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"LIMITEUR DE VITESSE A DECLENCHEMENT VARIABLE AUTOMATIQUE"
Le présent brevet de perfectionnement concerne trois perfectionnements apportés au limiteur de vitesse à déclenchement variable automatique, décrit dans le brevet d'in- vention N 336.660 du 21 Septembre 1926.
Dans ce dernier brevet, il est indiqué que le ressort d'équilibre E compense dans une certaine mesure et selon sa course d'utilisation l'action de la résistance prove- nant du poids mort du coulisseau A et des pièces s'y rattachant, (appelée ci-après résistance I , comme dans le brevet d'invention N 336. 660) ainsi que la résistance résultant de l'effet de réaction du ressort de traction D du pointeau C (appelée ci- après résistance III comme dans le brevet N 336.660). Le but de cette action compensatrice est, ainsi qu'il est exposé dans ledit brevet, de réduire les causes d'insensibilité de l'appareil,.,
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L'inconvénient de ce ressort E est de ne pouvoir être réglé efficacement, après la construction, selon les besoins, c'est-à-dire compte tenu des différences d'exécution d'un appareil à l'autre.
Le premier perfectionnement consiste à remplacer ce ressort E par un autre organe équilibreur, constitué par un contrepoids dont on peut modifier à volonté la valoir et avec toute la finesse désirable.
Sur le dessin ci-annexé auquel on se réfère dans la description qui va suivre, les fige 1 et 2 montrent un exemple d'application de ce perfectionnement.
La figure 1 est une vue schématique en élévation, partie en coupe, sur laquelle on a reproduit les organes subsistant de la fig. 3 du brevet N 336.660, utiles à la présente explication.
La figure 2 est une coupe horizontale suivant la ligne X X de la fig. 1.
Le cône K de la figure 3 du brevet N 336.660 est remplacé par un coulisseau A1 muni de deux galets latéraux B1.
Ces galets sont en contact avec l'extrémité des deux branches symétriques (voir fige 2) d'un balancier Dl, articulé en D2, à l'autre extrémité duquel est suspendu un contrepoids C1. Les galets Bl reçoivent de ce fait une poussée permanente de bas en haut. Le contrepoids C1 est calculé et ensuite réglé pour compenser le poids de toute l'armature, soumise au mouvement ascensionnel, comprenant les pièces A, Q, Q' et G de la figure 3 du brevet N 336.660, ainsi que le coulisseau A1 précité.
Le contrepoids C1 comporte un logement .Ci destiné à recevoir de la grenaille de plomb ou toute autre matière permettant d'effectuer l'équilibrage parfait sur l'appareil exécuté. Ce réglage se fait une fois pour toutes et l'on ferme ensuite le contrepoids C1 par un couvercle E1 fixé par un écrou F1,
On conçoit que ce dispositif neutralise exactement la résistance 1 et le deuxième perfectionnement, ci-après défini, vise la suppression de la résistance III , résistances
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qui, avec la résistance IV résultant des frotteents s'opposant au déplacement vertical du mécanisme coulissant, affectent la sensibilité de fonctionnement du limiteur de vitesse décrit dans le brevet principal.
Le but du deuxième perfectionnement est atteint par la suppression radicale du ressort D, l'action sur le déclic du relai L étant déterminée d'une façon tout à fait différente.
Aulieu de la résistance permanente du ressort D s'exerçant par l'intermédiaire du levier coudé R et du pointeau C sur le cône K (fig. 3 du brevet N 336.660) et augmentant au fur et à mesure que le ressort D se tend, le dispositif objet du second perfec- tionnement détermine l'action sur le déclic du relai, pendant le temps très court du déclenchement, au moyen d'un contrepoids placé en état d'équilibre instable.
La fig. 3 du dessin ci-annexé représente schématique- ment, en élévation, avec coupe partielle, un exemple de réalisa- tion du dispositif en question.
La fige 4 est la vue de profil correspondante.
Sur ces deux figures, on a seulement représenté les organes subsistant de la fig. 3 du brevet N 336.660, utiles à la présente explication.
