et lourds en entretien et maintenance. Ils sont en outre peu adaptés dès lors qu'ils doivent être diffusés à bas coût sur un grand nombre d'objets. Le besoin de systèmes autonomes, sans entretien et disposant 25 d'une durée de vie d'environ quinze ans en condition opérationnelle, est apparu. Dans le domaine de l'ouverture d'enceintes pressurisées, des systèmes basés sur des matériaux fusibles ont été décrits. La demande de brevet WO 2005/116435 propose un moteur à cycle Stirling dont 30 l'enveloppe pressurisée peut être ouverte par la fusion d'un matériau fusible moulé dans l'enveloppe. La demande de brevet EP 1 691 120 décrit une valve activée par la température, l'activation étant aussi fondée sur la fusion d'un matériau. La demande de brevet WO 03/100305 décrit des valves qui associent des effets de pression et de température pour assurer 35 une fonction de sécurité d'ouverture. L'ouverture de l'enceinte fermée est obtenue soit par la fusion d'un élément fusible au dessus d'une certaine température soit par l'association de la pression interne et de la température de l'enceinte. L'homme du métier est donc à la recherche d'un procédé performant et du dispositif associé, autonome, de faible encombrement, simple, à temps de réponse court, pour pressuriser, plus particulièrement pressuriser et ouvrir une enceinte, afin notamment de réduire les effets dangereux liés à un événement anormal produisant une élévation de température de l'enceinte ou de l'un de ses composants.

Selon son premier objet, l'invention concerne donc un procédé autonome de pressurisation d'une enceinte (délimitée par une enveloppe), caractérisé en ce qu'il comprend : - la thermo-initiation d'un chargement pyrotechnique thermoinitiable générateur de gaz - la génération de gaz par combustion dudit chargement - la pressurisation de ladite enceinte sous l'action desdits gaz de combustion. Dans le cadre de son premier objet, l'invention concerne tout particulièrement un procédé autonome (de pressurisation à des fins) d'ouverture (de pressurisation et ouverture) d'une enceinte délimitée par une enveloppe, caractérisé en ce qu'il comprend : - la pressurisation de ladite enceinte comme indiqué ci-dessus ; et - l'ouverture de ladite enceinte par rupture de son enveloppe 25 sous l'effet de ladite pressurisation. Le type d'enceinte considéré peut notamment contenir un ou plusieurs composants (conduits, conducteurs, contacteurs...) et son volume interne peut être, partiellement ou en totalité, rempli par un gaz et/ou un liquide. 30 Selon une variante avantageuse, ledit chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz est inclus dans l'enceinte. Il n'est cependant pas exclu du cadre de l'invention que ledit chargement pyrotechnique therrno-initiable soit disposé à l'extérieur de l'enceinte et débite, après allumage (grâce à un élément assurant le transfert thermique), ses gaz de combustion dans l'enceinte via un conduit. Ce procédé original de pressurisation, voire de pressurisation et d'ouverture, d'une enceinte fermée est simple à mettre en oeuvre. Il s'agit d'un procédé pyrotechnique qui fonctionne de manière autonome, sans liaison avec une source d'énergie ou un élément mécanique extérieur à l'enceinte à protéger. Il ne fait notamment intervenir aucune commande extérieure de nature mécanique, électrique ou radiative. De façon caractéristique, la thermo-initiation est utilisée dans le cadre dudit procédé, pour la pressurisation, voire la pressurisation et l'ouverture, d'une enceinte sous l'action de gaz pyrotechniques, générés lors du fonctionnement normal d'un générateur de gaz pyrotechnique. Ainsi, l'enceinte est-elle pressurisée, voire pressurisée et ouverte, à une température prédéterminée, celle qui a déclenché la combustion du chargement pyrotechnique thermo-initiable en cause. Ledit chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz est constitué, en totalité ou en partie, d'au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable. L'homme du métier connaît la nature de charges pyrotechniques thermo-initiables pouvant être utilisées dans un tel procédé et les gammes de température auxquelles la thermo-initiation peut alors se dérouler. Des charges pyrotechniques thermo-initiables génératrices de gaz ont notamment été décrites dans les documents brevets US 6,221,187, US 6,101,947, US 5,959,242, US 5,739,460, US 5,866,842 et FR 2,870,234. D'autres charges pyrotechniques thermoinitiables, qualifiées de thermites, ne générant pas de gaz mais seulement de la chaleur, peuvent être utilisées pour amorcer la combustion d'au moins un autre chargement pyrotechnique générateur de gaz. De tels matériaux ont notamment été décrits dans le document brevet US 5,035,756. La génération de gaz, dans le cadre du procédé de l'invention, fait donc suite à !a thermo- initiation d'un chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz, plus précisément à la thermo-initiation d'au moins une charge thermo-initiable, constituant tout ou partie dudit chargement.

