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Système de réglage d'une transmission pneumatique comportant plusieurs groupes moto-compresseurs.
Il est déjà connu un mode général de transmission du mouvement d'un moteur consistant à entraîner au moyen dudit moteur un compresseur, et à utiliser l'air comprimé ainsi pro- duit comme fluide moteur dans une machine réceptrice telle que des cylindres appropriés analogues à ceux d'une machine à va- peur.
Il est également connu d'injecter dans l'air compri- mé servant ainsi de fluide moteur, de la vapeur d'eau qui pro- cure des conditions de détente meilleures que dans le cas d'air sec.
Le mode de transmission en question est tout parti- culièrement, quoique non exclusivement, prévu pour transmettre le mouvement d'un moteur à injection aux roues d'une locomotive dite alors diesel-pneumatique.
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Or, il est parfois nécessaire, notamment dans le cas envisagé, des locomotives à grande puissance et pour des raisons d'économie et d'encombrement, de disposer de plusieurs moteurs, et ceux-ci dans une disposition prévue par l'invention sont accouplés chacun à un compresseur, un nombre variable de ces groupes moto-compresseurs devant alors être mis en action suivant la puissance nécessaire.
C'est ainsi que l'invention prévoit tout parti- culîèrement, mais non exclusivement, le cas de plusieurs moto-compresseurs à pistons opposés, dispositifs connus dans lesquels les pistons moteurs sont directement solidaires des pistons compresseurs, et dont la variation du débit en air comprimé est obtenue par la variation de la course des pistons, elle-même obtenue par une variation de la quantité de combus- tible injecté.
Le réglage des cylindres moteurs dans une trans- mission pneumatique se fait de la même manière que le réglage d'une machine à vapeur, et en particulier le réglage des cy- lindres d'une locomotive moto-pneumatique est le même que celui d'une locomotive à vapeur et comprend un régulateur et un dispositif d'inversion de marche.
Mais alors que la machine à vapeur dispose d'un large volant d'énergie constitué par la vapeur de la chaudière la machine à transmission pneumatique ne dispose pas d'un tel volant, et il est indispensable cependant que l'alimentation des cylindres reste correcte.
L'invention consiste donc essentiellement en un procédé suivant lequel un fluide moteur constitué par un mélange d'air et de vapeur d'eau de caractéristiquesthermody- namiques déterminées produit par plusieurs groupes moto- compresseurs alimente la partie motrice de la transmission, procédé caractérisé par le fait que l'on établit une synchro-
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nisation très précise entre, d'une part, les besoins en fluide moteur de la partie motrice de la transmission, et d'autre part la production de ce fluide moteur par l'ensem- ble des groupes moto-compresseurs, la constance des condi- tions thermodynamiques de ce fluide moteur, produit subsistant malgré les variations des besoins de la machine motrice, dont malgré les variations de la production des groupes moto-com- presseurs.
En d'autres termes, conformément à l'invention, il est prévu que le débit de fluide moteur de conditions thermo- dynamiques déterminées produit par les moto-compresseurs est à chaque instant le débit nécessaire à la charge de la machine motrice.
Dans une réalisation particulière de l'invention donnée à titre d'exemple, cette machine motrice est constituée par des cylindres analogues à ceux d'une machine à vapeur, plus particulièrement ceux d'une locomotive.
L'invention comprend donc des moyens et des combi- naisons de moyens pour assurer la régulation de la production de l'ensemble des groupes moto-compresseurs pour qu'elle s'a- dapte à chaque instant à la demande des cylindres locomoteurs.
Ces moyens consistent en des combinaisons de dis- positifs automatiques qui font dépendre le débit des groupes moto-compresseurs de la pression dans le receiver qui alimen- te les cylindres locomoteurs et de la position du changement de marche.
Conformément à l'invention, chaque groupe moto- compresseur est associé à un, échangeur de température dans lequel l'air aspiré est réchauffé par les gaz d'échappement à une température bien déterminée, au moyen par exemple d'un thermostat, avant la ou les compressions, dans des enceintes dites saturateurs ; cetair est injecté d'eau qui se trouve
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immédiatement vaporisée, et le débit de l'eau injectée est proportionnel au débit d'air, la proportion étant la même dans chacun des groupes.
Cette proportionnalité des débits étant assurée en commandant les pompes d'injection d'eau par la course des pistons des moto-compresseurs.
Les différents groupes moto-compresseurs refoulent donc ainsi dans le collecteur commun un mélange d'air compri- mé et de vapeur de caractéristiques thermodynamiques constan- tes.
Les dispositifs automatiques conformes à l'inven- tion assurent la mise en marche d'un nouveau groupe moto- compresseur quand les besoins en fluide moteur sont supérieurs au débit maximum des groupes en action, réciproquement ils provoquent la diminution du débit d'un des groupes quand ces besoins diminuent, puis même l'arrêt de ce groupe.
L'ensemble automatique de régulation ci-dessus en- visagé comprend tout d'abord une série de dispositifs qui font varier automatiquement le débit de chaque moto-compresseur en fonction de la pression dans le receiver, ce débit augmen- tant quand ladite pression diminue et inversement.
Il est donc prévu pour chaque groupe moto-compres- seur une capsule manométrique commandant soit sa course dans le cas des moto-compresseurs à débit variant avec la course, soit sa vitesse dans le cas de moto-compresseurs rotatifs.
En outre, étant donné le problème posé par la pré- sence des groupes divers, ces dispositifs automatiques de ré- gulation, ont à remplir les fonctions suivantes: a) Dès que la charge du premier groupe moto-compres- seurs mis en route atteint le maximum (ou une fraction donnée de ce maximum, par exemple 90 ou 95%), mettre en route le groupe suivant;
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b) Cette mise en route doit bloquer l'injection du premier groupe au maximum (ou à la fraction donnée, 90 ou 95% par exemple); c) Si la charge continue à augmenter, le second groupe, arrivé à pleine charge (ou à la fraction donnée, 90 ou 95%), met de même en route un troisième groupe; cette mise en route produit le blocage au maximum de l'injection du second groupe, celle du premier restant bien entendu maintenue; et ainsi de suite:
d'une manière générale, on aura (n - 1) grou- pes fonctionnant à pleine charge(ou à 90 ou 95%) avec injec- tion bloquée, et un ne groupe fonctionnant à charge partielle ; d) Si la charge baisse, aussitôt le ne groupe aux abords de la charge nulle (ou d'une faible fraction de charge, 5 ou la%), il est arrêté, et ce faisant, il débloque l'injec- tion du (n - le) groupe, qui désormais fonctionne à charge partielle et règle seul la pression dans le collecteur ou le réservoir.
Si la charge baisse de plus du débit maximum d'un groupe, autant de groupes qu'il est nécessaire sont successi- vement arrêtés, au besoin jusqu'à ce qu'il ne reste plus que le premier en service. Ce premier groupe, dont le lancement est commandé directement par le mécanicien, n'est jamais arrêté que si celui-ci le juge utile, et également par une manoeuvre directe. Eventuellement, c'est ce groupe qui fournit le fluide moteur à ceux des auxiliaires qu'on met en mouvement au moyen de moteurs pneumatiques, de préférence turbines.
Les quatre fonctions essentielles de l'équipement régulateur d'un groupe sont donc: a) Mise en route du groupe n par l'arrivée à pleine charge du groupe n - 1; b) Blocage à pleine charge du groupe n - 1 par la mise en route du groupe n;
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c) Arrêt du groupe n quand sa charge tombe au- dessous d'une limite donnée, voisine de zéro; d) Déblocage de pleine charge du groupe n - 1 à la suite de l'arrêt du groupe n.
La fonction a nécessite un transmetteur de l'indi- cation que le groupe n - 1 atteint la pleine charge; ce trans- metteur peut agir;
Soit mécaniquement sur la valve de mise en route du groupe n;
Soit sur une valve de dimensions plus réduites, actionnant à distance par une conduite de faible diamètre, un cylindre de commande de la valve de mise en route du groupe n; c'est une transmission pneumatique;
Soit un contact électrique, actionnant à distance, par un courant emprunté à une batterie d'accumulateurs ou à la génératrice électrique qui charge celle-ci, une électro- valve produisant la distribution de l'air comprimé dans le cylindre de commande de la valve de mise en route du groupe n: c'est une transmission électro-pneumatique.
La fonction b nécessite également un transmetteur et un récepteur, placés respectivement sur le groupe n et sur le groupe n - 1.
La fonction c devant s'exercer sur une valve de combustible à étrangler pour l'arrêt, et qui fait partie du même groupe que l'arrêt, et qui fait partie du même groupe que le transmetteur d'arrêt, la transmission mécanique est la plus simple, et même peut être envisagée alors même que les autres fonctions seraient obtenues par voie pneumatique ou électro-pneumatique.