A la base du ressort B', la butée plate G remplit la fonction du cône K sus-visé. Cette butée peut agir par un appen- dice g1 sur la vis pointeau C2, analogue au pointeau C du bre- vet principal, agencée à l'extrémité d'un levier Hl, calé sur un arbre I1 tournant sur roulements à billes. Sur le même arbre est calé un autre levier Ji normalement en position à peu près verticale, portant un contrepoids L1. En fait, l'état d'équili- bre instable de cet ensemble est corrigé par une légère incli- naison du levier Jl, réglée par un troisième levier Mi calé sur l'arbre Il et s'appuyant sur une vis pointeau Ni réglable en hauteur.
Cette correction, équivalant à un degré d'instabilité moindre, est destinée à empêcher la chute intempestive du contre- poids L1 vers la droite (fig. 3), pouvant être provoquée par les
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vibrations de la machine. Pour actionner le reli, l'arbre Il porte, en bout, un levier fou 01 dont le moyeu vient en prise et est entraîné par le moyeu du levier J1, situé en regard, après que le .contrepoids L1 a décrit dans sa chute vers la droite un certain angle mort.
Le levier O1 pivote alors autour de l'axe Il et en- traîne une tringle P1 de longueur réglable, articulée à son extrémité. Cette tringle actionne un balancier Q1 mobile autour du point fixe R1. Ce balancier Q1 porte à une extrémité un galet Si normalement logé dans une encoche t1 du levier T1 de déclenchement de l'appareil de sécurité ou du relai électrique L.
La translation de la tringle Pl vers la droite détermine donc la libération du. dit levier T1.
Le contrepoids L1 est reçu par un bloc mou U1.
Ce dispositif fonctionne comme suit :
La prépondérance de l'effet centrifuge en cas de sur- vitesse amène la compression supplémentaire du ressort B'; l'ar- mature se soulève et avec elle la butée G. Au moment précis où la vitesse critique est atteinte, l'appendice g1 de cette butée appuie sur la vis pointeau C2 (position représentée en poin- tillés sur la fig. 3) et fait basculer instantanément le contrepoids L1, ce qui, par l'intermédiaire des organes J1, O1, Pl, et Q1, détermine le déclenchement du levier T1, qui n'était maintenu enclenché que par la poussée du galet Si logé dans l'encoche t1. Par suite, l'effort nécessité pour le déclenche- ment est minimum et n'a plus le caractère permanent de la ré- sistance offerte par le ressort D du brevet principal qui créait la résistance III .
La vitesse la plus faible à laquelle l'appareil peut encore assurer un déclenchement correct et sans raté est celle correspondant à l'effort centrifuge capable de vaincre, en plus des frottements s'opposant à la montée de l'armature coulissante, la légère tension du ressort B' qui, d'après l'in- vention, doit, aux vitesses les plus faibles, être à son maxi- mum de détente. D'après l'expression de la force centrifuge :
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Fc = M # 2r où
M = P = la masse des boules 0 (constante), # = la vitesse angulaire, r = le rayon d'action des boules 0, on s'aperçoit que pour une faible valeur de # la force centri- fuge Fc décroît fortement puisqu'elle varie avec le carré de la vitesse angulaire..
La limite de la valeur # est donnée d'après essais effectués sur l'appareil et est suffisante dans la plupart des applications. Toutefois, s'il est nécessaire de reculer cette limite, on peut agir sur le deuxième facteur variable de la formule précitée, soit r (rayon d'action des boules 0).
Pour r2 # r on aura l'égalité
EMI5.1
Fe = M ú) 2r = i 1 rl d'où
EMI5.2
Pour le même effet centrifuge capable de déterminer le déclenchement, le rapport de la vitesse réduite à la vitesse limite primitive sera proportionnel à la racine carrée du rap- port du rayon primitif au nouveau rayon envisagé.
Selon le troisième perfectionnement, l'augmentation progressive du rayon d'action des boules 0 sera déterminée, parallèlement à la détente graduelle du ressort B', en agissant sur l'articulation supérieure du losange portant les boules 0, alors que cette articulation est fixe dans le dispositif objet du brevet N 336.660.
La fig. 5 du dessin ci-annexé représente schémati- quement, en élévation, un exemple de réalisation conforme au troisième perfectionnement.