Dans le cadre d'une variante de mise en oeuvre préférée, ledit chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz comprend au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable génératrice de gaz. Les gaz de combustion consistent alors en ceux résultant de la combustion de ladite au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable ou consistent en ceux résultant de la combustion de ladite au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable et de la combustion d'au moins un chargement pyrotechnique initié en combustion, éventuellement via une charge pyrotechnique additionnelle, par ladite au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable. Lesdits gaz de combustion consistent avantageusement en ceux résultant de la combustion de ladite au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable (génératrice de gaz). En fait, en référence à la nature du chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz, le procédé de l'invention est généralement mis en oeuvre selon l'une ou l'autre des trois variantes ci-après. Selon une première variante (préférée, voir ci-dessus), le chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz consiste en au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable génératrice de gaz et la génération de gaz provient uniquement de la combustion de ladite au moins une charge. Selon une deuxième variante (voir ci-dessus), le chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz consiste en au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable génératrice de gaz et en au moins un chargement pyrotechnique (générateur de gaz) initié en combustion par ladite au moins une charge. La génération de gaz provient alors de la combustion de ces au moins deux composants : charge(s) thermo-initiable(s) + chargement(s) initié(s) en combustion. Selon une troisième variante, le chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz consiste en au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable thermite et en au moins un chargement pyrotechnique (générateur de gaz) initié en combustion par ladite au moins une charge. La génération de gaz provient alors uniquement de la combustion dudit chargement.

Les deuxième et troisième variantes de mise en oeuvre ci-dessus peuvent faire intervenir au moins une charge pyrotechnique additionnelle placée entre ladite au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable et ledit au moins un chargement pyrotechnique. Dans ce cas de figure, la combustion dudit au moins un chargement pyrotechnique est initiée par ladite au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable via ladite au moins une charge pyrotechnique additionnelle, qui joue alors le rôle de relais d'allumage. Quelle que soit la nature exacte du chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz en cause, avantageusement, la combustion de ce chargement pyrotechnique thermo-initiable est initiée à une température prédéterminée comprise entre 80°C et 270°C. Le procédé de l'invention peut ainsi notamment répondre à des exigences de fonctionnement à basse température.

Les gaz, générés suite à la combustion de la totalité du chargement pyrotechnique présent, pressurisent l'enceinte, et ce, si cela est souhaité, jusqu'à atteindre une pression telle que leur action permet l'ouverture de ladite enceinte par rupture de son enveloppe, ouverture, généralement après déchirement d'au moins un élément d'étanchéité de l'enveloppe, qui assure alors la fonction d'ouverture. Généralement, l'élément d'étanchéité est un opercule en film plastique ou métallique, frangible, cédant sous la pression en se déchirant, avantageusement sans générer de fragments. Afin de contrôler le procédé (pressurisation ; pressurisation et 25 ouverture), son déclenchement et son déroulement, plusieurs paramètres peuvent être optimisés, notamment : - la quantité de charge(s) intervenant, - la forme sous laquelle se présente(nt) le(les) matériau(x) pyrotechnique(s) utilisé(s). Le chargement pyrotechnique (plus 30 précisément, ses différents éléments constitutifs : au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable + éventuellement au moins une autre charge (voir ci-dessus)) peut se trouver sous la forme de poudre(s) et/ou de granulés et/ou de grains et/ou de bloc(s) ; - la composltion du(des) matériau(x) pyrotechnique(s) utilisé(s) la 35 composition du chargement pyrotechnique thermo-initiable étant principalement choisie en fonction de la température d'initiation souhaitée. Le chargement pyrotechnique (plus précisément, ses différents éléments constitutifs : au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable + éventuellement au moins une autre charge (voir ci-dessus)) correspond à une(des) composition(s) pyrotechnique(s) à combustion vive. Les compositions pyrotechniques à combustion vive préférées sont celles qui sont utilisées dans le domaine des armes à tubes ou de la sécurité automobile. Cependant, tout autre type de compositions pyrotechniques à combustion vive peut être retenu. Selon une variante préférée de mise en oeuvre du procédé de l'invention, ladite composition du chargement pyrotechnique ne génère pas de composés acides. Très avantageusement, ladite composition dudit chargement pyrotechnique (avantageusement, ladite composition d'au moins un élément constitutif de celui-ci) est constituée de : + 45 à 55 % en masse de nitrate de guanidine ; + 40 à 50 % en masse de nitrate basique de cuivre ; et + 0 à 5 % d'additifs. La gestion de ces paramètres permet : - de fixer la température de thermo-initiation ; - de maîtriser la quantité de gaz générés et la pression (de quelques bars à plusieurs centaines de bars) desdits gaz dans l'enceinte - de contrôler le temps de combustion des charges pyrotechniques présentes (de quelques millisecondes à quelques secondes) et la durée conduisant à la pressurisation attendue, voire à l'ouverture de l'enceinte.