La fonction d inverse de la fonction 2 nécessite comme elle un transmetteur sur le groupe n et un récepteur sur le groupe n - 1. L'indication que le groupe n est arrêté .est remplacée par l'ordre d'arrêt: c'est donc une simple dé-
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rivation sur la transmission d'arrêt du groupe n qui trans- mettra le déblocage au groupe n - 1.
A ces quatre fonctions fondamentales a, b,c, et d, il convient d'ajouter une fonction accessoire e. qui est la suivante:
Si on ne prenait aucune précaution spéciale, le transmetteur de la fonction a, butée de course maximum, main- tiendrait pendant toute la durée de la marche bloquée du grou- pe n - 1, c'est-à-dire pendant toute la durée de la marche du groupe n, suivi ou non d'autres groupes, la commande de la val- ve de mise en route. C'est inutile, et on disposera cette com- mande d'une manière appropriée à sa nature (mécanique, pneuma- tique, électro-pneumatique), pour qu'elle revienne à sa posi- tion non actionnée ou de repos un temps très court après avoir été actionnée.
Il faut aussi empêcher le transmetteur resté à sa position de blocage, d'agir sur cette transmission. La réalisa- tion de ces deux conditions constitue la fonction e, et dépend trop des dispositions particulières pour pouvoir être indiquée, en général. On peut dire seulement qu'on s'adressera à la com- mande de blocage (fonction b) pour assurer l'isolement du transmetteur et du récepteur de la fonction a;, tant que le blo- cage est maintenu, et à celle de déblocage (fonction d), pour remettre en liaison transmetteur et récepteur de la fonction a.
La disposition cinématique la plus pratique pour réaliser les liaisons mécaniques nécessaires entre groupes successifs n - 1 et n, pour le blocage b et le déblocage d, ainsi que pour la mise en route a, consiste en l'emploi d'ar- bres tournants parallèles à l'axe longitudinal de la locomo- tive, et formés de deux segments pivotés indépendamment sur des paliers solidaires respectivement de chacun des groupes n - 1 et n, les deux segments d'un même arbre, par exemple celui correspondant à la fonction a, étant sensiblement dans
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le prolongement l'un de l'autre et leur assemblage étant fait par un double cardan rudimentaire. Pour une fonction interne comme c, on emploiera des tiges rigides reliant l'organe transmetteur et le récepteur.
Dans la transmission pneumatique, les arbres tour- nants ou les tiges de commande sont remplacés par des cylindres à air commandés par des valves, elles-mêmes sous le contrôle des transmetteurs. Les canalisations d'air comprimé de groupe à groupe sont donc plus faciles à installer que les liaisons mécaniques.
La transmission électro-pneumatique comprend,dans le cas général, un contact (auquel se réduit le plus souvent le transmetteur), un relais et une électro-valve, ce dernier appareil se substituant d'ailleurs à la simple valve à commande mécanique de la transmission précédente, et utilise des con- nexions par fils électriques qui sont beaucoup plus souples et faciles à réaliser que celles par tuyaux d'air. Ces derniers se réduisant alors à l'alimentation des cylindres de manoeuvre qui forment les récepteurs proprement dits. De plus, et c'est le principal avantage, la transmission électro-pneumatique,en raison même de ce qu'elle est d'abord électrique, entre le transmetteur et la valve, permet la réalisation facile de tous les enclenchements désirables, et la commande à distance à partir de la cabine de conduite.
Enfin, et surtout, elle donne une solution parfaite et extrêmement simple des deux problèmes annexes cités ci-dessus.
Dans une variante, il est prévu d'éviter le fonc- tionnement d'un moto-compresseur à une charge trop faible, et l'automaticité est telle que quand un nouveau groupe est mis en marche par suite d'un accroissement des besoins en fluide moteur, un des groupes déjà en fonctionnement a sa charge di- minuée, et 1a différence entre sa charge totale et sa charge ainsi diminuée est reportée au groupe qui vient d'être mis en marche, dont la charge est ainsi élevée à une valeur convena- ble.
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Conformément à l'invention, les dispositifs auto- matiques de réglage sont tels que l'ordre dans lequel les divers groupes moto-compresseurs sont mis en marche au mo- ment d'un accroissement de la puissance développée peut être modifié facilement, ceci dans le but d'assurer une ro- tation des services demandés à chacun des groupes moto- compresseurs, rotation journalière par exemple, tous les groupes devant en principe fonctionner pendant les mêmes temps, à défaut d'une telle possibilité de l'ordre de succes- sion de mise en marche des groupes, ceux démarrant les pre- miers s'useraient en effet plus vite que ceux démarrant en dernier, qui n'assureraient que le fonctionnement aux pointes de puissance.
En outre les dispositifs automatiques doivent permettre à volonté l'isolement d'un groupe déterminé, groupe défaillant par exemple.
Ainsi qu'il a été dit, chaque groupe moto-compres- seur est associé à son échangeur de température muni d'un ther- mostat stabilisateur de la température de l'air admis, et à un ou plusieurs saturateurs dans lesquels des pompes d'injec- tion injectent de l'eau, ces pompes étant commandées par le groupe moto-compresseur lui-même. Il s'ensuit que l'action régulatrice exercée sur un groupe moto-compresseur s'étend automatiquement à ces divers appareils qui lui sont associés.
La description qui va suivre et les dessins annexés, lesquels sont, l'une et les autres,. donnés à titre d'exemple, feront bien comprendre comment on peut réaliser l'invention.
La fig. 1 représente l'installation de six groupes moto-compresseurs installés sur une locomotive et reliés par une tige de réglage mécanique.
La fig. 2 représente l'ensemble des dispositifs
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synchronisant la production du fluide de transmission avec les variations de charge des cylindres locomoteurs.
La fig. 3 représente le détail des dispositifs de régulation d'un groupe moto-compresseur.
La fig. 4 représente le tableau individuel des connexion . de chaque moto-compresseur, dans le cas de la régulation électro-pneumatique.
La fig. 5 représente le dispositif de permutation des groupes avec la régulation électro-pneumatique.
Fig. l, tout le long des groupes moto-compresseurs 1, 2, 3, 4,5, 6, court une tige 7 commandée par un servo- moteur 8 (Fig. 2) mis sous la dépendance, d'une part de la pression du mélange final contenu dans le receiver 10 par l'intermédiaire d'un dispositif manométrique 9, et d'autre part de l'admission aux cylindres locomoteurs par l'intermé- diaire de la came 11. Cette came détermine une position du galet correspondant à la fermeture du régulateur de la locomo- tive et une position correspondant à l'admission grande ouverte dans n'importe quelle direction avant ou arrière. Les mouve- ments du galet de la came 11 et du dispositif manométrique 9 agissent simultanément, par l'intermédiaire du balancier 22, sur le servo-moteur 8 qui commande la tige 7.
Le réglage de l'admission aux cylindres locomoteurs est effectué par un servo-moteur 12 et la commande de ce der- nier peut être effectuée soit à la main, à l'aide du volant 13, soit automatiquement par la vitesse de marche de la loco- motive.
Pour atteindre ce dernier résultat, on commande un régulateur centrifuge 14 au moyen d'une chaîne 19 actionnée par les roues 20 de la locomotive. A toute vitesse du train, cor- respond évidemment une certaine position du manchon 15 du ré-
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gulateur 14. Pour obtenir les variations de vitesse, on mo- difie la position du manchon correspondant aux vitesses dé- terminées en modifiant la tension du ressort 16 au moyen de la manette 16bis. Cette manette 16bis constitue ainsi la commande unique de la marche de la locomotive.
Le manchon 15 peut être orienté de façon à permettre au moyen d'une came la commande du pilote 17. Le manchon 15 possède en effet une came 18 à trois profils: marche avant, arrêt, marche arrière. Le pilote 17 se déplace, quand la vitesse augmente, vers le haut ou vers le bas suivant le pro- fil de came engagé.
Le volant 13 étant immobilisé, à toute position du pilote 17 correspond une certaine position du servo-moteur 12.
Il en résulte que les mouvements de la distribution des cylin- dres locomoteurs sont mis sous la dépendance de la vitesse de la locomotive, assurant ainsi automatiquement Inconstance de cette vitesse. Par l'engagement du profil neutre de la came 18, on soustrait le pilote 17, et par conséquent le servo-moteur 12, à l'action de la vitesse de la locomotive, ce qui permet d'opérer à la main, à l'aide du volant 13, les variations de l'admission aux cylindres locomoteurs.
La fig. 3 représente le détail d'un des six dispo- sitifs de réglage automatique et à main montés sur la tige 7 desservant les six groupes moto-compresseurs.
La tige 7 actionnée par le servo-moteur 8 est gui- dée dans un manchon tournant 23 qu'on peut immobiliser dans des positions différentes au moyen de la manette 24. Le man- chon 23 est supporté dans un bâti 30 fixé lui-même sur le châssis de la locomotive au droit de chaque groupe moto-com- presseur. Le bâti est muni d'une vis d'arrêt 25 qui empêche le manchon 23 de se déplacer dans le sens de la tige 7. Sur le manchon 23 glisse un second manchon 27, dont l'orientation
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est toujours celle du manchon 23, grâce à la petite clavette 26.