La figure 6 montre en détail, à plus grande échelle, et en coupe partielle les organes supérieurs du dispositif représenté fig. 5.
Les fig. 7 et 8 sont des coupes transversales pra- tiquées respectivement suivant les lignes Z Z et Y Y de la
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figure 6.
Sur ces figures on a seulement représenté les organes décrits dans le brevet N 336.660, utiles à la description suivante :
L'extrémité supérieure du losange articulé V se compose, non plus d'un support de biellettes fixé sur l'arbre T, mais d'un coulisseau A2 analogue au coulisseau A de la partie inférieure du losange V et capable, tout en étant entraîné par l'arbre T dans son mouvement de rotation, de se déplacer verti- calement sur cet arbre. Pour faciliter ce mouvement et réduire au minimum la résistance de frottement, l'entraînement s'ef- fectue au moyen de deux galets B2 (fig. 6 et 7), séparés par un manchon entretoise C3 et roulant dans une rainure t2 prévue dans l'arbre T.
Ces galets B2 sont montés fous sur un axe C2 (fig. 7) fixé de part et d'autre dans le coulisseau A2 et sont de préférence constitués chacun par un roulement à billes nor- mal du commerce; la bague intérieure étant ajustée sur l'axe C2 et la bague extérieure servant de galet proprement dit.
Le coulisseau A2 est muni d'un prolongement a2 ter- miné par une partie filetée a'2. Sur ce prolongement est agencé un roulement-butée E2 à gorges'profondes qui est maintenu en place par un écrou D2 vissé sur la partie filetée a'2. Ce rou- lement-butée E2 est destiné à faire coulisser tout l'ensemble tournant de l'articulation supérieure du losange V et est propre à recevoir les réactions des organes transmettant la force centri- fuge engendrée par les boules 0. La partie extérieure non tournante de ce roulement-butée est encastrée dans un collier F2, en deux parties, articulé en f2, f'2(fig. 8) à la double fourche d'un levier G2.
Ce levier dont le point fixe est en g2 (fig. 6) est lui-même articulé à une tringle H2 de longueur réglable, recevant son mouvement de la tringle H' représentée figure 3 du brevet principal (voir fig. 5).
Le mouvement de haut en bas de la tringle H', cor- respondant à la période 3 de ralentissement du diagramme de la figure 1 du;brevet principal, provoque, en même temps que la
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détente du ressort B' par le levier H, l'abaissement du coulisseau A2 par l'intermédiaire de la tringle H2 et du levier G2. Il en résulte une augmentation du rayon d'action des boules 0; (but du troisième perfectionnement), au fur et à mesure que la vitesse de rotation diminue,
L'irrégularité d'allure de la partie descendante de la courbe c, période 3, fig. 1 du brevet principal, qui pourrait résulter de l'application du troisième perfectionnement peut être éventuellement corrigée par les moyens indiqués dans ledit brevet, savoir la commande de la timonerie dont dépend la tringle H' par l'intermédiaire de cames appropriées.
A plus forte raison, les mêmes moyens peuvent créer une irrégu- larité voulue, comme il est spécifié au brevet principal, le présent perfectionnement ne constituant pas une dérogation aux avantages cités.
Les dessins ci-annexés ne représentant qu'une forme de réalisation de chacun des trois perfectionnements, objet du présent brevet, il est naturellement loisible d'adopter toute autre disposition d'organes permettant d'atteindre le même but, sans sortir du cadre de l'invention.
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"AUTOMATIC VARIABLE TRIP SPEED LIMITER"
The present improvement patent relates to three improvements made to the automatic variable tripping speed limiter, described in invention patent No. 336,660 of September 21, 1926.
In the latter patent, it is stated that the balance spring E compensates to a certain extent and according to its stroke of use, the action of the resistance coming from the dead weight of the slide A and the parts attached to it, (hereinafter called resistance I, as in patent N 336.660) as well as the resistance resulting from the reaction effect of the tension spring D of the needle C (hereinafter called resistance III as in the patent No. 336.660). The aim of this compensatory action is, as stated in said patent, to reduce the causes of insensitivity of the device,.,
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The drawback of this spring E is that it cannot be effectively adjusted, after construction, as required, that is to say taking into account the differences in execution from one device to another.