Le procédé de l'invention, avec ouverture de l'enceinte, est plus particulièrement mis en oeuvre dans des contextes d'anomalies (du fait, par exemple, d'une surcharge mécanique ou électrique, d'un court-circuit, d'une friction excessive, d'une fuite de liquide de refroidissement, d'une fuite d'agent de lubrification, de l'emballement d'une réaction chimique ou électrochimique), produisant un échauffement anormal de l'enceinte ou de l'un de ses composants. Le procédé de !Invention peut aussi être mis en oeuvre dans des conditions opératoires, par exemple, expérimentales, où l'on cherche à ouvrir une enceinte à une température prédéterminée, notamment lorsque la localisation et/ou le moment de cet événement sont inconnus ou mal connus. En fait, l'échauffement de l'enceinte (échauffement global) ou de l'un de ses composants (échauffement localisé) entraîne l'initiation ou allumage du chargement pyrotechnique therrno-initiable. Les gaz générés permettent alors de pressuriser l'enceinte jusqu'à éventuellement obtenir son ouverture. Les gaz de combustion sont délivrés à une température prédéterminée, c'est-à-dire lorsque la combustion du chargement pyrotechnique thermo-initiable est initiée à ladite température prédéterminée. La liaison entre ladite enceinte ou l'un de ses composants et ledit chargement thermo-initiable n'est que de nature thermique. Pour la mise en oeuvre de l'allumage (et de la combustion), ledit chargement pyrotechnique thermo-initiable est avantageusement placé dans au moins une capsule à conductivité thermique adaptée (adaptée au délai d'inflammation souhaité), avantageusement donc disposée à l'intérieur de l'enceinte. Une telle capsule peut notamment être agencée dans le volume de l'enceinte ou au contact de l'un des composants de ladite enceinte, susceptible de s'échauffer. Ainsi, ladite au moins une capsule peut être incluse au moins partiellement dans l'épaisseur de l'enveloppe de l'enceinte ou de l'un des composants de l'enceinte. L'homme du métier comprend qu'un réglage de la sensibilité du procédé peut être obtenu en jouant, non seulement sur les propriétés physiques et chimiques du chargement présent, mais aussi sur le positionnement d'une telle capsule (plus généralement de tout conditionnement du chargement en cause) et/ou sur la conductivité thermique de celle-ci. De préférence, ladite au moins une capsule est constituée d'un matériau à forte conductivité thermique tel que le cuivre et/ou l'aluminium. La sensibilité du procédé, lorsque l'on vise l'ouverture d'une 30 enceinte, peut aussi être réglée - en adaptant l'épaisseur de l'enveloppe de ladite enceinte, afin de régler le seuil de pression pour son ouverture - en fragilisant (par exemple, en amincissant) localement l'épaisseur de l'enveloppe de ladite enceinte, afin de privilégier une zone d'ouverture 35 ou - en équipant l'enveloppe d'un évent operculé susceptible de s'ouvrir à une pression inférieure à celle de rupture de l'enveloppe. Selon son deuxième objet, l'invention concerne un dispositif convenant à la pressurisation, voire à la pressurisation et à l'ouverture, d'une enceinte délimitée par une enveloppe. Ledit dispositif convient à la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. De façon caractéristique, ledit dispositif comprend : - au moins un chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz - au moins une capsule convenant à la réception (au logement) d'un tel chargement et à la libération des gaz de combustion dudit chargement dans ladite enceinte. Le chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz peut notamment être de l'un des types précisés ci-dessus en référence au procédé. Il est, en tout état de cause, thermo-initiable ; d'où l'absence de commandes d'allumage dans la structure du dispositif. On comprend que, de façon caractéristique, ladite au moins une capsule n'est pas reliée à des commandes d'allumage, notamment mécaniques, électriques ou radiatives, dudit au moins un chargement pyrotechnique thermo-initiable. Ladite au moins une capsule assure le maintien, le conditionnement du chargement pyrotechnique, tout en permettant la combustion dudit chargement et la libération des gaz de combustion. Elle peut être constituée d'un seul élément (il s'agit alors d'une coquille monobloc) ou de plusieurs éléments à assembler. Elle est avantageusement réalisée, en totalité ou en partie, en un matériau bon conducteur thermique, tel que le cuivre ou l'aluminium. En