Le manchon 27 peut être déplacé longitudinalement par une vis à manette 29 qui permet le réglage de ce manchon par rapport à la tige 7. Le manchon 27 possède une came circulaire qui actionne le pilote 28 qui commande le dé- marrage et les variations de débit du moto-compresseur. La came du manchon 27 dispose d'un profil destiné à soulever pro- gressivement le pilote 28 jusqu'à donner la pleine charge au moto-compresseur. Dès que la pleine charge est atteinte, le pilote 28 reste immobilisé à cette position et en même temps entre en action la came du manchon 27 du groupe sui- vant, mettant en service le moto-compresseur qu'elle dessert.
Ceci est obtenu par la position différente du manchon 27 par rapport à la tige 7. Le démarrage et le blocage à pleine charge de tous les groupes moto-compresseurs suivants'ef- fectuent, successivement, de la même manière. On pourra, d'autre part, en déplaçant à la main les positions des di- vers manchons 27, changer l'ordre de mise en marche des moto-compresseurs à mettre en service de façon à répartir leur heure de travail en vue d'une utilisation rationnelle du matériel. D'autre part le déréglage du manchon 27 effec- tué par le volant à main 29 permet la mise hors service d'un moto-compresseur défectueux.
Dans la partie inférieure du manchon 23 se trouve une came servant au réglage individuel du groupe quand on soustrait celui-ci au réglage central par la tige 7. Pour obtenir ce résultat on tourne le manchon 23, ce qui entraîne l'immobilisation en position de repos du pilote 28, lequel glisse sur le cylindre du manchon 27 jusqu'à se trouver au droit d'une partie démunie de came. On fait en même temps entrer en action, le pilote 33 agissant sur l'arrivée 32 d'air
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comprimé au moyen d'une soupape et on agit directement au moyen de l'air comprimé du tuyau 31, sur les dispositifs de réglage du moto-compresseur de la même manière que le pilote 28.
La manette 24, faisant tourner le manchon 23, réa- lise donc deux positions:
1 ) Réglage central et blocage du dispositif de réglage du moto-compresseur;
2 ) Mise hors service du réglage central et mise en service du dispositif de réglage individuel.
Dans cette réalisation mécanique, la tige 7 trans- met quand il y a lieu à chacun des groupes les variations de marche des groupes adjacents puisqu'elle est soumise à la pression dans le receiver, laquelle pression varie avec ces variations de marche. Cette tige et les différentes cames des manchons 27 constituent le transmetteur général,.les pilotes 28 pouvant être considérés comme les récepteurs.
Les fig. 4 et 5 représentent un schéma de régulation électro-pneumatique.
Sur la fig. 5 est représenté le tableau individuel d'un groupe moto-compresseur quelconque.
Le lancement des moto-compresseurs est ici supposé être obtenu au moyen d'air comprimé, et chaque moto-compres- seur comporte à cet effet une valve de lancement qui le met en relation avec un réservoir à air comprimé.
Les deux transmetteurs de lancement et d'arrêt sont ici des contacts électriques actionnés par l'embiellage du moto-compresseur, le premier, CL ou contact de lancement quand la course atteint la valeur correspondant à la fraction de pleine charge choisie pour la mise en route du groupe suivant (90 à 95% par exemple); le second, CA ou contact d'arrêt,
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quand la course tombe en dessous de la valeur correspondant à la fraction de charge (5 à 10%) au-dessous de laquelle on désire retirer le dernier groupe du service.
On considère ici, à titre d'exemple, le cas,envi- sagé plus haut, de moto-compresseurs dont la variation du dé- bit est obtenue par variation de la course ; entendu, ces contacts peuvent être établis par tous dispositifs ta.chymé- triques connus quand le débit varie avec la vitesse.
Le fait que ces deux contacts restent fermés, le premier tant que la course atteint la limite qui l'a fait fer- mer, c'est-à-dire pendant tout le blocage à pleine charge, le second pendant toute la durée de l'arrêt du groupe, oblige à interposer entre eux et le récepteur correspondant un orga- ne appelé relais, agencé de manière à permettre le retour presque immédiat des récepteurs de lancement et d'arrêt à leur position de repos. C'est particulièrement indispensable pour le récepteur d'arrêt, sans quoi il serait impossible de relancer ultérieurement le groupe faute de combustible, la valve d'arrêt VA de combustible, non représentée sur la fi- gure, restant fermée en permanence.
Grâce au relais d'arrêt RA, cette valve est normalement ouverte en dehors des quel- ques instants nécessaires pour obtenir l'arrêt; de même, grâce au relais de lancement RL, la valve de lancement VL est normalement fermée en dehors des quelques instants nécessaires pour obtenir le lancement.
Ces relais RA et RL, et deux relais analogues de blocage RB et de déblocage RD, servent de transmetteurs pour les fonctions de blocage et de déblocage, dont le récepteur est un cylindre à air comprimé, dit cylindre de blocage et de déblocage BD, non représenté sur la figure, agissant sur la pompe à combustible.
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En définitive, l'appareillage nécessaire à la régu- lation comporte, pour chaque groupe, réunis sur un tableautin de faibles dimensions repré.senté sur la fig. 4 :
Un relais de lancement RL;
Un relais d'arrêt RA;
Un relais de blocage RB;
Un relais de déblocage RD;
Une électro-valve de lancement EL;
Une électro-valve de blocage (et déblocage) EB.
Les deux contacts transmetteurs CL (de charge maxi- mum ou mieux de lancement et CA (d'arrêt) se trouvent sur le groupe lui-même, à proximité de l'embiellage qui les actionne.
Il en est de même des deux valves de lancement VL et d'arrêt VA et du cylindre de blocage et déblocage BD, reliés à leurs électro-valves respectives par des tubes à air compri- mé de faible diamètre: ces.cinq organes ne sont pas représen- tés mais leurs connexions sont indiquées par les cinq flèches.
Le courant électrique nécessaire à l'entraînement des électro-valves et des relais est emprunté à une batterie d'accumulateursqui assure en outre l'éclairage de la loco- motive et diverses commandes accessoires, par exemple celle des sablières électro-pneumatiques.
Les contacts transmetteurs CL et CA non représentés sont pour le contact de lancement un simple contact glissant, à course non limitée, qui s'établit à partir de la valeur de la course correspondant aux 90 ou 95% prévus pour le lance- ment du groupe suivant, et pour le contact d'arrêt: un "traineur" de Hipp, dispositif connu en horlogerie électrique, produisant pour le minimum de course prévu la fermeture d'un contact par son coincement dans une encoche.
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Les relais ont été figurés sous la forme commode pour l'étude des connexions, bien que peu applicable en trac- tion, de bobines annulaires verticales aspirant vers le haut leur armature de fer doux. Celle-ci porte vers le bas une tige verticale supportant un ou plusieurs "plateaux" métalliques isolés,formés de rondelles appuyées contre un épaulement de la tige par un ressort à boudin, et pouvant en conséquence coulisser un peu le long de la tige dans une seule direction.
Certains de ces plateaux, dans la position non excitée, ou "tombée" du relais, s'appuient sur deux plots solidaires du tableautin sur lequel est monté le relais et les court-circui- tent, formant ce qu'on appelle un "contact inférieur". Ce contact est au contraire ouvert dans la position excitée ou "levée" du relais. D'autres plateaux au contraire, dans la position "tombée" du relais ne forment pas pont entre deux plots qui les surmontent: la levée du relais ferme ce contact dit "contact supérieur".
On voit donc qu'au moyen d'un relais schématique ainsi constitué on pourra réaliser l'une quelconque des quatre combinaisons suivantes:
Relais non excité (ou "tombé"): fermer un circuit par contact inférieur;
Relais non excité (ou "tombé"): ouvrir un circuit par contact supérieur;
Relais excité (ou "levé"): fermer un circuit par contact supérieur;
Relais excité (ou "levé"): ouvrir un circuit par contact inférieur.
Le circuit qu'il s'agit de fermer ou d'ouvrir est en général différent de celui qui excite la bobine du relais: par exemple, le relais de lancement RL, en se levant, excité par sa bobine de commande, ferme par contacts supérieurs le circuit de l'électro-valve de lancement EL.
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Mais un relais peut aussi couper son propre circuit de commande, en se levant, par contacts inférieurs par les- quels passait ce circuit de commande. Dans ce cas, le relais ne peut rester levé que par un artifice, puisque sa commande est coupée. Deux de ces artifices sont utilisés dans le ta- bleau de relais d'un groupe. Le premier, le plus simple, con- siste à disposer un cliquet ou linguet à côté de la tige du relais, cliquet 35, que cette tige dépasse quand elle est at- tirée, pourvu que le courant de commande ne soit coupé par le contact inférieur, lors de la levée du relais, qu'une fois dé- passé le cliquet, l'armature ne redescend pas au delà du re- pos de la pièce 34 sur le cliquet, et le relais reste ver- rouillé en position "levée", tout en ne consommant plus de courant de commande.
