FR3112341A1 - Combinaison detonante, relais pour detonateur comprenant une telle combinaison detonante et detonateur comprenant un tel relais - Google Patents
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Abstract
Combinaison détonante, relais pour détonateur comprenant une telle combinaison détonante et détonateur comprenant un tel relais
La présente invention concerne une combinaison détonante destinée à être placée au sein d’un détonateur. Cette combinaison détonante comprend deux compositions comprenant :
a) une première composition comprenant au moins une thermite et au moins un explosif,
ladite au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges ;ladite première composition comprenant, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges lorsque ladite au moins une thermite est constituée essentiellement de particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ;ledit au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ;
ladite première composition ayant une porosité comprise entre 30% et 70%, de préférence entre 35% et 65%, et
b) une deuxième composition comprenant au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges.
L’invention concerne également un relais comportant une telle combinaison détonante, ainsi qu’un détonateur comportant un tel relais.
Description
La présente invention concerne une combinaison détonante destinée à être placée au sein d’un détonateur.
L’invention concerne également un relais comportant une telle combinaison détonante, ainsi qu’un détonateur comportant un tel relais.
L’invention trouve son application dans le domaine des explosifs, en particulier pour des applications civiles telles que les carrières et les mines, l’exploration sismique, ou les travaux publics, ainsi que les applications liées à la défense.
L’industrie a recours en permanence à des explosifs, et souvent en grande quantité. Ils sont utiles dans la construction des routes ou des bâtiments, l’extraction des minerais ou la mise en orbite des satellites.
La mise en œuvre d’explosifs nécessite le plus souvent l’utilisation de détonateurs, qui permettent de faire entrer en détonation les explosifs.
Un détonateur est généralement constitué d’un dispositif d’allumage, d’un relais (aussi appelé «booster ») et d’une charge principale. Cette dernière est une substance explosive qui est le plus souvent un explosif secondaire.
Le dispositif d’allumage est, en général, une tête d’amorce destinée à produire un signal pyrotechnique.
Le relais est destiné à servir de relais énergétique entre le dispositif d’allumage et la charge principale. Il peut comporter un explosif primaire, c’est-à-dire une substance explosive apte à détoner en réponse à un signal. Ce dernier peut être une sollicitation électrique (signal électrique) ou mécanique (choc, friction). Ce signal peut également être pyrotechnique, par exemple thermique (flamme ou front de combustion).
La détonation de l’explosif primaire fournit une onde de choc à la charge principale de sorte que la mise à feu du détonateur intervienne une fois qu’un intervalle de temps se soit écoulé entre la commande de la mise à feu du détonateur et la détonation proprement dite.
Cet intervalle de temps, appelé communément «retard de mise à feu», peut être mis en œuvre par une composition chimique retardatrice dans le cas d’un détonateur électrique, ou par un circuit électronique dans le cas d’un détonateur électronique.
Lorsque l’explosif primaire a pour fonction de mettre en détonation une charge contenue dans le détonateur, il peut être également appelé «explosif d’amorçage ».
En général, le relais comprend, en outre, un explosif secondaire qui est utilisé pour amplifier l’onde de choc formée par l’explosif primaire, et conférer ainsi une capacité suffisante pour l’amorçage de la charge principale du détonateur, puis, le cas échéant, d’une charge placée à l’extérieur du détonateur, au contact de la charge principale de ce détonateur. Une telle charge peut être un explosif industriel ou militaire.
A l’heure actuelle, la plupart des détonateurs mettent en œuvre des compositions détonantes dont l’explosif primaire est constitué de sels à base de métaux lourds, tels que le plomb, notamment d’azoture de plomb PbN6.
Or le plomb est toxique, et la réglementation tend à interdire l’utilisation d’un tel composant.
Une alternative visant à pallier ce problème consiste à utiliser des compositions détonantes à base de thermites.
Les thermites sont des substances combustibles, le plus souvent sous forme de poudre, formées généralement de métaux mélangés à un oxyde métallique ou à un sel métallique oxygéné. Ce sont des mélanges dont la décomposition libère une quantité de chaleur considérable. Ils ne sont pourtant pas considérés comme des explosifs, et cela notamment car leur décomposition n’engendre que peu ou pas de gaz.
Ces matériaux énergétiques peuvent, en particulier, être choisis pour présenter l’avantage d’être à la fois stables d’un point de vue chimique, peu sensibles aux sollicitations thermiques et mécaniques, et souvent dépourvus de toxicité.
Néanmoins, les compositions détonantes à base de thermites, lorsque ces compositions sont sous forme de poudres libres, présentent un défaut de stabilité physique. En effet, leurs propriétés physiques évoluent au cours du temps en raison, notamment, des forces de gravité ou des chocs et des vibrations liés à leur manipulation. Ces phénomènes conduisent, notamment, au tassement des poudres et vont finir par modifier les propriétés pyrotechniques de ces matériaux. Cela peut avoir pour effet d’altérer le fonctionnement attendu et, par conséquent, d’empêcher la mise à feu de la charge principale.
Pour éviter ces problèmes, il est nécessaire de prendre beaucoup de précautions pour manipuler ces compositions détonantes à base de thermites sous forme de poudre lors de leur utilisation dans un détonateur. Or, de telles précautions ne sont pas toujours possibles, notamment à l’échelle industrielle.
La présente invention a pour but de fournir une combinaison détonante permettant une détonation efficace tout en ayant une toxicité réduite vis-à-vis de l’homme et de l’environnement, et ne nécessitant pas de prendre des précautions particulières lors de sa manipulation.
Il a maintenant été trouvé une combinaison détonante pouvant ne pas comprendre de métaux lourds et toxiques, comme par exemple du plomb. Elle présente donc une toxicité diminuée pour l’homme et l’environnement.
En outre, le maintien de la porosité dans un intervalle particulier d’une des compositions de cette combinaison détonante, à savoir celle comprenant des thermites, permet d’éviter d’avoir à prendre des précautions lors de la manipulation des poudres, sans pour autant conduire à l’altération des propriétés pyrotechniques liée, notamment, au tassement de cette composition.