The first improvement consists in replacing this spring E by another balancing member, constituted by a counterweight, the value of which can be modified at will and with all the desirable finesse.
In the accompanying drawing to which reference is made in the description which follows, figures 1 and 2 show an example of application of this improvement.
FIG. 1 is a schematic elevational view, partly in section, on which the remaining members of FIG. 3 of Patent No. 336,660, useful in the present explanation.
FIG. 2 is a horizontal section taken along the line X X of FIG. 1.
The cone K of FIG. 3 of patent N 336,660 is replaced by a slide A1 provided with two lateral rollers B1.
These rollers are in contact with the end of the two symmetrical branches (see fig. 2) of a balance Dl, articulated in D2, at the other end of which a counterweight C1 is suspended. The rollers B1 thereby receive a permanent push from bottom to top. The counterweight C1 is calculated and then adjusted to compensate for the weight of the whole frame, subjected to the upward movement, comprising parts A, Q, Q 'and G of FIG. 3 of patent N 336,660, as well as the aforementioned slide A1.
The counterweight C1 has a housing .Ci intended to receive lead shot or any other material allowing perfect balancing on the device performed. This adjustment is made once and for all and then the counterweight C1 is closed by a cover E1 fixed by a nut F1,
It will be understood that this device exactly neutralizes resistance 1 and the second improvement, hereinafter defined, aims to eliminate resistance III, resistors
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which, together with the resistance IV resulting from friction opposing the vertical displacement of the sliding mechanism, affect the operating sensitivity of the speed limiter described in the main patent.
The goal of the second improvement is achieved by the radical elimination of the spring D, the action on the click of the relay L being determined in a completely different way.
Instead of the permanent resistance of the spring D exerted by the intermediary of the elbow lever R and the needle C on the cone K (fig. 3 of patent N 336.660) and increasing as the spring D is stretched, the device which is the subject of the second improvement determines the action on the click of the relay, during the very short time of the trip, by means of a counterweight placed in a state of unstable equilibrium.
Fig. 3 of the accompanying drawing shows schematically, in elevation, in partial section, an exemplary embodiment of the device in question.
Fig 4 is the corresponding profile view.
In these two figures, only the remaining members of FIG. 3 of Patent No. 336,660, useful in the present explanation.
At the base of the spring B ', the flat stop G fulfills the function of the above-mentioned cone K. This stop can act by an appendage g1 on the needle screw C2, similar to the needle C of the main patent, arranged at the end of a lever H1, wedged on a shaft I1 rotating on ball bearings. On the same shaft is wedged another lever Ji normally in a more or less vertical position, carrying a counterweight L1. In fact, the unstable state of equilibrium of this assembly is corrected by a slight inclination of the lever Jl, adjusted by a third lever Mi fixed on the shaft II and based on a needle screw Ni adjustable in height.
This correction, equivalent to a lower degree of instability, is intended to prevent the inadvertent fall of the counterweight L1 to the right (fig. 3), which could be caused by
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machine vibrations. To actuate the link, the shaft It carries, at the end, an idle lever 01 whose hub engages and is driven by the hub of the lever J1, located opposite, after the .counterweight L1 has described in its fall towards the right a certain blind spot.
The lever O1 then pivots around the axis II and drives a rod P1 of adjustable length, articulated at its end. This rod actuates a balance Q1 movable around the fixed point R1. This balance Q1 carries at one end a roller Si normally housed in a notch t1 of the lever T1 for triggering the safety device or of the electric relay L.
The translation of the rod Pl to the right therefore determines the release of the. said lever T1.
The counterweight L1 is received by a soft block U1.
This device works as follows:
The preponderance of the centrifugal effect in the event of over-speed causes the additional compression of the spring B '; the frame rises and with it the stop G. At the precise moment when the critical speed is reached, the appendix g1 of this stop presses on the needle screw C2 (position shown in dotted lines in fig. 3). and instantly switches the counterweight L1, which, by means of the members J1, O1, Pl, and Q1, determines the triggering of the lever T1, which was kept engaged only by the thrust of the roller Si housed in the notch t1. Consequently, the effort required for triggering is minimum and no longer has the permanent nature of the resistance offered by the spring D of the main patent which created the resistance III.