Pour le faire redescendre, il faut agir sur le cliquet 35, par exemple au moyen d'une autre bobine avec armature: le circuit de commande se trouve refermé par les contacts inférieurs du relais "tombé", et s'il est fermé au contact transmetteur, le relais pourra être à nouveau atti- ré. C'est le cas du relais de blocage RB, dont le relais de déblocage RD actionne le cliquet 35.
Une autre disposition consiste à substituer au courant de commande primitif et à la bobine qu'il parcourt, un autre courant, dit de "maintien", parcourant une autre bobine, placée au-dessous ou au-dessus de la première. Ce courant de maintien se trouve fermé par des contacts supérieurs, aussitôt le relais levé, tandis que le courant de commande se trouve coupé par les contacts inférieurs. Il est nécessaire que les deux courants coexistent pendant un court instant, c'est-à- dire que les contacts supérieurs de maintien se ferment avant que les contacts inférieurs de commande ne s'ouvrent.
C'est à quoi servent les ressorts qui écartent l'un de l'autre les deux plateaux de commande et de maintien du relais RL par
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exemple, aussitôt que l'armature quitte l'une ou l'autre de ses positions haute ou basse: la rupture ne se produit de la sorte sur des contacts qu'après la fermeture sur l'autre.
Un dispositif assez spécial est prévu pour les deux relais RL et RA (il est d'ailleurs commun aux deux re- lais), pour assurer la chute presque aussitôt après la montée.
Ces relais possèdent une bobine de commande et une de main- tien, et les deux plateaux décrits ci-dessus, ainsi qu'un troisième (le plus bas), à contacts supérieurs, qui commande la fermeture, pendant l'excitation du relais, de l'électro-val- ve de lancement EL. Pour que cette fermeture soit extrêmement brève, quelques secondes on a intercalé sur le circuit de maintien un contact thermique TH, formé d'une bilame.
Ce con- tact thermique est normalement fermé quand la bilame est froi- de, mais aussitôt que le courant de maintien a passé pendant quelques secondes, la bilame en s'échauffant ouvre le circuit de maintien et le relais retombe, produisant entre ses contacts supérieurs une coupure irrévocable sur le circuit de maintien : désormais le relais ne peut se lever- à nouveau que sous le commandement de sa bobine de commande, c'est-à-dire par une nouvelle fermeture du contact de lancement CL du groupe n - 1.
Si ce contact était disposé pour rester fermé tant que le groupe n - 1 est bloqué à pleine charge, ce qui est le cas aussitôt le groupe n en marche, le relai RL du groupe n se lèverait de nouveau, puis retomberait, et ainsi de suite.
Pour éviter ce fonctionnement en sonnette, le contact de lan- cement est disposé de manière à ne rester fermé qu'un instant, quand la pleine charge est atteinte, et à ne pas se refermer quand la charge redescend.
Le relais d'arrêt RA est disposé exactement comme le relais RL, son plateau inférieur commandant l'électro-valve A d'arrêt EA quand le relasis se lève.
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Les relais RL et RA'du groupe n alimentent res- pectivement, par les contacts supérieurs de leur plateau de commande des électro-valves, les relais de blocage RB et de déblocage RD du groupe n - 1, à qui ils servent donc de trans- metteur.
Le relais de blocage RB ne possède pas de circuit de maintien, mais, comme indiqué plus haut, un verrouillage en position haute par un linguet 35, que peut effacer l'attrac- tion du relais de déblocage RD. Le relais de blocage RB ferme en se levant les contacts supérieurs de son plateau le plus bas, et par suite le circuit de l'électro-valve de blocage EB du groupe n. Son courant de commande, parcourant son unique bobine, se trouve coupé par sa levée même et remplacé par le verrouillage ci-dessus.
Au moment de l'arrêt du groupe n, provoqué par son contact d'arrêt CA, le relais d'arrêt RA de ce groupe en se levant pour quelques secondes ferme le circuit du relais due déblocage RD du groupe n - 1 par les contacts supérieurs de son plateau de commande d'électro-valve: le linguet 35 est dégagé et le relais de blocage RB retombe, coupant le circuit de l'électro-valve de blocage EB, le groupe n - 1 retombe en marche variable.
Ces explications permettent de lire sans besoin d'une légende le schéma du tableau de relais et d'électro- valves, représenté par la fig. 4.
Si les groupes pris ici au nombre de six à titre d'exemple étaient mis en route successivement dans un ordre immuable, par exemple l'ordre naturel de leur succession 1, 2, 3, 4, 5, 6, il en résulterait une grande inégalité dans le travail fourni par chacun d'eux: le groupe 1 serait constam- ment en marche, le plus souvent à pleine charge, les groupes suivants seraient de moins en moins souvent en marche, jusqu'au
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groupe 6 qui ne serait en marche qu'exceptionnellement, et moins souvent encore à pleine charge.
Il est donc nécessaire d'effectuer un roulement ou permutation entre les six groupes, le plus simple est la permutation circulaire qui supposant les groupes rangés en cercle, prend successivement comme groupe initial chacun d'entre eux, les autres suivant dans leur ordre naturel, d'où autant de combinaisons que de groupes, ici six:
1 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 1 3 4 5 6 1 2 4 5 6 1 2 3
5 6 1 2 3 4 6 1 2 3 4 5
Le groupe initial est mis en route par fermeture directe, au moyen d'un interrupteur à main, de son électro- valve de lancement ; iln'a pas à assurer le blocage d'un groupe précédent qui n'existe pas, mais seulement à lancer le suivant, quand il atteint la pleine charge: il est alors bloqué à pleine charge par le suivant, et ainsi de suite.
Le dernier groupe n'a pas à assurer le lancement d'un groupe suivant qui n'existe pas, mais seulement à bloquer à pleine charge le précédent dès qu'il est mis en route.
Il est désirable de plus qu'il soit possible de mettre en route par la fermeture d'un interrupteur à main tous les groupes pour les réchauffer au départ, et qu'on puisse les arrêter tous, également par un interrupteur à main, soit après quelques minutes de cette marche d'ensemble, soit à un moment quelconque en cas d'urgence, si par exemple la pression venait à monter anormalement : arrêt peut même être rendu automa- tique, sous l'action d'une pression anormalement haute ou anor- malement basse (rupture du collecteur).
Cet ensemble de fonctions est d'une grande simplici-
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cité grâce à l'emploi de la commande électro-pneumatique.
Rappelons d'abord que deux groupes consécutifs sont reliés par trois connexions électriques seulement.
Le dispositif est obtenu schématiquement comme suit : si l'on divise un cercle en 6 n parties (ici 36 parties) et si l'on écrit n fois de suite sur 6 parties consécutives la suite de lettres A', L', L, D, B, C, ou mieux, pour éviter des croisements de connexions, L, L', A', D, B, C, et si l'on nu- mérote par exemple dans le sens des aiguilles d'une montre chacun des n secteurs de 6 divisions, les connexions entre les CL, BL', DA' de deux secteurs consécutifs sont précisément celles à effectuer entre les groupes pour leur commande suc- cessive automatique, à une réserve près : série des groupes se referme, au lieu qu'il y ait un groupe initial et un final.
Mais désignons un groupe initial, 3 par exemple: le groupe final sera alors le groupe 2; supprimons toutes les connexions CL, BL', DA' entre ces deux groupes initial 3 et final 2, mais créons une connexion spécial dite initiale, entre L du groupe initial 3 et la batterie, au moyen d'un in- terrupteur à main. Le lancement du groupe initial 3 est ainsi effectué, et toutes les connexions nécessaires aux lancements et blocages automatiques subséquents, du groupe 4 au.¯dernier groupe 2, sont assurées par ce schéma circulaire.
Ce schéma est indiqué fig. 5 sous la forme de 6 n (ici 36) plots analogues à ceux d'un rhéostat, disposés sur une circonférence, et sur ces plots peuvent frotter des balais formant pont et matérialisant les connexions CL, BL', DA', de cinq groupes consécutifs seulement, le sixième n'ayant qu'un balai simple en liaison avec la batterie et correspondant au plot L du cercle fixe.
Il est facile de voir que si on déplace d'un ne de tour cet ensemble de connexions, en ayant soin de l'arrêter
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toujours de manière que le plot unique LI soit un plot fixe L on effectuera successivement les connexions de commande au- tomatique successives des groupes dans les n permutations cir- culaires possibles. Un index permettra de voir quel est le groupe initial choisi (celui sur les plosduquel se trouve le balai unique LI).