A cet effet, la présente invention concerne selon un premier aspect, une combinaison détonante de deux compositions comprenant :
a) une première composition comprenant au moins une thermite et au moins un explosif,
- ladite au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges ;
- ladite première composition comprenant, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges lorsque ladite au moins une thermite est constituée essentiellement de particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ;
- ledit au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ;
ladite première composition ayant une porosité comprise entre 30% et 70%, de préférence entre 35% et 65%, et
b) une deuxième composition comprenant au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges.
a) une première composition comprenant au moins une thermite et au moins un explosif,
- ladite au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges ;
- ladite première composition comprenant, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges lorsque ladite au moins une thermite est constituée essentiellement de particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ;
- ledit au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ;
ladite première composition ayant une porosité comprise entre 30% et 70%, de préférence entre 35% et 65%, et
b) une deuxième composition comprenant au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges.
Par «combinaison», on entend selon l’invention un assemblage de deux compositions qui sont destinées à interagir l’une avec l’autre.
Par «combinaison détonante», on entend selon l’invention une combinaison des deux compositions dont l’interaction permet de générer une détonation. Les deux compositions de la combinaison détonante peuvent être juxtaposées ou bien être séparées par au moins un élément pyrotechnique permettant d’assurer un relais entre la première composition et la deuxième composition.
Par «constitué essentiellement de», on entend, selon l’invention, dans le cas de composés ou de compositions chimiques que d'autres éléments spécifiques peuvent être présents, en l'occurrence ceux qui n'ont pas d'incidence matérielle sur les caractéristiques essentielles du composé ou de la composition.
En particulier, lorsqu’une thermite (ou un explosif) est constituée essentiellement de particules d’une certaine taille, par exemple nanométrique, alors ladite thermite (ou ledit explosif) peut également comprendre d’autres particules qui ne sont pas de taille nanométrique. Cependant, la proportion de particules de taille nanométrique dans la thermite (ou l’explosif) doit être prépondérante.
Par «taille», on entend, selon l’invention, le diamètre qu’aurait la sphère théorique se comportant de la même manière que la particule considérée pour la technique de mesure utilisée. Une telle sphère est également appelée sphère équivalente et son diamètre est aussi appelé «diamètre équivalent».
Dans la présente description, et sauf stipulation contraire, les intervalles ou plages de valeurs indiqués s’entendent bornes incluses.
Dans le domaine technique considéré, les mesures sont généralement effectuées par granulométrie laser(i.e.utilisant la diffraction laser). Par exemple, dans les cas des particules submillimétriques et micrométriques, un appareil utilisable pour une mesure de granulométrie laser est typiquement un appareil de marque Malvern Instruments par exemple un appareil Malvern Mastersizer 3000. Cet appareil permet entre autres de déterminer la distribution de taille des particules en masse ou en volume.
Dans le cas des particules nanométriques et submicrométriques, la mesure de taille de particules peut être effectuée, par exemple, par détermination de la surface spécifique et par microscopie électronique à balayage.
Une thermite constituée essentiellement de particules de taille nanométrique, constituée essentiellement de particules de taille submicrométrique, ou constituée essentiellement d’un mélange de particules de ces deux tailles, est dénommée «nanothermite».
Par «porosité» d’une poudre de matériau, exprimée en pourcentage, on entend le volume non occupé par le matériau (ouVolume Poreux) par rapport au volume total occupé par le matériau (ouVolume Total) dans un volume donné, par exemple le volume alloué dans un détonateur.
Le matériau peut être un mélange de matériaux, tel qu’un mélange comprenant une ou plusieurs thermites et un ou plusieurs explosifs.
Ledit volume non occupé par le matériau (ouVolume Poreux) correspond notamment à l’espace entre les particules du matériau, aux pores ou aux fissures des particules du matériau.
Ledit volume total occupé par le matériau (ouVolume Total) est la somme du Volume Poreux et du volume de solide de ce matériau. La porosité (P), correspond au rapport entre ce volume non occupé par le matériau et le volume total occupé par le matériau : P = Volume Poreux / Volume Total.
La porosité, ainsi définie, est corrélée au pourcentage de la densité théorique maximale (% DTM) par l’équation suivante : P = 100 - %DTM.
La densité théorique maximale (DTM, ou TMD en anglais pour «Theoretical Maximum Density») correspond à la masse volumique de particules occupant un volume théorique sans espace entre elles.
Les valeurs de porosité sont calculées à partir, entre autres, de la densité vraie du ou des constituants d’une composition donnée, connue par des tableaux de valeur de la littérature, ou bien déterminée par une mesure de pycnométrie à l’hélium.
La porosité de la première composition selon l’invention est déterminée en ne tenant compte que du volume des thermites et de l’explosif. Ainsi, lorsque ladite première composition comprend, en outre, des microsphères pleines, il n’est pas tenu compte dans le calcul de la porosité du volume occupé par ces microsphères pleines.
Il est en effet bien connu de l’homme du métier que pour calculer la porosité d’une composition pyrotechnique, il ne faut tenir compte que du matériau (ou mélange de matériaux) actif(s) au sens pyrotechnique. Par exemple, le volume des microsphères pleines, qui n’ont pas de rôle actif dans la détonation, doit être, le cas échéant, retiré du volume total occupé par la première composition selon l’invention.
Ainsi, en présence de microsphères pleines, la porosité peut alors être calculée à l’aide de l’équation suivante :
P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur – VolumeMicrosphères pleines)].
P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur – VolumeMicrosphères pleines)].
Si la première composition selon l’invention ne comprend pas de microsphères pleines alors la porosité peut être calculée à l’aide de l’équation suivante :
P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur].
P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur].
Selon un mode de réalisation, ladite première composition à une porosité entre 30% et 70%, de préférence comprise entre 35 % et 65 %, et notamment entre 40% et 60%.
Le maintien de la porosité de la première composition dans ces intervalles permet notamment d’éviter d’avoir à prendre des précautions lors de la manipulation des poudres comme indiqué plus haut.