référence à la libération des gaz générés en son sein, lors de la combustion du chargement pyrotechnique, ladite au moins une capsule 30 peut exister sous différentes formes. Selon une première variante, ladite au moins une capsule peut être munie d'au moins un orifice permettant l'échappement des gaz de combustion dans l'enceinte ; ledit au moins un orifice est libre (ouvert) ou fermé, susceptible détre ouvert, par exemple operculé au moyen d'un 35 disque frang Ible susceptible de rompre, avantageusement sans générer de fragments, sous l'effet des gaz de combustion de ladite charge pyrotechnique thermo-initiable. Avantageusement, ledit au moins un orifice est operculé. Selon une deuxième variante, ladite au moins une capsule peut être constituée d'au moins deux éléments aptes à se désolidariser, pour permettre l'évacuation des gaz générés par la combustion dudit au moins un chargement pyrotechnique. Selon une troisième variante, ladite au moins une capsule peut être, en totalité ou en partie, constituée d'un matériau solide combustible, comme du feutre ou du carton, apte à être initié en combustion par ledit chargement pyrotechnique thermo-initiable, pour permettre l'évacuation des gaz générés par la combustion dudit chargement. Le dispositif de l'invention peut comprendre des moyens complémentaires, associés à ladite au moins une capsule. Il peut 15 notamment comprendre : - au moins un raccord à conductivité thermique adaptée (adaptée au délai d'inflammation souhaité) faisant le pont entre ladite enceinte ou au moins un composant de ladite enceinte et ladite au moins une capsule et/ou ledit chargement ; ledit au moins un raccord consistant 20 avantageusement en un élément constitutif de ladite capsule. Un tel raccord peut aussi consister en une protubérance d'au moins un élément constitutif d'une capsule. Il peut encore consister en un doigt en cuivre assurant le transfert thermique entre l'enceinte ou un de ses composants et ladite au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable. Ledit au 25 moins un raccord permet par exemple d'effectuer un contact avec un composant positionné dans un emplacement peu accessible de l'enceinte, emplacement dans lequel la capsule entière ne peut se loger. Le positionnement exact dudit au moins un raccord à conductivité thermique adaptée et/ou la nature dudit au moins un raccord (la conductivité 30 thermique plus ou moins forte de son matériau constitutif) permet aussi de maîtriser le temps de réponse s'écoulant entre le moment de la détection d'un échauffement anormal et le moment de l'initiation en combustion du chargement pyrotechnique thermo-initiable ; et/ou - un organe mobile de séparation, apte à se déployer, sous 35 l'effet des gaz de combustion dudit chargement pyrotechnique. Un tel organe mobile de séparation convient, de manière générale, pour isoler, protéger, le dispositif de l'invention du milieu dans lequel il se trouve. Il convient donc pour isoler, protéger, ledit dispositif du volume de l'enceinte à pressuriser, lorsque ledit dispositif est agencé à l'intérieur de ladite enceinte (variante avantageuse). On conçoit que, dans un tel contexte, un tel organe mobile n'est strictement nécessaire que si le mélange des gaz de combustion avec l'atmosphère, plus généralement le contenu, de l'enceinte est gênant (par exemple, une atmosphère d'enceinte susceptible de s'enflammer au contact des gaz chauds générés par la combustion du chargement pyrotechnique). De manière générale, un tel organe mobile peut notamment consister en un piston coulissant, une membrane déformable ou un ballon gonflable. On note incidemment qu'un tel organe mobile peut exister, solidarisé à la structure d'une capsule, ou, indépendamment d'une telle structure et/ou -des moyens de fixation de ladite au moins une capsule, notamment des moyens de fixation de ladite au moins une capsule à l'intérieur de l'enceinte au sein de laquelle elle est destinée à être agencée pour délivrer les gaz de combustion. On rappelle incidemment ici que ladite au moins une capsule, en fait ledit dispositif de l'invention (incorporant ladite au moins une capsule), est avantageusement agencé à l'intérieur de l'enceinte que l'on souhaite pressuriser, notamment à des fins d'ouverture. De tels moyens de fixation peuvent convenir pour une mise au contact d'une capsule avec, ou, pour une intégration au moins partielle dans, ladite enceinte susceptible de subir des échauffements.