L'interrupteur de lancement initial est un simple interrupteur à deux directions, placé à la portée du mécani- cien dans la cabine de conduite: le lancement initial d'un seul groupe est effectué en le poussant dans la direction LI qui ferme le contact pour le lancement du groupe initial choi- si au moyen du balai LI du "permutateur".
L'arrêt de tous les groupes s'obtient en portant le même interrupteur à deux directions sur la position opposée AG, ce qui actionne directement, sans passer par le permutateur, puisque l'arrêt est une fonction interne de chaque groupe, les électro-valves d'arrêt, par l'intermédiaire de leurs relais RA.
Tous les groupes s'arrêtent.
Le lancement collectif des groupes pour leur ré- chauffage au départ est obtenu très simplement en soulevant par une bobine actionnée par un interrupteur spécial l'ensem- ble des balais du permutateur, auxquels se substituent n balais analogues à LI, sur les plots L des n groupes.
L'isolement d'un groupe quelconque est obtenu au moyen d'un appareil très analogue au permutateur précédent, mais plus simple, dont chaque panneau de relais porte un exemplaire. L'appareil est susceptible de deux positions seu- lement, marche et isolement.
Sinon désigne par des lettres affectées de l'indi- ce 1 les entrées dans l'appareil d'isolement des six fils L, C, L', B, A', D d'un groupe, venant du permutateur, et par des lettres affectées de l'indice 2 les sorties de ces mêmes
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fils de l'appareil d'isolement, on voit que dans la position de marche, on doit unir les bornes de même lettre et d'indice différent, tandis que dans la position d'isolement, il faut isoler toutes les bornes d'indice 2 (celles allant au panneau de groupe), et unir les bornes d'indice 1 deux à deux suivant le groupement suivant:
Ll Ci L'1 B1 A'1 D1 moyennant quoi l'appareil agira comme un by-pass, puisque Ci par exemple est connecté par le permutateur à L1 du groupe suivant et ainsi de suite.
L'appareil, que la figure suffit à décrire, se présente sous la forme d'un très petit cadran de rhéostat avec 2 n (ici 12) plots, dont ceux d'indice 1 occupent trois divsions et ceux d'indice 2 une division seulement, sur les 36 en quoi le cercle est divisé. Une rotation de 20 des balais, formant six ponts de 40 chacun, séparés par 20 d'intervalle, permet de passer d'une position à l'autre. Schématiquement, la posi- tion de marche des balais a été représentée en noir, la posi- tion d'isolement en hachures. Dans la position de marche, les six ponts sont utilisés pour établir des connexions 1, 2, et dans la position d'arrêt, un pont sur deux est inutilisé.
En raison de la présence d'une mise en route collec- tive par un interrupteur actionnant la bobine spéciale du per- mutateur, il est indispensable de couper sur les commutateurs d'isolement, par une rupture évidente actionnée par ce commu- tateur, la connexion L1, dans la position d'isolement.
Il est possible de provoquer automatiquement l'ar- rêt générât des groupes, à la fois en cas de hausse anormale de la pression et de baisse excessive, par un contact mano- métrique fermant dans ces deux cas le circuit de tous les re- lais d'arrêt RA.
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De plus, s'il se produit un à-coup de pression dans le collecteur à la mise en route d'un groupe, suivie de blocage du précédent, des soupapes, capables d'évacuer toute la production de chaque groupe, et au besoin relayées par accélérateurs, doivent être prévues. Ces soupapes fonction- nent notamment à la mise en route générale initiale, avant que les groupes aient pris leur position de marche à vide.
Bien qu'il n'existe aucune connexion électrique ou mécanique entre le régulateur et le réglage électro-pneuma- tique des groupes compresseurs, l'étranglement momentané du régulateur et sa fermeture provoquent par le jeu successif des capsules manométriques de chaque groupe, la mise hors cir- cuit de tous ceux-ci, sauf le groupe initial.
Lors de la fermeture du régulateur, il est cepen- dant préférable de faire actionner par le régulateur lui-même en se fermant un interrupteur analogue à celui d'arrêt général mais n'agissant pas sur le relais d'arrêt du groupe initial actuel. L'installation de cet interrupteur conduit à une modi- fication insignifiante du permutateur, et écarte la plus importante des causes de surpression au collecteur.
La demande d'air comprimé aux cylindres de la loco- motiveest à chaque instant réglée par la position du change- ment de marche, et seulement exceptionnellement par le régula- teur. Il est répondu immédiatement à cette demande par la mise en route du nombre voulu de groupes ou le retrait des groupes devenus superflus.
Conformément à l'invention, il est prévu d'utiliser un seul groupe moto-compresseur - qu'on appellera le groupe pilote - marchant à charge variable, tous les autres groupes marchant toujours à charge constante, pouvant ainsi être uti- lisés à leur rendement thermique et mécanique maximum.
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La marche de ce groupe pilote peut être réglé automatiquement par la pression du fluide final qu'il a pro- duit, ou à la main au moyen d'intermédiaires électriques, ou pneumatiques, ou mécaniques, ou électro-pneumatiques, par le mécanicien de la locomotive s'aidant des indications du mano- mètre de la pression finale du fluide, pour agir, par exemple, sur la pompe à combustible ou sur la vitesse du groupe géné- rateur.
Dès que le groupe pilote a atteint sa pleine char- ge ou une valeur déterminée, fait démarrer le groupe suivant et revient lui-même à la marche à vide pour recommencer toute la gamme de sa charge jusqu'à pleine puissance, faisant alors démarrer le troisième groupe et ainsi de suite tant que la pression finale du fluide tend à baisser.
Inversement, la mise hors service successive des groupes en marche est commandée par le groupe pilote quand ce- lui-ci arrive à la marche à vide, et la pression finale du fluide tend à augmenter.
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Adjustment system of a pneumatic transmission comprising several motor-compressor units.
A general method of transmitting the movement of a motor is already known, consisting in driving a compressor by means of said motor, and in using the compressed air thus produced as motor fluid in a receiving machine such as suitable cylinders similar to those of a steam machine.
It is also known practice to inject water vapor into the compressed air thus serving as motor fluid, which provides better expansion conditions than in the case of dry air.
The transmission mode in question is particularly, although not exclusively, designed to transmit the movement of an injection engine to the wheels of a locomotive then called diesel-pneumatic.
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However, it is sometimes necessary, especially in the case considered, high power locomotives and for reasons of economy and size, to have several engines, and these in an arrangement provided by the invention are coupled each has a compressor, a variable number of these motor-compressor units then having to be put into action according to the power required.
Thus the invention provides quite particularly, but not exclusively, the case of several motor-compressors with opposed pistons, known devices in which the motor pistons are directly secured to the compressor pistons, and whose flow rate variation in compressed air is obtained by varying the stroke of the pistons, itself obtained by varying the quantity of fuel injected.
The adjustment of the driving cylinders in a pneumatic transmission is done in the same way as the adjustment of a steam engine, and in particular the adjustment of the cylinders of a motorcycle-pneumatic locomotive is the same as that of a steam locomotive and includes a governor and a shifting device.
But while the steam engine has a large energy flywheel consisting of the steam from the boiler, the pneumatic transmission machine does not have such a flywheel, and it is essential however that the supply to the cylinders remains correct. .
The invention therefore consists essentially of a method according to which a driving fluid consisting of a mixture of air and water vapor of determined thermal characteristics produced by several motor-compressor units supplies the driving part of the transmission, a method characterized by the fact that we establish a synchro-
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very precise nisation between, on the one hand, the driving fluid requirements of the driving part of the transmission, and on the other hand the production of this driving fluid by all the motor-compressor units, the constancy of the condi - thermodynamic properties of this driving fluid, a product which remains despite variations in the requirements of the driving machine, including variations in the production of motor-compressor units.
In other words, according to the invention, provision is made for the flow rate of working fluid under determined thermodynamic conditions produced by the motor-compressors to be at each instant the flow rate necessary for the load of the driving machine.
In a particular embodiment of the invention given by way of example, this prime mover consists of cylinders similar to those of a steam engine, more particularly those of a locomotive.
The invention therefore comprises means and combinations of means for regulating the production of all the motor-compressor units so that it adapts at all times to the demand of the locomotor cylinders.
These means consist of combinations of automatic devices which make the flow rate of the motor-compressor units dependent on the pressure in the receiver which supplies the locomotor cylinders and on the position of the gear change.
According to the invention, each motor-compressor unit is associated with a temperature exchanger in which the air drawn in is heated by the exhaust gases to a well-determined temperature, for example by means of a thermostat, before the or compressions, in so-called saturators; cetair is injected with water which is
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immediately vaporized, and the flow of water injected is proportional to the air flow, the proportion being the same in each of the groups.
This proportionality of the flow rates is ensured by controlling the water injection pumps by the stroke of the pistons of the motor-compressors.
The various motor-compressor units thus deliver a mixture of compressed air and vapor with constant thermodynamic characteristics into the common manifold.
