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M ÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION
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la Société dite: IMPERIAL QHIDMI9.!L INDUSTRIES LIMITED
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errecü10nne1nenüS aux cartouches génératrices de pression de gaz pour l'actionnement de dispositifs mécaniques, et à leurs charges. Demande de brevet anglais du 18 Octobre 1938 en sa faveur et en
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faveur de l'JLI.E.WHiTWORTH et T. THOMSON.
La présente invention se rapporte à la fabrication de cartouches génératrices de pression de gaz pour l'actionnement de dispositifs mécaniques més par pression de gaz, et des charges pour ces cartouches. Elle concerne particulièrement les cartouches servant à actionner les démarreurs mécaniques pour moteurs à combustion interne et des dispositifs analogues, ou au démarrage direct des moteurs à combustion interne et autres.
A cet effet, la pression motrice doit être développée d'abord lentement, de manière à vaincre l'inertie ou la résistance des premiers organes mécaniques à mouvoir et à mettre ces derniers en mouvement à une vitesse très modérée afin d'éviter leur endommagement, tandis qu'ensuite la pression motrice doit être déve-
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1oppéo à lino vitesse oot;ldr,ilïtmt, sup<ritn1ré, afin d'accélé- rer le mouvement du piston du moteur jusqu'à une vitesse élevée convenable, nonobstant la détente causée par ce mouvement. Il est évident que les compositions génératrices de gaz employées à cet effet doivent être à combustion spontanée et il est aussi désirable qu'elles brûlent pratiquement sans laisser de cendres.
Différentes propositions ont été faites concernant l'emploi d'explosifs propulsifs pour engendrer des pressions de gaz dans des buts industriels, mais on a rencontré des difficultés à satisfaire les exigences en cause. Suivant l'une de ces propositions une cartouche de démarrage pour moteurs est munie demie charge comprenant un combustible constitué de plusieurs granules ou bouchons d'une composition propulsive,et un système inflammateur capable de dégager du gaz en quantités tellement faibles et/ou d'une manière si graduelle que la quantité et la vitesse normales de la pression engendrée par le combustible enflammé n'en sont pas appréciablement augmentées.
Le combustible peut être constitué de plusieurs bouchons ou granules de poudre sans fumée dont certains peuvent présenter un plus grand nombre de perforations que les autres, et quelques uns peuvent avoir une composition différente de celle des autres, de sorte que les vitesses de développement de pression afférentes aux divers bouchons ou granules sont contrôlées de manière à assurer la combustion progressive voulue de la totalité du combustible.
Suivant une autre proposition une cartouche de démarrage pour moteurs est exécutée de manière à assurer une libre évacuation des produits de combustion de la charge)cette dernière com-
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prenant un élâment d'amorçage et une composition propulsive cons- tituée par une matière déflagrante à combustion relativement lente, telle qu'une pluralit' de granules ou de bouchons de poudre de nitrocellulose rendue colloïdale. Ces granules peuvent être cons- titués de manière à avoir différents degrés de combustibilité; par exemple, quelques granules peuvent être munis d'un plus grande nombre de perforations que d'autres.
Quelques uns des granules peuvent contenir une substance entretenant la combustion, telle qu'un nitrate alcalin ou un nitrate organique liquide ; substan- ces entretenant la combustion sont considérées comme un moyen empêchant l'extinction des granules de poudre enflammés lorsqu'ils sont expulsés de la cartouche.
Suivant une autre proposition la cartouche génératrice de gaz comprend une charge à combustion spontanée brûlant prati- quement sans laisser de cendres et un moyen d'amorçage pour cette charge, la charge comprenant au moins deux parties, dont l'une est rendue compacte et est destinée à être enflammée directement par le moyen d'amorçage et à brûler avec un lent dégagement de gaz, tandis que l'autre est destinée à brûler progressivement avec un dégagement rapide de gaz tout en étant séparée du moyen d'amorçage de manière que son inflammation soit empêchée jusqu'à ce que la combustion pratiquement complète de la première partie ait eu lieu.
Suivant la présente invention, la cartouche génératrice de pression de gaz pour l'actionnement de dispositifs més par pression de gaz, cartouche qui contient une charge entièrement combustible et éjectable, comprend un mélange de granules d'une poudre propulsive de nitrocellulose rendue colloïdale non modi- fiée et de granules d'une poudre propulsive de nitrocellulose rendue colloïdale traitée superficiellement par des agents modé- rateurs de combustion.
Le taux initial de dégagement de gaz d'un granule solide ayant subi un traitement modérateur superficiel est inférieur à celui d'un granule non traité, mais comme l'effet de l'agent mo- dérateur ne persiste pas pendant la combustion suivant toute Le- paisseur du granule,le taux du développement de pression dans le temps ne diminue pas aussi fortement pendant la diminution pro- gressive de la surface de combustion que dans le cas de la combus- tion d'un granule ayant las mêmes dimensions mais une composition uniforme correspondant à celle des couches extérieures du granule qui a subi un traitement modérateur superficiel.
Par conséquent on peut employer une poudre propulsive à combustion rapide pour développer une pression à un taux élevé convenable pendant les phases postérieures de la combustion de cette poudre, alors que le taux de développement de pression dans le temps pandant les phases antérieures de la combustion peut être réduit à une va- leur désirée quelconque moyennant une modération superficielle à un degré convenable ; par exemple moyennant une variation de la proportion de l'agent modérateur appliqué aux granules indivi- duels et moyennant une variation de la proportion entre granules modérés et non modérés présents dans la charge. Préférablement cette proportion est d'au moins 1:1.