Lesdits moyens de fixation peuvent aussi servir à assurer le contact thermique entre la structure de la capsule et ladite enceinte ou l'un de ses composants. Incidemment, lesdits moyens de fixation et ledit raccord à conductivité thermique adaptée (voir ci-dessus) ne constitue qu'un seul élément mécanique (à double fonction).

La réponse du dispositif de l'invention à un échauffement est évidemment optimisée, afin d'éviter l'activation dudit dispositif par des pics intempestifs de température (voir ci-dessus la mention de la sensibilité du procédé). 2922874 Il On peut également jouer sur les différents paramètres pour influer sur la cinématique de pressurisation, sur la cinématique d'ouverture, d'une enceinte. On a ci-dessus décrit l'invention sous ses aspects de procédé et 5 de dispositif. Ledit procédé, selon l'une de ses variantes de mise en oeuvre, s'analyse tout à fait comme l'utilisation dudit dispositif, en liaison avec une enceinte ou à l'intérieur d'une enceinte ; ladite enceinte subissant un échauffement (global ou localisé). Ladite utilisation, comme déjà mentionné, peut s'inscrire dans un contexte de sauvegarde, en cas 10 d'anomalie produisant un échauffement, ou dans un scénario expérimental devant conduire à l'ouverture d'une enceinte suite à un échauffement en son sein. Selon son troisième objet, l'invention concerne une enceinte, délimitée par une enveloppe, à laquelle est associé au moins un dispositif 15 selon le deuxième objet de ladite invention, c'est-à-dire au moins une capsule chargée avec au moins un chargement pyrotechnique thermoinitiable générateur de gaz. L'association dispositif(s)/enceinte doit évidemment permettre la thermo-initiation dudit(desdits) chargement(s) et la libération des gaz au sein de ladite enceinte. La thermo-initiation est 20 déclenchée lorsque ladite enceinte subit un échauffement (global ou localisé). Le dispositif de l'invention est avantageusement agencé à l'intérieur de l'enceinte. On peut alors parler d'une thermo-initiation et d'une délivrance de gaz "en prise directe". On a vu, en introduction, qu'il n'est toutefois pas totalement exclu que le chargement pyrotechnique 25 thermo-initiable générateur de gaz soit disposé à l'extérieur de l'enceinte, en étant relié à celle-ci d'une part, par un élément assurant le transfert thermique (la thermo-initiation) et d'autre part, par un autre élément (type conduit) assurant le transfert de gaz de combustion (la délivrance de gaz). Ainsi, le dispositif de l'invention (capsule + chargement) peut-il être 30 agencé à l'extérieur de l'enceinte, "avec double liaison". On conçoit toutefois, aisément, le plus grand intérêt de la variante avantageuse énoncée ci-dessus : dispositif(s) agencé(s) à l'intérieur de l'enceinte. L'enceinte en cause peut notamment être un réacteur, un réservoir, une munition, une pile ou un accumulateur électrique (par exemple un accumulateur électrique constituant un élément d'une batterie lithium-ion). On se situe avantageusement dans un contexte de pressurisation et d'ouverture, c'est-à-dire d'une enceinte dont l'enveloppe est apte à se rompre sous l'effet de la pression (par les gaz de combustion du au moins un chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz). On comprend que les gaz générés par le fonctionnement du dispositif ont pour effet de pressuriser l'enceinte jusqu'à obtenir son ouverture par rupture de son enveloppe, notamment par ouverture d'une partie de son enveloppe tel que l'ouverture d'un évent muni d'un opercule calibré ayant fait l'office d'élément d'étanchéité. Généralement, l'enveloppe de l'enceinte comprend au moins un évent muni d'un opercule constitué d'un film plastique ou métallique frangible. Avantageusement, ledit au moins un opercule se déchire sans fragments, sous l'effort de pressurisation. L'enceinte renfermant le(s) dispositif(s) de l'invention est susceptible de le(s) renfermer en atmosphère liquide et/ou gazeux. Ainsi, on peut notamment trouver au moins un dispositif de l'invention immergé dans un milieu réactif gazeux et/ou liquide d'un réacteur. Ledit au moins un dispositif peut, de manière autonome, injecter un gaz sous pression, pour ouvrir ledit réacteur, lorsqu'il subit des échauffements. On a compris que le(s)dit(s) dispositif, à l'intérieur de l'enceinte, peut être agencé au contact direct d'un élément ou dans l'atmosphère de ladite enceinte.