The automatic devices in accordance with the invention ensure the start-up of a new motor-compressor unit when the requirements for motive fluid are greater than the maximum flow rate of the groups in action, conversely they cause the flow rate of one of the units to decrease. groups when those needs decrease, then even shutdown that group.
The automatic control assembly considered above comprises first of all a series of devices which automatically vary the flow rate of each motor-compressor as a function of the pressure in the receiver, this flow rate increasing when said pressure decreases. and vice versa.
A pressure capsule is therefore provided for each motor-compressor unit controlling either its stroke in the case of motor-compressors with a flow rate varying with the stroke, or its speed in the case of rotary motor-compressors.
In addition, given the problem posed by the presence of the various groups, these automatic regulating devices have to fulfill the following functions: a) As soon as the load of the first motor-compressors started up reaches the maximum (or a given fraction of this maximum, for example 90 or 95%), start the next group;
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b) This start-up must block the injection of the first group at most (or at the given fraction, 90 or 95% for example); c) If the load continues to increase, the second group, having reached full load (or at the given fraction, 90 or 95%), likewise starts up a third group; this start-up produces the maximum blocking of the injection of the second group, that of the first remaining of course maintained; And so on:
in general, there will be (n - 1) groups operating at full load (or at 90 or 95%) with blocked injection, and one unit operating at partial load; d) If the load drops, as soon as the group near zero load (or a small fraction of load, 5 or the%), it is stopped, and in doing so, it releases the injection of ( n - the) group, which now operates at partial load and regulates the pressure in the manifold or tank on its own.
If the load drops more than the maximum flow of a group, as many groups as necessary are successively stopped, if necessary until only the first one remains in service. This first group, the launching of which is controlled directly by the mechanic, is never stopped unless the latter deems it useful, and also by a direct maneuver. Optionally, it is this group which supplies the motive fluid to those of the auxiliaries which are set in motion by means of pneumatic motors, preferably turbines.
The four essential functions of the regulator equipment of a group are therefore: a) Start-up of group n by the arrival at full load of group n - 1; b) Blocking at full load of group n - 1 by starting group n;
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c) Stopping of group n when its load falls below a given limit, close to zero; d) Full load release of group n - 1 following the shutdown of group n.
Function a requires a transmitter indicating that group n - 1 reaches full load; this transmitter can act;
Either mechanically on the group n start-up valve;
Or on a valve of smaller dimensions, actuating remotely via a small diameter pipe, a control cylinder for the starting valve of group n; it is a pneumatic transmission;
Either an electrical contact, actuating at a distance, by a current borrowed from a battery of accumulators or from the electric generator which charges this one, an electro-valve producing the distribution of the compressed air in the control cylinder of the valve for starting up group n: it is an electro-pneumatic transmission.
Function b also requires a transmitter and a receiver, placed respectively on group n and on group n - 1.
The function c having to be exerted on a fuel valve to be throttled for the stop, and which belongs to the same group as the stop, and which belongs to the same group as the stop transmitter, the mechanical transmission is the simpler, and even can be considered even though the other functions would be obtained by pneumatic or electro-pneumatic means.
The inverse function of function 2, like it, requires a transmitter on group n and a receiver on group n - 1. The indication that group n is stopped. Is replaced by the stop command: it is so a simple de-
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rivation on the stop transmission of group n which will transmit the release to group n - 1.
To these four fundamental functions a, b, c, and d, it is necessary to add an accessory function e. who is the next:
If no special precautions were taken, the transmitter of function a, maximum travel stop, would maintain throughout the duration of the blocked movement of group n - 1, that is to say for the entire duration. the operation of group n, followed or not by other groups, the control of the start-up valve. This is unnecessary, and we will arrange this control in a manner appropriate to its nature (mechanical, pneumatic, electro-pneumatic), so that it returns to its non-actuated or rest position for a very long time. short after being actuated.
It is also necessary to prevent the transmitter, which has remained in its blocked position, from acting on this transmission. The fulfillment of these two conditions constitutes function e, and depends too much on the particular arrangements to be able to be indicated in general. We can only say that we will address the blocking command (function b) to ensure the isolation of the transmitter and the receiver of function a ;, as long as the blocking is maintained, and to that of unblocking (function d), to reconnect the transmitter and receiver of function a.
The most practical kinematic arrangement for making the necessary mechanical connections between successive groups n - 1 and n, for blocking b and unblocking d, as well as for starting a, consists of the use of rotating shafts. parallel to the longitudinal axis of the locomotive, and formed of two segments pivoted independently on bearings secured respectively to each of the groups n - 1 and n, the two segments of the same shaft, for example that corresponding to the function a, being substantially in
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the extension of one another and their assembly being made by a rudimentary double gimbal. For an internal function like c, we will use rigid rods connecting the transmitting organ and the receiver.
In pneumatic transmission, rotating shafts or control rods are replaced by air cylinders controlled by valves, themselves under the control of transmitters. Group-to-group compressed air lines are therefore easier to install than mechanical connections.
The electro-pneumatic transmission comprises, in the general case, a contact (to which the transmitter is most often reduced), a relay and an electro-valve, the latter device also replacing the simple mechanical control valve of the previous transmission, and uses connections by electric wires which are much more flexible and easier to make than those by air hoses. The latter are then reduced to the supply of the operating cylinders which form the actual receivers. In addition, and this is the main advantage, the electro-pneumatic transmission, by virtue of the very fact that it is primarily electric, between the transmitter and the valve, allows easy realization of all the desired interlockings, and the remote control from the driver's cab.
Lastly, and above all, it gives a perfect and extremely simple solution to the two related problems mentioned above.
In a variant, provision is made to avoid the operation of a motor-compressor at too low a load, and the automaticity is such that when a new group is started up as a result of an increase in power requirements. fluid, one of the groups already in operation has its load reduced, and the difference between its total load and its load thus reduced is transferred to the group which has just been started, whose load is thus raised to a value. suitable.
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In accordance with the invention, the automatic adjustment devices are such that the order in which the various motor-compressor units are started at the moment of an increase in the power developed can be easily changed, this in the aim of ensuring a rotation of the services requested from each of the motor-compressor groups, daily rotation for example, all the groups having in principle to operate during the same times, in the absence of such a possibility of the order of success - group start-up mode, those starting first would wear out faster than those starting last, which would only ensure operation at power peaks.
In addition, automatic devices must allow isolation of a specific group, such as a faulty group, at will.
As has been said, each motor-compressor group is associated with its temperature exchanger fitted with a thermostat stabilizing the temperature of the air admitted, and with one or more saturators in which pumps of The injection injects water, these pumps being controlled by the motor-compressor unit itself. It follows that the regulatory action exerted on a motor-compressor unit extends automatically to these various devices which are associated with it.
The following description and the accompanying drawings, which are both. given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. 1 shows the installation of six motor-compressor units installed on a locomotive and connected by a mechanical adjustment rod.
Fig. 2 represents all the devices
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synchronizing the production of the transmission fluid with the load variations of the locomotor cylinders.
Fig. 3 shows the detail of the regulation devices of a motor-compressor unit.
Fig. 4 represents the individual connection table. of each motor-compressor, in the case of electro-pneumatic regulation.
Fig. 5 represents the device for switching the groups with the electro-pneumatic regulation.
Fig. l, all along the motor-compressor units 1, 2, 3, 4,5, 6, runs a rod 7 controlled by a servomotor 8 (Fig. 2) placed under the dependence, on the one hand, of the pressure of the final mixture contained in the receiver 10 by means of a manometric device 9, and on the other hand of the admission to the locomotor cylinders by the intermediary of the cam 11. This cam determines a position of the corresponding roller when the locomotive regulator is closed and a position corresponding to the wide-open intake in any forward or reverse direction. The movements of the roller of the cam 11 and of the manometric device 9 act simultaneously, via the balance 22, on the servomotor 8 which controls the rod 7.
The adjustment of the admission to the locomotor cylinders is effected by a servo-motor 12 and the control of the latter can be effected either by hand, using the steering wheel 13, or automatically by the running speed of the motor. locomotive.
To achieve this latter result, a centrifugal governor 14 is controlled by means of a chain 19 actuated by the wheels 20 of the locomotive. At any speed of the train, obviously corresponds a certain position of the sleeve 15 of the
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gulator 14. To obtain the speed variations, the position of the sleeve corresponding to the determined speeds is modified by modifying the tension of the spring 16 by means of the lever 16a. This lever 16a thus constitutes the sole control of the running of the locomotive.
The sleeve 15 can be oriented so as to allow the pilot 17 to be controlled by means of a cam. The sleeve 15 in fact has a cam 18 with three profiles: forward, stop, reverse. The pilot 17 moves, when the speed increases, up or down depending on the cam profile engaged.
The flywheel 13 being immobilized, any position of the pilot 17 corresponds to a certain position of the servomotor 12.
