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"Agencement de frotteurs en charbon cintrés pour archets de prise de courant"..
La présente invention a pour objet un agencement de frot- teurs en charbon cintrés pour archets de prise de courant.
Les archets cintrés avec frotteur en charbon,composés de segments ou formant une seule pièce sont connus en eux-mêmes.
Le charbon y est logé dans une armature métallique qui embrasse le frotteur de l'extérieur.On a également fait connaître récem- ment des archets à frotteur en charbon à monture intérieure, qui présentent une grande stabilité en comparaison des dispo- sitions connues auparavant.Le métal n'y apparaît en aucup point de toute la longueur de frottement.Or,dans l'exploitation de chemins de fer rapides, pour laquelle l'archet cintré à frot- teur en charbon entre principalement en considération,il se produit souvent des sollicitations extrêmes du frotteur qui peuvent amener le charbon à se courber et à se casser,ce qui
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peut rendre le trafic très dangereux,car dans certaines circons- tances,le conducteur aérien se rompt tombe.
Le présent agencement obvie dans une très grande mesure à la possibilité d'une flexion du frotteur en charbon,ce qui exclut par ce fait même le danger de rupture,car le charbon est excessivement résistant à la compression.
Les dessins ci-points représentent schématiquement les ef- fets des forces en jeu et le moyen de les rendre inoffensives.
Fig.l montre un frotteur en charbon cintré à monture inté- rieure muni de pièces de bout et d'une armature auxiliaire,et les deux cornes.
Fig. est une vue en élévation à une échelle agrandie, avec une coupe partielle, de la pièce de bout.
La fig.S montre à une échelle encore plus grande la pièce de bout et les efforts auxquels elle est soumise.
Fig.4 montre schématiquement les couples de torsion s'exerçant au point d'appui.
Fig.5 et 6 montrent une variante des fig.3 et 4.
Fig.7 et 8 montrent une autre variante des fig.3 et 4.
Fig.9 et 10 montrent encore une autre variante de la forme de réàlisation selon les fig.3 et 4.
Fig. 11 et 12 représentent en coupe transversale et en coupe longitudinale un frotteur en charbon à monture intérieure.
Fig.13 et 14 montrent le même agencement, mais avec une ar- mature-support placée à l'intérieur du frotteur avec une masse de remplissage coulée.
Fig.15 et 16 sont des vues en coupe transversale et en coupe longitudinale d'un frotteur en charbon à monture extérieu- re, dans lequel le charbon est encastré par pression dans l'ar- mature.
Fig.17 et 18 représentent également un frotteur en charbon à monture extérieure dans lequel le charbon est enfilé sur
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l'armature et le jeu entre cette dernière et le charbon est rempli de masse coulée.
Fig. 19 est une vue correspondante à la fig l;il s'agit ici d'un frotteur en charbon avec monture extérieure conforme aux fig.15 à 18 inclusivement.
Fig.20 montre en élévenion, avec coupe partielle, et à une échelle agrandie la fixation des frotteurs en charbon à monture extérieure à la boucle de l'archet.
Dans les fig.l à 4,k est l'archet avec des cornes montan- tes fixées à l'archet à l'aide des vis .Les cornes f possè- dent des pivots e sur lesquels les pièces de bout d sont mon- tres de manière à pouvoir tourner. Dans ces pièces de bout est vissé en ± un tube métallique b qui supporte le corps en charb a en traversant les passages y pratiqués. sont les manchons pour le tirant h y fixé à l'aide des écrous h'.De cette maniè- re,les deux pièces de bout,bien que déjà rigidement réunies par filetage en ± avec le charbon,sont en outre,mises sous @ tension par le tirant h qui forme la corde du frotteur en charbon en arc-de-cercle,
Dans la fig.l,S1 est la ligne des centres de gravité,c'est- à-dire,
la ligne qui relie les centres de gravité des sections normales du frotteur.La pression Po agissant,par exemple, au milieu de l'archet, sollicite ce dernier à la compression et à la flexion au centre de gravité So.Les efforts de compression se propagent dans les deux sens dans la direction du frotteur suivant l'axe S' et sont absorbés par les pièces de bout d.
Dans la figure 3 cet effort est représenta par P1 et agit dans le prolongement du pivot fileté ±.Cependant,par suite de la sollicitation à la flexion, il se produit aussi ,du côté infé- rieur de la pièce de bout d,une sollicitation dans la direction de la force P2.Etant donné que la pièce de bout s'appuie rigi- dement sur le tourillon c au point o,les deux forces agissent
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avec les bras de levier x et y et tendent à faire tourner la pièce de bout.Le tirant h agissant à la manière d'une corde et fortement tiré en g,provoque,cependatn,de son côté de nou- @ veau un moment de torsion vers la gauche 1'3.Ces trois efforts les plus importants,
doivent être dirigés @'un par rapport à l'autre de manière telle que la somme de tous les couples de torsion soit égale à Q,car autrement,le. pièce de bout peut cé- der,l'archet peut se plier et le charbon peut se casser.Or, la disposition des appuis est possible selon différents points de vue;ainsi,par exemple,de la manière déjà décrite,telle que schématisée de nouveau dans les fig.3 et 4.Ici la poussée SK= P1 agit vers la gauche au point d'appui 0 avec un bras de levier x,l'effort de flexion P2, vers la droite avec un bras de levier z,l'effort de traction = P3 à gauche avec le bras de levier z;
les deux moments de torsin à gauche doivent,par con- séquent,équilibrer le moment de torsion à droite pour que l'archet ne subisse pas de déformation.