Par conséquent, cette combinaison détonante peut être fabriquée à l’échelle industrielle et présente une moindre toxicité pour l’homme et l’environnement.
Par «nanométrique», on entend selon l’invention une taille comprise entre 1 et 100 nm.
Par «submicrométrique», on entend, selon l’invention, une taille comprise entre 100 nm et 1000 nm.
Par «micrométrique», on entend, selon l’invention, une taille comprise entre 1 µm et 100 µm.
Par« submillimétrique »,on entend, selon l’invention, une taille comprise entre 100 µm et 1000 µm.
L’explosif de la première composition peut notamment comprendre des particules de taille nanométrique, ou comprendre des particules de taille submicrométrique, ou encore un mélange de ces particules.
L’explosif de la première composition peut, par exemple, être constitué essentiellement de particules de taille nanométrique ou constitué essentiellement de particules de taille submicrométrique, ou encore constitué essentiellement d’un mélange de ces particules.
Par exemple, cet explosif peut être constitué de particules de taille nanométrique, ou constitué de particules de taille submicrométrique, ou encore constitué d’un mélange de ces particules.
L’explosif de la deuxième composition peut notamment comprendre des particules de taille nanométrique, ou comprendre des particules de taille submicrométrique, ou comprendre des particules de taille micrométrique, ou comprendre des particules de taille submillimétrique, ou encore comprendre un mélange de particules de deux ou plusieurs de ces tailles.
L’explosif de la deuxième composition peut, notamment, être constitué essentiellement de particules de taille nanométrique, ou constitué essentiellement de particules de taille submicrométrique, ou constitué essentiellement de particules de taille micrométrique, ou constitué essentiellement de particules de taille submillimétrique, ou encore constitué essentiellement d’un mélange de particules de deux ou plusieurs de ces tailles.
En particulier, cet explosif peut être constitué de particules de taille nanométrique, ou constitué de particules de taille submicrométrique, ou constitué de particules de taille micrométrique, ou constitué de particules de taille submillimétrique, ou encore constitué d’un mélange de particules de deux ou plusieurs de ces tailles.
En particulier, la taille des particules de l’explosif de la deuxième composition est telle que ces particules peuvent rentrer dans un étui de détonateur, et est, par exemple, comprise entre 1 nm et 500 µm.
Avantageusement, ladite au moins une thermite de la première composition de la combinaison détonante peut être choisie parmi :
- les thermites à base d’oxyde métallique ou de sel métallique oxygéné, et d’aluminium Al ; et
- les thermites à base d’oxyde métallique ou de sel métallique oxygéné, et d’hydrure de titane TiH2.
- les thermites à base d’oxyde métallique ou de sel métallique oxygéné, et d’aluminium Al ; et
- les thermites à base d’oxyde métallique ou de sel métallique oxygéné, et d’hydrure de titane TiH2.
Dans ce cas, ledit oxyde métallique peut être par exemple choisi dans le groupe formé par Co3O4, NiO, Fe2O3, Cr2O3, V2O5, MnO2, Bi2O3, WO3, CuO, MoO3, Ag2O, PbO2, Pb3O4, SnO2et leurs mélanges. Ledit sel métallique oxygéné peut être choisi, par exemple, dans le groupe formé par les sulfates, les persulfates, les chlorates, les perchlorates, les bromates, les perbromates, les iodates, les periodates, les nitrates, les phosphates, les peroxydes, les permanganates et leurs mélanges. De préférence, le sel métallique oxygéné peut être choisi dans le groupe formé par le sulfate de calcium, le sulfate de sodium, le perchlorate de potassium, et leurs mélanges.
Ledit au moins un explosif de la première composition peut être, notamment, un explosif organique. En particulier, cet explosif organique peut être choisi dans le groupe formé par RDX (ou cyclotriméthylènetrinitramine ou cyclonite ou hexogène, n°CAS 121-82-4), PETN (ou tétranitrate de pentaérythritol, n°CAS 78-11-5), HMX (ou Octogène, n°CAS 2691-41-0), Tétryl (n°CAS 479-45-8), HNS (n°CAS 20062-22-0), TNP (n°CAS 88-89-1), TNR (n°CAS 82-71-3) et DNBF (n°CAS 3524-08-1) et leurs mélanges. De préférence, ledit au moins un explosif de la première composition peut être choisi dans le groupe formé par RDX et PETN, et leurs mélanges.
Ledit au moins un explosif de la deuxième composition peut être notamment un explosif organique. En particulier, cet explosif organique peut être choisi, par exemple, dans le groupe formé par RDX, PETN, HMX, Tétryl, HNS, TNP, TNR, DNBF et leurs mélanges, et, de préférence, dans le groupe formé par RDX, PETN et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, ladite au moins une thermite de la première composition comprend des particules de taille micrométrique, ou comprend des particules de taille submillimétrique, ou encore comprend un mélange de particules de ces deux tailles.
Ladite au moins une thermite de la première composition est, par exemple, constituée essentiellement de particules de taille micrométrique, ou constituée essentiellement de particules de taille submillimétrique, ou encore constituée essentiellement d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Par exemple, ladite au moins une thermite est constituée de particules de taille micrométrique, ou constituée de particules de taille submillimétrique, ou encore constituée d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, ladite au moins une thermite de la première composition comprend des particules de taille nanométrique, ou comprend des particules de taille submicrométrique, ou encore comprend un mélange de particules de ces deux tailles.
Ladite au moins une thermite de la première composition est, par exemple, constituée essentiellement de particules de taille nanométrique, ou constituée essentiellement de particules de taille submicrométrique, ou encore constituée essentiellement d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Par exemple, ladite au moins une thermite de la première composition est constituée de particules de taille nanométrique, ou est constituée de particules de taille submicrométrique, ou encore est constituée d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Dans le mode de réalisation avec la thermite nanométrique et/ou submicrométrique ci-dessus, la première composition comprend, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou encore un mélange de ces tailles. Par exemple, ces microsphères pleines peuvent avoir une taille comprise entre 20 µm et 1000 µm, de préférence entre 45 µm et 700 µm.