As a result, the movements of the distribution of the locomotor cylinders are made dependent on the speed of the locomotive, thus automatically ensuring this speed is inconsistent. By engaging the neutral profile of the cam 18, the driver 17, and therefore the servomotor 12, is subtracted from the action of the speed of the locomotive, which makes it possible to operate by hand, at the speed of the locomotive. 'Using the flywheel 13, the variations of the admission to the locomotor cylinders.
Fig. 3 shows the detail of one of the six automatic and manual adjustment devices mounted on the rod 7 serving the six motor-compressor units.
The rod 7 actuated by the servomotor 8 is guided in a rotating sleeve 23 which can be immobilized in different positions by means of the handle 24. The sleeve 23 is supported in a frame 30 which is itself fixed. on the locomotive frame to the right of each motor-compressor unit. The frame is provided with a stop screw 25 which prevents the sleeve 23 from moving in the direction of the rod 7. On the sleeve 23 slides a second sleeve 27, whose orientation
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is always that of the sleeve 23, thanks to the small key 26.
The sleeve 27 can be moved longitudinally by a thumb screw 29 which allows the adjustment of this sleeve relative to the rod 7. The sleeve 27 has a circular cam which actuates the pilot 28 which controls the starting and the variations in flow rate. of the motor-compressor. The cam of the sleeve 27 has a profile intended to gradually lift the pilot 28 until the motor-compressor is fully loaded. As soon as the full load is reached, the pilot 28 remains immobilized in this position and at the same time the cam of the sleeve 27 of the following group comes into action, putting into service the motor-compressor which it serves.
This is obtained by the different position of the sleeve 27 with respect to the rod 7. The starting and blocking at full load of all the following motor-compressor units take place successively in the same way. On the other hand, by hand shifting the positions of the various sleeves 27, it is possible to change the starting order of the motor-compressors to be put into service so as to distribute their working hours with a view to rational use of equipment. On the other hand, the maladjustment of the sleeve 27 effected by the handwheel 29 allows a defective motor-compressor to be put out of service.
In the lower part of the sleeve 23 there is a cam serving for the individual adjustment of the group when the latter is subtracted from the central adjustment by the rod 7. To obtain this result, the sleeve 23 is turned, which causes the immobilization in position of rest of the pilot 28, which slides on the cylinder of the sleeve 27 until it is in line with a part without the cam. At the same time, the pilot 33 acts on the air inlet 32.
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compressed by means of a valve and one acts directly by means of the compressed air of the pipe 31, on the adjustment devices of the motor-compressor in the same way as the pilot 28.
The handle 24, rotating the sleeve 23, therefore achieves two positions:
1) Central adjustment and locking of the motor-compressor adjustment device;
2) Switching off the central control and switching on the individual control device.
In this mechanical embodiment, the rod 7 transmits when necessary to each of the groups the variations in rate of the adjacent groups since it is subjected to the pressure in the receiver, which pressure varies with these variations in rate. This rod and the various cams of the sleeves 27 constitute the general transmitter, the pilots 28 being able to be considered as the receivers.
Figs. 4 and 5 represent an electro-pneumatic regulation diagram.
In fig. 5 is shown the individual table of any motor-compressor unit.
The launch of the motor-compressors is here assumed to be obtained by means of compressed air, and each motor-compressor comprises for this purpose a launch valve which puts it in connection with a compressed air tank.
The two start and stop transmitters are here electrical contacts actuated by the crankshaft of the motor-compressor, the first, CL or start contact when the stroke reaches the value corresponding to the fraction of full load chosen for the setting. route of the next group (90 to 95% for example); the second, AC or stop contact,
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when the stroke falls below the value corresponding to the fraction of load (5 to 10%) below which it is desired to remove the last group from service.
We consider here, by way of example, the case, considered above, of motor-compressors of which the variation of the flow rate is obtained by variation of the stroke; of course, these contacts can be established by any known ta.chymetric devices when the flow varies with the speed.
The fact that these two contacts remain closed, the first as long as the stroke reaches the limit which caused it to close, that is to say during the entire blocking at full load, the second during the entire duration of the The stopping of the group makes it necessary to interpose between them and the corresponding receiver an organ called a relay, arranged so as to allow the almost immediate return of the start and stop receivers to their rest position. This is particularly essential for the shut-off receiver, otherwise it would be impossible to restart the unit later for lack of fuel, the fuel shut-off valve VA, not shown in the figure, remaining permanently closed.
Thanks to the stop relay RA, this valve is normally open apart from the few moments necessary to obtain the stop; likewise, thanks to the RL launch relay, the VL launch valve is normally closed apart from the few moments necessary to obtain the launch.
These relays RA and RL, and two analog relays for blocking RB and unblocking RD, serve as transmitters for the blocking and unlocking functions, the receiver of which is a compressed air cylinder, known as the blocking and unlocking cylinder BD, no. shown in the figure, acting on the fuel pump.
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Ultimately, the equipment required for the regulation comprises, for each group, assembled on a small-size panel shown in FIG. 4:
An RL launch relay;
An RA stop relay;
An RB blocking relay;
An RD release relay;
An EL launch solenoid valve;
An EB blocking (and unblocking) solenoid valve.
The two CL transmitter contacts (for maximum load or better when starting and CA (stopping) are located on the unit itself, near the crankshaft which actuates them.
The same applies to the two VL launch and VA stop valves and the BD locking and unlocking cylinder, connected to their respective electro-valves by compressed air tubes of small diameter: these five components are not not shown but their connections are indicated by the five arrows.
The electric current required to drive the solenoid valves and relays is taken from a battery of accumulators which also provides lighting for the locomotive and various accessory controls, for example for electro-pneumatic sandboxes.
The CL and CA transmitter contacts, not shown, are for the start contact a simple sliding contact, with unlimited travel, which is established from the value of the travel corresponding to the 90 or 95% planned for the starting of the unit. following, and for the stop contact: a "trainer" of Hipp, a device known in electric watchmaking, producing for the minimum travel provided the closing of a contact by its wedging in a notch.
1
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The relays have been shown in the form convenient for studying the connections, although not very applicable in traction, of vertical annular coils sucking up their soft iron frame. This carries downwards a vertical rod supporting one or more insulated metal "plates", formed of washers pressed against a shoulder of the rod by a coil spring, and can consequently slide a little along the rod in a only direction.
Some of these plates, in the non-energized, or "fallen" position of the relay, rest on two studs integral with the panel on which the relay is mounted and short-circuit them, forming what is called a "contact. inferior". This contact is on the contrary open in the energized or "raised" position of the relay. Other plates, on the contrary, in the "fallen" position of the relay do not form a bridge between two pads which surmount them: the lifting of the relay closes this contact called "upper contact".
It can therefore be seen that by means of a schematic relay thus constituted any one of the following four combinations can be achieved:
Relay not energized (or "dropped"): close a circuit by lower contact;
Relay not energized (or "dropped"): open a circuit by upper contact;
Relay energized (or "raised"): close a circuit by upper contact;
Relay energized (or "raised"): open a circuit by lower contact.
The circuit that needs to be closed or opened is generally different from that which energizes the relay coil: for example, the launch relay RL, on rising, energized by its control coil, closes by contacts the EL launch solenoid valve circuit.
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But a relay can also cut its own control circuit, by rising, by lower contacts through which this control circuit passed. In this case, the relay can only remain raised by an artifice, since its control is cut. Two of these devices are used in a group's relay table. The first, the simplest, consists in placing a pawl or pawl next to the relay rod, pawl 35, which this rod protrudes when it is pulled, provided that the control current is not cut by the contact. lower, when the relay is raised, that once the pawl has passed, the armature does not come down beyond the rest of part 34 on the pawl, and the relay remains locked in the "raised position. ", while no longer consuming control current.
To make it go down again, you have to act on pawl 35, for example by means of another coil with armature: the control circuit is closed by the lower contacts of the "dropped" relay, and if it is closed by contact. transmitter, the relay can be re-energized. This is the case with the RB blocking relay, whose RD unblocking relay actuates the pawl 35.
Another arrangement consists in substituting for the primitive control current and for the coil which it traverses, another current, called "holding" current, traversing another coil, placed below or above the first. This holding current is closed by the upper contacts, as soon as the relay is lifted, while the control current is cut by the lower contacts. It is necessary that the two currents coexist for a short time, that is to say that the upper holding contacts close before the lower control contacts open.
This is what the springs are used for, which separate the two control and maintenance plates of the RL relay from one another by
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For example, as soon as the armature leaves one or the other of its high or low positions: the rupture does not occur in this way on the contacts until after closing on the other.
A rather special device is provided for the two relays RL and RA (it is moreover common to the two relays), to ensure the fall almost immediately after the ascent.
These relays have a control coil and a maintenance coil, and the two plates described above, as well as a third (the lowest), with upper contacts, which controls closing, while the relay is energized, of the EL launch solenoid valve. In order for this closing to be extremely short, a few seconds has been placed on the holding circuit of a thermal contact TH, formed of a bimetallic strip.