Les fig. 5 et 6 représentent une autre forme de réalisa- tion.a' est le frotteur,]2.1 l'armature intérieure,-' le pivot fileté qui relie les pièces de bout d' avec le tube support b', h' sont les tirants,e sont les pivots tournants.Les piè- ces a',b',d' et h' sont disposées ici de manière telle que la poussée 3? 1 passe par le point d'appui o' et ne donne,par conséquent,lieu à aucun moment de torsion.Les deux forces P2 et P3 sont opposées quant à leur moment de rotation et ces moments doivent être égaux (P3.z'= P2.y')
Dans la réalisation selon les fig.
7 et 8,a2 sont les frotteurs en charbon,b2 est l'armature support antérieure, d les pièces de bout.e sont les pivots tournants,h2 les tirants.L'effort de traction P3 dû aux tirants h2 passe par le point O2 et les forces P' et P2 sollicitent la pièce de deux côtés opposés.Par conséquent,le moment de la force
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p3 est nul et les moments des forces P' et s'équilibrent selon l'égalité P'.x ; p2,y2.
Dans 14,réalisation selon les fig. 9 et 10,a3 sont les frotteurs,b3 l'armature intérieure,d3 les pièces de bout,e3 le pivot et h3 les tirants.La disposition est telle que la plus grande force,l'effort de flexion P2 passe par le point o3 et ne provoque aucun moment de torsion.Lesdeux autres formes
P' et P3 tendent à tourner vers la gauche et leurs moments
P.x3 et P3.z3 s'opposent à la flexion.Cette construction est particulièrement avantageuee. Des essais ont montré,que le minime moment de torsion vers la gauche, qui s'y produit,est absorbé par la corne f et est compensé.
On obtient selon tous les exemples de réalisation précités un frotteur très résistant,capable de.résister aux sollicita- tions les plus élevées,car la possibilité de pliage étant sup- primée,le frotteur cintré ne travaille qu'à la compression.
Tout danger pour le fil aérien est,de ce fait,écarté.
Il est de la plus grande importance au point de vue de ces @ dispositions,qu'il existe entre le frotteur en charbon et l'ar- mature support,et que ces deux pièces soient sollicitées d'une manière uniform.A cet effet,il est nécessaire que ces derniè- res se soutiennent mutuellemtn.Ainsi qu'il fut démontré par des essais cela se présente le plus souvent lorsque les axes de centres de gravité de ces deux corps coïncident.
Ainsi qu'il est connu,par exemple,en cas de sollicitation à la flexion due à la force Q,l'effort de compression et l'effort de traction sont nuls dans la ligne des centres de gravit'(ligne de zéro); d'un côté de cette dernière agissent les efforts de traction et de l'autre c8té les efforts de compression.Dans les fig.ll et 12 le centre de gravité du charbon a et celui de l'armature b coïncident et, par conséquent,les efforts de traction et de compression des deux corps coopèrent.Dans ces figures,l'arma- ture-support b est forcée dans le charbon a.Dans les fig.13 et
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14 l'armature-support b est introduite dans le charbon a et le jeu entre eux est rempli d'une masse coulée i adhérant fortement aux deux pièces.Une masse de remplissage de cette espèce est constituée,par exemple,
par du soufre ou un métal point de fusion bas,comme le plomb ou l'étain ou bien les alliages à point de fusion bas/comme par exemple,lesalliages de plomb,antimoine et étain,auxquels peut être ajouté du cui- vre,ensuite les métaux antifriction,tels que,par exemple,le mé- tal blacçl'aluminium,le magnésium et les alliages de ces deux derniers métaux.L'agent de liaison métallique est versé dans l'espace annulaire,après que la barre b et le corps en char- bon a,ont été chauffés au préalable.Le frotteur acquiert de ce fait une résistance très élevée et les efforts sont trans- mis ensemble.
Ce mode de liaison est tout particulièrement efficace dans le cas d'une armature qui maintient le charbon par l'ex- térieur,telle que représentée à titre d'exemple dans les fig.
15 à 18.Dans les fig.15 et 16 le charbon a5 est pressé dans l'armature b.Dans les fig.17 et 18 le corps en charbon a6 est glissé librement dans l'armature b6 et l'espace libre entre ces derniers est rempli d'un corps de liaison.De cette manière,les efforts s'exercent dans une même direction et en coopération.La ligne de centres de gravité et la ligne de zéro So sont communes aux deux corps.Si,par contre,le corps en char- bon n'est placé que d'une façon lâche dans le support, la ligne de centres de gravité est distincte de celle de o (S1 et S2). ainsi qu'il est représenté dans la fig.17.Chaque partie est sollicitée séparément et- elles glissent l'une par rapport à l'autre le long de la surface de contact et travaillent,par conséquent,à la manière des lames de ressort superposées.
Les fig.19 et 20 montrent la manière dont les frotteurs sont fixés sur l'archet de prise de courant dans le cas d'une monture extérieure.La prise de courant k,les cornes f,les
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pièces de bout d,les tirants h et les pivots 0 sont les mêmes que dans les fig.1 et $.Sur les pièces de bout d est fixée,par filet en ±!.,une barre ou tube métallique .!!!. Une barre métalli- que b5 est fixée à ce tube,par exemple,par soudure et porte le cr corps en charbon a5.
REVENDICATIONS.
1.Agencement de trotteurs en charbon cintrés pour archets de prise de courant,caractérisé en ce que le frotteur et l'ar- mnatute-support possèdent un axe de centres de gravité commun, de sorte que les efforts de flexion,qui se produisent,possèdent également une ligne de zéro commune,la capacité de ces deux corps de supporter des charges étant de ce fait amenée jusqu'au maximum.