On se propose maintenant de décrire, de façon nullement limitative, en référence aux figures annexées, l'invention sous ses deux aspects de procédé et de dispositif. La figure 1 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de l'invention (au contact d'un élément) ; La figure 2 représente une vue schématique en coupe d'un autre dispositif de l'invention, comprenant un raccord à conductivité adaptée. Les figures 3A, 3B, 3C représentent les séquences de fonctionnement du dispositif de l'invention selon la figure 1, intégré dans 35 une enceinte selon l'invention.

Les figures 4A, 4B, 4C représentent les séquences de fonctionnement d'un dispositif de l'invention du même type, mais muni d'un organe de séparation déployable, intégré dans une enceinte selon l'invention.

En référence à la figure 1, on a donc représenté un dispositif 1 de l'invention positionné au contact d'un composant 2 d'une enceinte susceptible de s'échauffer. Le dispositif 1 contient au moins un chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz 3 (susceptible de se présenter sous la forme d'une poudre, de granulés, de pastilles ou d'au moins un bloc). Ledit chargement pyrotechnique 3 est positionné dans la chambre de combustion 4 d'une capsule 5, consistant en un étui 6 et un couvercle 7, assemblés par collage ou par sertissage ou par soudure. L'étui 6 est typiquement une pièce emboutie métallique (par exemple, en l'aluminium), de quelques dixièmes de millimètre d'épaisseur le couvercle 7 est une fine plaque ou un film métallique bon conducteur de la chaleur, de moins d'un millimètre d'épaisseur, (par exemple, en aluminium). L'assemblage entre l'étui 6 et le couvercle 7 peut être conçu pour se désolidariser, totalement ou partiellement, sous l'effet de la pression générée par l'allumage du chargement pyrotechnique 3. Ledit chargement pyrotechnique 3 est calé à l'intérieur de la chambre de combustion 4 à l'aide d'une cale 8, par exemple en matière plastique. Avantageusement, le chargement pyrotechnique 3 est calé au contact du couvercle 7. Sur la variante représentée sur la figure 1, le dispositif 1 est positionné au contact d'un composant 2 d'une enceinte (il peut s'agir de la paroi de l'enceinte, d'un conduit ou de câbles électriques traversant l'enceinte...), susceptible de s'échauffer anormalement en cas de dysfonctionnement. Le moyen de fixation du dispositif 1 sur le composant 2 peut par exemple être un clip, une broche métallique, un adhésif double face. On a représenté en 20 un tel adhésif. Dans tous les cas, ce moyen de fixation permet d'assurer un bon contact thermique entre le composant 2 et le couvercle 7. La figure 2 montre un dispositif 1' dont la capsule 5' comprend un raccord à conductivité thermique adaptée 9. Ce raccord 9 permet 35 d'effectuer un contact thermique sur le composant 2' de l'enceinte dans le cas où, par exemple, il ne serait pas possible de loger la capsule entière 5' au contact dudit composant 2'. Sur la figure 2, ledit raccord 9 vient aussi en remplacement du couvercle 7 de la figure 1 pour fermer le dispositif 1'. Sur la figure 2, ledit raccord 9 possède une protubérance 10 pénétrant dans le chargement pyrotechnique thermo-initiable 3. L'assemblage entre l'étui 6 et le raccord 9 peut être conçu pour se désolidariser, totalement ou partiellement, sous l'effet de la pression au sein de la chambre 4. Les figures 3A, 3B, 3C montrent la séquence d'ouverture d'une enceinte 11 utilisant le dispositif 1 de l'invention (selon la figure 1).

