Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02472652 2004-07-07
WO 03/058154 PCT/FR03/00080
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Initiateur électropyrotechnique
La présente invention concerne un initiateur électropyrotechnique.
Il existe deux grandes catégories d'initiateur. La première fait appel à des
embases de type "traversée verre-métal" et la seconde à des initiateurs à
embase
ou traversée de type "plastique". Les initiateurs appartenant à la première
catégorie sont souvent regardés comme étant synonymes d'assurance
d'herméticité et de protection infaillible des compositions pyrotechniques
et/ou
des explosifs contre les effets des environnements extrêmes (humidité entre
autres). Or il est connu que les traversées de type verre-métal sont sensibles
aux
contraintes mécaniques et thermiques qui peuvent leur être appliquées au cours
des différentes étapes de leur processus d'assemblage ou encore lors des
étapes
de montage (sertissage, soudage,...) desdits initiateurs à un dispositif
d'applications pyrotechniques civiles (par exemple, prétensionneurs, coussins
gonflables pour la sécurité automobile), militaires ou spatiales.
Par ailleurs si le recours à une embase de "traversée verre-métal" garantit a
priori l'assurance d'une barrière hermétique de l'embase le long des broches
d'amenée de courant, cela n'est pas forcément vrai pour la liaison entre
l'erribase
et le contenant pyrotechnique.
Les initiateurs sur traversée plastique souffrent pour leur part d'un
problème d'herméticité lié au matériau plastique (par exemple, polyamide
sensible à l'humidité) retenu pour leur réalisation ou à leurs jointures
internes
(par clipsage, collage..) non étanches.
Enfin, les initiateurs actuels qu'ils appartiennent à l'une quelconque des
catégories susmentionnées comprennent généralement plusieurs sous-ensembles à
assembler rendant le coût total d'un tel dispositif onéreux. Les initiateurs
de la
première catégorie sont significativement les plus chers du fait de la
préparation
nécessaire (surfaçage,...) desdités traversées "verre-métal".
L'objectif de la -présente invention est de proposer un initiateur
électropyrotechnique de type plastique, simple dans sa conception et dans son
mode opératoire, compact et éconômique présentant d'excellentes qualités
d'herméticité.
A cet effet, l' invention concerne un initiateur électropyrotechnique
comportant un boîtier en matière plastique et une charge pyrotechnique, ladite
charge comprenant au moins une composition.
Selon l'invention, le boîtier comporte deux sous-ensembles
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un premier sous-ensemble comprenant une paroi en plastique solidaire
d'un fond également en plastique et formant un contenant,
~ un deuxième sous-ensemble en plastique ayant un axe principal,
traversé par au moins deux broches selon la direction dudit axe, lesdites
broches étant reliées entre elles par un pont électrique sur une face dudit
sous-ensemble, ladite face étant évidée symétriquement sur une hauteur H
et une largeur L, ledit sous-ensemble formant une émbase,
et
l'assemblage hermétique des premier et deuxième sous-ensembles est
réalisé par soudage ultrasons.
La présente invention concerne également les caractéristiques qui
ressortiront au cours de la description qui va suivre et qui devront être
considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement
possibles
- le diamètre intérieur D~ du premier sous-ensemble est inférieur au
diamètre externe D2 de la partie évidée du deuxième sous-ensemble,
- le joint de soudure ultrason est un joint en cisaillement,
- le joint de soudure ultrason est un joint en semi-cisaillement,
- la face évidée du deuxième sous-ensemble présente un évidement
symétrique de hauteur h et de largeur 1 pour former un îlot de surélévation du
pont électrique.
- le plastique utilisé pour réaliser le premier et deuxième sous-ensembles
est un matériau à faible reprise d'humidité,
- le plastique est un polycétone,
- le plastique est un polybutylène teraphtalate (PBT),
- le plastique est un polyamide,
- le plastique est le polyamide PA 6.12,
- la charge pyrotechnique est déposée dans le premier sous-ensemble par
un procédé de chargement à sec,
- chacune des compositions de la charge pyrotechnique est précompressée,
- la composition primaire est précompressée avec une pression inférieure à
120 bars et la composition secondaire avec une pression supérieure à 150 bars,
- la hauteur de vide h' est inférieure à la hauteur h+H, H étant la hauteur
du talon de soudure et h la hauteur de l'îlot,
- le deuxième sous-ensemble est sûrmoulé sur les broches,
- les broches sont des électrodes,
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- les électrodes sont striées.
L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés
dans lesquels:
- la figure 1 est une représentation schématique d'un initiateur de type
plastique, selon l'invention;
- la figure 2 représente un contenant, premier sous-ensemble de l'initiateur
électropyrotechnique, selon l'invention;
- la figure 3 représente une embase, deuxième sous-ensemble de
l'initiateur électropyrotechnique, selon l'invention;
- la figure 4 est une représentation schématique d'un autre mode de
réalisation du joint de soudure ultrason, selon l'invention;
L'initiateur électropyrotechnique, selon l'invention, comporte un boîtier 1.
Ce boîtier 1 comporte un premier 2 et deuxième 3 sôus-ensembles. Le premier
sous-ensemble 2 comprend une paroi 4 en plastique solidaire d'un fond 5
également en plastique, le premier sous-ensemble 2 étant fait d'une seule
pièce.