Lorsque la première composition comprend des microsphères pleines, le rapport entre :
- le poids de ladite au moins une thermite avec ledit au moins un explosif (ensemble thermite et explosif), et
- le poids des microsphères pleines
peut être compris dans l’intervalle de 30/70 à 70/30, de préférence de 40/60 à 60/40.
- le poids de ladite au moins une thermite avec ledit au moins un explosif (ensemble thermite et explosif), et
- le poids des microsphères pleines
peut être compris dans l’intervalle de 30/70 à 70/30, de préférence de 40/60 à 60/40.
En particulier, les microsphères pleines de la première composition peuvent comprendre au moins un composé ayant une température de fusion supérieure à la température de fusion dudit au moins un explosif de ladite première composition, choisi parmi les verres, les céramiques et les polymères. Ces microsphères pleines peuvent, par exemple, être constituées d’au moins un des composés ci-dessus.
Avantageusement, les microsphères pleines telles que décrites ci-dessus, peuvent être également ajoutées dans la première composition lorsque ladite au moins une thermite comprend des particules de taille micrométrique, ou comprend des particules de taille submillimétrique, ou encore comprend un mélange de particules de ces deux tailles.
Par exemple, les microsphères pleines peuvent être ajoutées dans la première composition lorsque ladite au moins une thermite est constituée essentiellement de particules de taille micrométrique, ou constituée essentiellement de particules de taille submillimétrique, ou encore constituée essentiellement d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Avantageusement, la deuxième composition peut comprendre, en outre, des microsphères creuses dans un rapport entre :
- le poids dudit au moins un explosif, et
- le poids des microsphères creuses
compris dans l’intervalle de 85/15 à 95/5.
- le poids dudit au moins un explosif, et
- le poids des microsphères creuses
compris dans l’intervalle de 85/15 à 95/5.
Ces microsphères creuses permettent, en particulier, de faciliter la mise en détonation de l’explosif en le sensibilisant au choc. Elles peuvent avoir, par exemple, une taille inférieure à 1000 µm, de préférence comprise entre 20 µm et 1000 µm, de manière plus préférée entre 150 µm et 180 µm.
En particulier, les microsphères creuses comprennent au moins un composé ayant une température de fusion supérieure à la température de fusion dudit au moins un explosif de la deuxième composition, choisi parmi les verres, les céramiques et les polymères. Ces microsphères creuses peuvent, par exemple, être constituées d’au moins un des composés ci-dessus.
L’invention concerne, selon un deuxième aspect, un relais pour détonateur comprenant au moins une combinaison détonante telle que décrite ci-dessus. La première composition de la combinaison détonante est destinée à être mise en contact avec une composition d’allumage, et la deuxième composition de la combinaison détonante est destinée à être mise en contact avec une charge principale.
Par exemple, la première composition de la combinaison détonante comprise dans le relais peut être en contact avec la deuxième composition de la combinaison détonante.
Selon un mode de réalisation, le relais comprend en outre une composition intermédiaire située entre la première composition de la combinaison détonante et la deuxième composition de la combinaison détonante. La composition intermédiaire joue le rôle d’élément pyrotechnique faisant un relais entre la première et la deuxième composition de la combinaison détonante. Elle reçoit et amplifie l’onde de détonation.
Selon ce mode de réalisation, la composition intermédiaire peut comprendre au moins une thermite comprenant des particules de taille submicrométrique, ou comprenant des particules de taille nanométrique, ou encore comprenant un mélange de ces particules, et au moins un explosif, quelle que soit la taille de ses particules.
Ladite composition intermédiaire peut comprendre au moins une thermite constituée essentiellement de particules de taille submicrométrique, ou constituée essentiellement de particules de taille nanométrique, ou encore constituée essentiellement d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Par exemple, ladite au moins une thermite peut être constituée de particules de taille submicrométrique ou de taille nanométrique, ou d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Ledit au moins un explosif peut comprendre des particules de taille micrométrique ou submillimétrique, ou encore submicrométrique voire de taille nanométrique. Alternativement, ledit au moins un explosif peut comprendre un mélange de particules de ces tailles.
Par exemple, ledit au moins un explosif est constitué essentiellement de particules de taille submillimétrique, de taille micrométrique ou de taille submicrométrique ou encore de taille nanométrique, ou, alternativement, d’un mélange de ces particules.
En particulier, ledit au moins un explosif est constitué de particules de taille submillimétrique, de taille micrométrique ou de taille submicrométrique ou encore de taille nanométrique, ou, alternativement, d’un mélange de particules ces tailles.
Le rapport, dans la composition intermédiaire, entre :
- le poids de ladite au moins une thermite, et
- le poids dudit au moins un explosif de la composition intermédiaire
peut être compris dans l’intervalle de 10/90 à 50/50, de préférence de 20/80 à 40/60 ou, de manière plus préférentielle de 30/70 à 40/60.
- le poids de ladite au moins une thermite, et
- le poids dudit au moins un explosif de la composition intermédiaire
peut être compris dans l’intervalle de 10/90 à 50/50, de préférence de 20/80 à 40/60 ou, de manière plus préférentielle de 30/70 à 40/60.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le relais comprend une composition d’allumage. La composition d’allumage est une composition sensible au signal pyrotechnique issu du dispositif d’amorçage. Il s’agit par exemple du signal pyrotechnique issu de la combustion de la perle d’une tête d’amorce. Les compositions d’allumage sont bien connues de l’état de la technique et toute composition d’allumage peut être utilisée par l’homme du métier. Selon l’invention cette composition d’allumage est présente soit dans le relais, soit dans le détonateur hors relais.
De préférence, le relais comprend une composition d’allumage en contact avec la première composition de la combinaison détonante.
Selon ces modes de réalisation, la composition d’allumage peut comprendre au moins une thermite, quelle que soit la taille de ses particules. Par exemple, ladite thermite comprend des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique, submillimétrique, ou encore un mélange de particules de différentes tailles, telles que définies plus haut.