En référence à la figure 3A, le dispositif 1 est représenté au contact d'un composant 2 de l'enceinte 11, composant 2 susceptible de s'échauffer, à l'intérieur de l'enceinte 11. L'enveloppe 12 de l'enceinte 11 est munie d'un orifice operculé 13 calibré pour se rompre à une pression inférieure à celle du reste de la paroi de l'enveloppe 12 de l'enceinte 11.

En référence à la figure 3B, le dispositif 1 est montré pendant son fonctionnement lorsque le chargement pyrotechnique 3 est en combustion après avoir été thermo-initié par la chaleur produite par le composant 2 de l'enceinte 11 via le couvercle 7 de la capsule 5. Après l'allumage par thermo-initiation du chargement pyrotechnique 3, les gaz G, générés par la combustion dudit chargement pyrotechnique 3, exercent une pression dans la chambre de combustion 4 et l'étui 6 se désolidarise partiellement dudit couvercle 7 ; la capsule 5 s'ouvre et les gaz G sont ainsi délivrés dans l'enceinte 11. Dans cette phase, la pression augmente à l'intérieur de l'enceinte 11 en raison des gaz G produits par le dispositif 1. Cette augmentation de pression a lieu jusqu'à la rupture de l'opercule de l'orifice operculé 13 de l'enceinte 11 ouvrant l'enveloppe 12 de ladite enceinte 11, état montré sur la figure 3C. Le contenu dans l'enceinte 11 sort alors par cet orifice jusqu'à équilibrage des pressions entre l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte 11. Sur les figures 4A, 4B, 4C, on montre le fonctionnement d'un dispositif 1 muni d'un organe mobile de séparation 14 monté sur un anneau de fixation 15. Sur ta figure 4A, l'organe mobile de séparation 14 est un ballon 35 gonflable isolant le dispositif 1 du reste de l'enceinte 11. Sur la figure 4B, l'échauffement du composant 2 a thermo-initié la charge pyrotechnique 3, charge pyrotechnique 3 qui génère les gaz de combustion G provoquant le gonflage de l'organe mobile de séparation 14, comprimant ainsi le contenu de l'enceinte 11. Lorsque la pression dans l'enceinte 11 atteint le seuil de rupture de l'opercule de l'orifice operculé 13, l'orifice s'ouvre, libérant le contenu de l'enceinte 11, comme montré sur la figure 4C. Il n'est pas exclu que l'organe mobile de séparation 14 s'ouvre ensuite pour libérer les gaz de combustion G. Cette ouverture de l'organe mobile de séparation 14 peut être, soit obtenue par simple éclatement dudit organe provoqué par son expansion, soit par un pointeau disposé au sein de l'enceinte venant percer l'organe mobile de séparation. On se propose enfin d'illustrer l'invention, de façon nullement limitative, par l'exemple ci-après. Un dispositif selon l'invention du type de celui montré sur la figure 1 est disposé sur un composant conducteur d'électricité à l'intérieur d'une enceinte (d'un accumulateur électrique). Dans un fonctionnement reproduisant une anomalie, ce composant conducteur d'électricité est très rapidement porté au rouge par élévation de température liée à la dissipation par effet joule. Le transfert thermique du composant vers le dispositif échauffe rapidement le chargement pyrotechnique jusqu'à sa température de thermo-initiation. Le dispositif de l'invention a été testé avec un chargement thermo-initiable générateur de gaz de composition connue de l'art antérieur consistant en un mélange de guanyl urée dinitramide (GUDN), de 3-nitro-1,2,4-triazol-5-one (ONTA), de nitrate de guanidine (NG). Quand la température de thermo-initiation est atteinte, le chargement pyrotechnique se décompose exothermiquement par combustion. La capsule le contenant se rompt sous l'effet de la pression interne générée. Les gaz libérés par la combustion du chargement pyrotechnique génèrent une montée en pression dans l'accumulateur électrique qui s'ouvre dès lors que la pression dépasse la pression de résistance de son enveloppe.35 Dispositif employé (fonctionnement) Figure &on Figures 3A, 3B, 3C) Gamme de température fonctionnelle -40°C à f11 0°C des composants de l'enceinte Volume libre de t'enceinte û 50 cg? Volume de chambre de combustion û 1 cm' Quantité de matière pyrotechnique fg thermo-initiable Température d'auto-Inflammation 147°C Composition du chargement GuDN +ONT-A pyrotechnique (% en masse) + lVG Température du composant en >1 600C échauffement Délai induit par la conductivité 4 s thermique de l'élément (paroi en cuivre de 2 mm d'épaisseur)

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Procédé autonome de pressurisation d'une enceinte (11) 5 délimitée par une enveloppe (12), caractérisé en ce qu'il comprend : - la thermo-initiation d'un chargement pyrotechnique thermo- initiable générateur de gaz (3) ; - la génération de gaz (G) par combustion dudit chargement (3) ; 10 - la pressurisation de ladite enceinte (11) sous l'action desdits gaz de combustion (G).