Toute poudre de nitrocellulose rendue colloïdale,qu'elle contienne de la nitroglycérine ou non, convient à être utilisée suivant la présente invention. Il est cependant préférable d'em- ployer suivant la présente invention des granules dont l'épaisseur de matière est au moins de l'ordre de 7,36 mm, cette dimension étant sensiblement supérieure à celle des granules ordinairement employés comme charges pour cartouches d'armes portatives.
Aux fins de la présente invention on peut choisir des agents modérateurs superficiels pour poudres de nitrocellulose à une seule base parmi les agents qui sont, par rapport à la ni-
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trocellu1ose,des gélatinis8nts à point d'ébullition élevé, par exemple des esters d'acides carboxyliques des alcoylurées ou des arylurées, ou leurs mélanges. Une poudre double base contenant de la nitroglycérine peut être traitée aux fins de la présente invention par exemple par le dépôt ou l'application d'un enduit d'acétate de cellulose sur la surface des granules, ou par l'em- ploi des agents gélatinisants à point d'ébullition élevé, mentionnés plus haut.
Les exemples non limitatifs ci-dessous servent à illustrer l'invention. Les parties mentionnées sont des parties en poids.
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XFtPLErt 1," Une douille de cartouche d'un diamètre intérieur de 24,61 mm est garnie d'une rondelle en fibre s'adaptant d'une façon étanche dans le fond du culot de la douille. La rondelle en fibre porte une amer-ce de détonateur électrique, dont l'un des conduc- teurs est connecté à la base en laiton de la douille de la cartou- che tandis que l'autre conducteur passe transversalement sur un trou central prévu dans la base et à travers lequel est établi le contact pour le courant d'amorçage.
L'amorce du détonateur est enveloppée dans un morceau de mèche de communication non soufrée et est située entre 7 granules de 6,60 mm de longueur sur 7,36 mm de diamètre d'une poudre propulsive contenant de la nitroglycérine.
La poudre est constituée de 30 parties de nitroglycérine, 67 par- ties de nitrocellulose, 1 partie d'éthyl-centralite, 2 parties de nitrate de potassium et 1 partie de graphite, et on utilise envi- ron 3 gr de cette poudre. Cette combinaison amorce, mèche et pou- dre constitue le système d'amorçage et d'inflammation de la car- touche.
La charge propulsive principale placée au-dessus du sys- tanne d'amorçage et d'inflammation est constituée par un mélange de 9,3 gr de poudre de nitrocellulose non enduite, en granules de 7,36 mm de longueur sur 7,36 mm de diamètre, avec 9,3 gr de la même poudre dont les granules ont été traités superficiellement par 10 parties de phtalate dibutylique pour 100 parties de poudre non traitée. Un disque en celluloïd est placé sur ls poudre et est fixé en position par le sertissage usuel. La cartouche complète a une longueur d'environ 6,35 cm.
La composition de la poudre non traitée est d'environ 100 parties de nitrocellulose et 1 partie de diphénylamine et la nitrocellulose est rendue colloïdale de la manière usuelle par un mélange d'éther et d'alcool.
Le traitement superficiel de la partie modérée de la charge est exécuté de la manière suivante, 1000 gr de la poudre sont mélangés pendant 5 minutes dans un bassin rotatif en cuivre à une quantité d'eau suffisante pour représenter 15% du mélange.
Ensuite 100 gr de phtalate dibutylique sont appliquas par arrosage ou projection sur la poudre humide d'eau pendant une rotation ultérieure de 5 minutes. Le contenu du récipient est porté gra- duellement à 70 C pendant 25 minutes, maintenu à 70 C pendant 20 minutes, refroidi à 45 c en 15 minutes et ensuite plongé dans de l'eau à 55 C pour 24 heures. Ensuite la poudre trempée est étuvée à 43 C pendant 24 heures et est finalement graphit4e avec 3/8 % de graphite.
Lorsqu'on tire cette cartouche dans un récipient clos d'une capacité de 1260 cm3 elle engendre une pression de 11,95 kg/ cm2 en 0,25 sec. et une pression maximum de 87,85 kg/cm en 0,5 sec. Une cartouche similaire chargée de poudre non modifiée engendre une pression de il 95 kg/cm2 en 0,10 sec. et une pres- sion maximum de 87,85 kg/cm2 en 0,25 seo.
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EXEMPLE 2.
La cartouche est exécutée et chargée comme décrit dans l'exemple 1, sauf que la portion de poudre entrant dans le système d'inflammation est constituée par 7 granules de poudre de 7,62 mm de longueur sur 5,33 mm de diamètre, constituée de 100 parties de nitrocellulose, 1 partie de diphénylamine, 5 parties de graphite, 3 parties de nitrate de potassium et 10 parties de nitrate barytique, et rendue colloïdale de la manière usuelle par un mélange d'éther et d'alcool.
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R E V E N D I C A T I 0 N S
1) Cartouche génératrice de pression de gaz pour l'ac- tionnement de dispositifs mécaniques müs par pression de gaz, caractérisée en ce qu'elle contient une charge éjectable complètement combustible qui comprend un mélange de granules d'une poudre propulsive de nitrocellulose rendue colloïdale non modifiée et de granules d'une poudre propulsive de nitrocellulose rendue colloïdale traitée superficiellement par des agents modérateurs de combustion.