L’invention concerne enfin, sous un troisième aspect, un détonateur comprenant une charge principale, et un relais selon l’invention, ledit relais étant disposé au contact de la charge principale.
Les relais et détonateurs conformes à l’invention présentent les caractéristiques et avantages décrits précédemment pour la combinaison détonante.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
- la représente une vue schématique en coupe transversale d’un détonateur électrique comprenant un relais contenant une combinaison détonante selon l’invention ;
- la représente une vue schématique en coupe transversale d’un détonateur électronique comprenant un relais contenant une combinaison détonante selon l’invention ;
- les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en coupe transversale de détonateurs selon des modes de réalisation de l’invention.
- la
- la
- les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en coupe transversale de détonateurs selon des modes de réalisation de l’invention.
Le détonateur comporte généralement un étui (ou culot) généralement sensiblement cylindrique, le plus souvent en aluminium embouti, au fond duquel est insérée, ainsi qu’il est connu de l’homme du métier, une charge principale généralement constituée d’un explosif secondaire comprimé.
Le relais est généralement un cylindre sensiblement creux en aluminium contenant plusieurs étages de compositions pyrotechniques. Il est inséré de sorte à être mis en contact avec la charge du détonateur.
Par-dessus, une composition d’allumage comprimée peut être éventuellement insérée si celle-ci n’est pas déjà présente dans le relais, et un dispositif de mise à feu.
Par «étage», on désigne selon l’invention une des compositions de la combinaison détonante considérée, d’épaisseur quasiment constante, dans le sens de la combustion.
Dans le cas où le dispositif de mise à feu est une tête d’amorce, il est mis en place de la façon suivante : une pièce rectangulaire plate en matériau isolant électriquement, dont les deux grandes surfaces sont métallisée et reliées entre elles par un filament noyé dans une perle de pâte pyrotechnique, et équipé de fils conducteurs pouvant être reliés à une source de courant, est insérée de sorte que la perle soit à proximité immédiate de la composition d’allumage, qui est de préférence la composition pyrotechnique juxtaposée au relais. La tête d’amorce et l’étui sont maintenus ensemble par sertissage. Tout autre dispositif de mise à feu connu de l’homme du métier peut également être utilisé.
Chacune des compositions pyrotechniques du relais et du détonateur est fabriquée de façon connue de l’homme du métier. Elles sont généralement sous forme comprimée. En particulier, la première composition de la combinaison détonante est comprimée de sorte à obtenir la porosité désirée.
Le détonateur 19 est un détonateur à commande électronique, dont les différents éléments sont logés au sein d’un étui 15 de forme sensiblement cylindrique. Il comporte, dans le sens de combustion à partir du signal électrique émis par le système d’initiation électronique 20, un dispositif électronique (16, 17, 18), une tête d’amorce 7, une combinaison détonante selon l’invention 4, et un explosif secondaire 6. Le dispositif électronique comprend notamment une puce électronique 16, un condensateur de communication 17, et un condensateur d’allumage 18.
Les dimensions du détonateur 19 sont typiquement : une longueur de l’ordre de 15 à 150 mm, un diamètre intérieur de l’ordre de 6 mm et un diamètre extérieur de l’ordre de 7 mm.
Le fonctionnement d’un détonateur électrique ou électronique selon l’invention est le suivant. La combustion de la pâte pyrotechnique de la perle de la tête d’amorce met à feu la composition d’allumage situé en aval. La première composition de la combinaison détonante reçoit le flux thermique de la composition d’allumage et rentre en combustion. La thermite de la première composition entre en combustion vive, ce qui provoque la décomposition rapide de l’explosif de la première composition qui transite alors en détonation. L’onde de choc ainsi créée est entretenue par l’explosif. La composition intermédiaire éventuelle reçoit l’onde de choc de la composition précédente et, en entrant en détonation, amplifie l’onde précédente. La seconde composition de la combinaison détonante reçoit l’onde de choc de la composition précédente et entre en détonation amplifiant l’onde de manière importante. La charge principale du détonateur entre enfin en détonation avec une puissance importante.
Les particules de thermite sont fabriquées par mélange ainsi qu’il est connu de l’homme du métier. Par exemple, la thermite classique est préparée par un simple mélange physique des poudres de la granulométrie désirée (notamment de taille micrométrique) d’oxydes métalliques ou de sels métalliques oxygénés avec de l’aluminium ou de l’hydrure de titane. De même, la thermite nanométrique et/ou submicrométrique, c’est-à-dire la nanothermite est préparée par un simple mélange physique en mélangeant des poudres de la granulométrie désirée (nanométrique et/ou submicrométrique) d’oxydes métalliques ou de sels métalliques oxygénés avec de l’aluminium ou de l’hydrure de titane. La nanothermite peut également être préparée par dispersion dans un liquide suivi de l’évaporation de celui-ci. De préférence, ce liquide est un liquide aprotique polaire, et de façon encore plus préférée, de l’acétonitrile. Les différents constituants sont disponibles dans le commerce. Ainsi, par exemple, les métaux et oxydants minéraux constituants de la nanothermite sont disponibles commercialement sous formes de poudres ultrafines, de granulométrie généralement inférieure à 1 µm.
Pour la préparation d’explosifs comprenant des particules de taille submicrométrique et/ou nanométrique, les méthodes classiques peuvent être mises en œuvre. En particulier, on peut utiliser le procédé R.E.S.S (Rapid Expansion of a Supercritical Solution) qui consiste en une dissolution suivie d’une recristallisation afin d’obtenir des poudres de granulométrie désirée. Des procédés de broyage, des procédés sol-gel ou encore de séchage supercritique peuvent également être utilisés. De préférence, il est utilisé le procédé de Spray Flash-Evaporation (SFE) développé et breveté par le laboratoireNS3E(voir par exemple WO 2013/117671, WO 2016/001445 et WO 2013/127967).