2. Procédé autonome d'ouverture d'une enceinte (11) délimitée par une enveloppe (12), caractérisé en ce qu'il comprend : - la pressurisation de ladite enceinte (11) selon le procédé de la 15 revendication 1 ; et -l'ouverture de ladite enceinte (11) par rupture de son enveloppe (12) sous l'effet de ladite pressurisation.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz (3) est 20 inclus dans ladite enceinte (11).

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz (3) comprend au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable génératrice de gaz (3) ; lesdits gaz de combustion (G) 25 consistant en ceux résultant de la combustion de ladite au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable (3) ou consistant en ceux résultant de la combustion de ladite au moins une charge pyrotechnique thermoinitiable et de la combustion d'au moins un chargement pyrotechnique initié en combustion, éventuellement via une charge pyrotechnique 30 additionnelle, par ladite au moins une charge pyrotechnique thermoinitiable ; lesdits gaz de combustion (G) consistant avantageusement en ceux résultant de la combustion de ladite au moins une charge pyrotechnique thermo-initiable (3).

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 35 caractérisé en ce que ladite combustion dudit chargement pyrotechniquethermo-initiable générateur de gaz (3) est initiée à une température prédéterminée comprise entre 80°C et 270°C.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit chargement thermo-initiable générateur de gaz (3) est initié par un échauffement global de l'enceinte (11) ou par un échauffement localisé de l'un de ses composants (2).

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite combustion dudit chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz (3) est mise en oeuvre dans au moins une capsule (5 ;5') à conductivité thermique adaptée ladite au moins une capsule (5 ; 5') étant avantageusement disposée à l'intérieur de ladite enceinte (11).

8. Dispositif (1 ; 1') convenant à la pressurisation, voire à la pressurisation et à l'ouverture, d'une enceinte (11) délimitée par une enveloppe (12), caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un chargement pyrotechnique thermo-initiable générateur de gaz (3) ; - au moins une capsule (5 ; 5') convenant à la réception d'un tel chargement (3) et à la libération des gaz de combustion (G) dudit 20 chargement (3) dans ladite enceinte (11).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite au moins une capsule (5 ; 5') convenant à la réception d'un tel chargement (3) et à la libération des gaz de combustion (G) dudit chargement (3) dans ladite enceinte (11) est : 25 - munie d'au moins un orifice libre et/ou d'au moins un orifice operculé au moyen d'un disque frangible ; ou -constituée d'au moins deux éléments (6 et 7 ; 6 et 9) aptes à se désolidariser ou - au moins en partie constituée d'un matériau solide 30 combustible apte à être initié en combustion par ledit chargement.

10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, au moins un raccord à conductivité thermique adaptée (9), faisant le pont entre ladite enceinte ou au moins un composant (2') de ladite enceinte (11) et ladite au moins une capsule (5')et/ou ledit chargement (3) ; ledit au moins un raccord (9) consistant avantageusement en un élément constitutif de ladite capsule (5') ; et/ou un organe mobile de séparation (14), apte à se déployer, sous l'effet des gaz de combustion (G) dudit chargement pyrotechnique (3) ; et/ou des moyens de fixation (20) de ladite au moins capsule (5).

11. Enceinte (11) délimitée par une enveloppe (12), caractérisée en ce qu'il lui est associé au moins un dispositif (1 ; 1') selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 ; ledit au moins un dispositif (1 ; 1') étant avantageusement agencé à l'intérieur de ladite enceinte (11).

12. Enceinte (11) selon la revendication 12, caractérisée en ce que son enveloppe (12) est apte à se rompre sous l'effet de la pression.

13. Enceinte (11) selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce qu'elle consiste en un accumulateur électrique ledit accumulateur électrique pouvant être un élément d'une batterie.