The lowest speed at which the device can still ensure correct triggering and without failure is that corresponding to the centrifugal force capable of overcoming, in addition to the friction opposing the rise of the sliding armature, the slight tension of the spring B 'which, according to the invention, must, at the lowest speeds, be at its maximum relaxation. According to the expression of the centrifugal force:
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Fc = M # 2r where
M = P = the mass of the balls 0 (constant), # = the angular speed, r = the radius of action of the balls 0, we see that for a small value of # the centrifugal force Fc decreases sharply since 'it varies with the square of the angular speed.
The limit of the # value is given from tests carried out on the device and is sufficient in most applications. However, if it is necessary to move back this limit, one can act on the second variable factor of the aforementioned formula, that is to say r (radius of action of the balls 0).
For r2 # r we will have equality
EMI5.1
Fe = M ú) 2r = i 1 rl hence
EMI5.2
For the same centrifugal effect capable of determining the release, the ratio of the reduced speed to the primitive limit speed will be proportional to the square root of the ratio of the primitive radius to the new radius envisaged.
According to the third improvement, the progressive increase in the radius of action of the balls 0 will be determined, in parallel with the gradual relaxation of the spring B ', by acting on the upper articulation of the rhombus carrying the balls 0, while this articulation is fixed in the device covered by patent No. 336,660.
Fig. 5 of the accompanying drawing shows schematically, in elevation, an exemplary embodiment according to the third improvement.
FIG. 6 shows in detail, on a larger scale, and in partial section, the upper members of the device shown in FIG. 5.
Figs. 7 and 8 are transverse sections taken respectively along the lines Z Z and Y Y of the
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figure 6.
These figures only show the members described in patent N 336,660, useful for the following description:
The upper end of the articulated rhombus V consists, no longer of a support for links fixed on the shaft T, but of a slide A2 similar to the slide A of the lower part of the rhombus V and capable, while being driven by the shaft T in its rotational movement, to move vertically on this shaft. To facilitate this movement and reduce the frictional resistance to a minimum, the drive is effected by means of two rollers B2 (fig. 6 and 7), separated by a spacer sleeve C3 and rolling in a groove t2 provided in the 'tree T.
These rollers B2 are mounted idle on an axis C2 (FIG. 7) fixed on either side in the slide A2 and are preferably each constituted by a normal commercial ball bearing; the inner ring being fitted to the axis C2 and the outer ring serving as the actual roller.
The slide A2 is provided with an extension a2 terminated by a threaded part a'2. On this extension is arranged a thrust bearing E2 with deep grooves' which is held in place by a nut D2 screwed onto the threaded part a'2. This bearing-stop E2 is intended to slide the entire rotating assembly of the upper articulation of the rhombus V and is suitable for receiving the reactions of the members transmitting the centrifugal force generated by the balls 0. The outer part is not of this thrust bearing is embedded in a collar F2, in two parts, articulated at f2, f'2 (fig. 8) with the double fork of a lever G2.
This lever, the fixed point of which is at g2 (FIG. 6) is itself articulated to a rod H2 of adjustable length, receiving its movement from the rod H 'shown in FIG. 3 of the main patent (see FIG. 5).
The up and down movement of the rod H ', corresponding to the slowing period 3 of the diagram of figure 1 of the main patent, causes, at the same time as the
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release of spring B 'by lever H, lowering of slide A2 by means of rod H2 and lever G2. This results in an increase in the radius of action of the balls 0; (goal of the third improvement), as the speed of rotation decreases,
The irregularity of the shape of the descending part of the curve c, period 3, fig. 1 of the main patent, which could result from the application of the third improvement can possibly be corrected by the means indicated in said patent, namely the control of the linkage on which the rod H 'depends by means of appropriate cams.
A fortiori, the same means can create a desired irregularity, as specified in the main patent, the present improvement not constituting a derogation from the cited advantages.
The accompanying drawings represent only one embodiment of each of the three improvements, subject of the present patent, it is of course possible to adopt any other arrangement of members making it possible to achieve the same goal, without departing from the scope of invention.