La fabrication de toute composition comprenant au moins un mélange de thermites, quelle que soit la taille des particules desdites thermites, et d’un explosif comprenant des particules de taille submicrométrique et/ou nanométrique se fait généralement par mélange à sec des poudres afin de limiter au maximum la modification de la granulométrie des particules.
Le détonateur 8 est de forme sensiblement cylindrique et comprend, dans le sens de combustion, une tête d’amorce 7, une composition d’allumage 10, une première composition de combinaison détonante 11, une deuxième composition de combinaison détonante 12, et une charge principale 6.
Les compositions 10, 11 et 12 forment le relais 21 du détonateur 8. Leurs longueurs (i.e.hauteurs des étages de compostions dans le sens de la combustion) respectives sont l10, l11et l12(et l21= l10+ l11+ l12).
Les dimensions du relais 21 sont typiquement : une longueur de l’ordre de 5 mm à 40 mm, un diamètre intérieur de l’ordre de 1 à 6 mm, de préférence 3 mm et un diamètre extérieur de l’ordre de 5 à 7 mm, de préférence 6 mm.
Le détonateur 9 est de forme sensiblement cylindrique et comprend, dans le sens de combustion, une tête d’amorce 7, une composition d’allumage 10, une première composition 13 de combinaison détonante, une composition intermédiaire 14 de combinaison détonante, une deuxième composition 12 de combinaison détonante et une charge principale 6. Les dimensions du relais 22 sont typiquement : une longueur de l’ordre de 5 mm à 40 mm, un diamètre intérieur de l’ordre de 1 à 6 mm, de préférence 3 mm et un diamètre extérieur de l’ordre de 5 à 7 mm, de préférence 6 mm.
Les compositions 10, 13, 14 et 12 forment le relais 22 du détonateur 9. Leurs longueurs (i.e.hauteurs des étages de compostions dans le sens de la combustion) respectives sont l10, l13, l14et l12(et l22= l10 +l1 3 +l1 4+ l12).
Les exemples suivants illustrent l’invention de manière non limitative, en référence aux dessins annexés.
Exemples
Tous les exemples ont été réalisés dans le même modèle de détonateur électrique comprenant une tête d’amorce tel que cela a été explicité ci-dessus. Le détonateur testé était soit un détonateur 8 tel qu’illustré sur la soit un détonateur 9 tel qu’illustré sur la , selon qu’une composition intermédiaire était présente ou non. Ce détonateur présentait des dimensions variables selon les dimensions du relais, elles-mêmes variables. En général, l’étui du détonateur utilisé a un diamètre extérieur de 7,4 mm, un diamètre intérieur de 6,6 mm et longueur de 87 mm. La longueur de l’étui peut être raccourcie pour que la tête d’amorce reste à proximité de la composition d’allumage.
Dans tous les exemples, les particules désignées par un préfixe «n» sont des particules de taille submicrométrique ou de taille nanométrique. Le préfixe «µ» désigne les particules de taille micrométrique ou submillimétrique.
En outre, tous les pourcentages sont indiqués en pourcentage massique (poids/poids).
A chaque fois, la porosité de la première composition de la combinaison détonante est calculée selon l’une des deux équations suivantes, selon la présente ou non de microsphères pleines :
- P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur] ;
- P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / (Volume total occupé par la composition dans le détonateur – VolumeMicrosphères pleines)]
où le Volume total occupé par la composition dans le détonateur est égal à π x (rayon interne du relai)2x longueur de la composition.
- P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur] ;
- P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / (Volume total occupé par la composition dans le détonateur – VolumeMicrosphères pleines)]
où le Volume total occupé par la composition dans le détonateur est égal à π x (rayon interne du relai)2x longueur de la composition.
Tous les exemples mettent en œuvre des produits chimiques ayant une toxicité réduite vis-à-vis de l’homme et de l’environnement.
Dans chacun des exemples, il a été constaté une détonation effective.
Exemple 1
Dans cet exemple, le détonateur 9 comporte :
un relais 22, de longueur l22= 15 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 25 mg et de longueur l10= 1,5 mm ;
- une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nBi2O3/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition étant de poids total 126 mg et de longueur l13= 9 mm, et ayant une porosité de 50% ;
- une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nBi2O3/nAl et 70% de nPETN, de poids total 15 mg et de longueur l14= 1,5 mm ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 14 mg et de longueur l12= 3 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
un relais 22, de longueur l22= 15 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 25 mg et de longueur l10= 1,5 mm ;
- une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nBi2O3/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition étant de poids total 126 mg et de longueur l13= 9 mm, et ayant une porosité de 50% ;
- une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nBi2O3/nAl et 70% de nPETN, de poids total 15 mg et de longueur l14= 1,5 mm ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 14 mg et de longueur l12= 3 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
La porosité est déterminée par le calcul suivant :
P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / (Volume occupé par la composition dans le détonateur - VolumeMicrosphères pleines)]
avec :
P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / (Volume occupé par la composition dans le détonateur - VolumeMicrosphères pleines)]
avec :
| Densité | Masse (g) | |
| Aluminium (Al) | 3 | 0,0057 |
| Trioxyde de bismuth (Bi2O3) | 8,90 | 0,0132 |
| Pentrite (PETN) | 1,76 | 0,0441 |
| Microsphères pleines | 2,50 | 0,0630 |
et, sachant que la composition est contenue dans un relais de diamètre interne 0,34 cm et occupe une hauteur l13 = 0,9 cm.