Ce premier sous ensemble 2 est appelé un contenant. Ledit contenant 2 reçoit
une
charge pyrotechnique 6 par un procédé de chargement à sec. La charge 6
comprend au moins une composition. Dans un mode de réalisation, le contenant 2
reçoit une première composition 7 appelée composition secondaire et une
seconde composition 8 appelée composition primaire. Chacune des compositions
de la charge pyrotechnique 6 est chargée en masse puis est précompressée.,
Avantageusement, la précompression est réalisée avec une pression inférieure à
120 bars pour la composition primaire 8 et avec une pression supérieure à 150
bars pour la composition secondaire 7. L'effort de compression finale est
assuré
lors de l'assemblagé hermétique du premier sous-ensemble 2 avec un deuxième
sous-ensemble 3 comportant la partie électrique de l'initiateur, ledit sous-
ensemble 3 étant aussi appelée embase. L'assemblage est réalisé par soudage
ultrasons assurant une extrême herméticité. On appelle ici - hauteur de vide -
h' la
différence de hauteur entre la couche 9 la plus externe de la charge
pyrotechnique
6 après précompressage des compositions et la face 15 du contenant 2.
Avantageusement, les première 7 et deuxième 8 compositions sont exemptes de
métaux lourds dans un souci de respect de l' environnement. Lesdites
compositions sont également résistantes à l'échauffement provoqué par la
soudure ultrason qui est de l'ordre de 260°C.
Dans un mode de réalisation préféré, le diamètre intërieur D~ du premier
sous-ensemble 2 est inférieur à 5,6 mm. L'adaptation du volume intérieur du
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contenant 2 afin de permettre le chargement de compositions pyrotechniques de
différentes natures et granulométrie est donc assurée par la variation de la
hauteur
dudit contenant 2. Le faible diamètre intérieur du premier sous-ensemble 2
permet avantageusement de ne pas avoir à recourir à un contenant pyrotechnique
intermédiaire tel que, par exemple, une bague rapportée sur l'embase 3 pour
limiter la charge pyrotechnique 6. Cette limitation de la charge pyrotechnique
6
offre de plus une sécurité accrue sans risque pour la fiabilité de
fonctionnement
pyrotechnique dans la mesure où l'épaisseur de la composition chargée est
suffisante.
Le deuxième sous-ensemble 3, l'embase, en plastique a un axe principal
10 et est traversé par au moins deux broches 11, 12 selon la direction dudit
axe
10. Les broches 11, 12 sont reliées entre elles par un pont électrique 13 sur
une
face 14 dudit sous-ensemble 3. Dans un mode de réalisation, le pont électrique
13
est de type résistif. Avantageusement, il s'agit soit d'un filament soit d'une
couche métallique. Dans un autre mode de réalisation, le pont électrique 13
est de
type semi-conducteur. Ladite face 14 est évidée symétriquement sur une hauteur
H et une profondeur L de sorte que le diamètre externe de la partie du
deuxième
sous-ensemble 3 ayant été évidée soit D2. Avantageusement, la hauteur H est
comprise entre 2 et 3 mm. Dans un mode de réalisation préféré, le diamètre
intérieur D~ du premier sous-ensemble 2 est inférieur au diamètre externe D2.
Ces
parties des premier 2 et deuxième 3 sous-ensembles étant mises en vis-à-vis
lors
du soudage ultrasons, cette différence de diamètre entre D1 et D2 assure une
herméticité maximale et une rigidité diélectrique suffisante pour l'isolation
des
parties internes conductrices 11, 12 de l'initiateur. Avantageusement, le
joint de
soudure 16 est un joint en cisaillement. La face évidée 14 du deuxième sous
ensemble 3 présente également un évidement 17 symétrique de hauteur h et de
largeur 1 pour former un îlot de surélévation du pont électrique, ceci
assurant une
bonne intimité entre le pont électrique 13 et la composition primaire 8.
Avantageusement h est comprise entre 0,5 et 1,0 mm et la largeur 1 est
comprise
entre 0,2 et 0,8 mm.
Le deuxième sous-ensemble 3 est surmoulé sur des broches 11, 12. On
appelle ici - broche - des moyens d'amenée de courant pour l'initiateur. Dans
un
premier mode de réalisation, les broches 11, 12 comprennent des électrodes.
Avantageusement, les électrodes sont striées. Ces stries 18 assurent non
seulement une barrière hermétique de l'initiateur le long des broches 11, 12
mais
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elles facilitent également la fixation du matériau plastique lors du
surmoulage.
Dans un deuxième mode de réalisation, les broches 11, 12 sont des fils.
Le premier 2 et deuxième 3 sous-ensembles sont réalisés dans le même
matériau plastique afm de permettre leur assemblage par soudage ultrasons. Le
5 plastique utilisé pour réaliser le premier 2 et deuxième 3 sous-ensembles
est un
matériau à faible reprise d'humidité. Dans un premier mode de réalisation, le
plastique est un polycétone. Dans un autre mode de réalisation, le plastique
est un
polybutylène teraphtalate (PBT)., Dans un mode de réalisation préféré, le
matériau
plastique est un polyamide. A titre de polyamides utilisables selon
l'invention, on
peut citer les polyamides à faible reprise d'humidité, et en particulier le
polyamide de formule
-1-NH (CH2)s NH CO (CHZ)~o-COt--
~n
désigné dans la présente demande par PA 6.12.
Les sous-ensembles 2, 3 de l'initiateur selon l'invention ne sauraient être
limités à la description qui précède et sont susceptibles dé modifications
avec
l'évolution des technologies. Des substitutions et/ou des modifications dans
la
structure générale et dans les détails du présent initiateur peuvent être
réalisées
par un homme du métier sans s'écarter de l'esprit de la présente invention.
Ainsi,
la figure 4 montre un joint de soudure 16 ultrason qui ne comprend pas un
joint
en cisaillement mais un joint en semi-cisaillement.
Le présent initiateur pyrotechnique peut avantageusement être utilisé pour
la réalisation de dispositif d'applications pyrotechniques civiles, militaires
et
spatiales. Dans le cas où l'initiateur est en polycétone, il peut
avantageusement
être mis en contact ou placé à proximité de vapeurs ou liquides de produits
chimiques.