This thermal contact is normally closed when the bimetallic strip is cold, but as soon as the holding current has passed for a few seconds, the bimetallic strip, when heating up, opens the holding circuit and the relay drops out, producing between its upper contacts an irrevocable cut on the holding circuit: from now on the relay can only rise again under the command of its control coil, that is to say by a new closing of the start contact CL of group n - 1 .
If this contact were arranged to remain closed as long as group n - 1 is blocked at full load, which is the case as soon as group n is running, relay RL for group n would rise again, then drop again, and so on. after.
To avoid this bell-shaped operation, the starting contact is arranged so as to remain closed only for a moment, when the full load is reached, and not to close when the load is lowered.
The RA stop relay is arranged exactly like the RL relay, its lower plate controlling the EA stop solenoid valve A when the relasis rises.
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The RL and RA 'relays of group n respectively supply, via the upper contacts of their solenoid valve control plate, the RB blocking and RD unblocking relays of group n - 1, for which they therefore serve as trans. - director.
The blocking relay RB does not have a holding circuit, but, as indicated above, a locking in the upper position by a latch 35, which can be erased by the attraction of the unblocking relay RD. The RB blocking relay closes by lifting the upper contacts of its lowest plate, and consequently the circuit of the EB blocking solenoid valve of group n. Its control current, flowing through its single coil, is cut off by its very lifting and replaced by the above locking.
When group n stops, caused by its stop contact CA, the stop relay RA of this group, when rising for a few seconds, closes the circuit of the relay due to RD release of group n - 1 by the contacts of its solenoid valve control plate: the latch 35 is released and the blocking relay RB drops out, cutting the circuit of the blocking solenoid valve EB, the group n - 1 falls back to variable operation.
These explanations make it possible to read the diagram of the relay and solenoid valve board, represented by fig. 4.
If the groups taken here, six in number by way of example, were set in motion successively in an immutable order, for example the natural order of their succession 1, 2, 3, 4, 5, 6, it would result in a large inequality in the work provided by each of them: group 1 would be constantly on the move, most often at full load, the following groups would be less and less often in operation, until
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group 6 which would only operate exceptionally, and even less often at full load.
It is therefore necessary to carry out a rotation or permutation between the six groups, the simplest is the circular permutation which supposing the groups arranged in a circle, successively takes as initial group each of them, the others following in their natural order, hence as many combinations as there are groups, here six:
1 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 1 3 4 5 6 1 2 4 5 6 1 2 3
5 6 1 2 3 4 6 1 2 3 4 5
The initial group is started by direct closing, by means of a hand switch, of its launch solenoid valve; it does not have to ensure the blocking of a preceding group which does not exist, but only to launch the next one, when it reaches full load: it is then blocked at full load by the next one, and so on.
The last group does not have to ensure the launch of a following group which does not exist, but only to block the preceding one fully loaded as soon as it is started.
It is also desirable that it be possible to start by closing a hand switch all the groups to heat them at the start, and that we can stop them all, also by a hand switch, either afterwards. a few minutes of this overall operation, or at any time in an emergency, if for example the pressure were to rise abnormally: stopping can even be made automatic, under the action of an abnormally high pressure or abnormally low (collector rupture).
This set of functions is very simple.
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cited thanks to the use of the electro-pneumatic control.
Let us first remember that two consecutive groups are connected by three electrical connections only.
The device is obtained schematically as follows: if we divide a circle into 6 n parts (here 36 parts) and if we write n times in a row on 6 consecutive parts the series of letters A ', L', L, D, B, C, or better, to avoid cross-connections, L, L ', A', D, B, C, and if we number for example clockwise each of the n sectors of 6 divisions, the connections between the CL, BL ', DA' of two consecutive sectors are precisely those to be made between the groups for their automatic successive control, with one reserve: the series of groups is closed again, at the instead that there is an initial group and an end.
But let us designate an initial group, 3 for example: the final group will then be group 2; let us delete all the connections CL, BL ', DA' between these two initial groups 3 and final 2, but create a special so-called initial connection, between L of the initial group 3 and the battery, by means of a hand switch. The initial group 3 is launched in this way, and all the connections necessary for subsequent automatic launches and blockings, from group 4 to the last group 2, are provided by this circular diagram.
This diagram is shown in fig. 5 in the form of 6 n (here 36) pads similar to those of a rheostat, arranged on a circumference, and on these pads can rub brushes forming a bridge and materializing the connections CL, BL ', DA', of five groups consecutive only, the sixth having only a single brush in connection with the battery and corresponding to the stud L of the fixed circle.
It is easy to see that if we move this set of connections one turn, taking care to stop it.
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always so that the single pad LI is a fixed pad L, the successive automatic control connections of the groups will be made successively in the n possible circular permutations. An index will show which is the initial group chosen (the one on the plosdu which the single brush LI is located).
The initial launch switch is a simple two-way switch, placed within reach of the mechanic in the driver's cab: the initial launch of a single group is carried out by pushing it in direction LI which closes the contact for the launch of the initial group chosen by means of the brush LI of the "permutator".
The stopping of all the groups is obtained by bringing the same two-way switch to the opposite position AG, which actuates directly, without going through the changeover switch, since stopping is an internal function of each group, the electro- shut-off valves, through their RA relays.
All groups stop.
The collective launching of the groups for their initial heating is obtained very simply by lifting, by a coil actuated by a special switch, all of the permutator brushes, which are replaced by n brushes similar to LI, on the pads L of the switches. n groups.
The isolation of any group is obtained by means of an apparatus very similar to the previous permutator, but simpler, of which each relay panel carries a copy. The device is capable of two positions only, on and isolation.
Otherwise designates by letters assigned the index 1 the inputs into the isolation device of the six wires L, C, L ', B, A', D of a group, coming from the permutator, and by letters assigned the index 2 the outputs of these same
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wires of the isolation device, we see that in the on position, the terminals of the same letter and different index must be joined, while in the isolation position, all the index terminals must be isolated 2 (those going to the group panel), and join the index 1 terminals two by two according to the following grouping:
Ll Ci L'1 B1 A'1 D1 whereby the device will act as a bypass, since Ci for example is connected by the changeover to L1 of the next group and so on.
The device, which the figure is sufficient to describe, is in the form of a very small rheostat dial with 2 n (here 12) plots, of which those of index 1 occupy three divisions and those of index 2 a division. only, of the 36 in which the circle is divided. A rotation of 20 of the brushes, forming six bridges of 40 each, separated by 20 intervals, makes it possible to pass from one position to another. Schematically, the running position of the brushes has been shown in black, the isolation position in hatching. In the on position, the six bridges are used to make connections 1, 2, and in the off position, every other bridge is unused.
Due to the presence of a collective start by a switch activating the special coil of the switch, it is essential to cut on the isolation switches, by an obvious break activated by this switch, the L1 connection, in the isolated position.
It is possible to automatically cause the generator generation to stop, both in the event of an abnormal rise in pressure and an excessive drop, by a pressure contact closing in both cases the circuit of all relays. stop RA.
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In addition, if there is a surge in the pressure in the manifold when starting a group, followed by blocking of the previous one, the valves, capable of evacuating all the production of each group, and if necessary relayed by accelerators, must be provided. These valves operate in particular on initial general start-up, before the groups have taken their idle position.
Although there is no electrical or mechanical connection between the regulator and the electro-pneumatic adjustment of the compressor groups, the momentary throttling of the regulator and its closing causes, by the successive play of the manometric capsules of each group, the setting. out of circuit of all these, except the initial group.
When closing the regulator, however, it is preferable to have the regulator itself actuate by closing a switch similar to the general stop one but not acting on the stop relay of the current initial group. The installation of this switch leads to an insignificant modification of the permutator, and eliminates the most important of the causes of overpressure at the manifold.
The demand for compressed air to the locomotive cylinders is regulated at all times by the gearshift position, and only exceptionally by the governor. This request is answered immediately by starting the required number of groups or removing groups that have become superfluous.
According to the invention, provision is made to use a single motor-compressor unit - which will be called the pilot unit - operating at variable load, all the other units always operating at constant load, thus being able to be used at their own pace. maximum thermal and mechanical efficiency.
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The operation of this pilot unit can be regulated automatically by the pressure of the final fluid that it has produced, or by hand by means of electrical, or pneumatic, or mechanical, or electro-pneumatic intermediates, by the mechanic of the locomotive using the indications of the final pressure gauge of the fluid, to act, for example, on the fuel pump or on the speed of the generator set.
As soon as the pilot group has reached its full load or a determined value, starts the next group and itself returns to idling to restart the entire range of its load up to full power, then starting the third group and so on as long as the final pressure of the fluid tends to drop.
Conversely, the successive deactivation of the groups in operation is commanded by the pilot unit when the latter reaches idle operation, and the final pressure of the fluid tends to increase.