Exemple 2
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte :
un relais 21, de longueur l21= 12 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 24 mg et de longueur l10= 1,5 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nWO3/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition étant de poids total 100 mg et de longueur l11= 7,5 mm, et ayant une porosité de 52% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 18 mg et de longueur l14 =3 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
un relais 21, de longueur l21= 12 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 24 mg et de longueur l10= 1,5 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nWO3/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition étant de poids total 100 mg et de longueur l11= 7,5 mm, et ayant une porosité de 52% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 18 mg et de longueur l14 =3 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
Exemple 3
Dans cet exemple, le détonateur 9 comporte :
un relais 22, de longueur l22= 15 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 31 mg et de longueur l10= 2,5 mm ;
- une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nCuO/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 134 mg et de longueur l13= 9,5 mm, et ayant une porosité de 48% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nCuO/nAl et 70% de nPETN, de poids total 14 mg et de longueur l14= 1,5 mm ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 11 mg et de longueur l12= 1,5 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
un relais 22, de longueur l22= 15 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 31 mg et de longueur l10= 2,5 mm ;
- une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nCuO/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 134 mg et de longueur l13= 9,5 mm, et ayant une porosité de 48% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nCuO/nAl et 70% de nPETN, de poids total 14 mg et de longueur l14= 1,5 mm ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 11 mg et de longueur l12= 1,5 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
Exemple 4
Dans cet exemple, le détonateur 9 comporte :
un relais 22, de longueur l22= 21 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 26 mg et de longueur l10= 1,5 mm ;
- une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nCaSO4,2H2O/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 159 mg et de longueur l13= 12,5 mm, et ayant une porosité de 50% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nCaSO4,2H2O/nAl et 70% de nPETN, de poids total 28 mg et de longueur l14= 3 mm ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 16 mg et de longueur l12= 4 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
un relais 22, de longueur l22= 21 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 26 mg et de longueur l10= 1,5 mm ;
- une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nCaSO4,2H2O/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 159 mg et de longueur l13= 12,5 mm, et ayant une porosité de 50% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nCaSO4,2H2O/nAl et 70% de nPETN, de poids total 28 mg et de longueur l14= 3 mm ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 16 mg et de longueur l12= 4 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
Exemple 5
Dans cet exemple, le détonateur 9 comporte :
un relais 22, de longueur l22= 15 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 32 mg et de longueur l10= 1,5 mm ;
- une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nNa2SO4,2H2O/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 120 mg et de longueur l13= 9 mm, et ayant une porosité de 41% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nNa2SO4,2H2O/nAl et 70% de nPETN, de poids total 19 mg et de longueur l14= 2 mm ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 14 mg et de longueur l12= 2,5 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
un relais 22, de longueur l22= 15 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 32 mg et de longueur l10= 1,5 mm ;
- une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nNa2SO4,2H2O/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 120 mg et de longueur l13= 9 mm, et ayant une porosité de 41% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nNa2SO4,2H2O/nAl et 70% de nPETN, de poids total 19 mg et de longueur l14= 2 mm ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 14 mg et de longueur l12= 2,5 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
Exemple 6
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte :
un relais 21, de longueur l21= 38 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 60 mg et de longueur l10= 4 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nCuO/nAl et 70% de nRDX, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 297 mg et de longueur l11= 26 mm, et ayant une porosité de 62% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 31 mg et de longueur l14 = 8 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
un relais 21, de longueur l21= 38 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 60 mg et de longueur l10= 4 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nCuO/nAl et 70% de nRDX, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 297 mg et de longueur l11= 26 mm, et ayant une porosité de 62% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 31 mg et de longueur l14 = 8 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
Exemple 7
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte :
un relais 21, de longueur l21= 38 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 55 mg et de longueur l10= 3,5 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nWO3/nAl et 70% de nRDX, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 305 mg et de longueur l11= 27 mm, et ayant une porosité de 63% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 24 mg et de longueur l14= 7,5 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
un relais 21, de longueur l21= 38 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAl incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 55 mg et de longueur l10= 3,5 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nWO3/nAl et 70% de nRDX, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 305 mg et de longueur l11= 27 mm, et ayant une porosité de 63% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 24 mg et de longueur l14= 7,5 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
Exemple 8
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte :
un relais 21, de longueur l21= 24 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 constituée d’un mélange de KClO4, de Zr et de liant, de poids total 25 mg et de longueur l10 = 2 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nWO3/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 225 mg et de longueur l11= 18 mm, et ayant une porosité de 58% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 25 mg et de longueur l14= 4 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
un relais 21, de longueur l21= 24 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 constituée d’un mélange de KClO4, de Zr et de liant, de poids total 25 mg et de longueur l10 = 2 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nWO3/nAl et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 225 mg et de longueur l11= 18 mm, et ayant une porosité de 58% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 25 mg et de longueur l14= 4 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
Exemple 9
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte :
un relais 21, de longueur l21= 24 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 constituée d’un mélange de KClO4, de Zr et de liant, de poids total 25 mg et de longueur l10= 2 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 30% de KClO4/nTiH2et 70% de nPETN, ladite composition ayant un poids total 200 mg et de longueur l11= 18 mm, et ayant une porosité de 38% ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 25 mg et de longueur l14= 4 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
un relais 21, de longueur l21= 24 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 constituée d’un mélange de KClO4, de Zr et de liant, de poids total 25 mg et de longueur l10= 2 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 30% de KClO4/nTiH2et 70% de nPETN, ladite composition ayant un poids total 200 mg et de longueur l11= 18 mm, et ayant une porosité de 38% ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 25 mg et de longueur l14= 4 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
La porosité est déterminée par le calcul suivant :
P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur]
avec :
P = 100 [1 – (VolumeThermites+ VolumeExplosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur]
avec :
| Densité | Masse (g) | |
| Dihydrure de titane (TiH2) | 3,75 | 0,018 |
| Perchlorate de potassium (KClO4) |
2,52 | 0,042 |
| Pentrite (PETN) | 1,76 | 0,014 |
et, sachant que la composition est contenue dans un relais de diamètre interne 0,34 cm et occupe une hauteur l11= 1,8 cm.
Exemple 10
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte :
un relais 21, de longueur l21= 24 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 constituée d’un mélange de KClO4, de Zr et de liant, de poids total 25 mg et de longueur l10 = 2 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de KClO4/nTiH2et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 200 mg et de longueur l11= 18 mm, et ayant une porosité de 59% ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 25 mg et de longueur l14= 4 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
un relais 21, de longueur l21= 24 mm, constitué comme suit :
- une composition d’allumage 10 constituée d’un mélange de KClO4, de Zr et de liant, de poids total 25 mg et de longueur l10 = 2 mm ;
- une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de KClO4/nTiH2et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 µm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 200 mg et de longueur l11= 18 mm, et ayant une porosité de 59% ;
- une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de µPETN et 5% de billes de verre creuses de marque «Cospheric» de taille 150-180 µm (indications du fabricant), de poids total 25 mg et de longueur l14= 4 mm ;
et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de µPETN compactée.
Les exemples 1 à 10 sont conformes à l’invention.
Pour chacun des exemples 1 à 10, la détonation a été constatée par le bruit produit et par la récupération d’éclats provenant du relais et/ou de l’étui. En outre, la forme de ces éclats est typique d’une détonation.
Pour chacun des exemples 1 à 7, une plaque en acier posée contre le fond de l’étui a, en outre, été utilisée afin de contrôler la détonation. Cette plaque métallique est intacte avant la mise à feu.
Après la mise en œuvre des détonateurs des exemples 1 à 7, chacune des plaques métalliques utilisée est percée et marquée par la projection d’éclats en couronne démontrant ainsi la détonation.
Claims (19)
- Combinaison détonante de deux compositions comprenant :
a) une première composition comprenant au moins une thermite et au moins un explosif,
- ladite au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges ;
- ladite première composition comprenant, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges lorsque ladite au moins une thermite est constituée essentiellement de particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ;
- ledit au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ;
ladite première composition ayant une porosité comprise entre 30% et 70%, de préférence entre 35% et 65%, et
b) une deuxième composition comprenant au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges. - Combinaison détonante selon la revendication 1, où ladite première composition comprend au moins une thermite comprenant des particules de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges, et comprend, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges.
- Combinaison détonante selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle ladite au moins une thermite de la première composition est choisie parmi
- les thermites à base d’oxyde métallique ou de sel métallique oxygéné, et d’aluminium Al ; et
- les thermites à base d’oxyde métallique ou de sel métallique oxygéné, et d’hydrure de titane TiH2. - Combinaison détonante selon la revendication 3, dans laquelle ledit oxyde métallique est choisi dans le groupe formé par Co3O4, NiO, Fe2O3, Cr2O3, V2O5, MnO2, Bi2O3, WO3, CuO, MoO3, Ag2O, PbO2, Pb3O4, SnO2et leurs mélanges.
- Combinaison détonante selon l’une des revendications 3 ou 4, dans laquelle ledit sel métallique oxygéné est choisi dans le groupe formé par les sulfates, les persulfates, les chlorates, les perchlorates, les bromates, les perbromates, les iodates, les periodates, les nitrates, les phosphates, les peroxydes, les permanganates et leurs mélanges, et de préférence le sulfate de calcium, le sulfate de sodium, le perchlorate de potassium, et leurs mélanges.
- Combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle ledit au moins un explosif de la première composition et/ou de la deuxième composition est un explosif organique qui est choisi, de préférence parmi RDX, PETN, HMX, Tétryl, HNS, TNP, TNR, DNBF et leurs mélanges.
- Combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle les microsphères pleines ont une taille entre 20 µm et 1000 µm, de préférence comprise entre 45 µm et 700 µm.
- Combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le rapport, dans la première composition, entre
- le poids de ladite au moins une thermite avec ledit au moins un explosif, et
- le poids des microsphères pleines
est compris dans l’intervalle de 30/70 à 70/30, de préférence de 40/60 à 60/40. - Combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle les microsphères pleines comprennent au moins un composé ayant une température de fusion supérieure à la température de fusion dudit au moins un explosif de la première composition, choisi parmi les verres, les céramiques et les polymères.
- Combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle la deuxième composition comprend en outre des microsphères creuses dans un rapport entre le poids dudit au moins un explosif de la deuxième composition et le poids des microsphères creuses compris dans l’intervalle de de 85/15 à 95/5.
- Combinaison détonante selon la revendication 10, dans laquelle lesdites microsphères creuses ont une taille inférieure à 1000 µm, de préférence comprise entre 20 µm et 1000 µm, de manière plus préférée entre 150 µm et 180 µm.
- Combinaison détonante selon l’une des revendications 10 ou 11, dans laquelle lesdites microsphères creuses comprennent au moins un composé choisi dans le groupe formé par les verres, les céramiques et les polymères ayant une température de fusion supérieure à la température de fusion dudit au moins un explosif de la deuxième composition.
- Relais pour détonateur comprenant au moins une combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, la première composition de la combinaison détonante est destinée à être mise en contact avec une composition d’allumage, et la deuxième composition de la combinaison détonante est destinée à être mise en contact avec une charge principale.
- Relais pour détonateur selon la revendication 13, ledit relais étant tel que la première composition de la combinaison détonante est en contact avec la deuxième composition de la combinaison détonante.
- Relais pour détonateur selon l’une des revendications 13 ou 14, comprenant en outre une composition intermédiaire, située entre la première composition de la combinaison détonante et la deuxième composition de la combinaison détonante, ladite composition intermédiaire comprenant au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique ou leurs mélanges et au moins un explosif.
- Relais pour détonateur selon la revendication 15, où le rapport entre le poids de ladite au moins une thermite et le poids dudit au moins un explosif dans ladite composition intermédiaire est compris dans l’intervalle de 10/90 à 50/50, de préférence de 30/70 à 40/60.
- Relais pour détonateur selon l’une quelconque des revendications 13 à 16, comprenant en outre une composition d’allumage en contact avec la première composition de la combinaison détonante.
- Relais selon la revendication 17, dans lequel ladite composition d’allumage comprend au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges.
- Détonateur comprenant une charge principale, et un relais selon l’une quelconque des revendications 13 à 18, ledit relais étant disposé au contact de la charge principale.
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Citations (7)
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-
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-
2021
- 2021-07-08 WO PCT/FR2021/051277 patent/WO2022008852A1/fr active Application Filing
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| Publication number | Publication date |
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