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" Perfectionnements apportés ou relatifs aux systèmes de freins mécaniques de moteurs d'extraction, de ma- chines de halage et autres machines rotatives."
La présente invention concerne des systèmes de freins mécaniques de moteurs d'extraction, de machines de halage et autres machines rotatives.
Il a été reconnu depuis quelques temps que les freins utilisés pour les moteurs d'extraction et les machi- nes de halage présentent de sérieux inconvénients dans le mode de fonctionnement. La pratique britannique usuelle est d'employer une ou deux paires de freins qui sont poussés en contact avec les surfaces de freinage, fixées sur les cô- tés du tambour ou des tambours d'enroulements, par des poids montés sur le levier de freinage. Le levier de freinage est relié au piston de frein du moteur dont le mouvement est commandé par le levier de manoeuvre de l'opérateur.
Les @
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freins sont normalement maintenus appliqués par les poids et pour desserrer les freins, le levier de freinage et les poids sont soulevés par le fait qu'une pression est appliquée sous le piston de frein du moteur, l'agent employé pour cette pression pouvant être de la vapeur, de l'air comprimé ou de l'huile.
L'application des freins pour régler la vitesse du tambour d'enroulement et pour amener celui-ci au repos, néces- site le soulèvement et l'abaissement des poids. Lorsque le mo- teur de frein est actionné, l'effet d'inertie considérable des poids, avec le rebondissement qui en est la conséquence, ne permet pas une action régulière d'application des freins, ni un réglage sensible de la vitesse du tambour d'enroulement.
L'application rapide des freins au moyen des poids qui tombent et qui sont arrêtés brusquement dans leur mouve- ment, transmet des chocs importants au système de freinage et aux câbles d'enroulement et à tout personnel pouvant se trou- ver sur les moyens de transport. Différents moyens sont adop- tés pour restreindre la vitesse d'application des freins en vue de réduire l'effet d'inertie des poids qui tombent;
il a, par exemple été proposé de prévoir un moyen d'interconnexion à pression de fluide entre les poids et le levier de commande du frein de façon que, lorsque les poids du frein sont libérés, la pression produite dans le fluide par le poids est employée pour actionner le levier de frein, une soupape étant interpo- sée dans le système de fluide entre les poids et le levier de manoeuvre du frein qui peut être employé conjointement avec une soupape d'étranglement réglable de telle manière qu'en di- minuant ou en augmentant l'ouverture de la soupape, on peut modifier la pression du fluide lui-même, en modifiant, par con- séquent, la pression sur le levier de frein.
Les dernières réglementations du Service des @ines Britanniques(British Mining Régulations) rendent obligatoires
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des dispositifs de protection de sécurité à adapter aux moteurs d'extraction pour limiter la vitesse d'approche de l'accrocha- ge permanent au fond du puits lorsqu'on transporte du person- nel. Le fonctionnement de secours de ces dispositifs de protec- tion exige que les freins soient appliqués très rapidement et on a trouvé dans certains cas que les freins appliqués par un poids réglementaire ne peuvent pas répondre aux exigences bien que les poids soient libres de tomber sans retenue.
Pour obtenir un fonctionnement plus rapide, cer- tains systèmes de freinage intercalent des ressorts pour aider les poids tombants, tandis que d'autres comportent une fourni- ture de pression combinée aux poids tombants pour obtenir la vitesse nécessaire d'application. Dans les deux cas, l'inertie des poids est toujours présente jusqu'à un certain point et un défaut de fonctionnement des ressorts, dû à la fatigue ou à une rupture, ou bien un défaut de fourniture de presslon, im- poserait de nouveau au système le plein effet des poids tom- bants.
Les accidents survenant avec des machines d'extrac- tion sont dus dans de grandes proportions, au fait que le mé- canicien applique par inadvertance la force motrice dans la mauvaise direction lorsqu'on approche des limites de l'enrou- lement. Le mécanisme protecteur exige donc, pour être efficace, des freins agissant très rapidement et le système de freins doit être aussi exempt que possible d'inertie.
Le but de la présente invention est d'éliminer l'em- ploi de poids tombants, une combinaison de poids et de ressorts ou une combinaison de poids avec un agent de pression pour effectuer normalement le freinage, et de fournir un système de freinage actionné par une force motrice positive, avec une vi- tesse maximum d'application, de façon à éliminer les inconvé- nients et les limitations décrites ci-dessus et à fournir un système de fonctionnement sûr dans toutes les circonstances.
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Suivant la présente invention, le levier de frein, sans poids, est relié à. l'organe mobile d'un dispositif 1: dou- ble effet actionné par pression, tel qu'un moteur de frein, le dispositif étant relié directement, d'un côté de l'organe mo- bile, à une alimentation d'un agent sous pression, et de l'au- tre côté, par l'intermédiaire d'une soupape de commande, à l'alimentation d'un agent sous pression, de telle manière qu'u- ne pression constante dans le sens d'application des freins est appliquée directement à l'organe mobile et qu'une pression peut être admise par l'intermédiaire de la soupape de commande de l'autre côté de l'organe mobile pour surmonter la pression constante en vue d'amener les freins à la position desserrée,
des moyens étant prévus également pour obliger les freins à être appliqués s'il se produit une absence ou une perte de pression.
L'invention peut être mise en pratique de différen- tes manières et un exemple sipple va être décrit à l'aide du dessin ci-annexé qui est plus ou moins schématique, l'appareil employant de l'huile comme agent de pression et employant un accumulateur auquel de l'huile est envoyée à une pression dé- terminée par des pompes pour fournir une alimentation constan- te, comme c'est usuel dans le cas de freins qui sont appliqués par des poids tombants.
Le frein 1 est de construction habituelle, actionné vers la position de fermeture par l'abaissement du levier de frein 2 monté sur l'arbre de manoeuvre de frein ;, et vers la position de desserrage par soulèvement de l'extrémité libre du levier de frein 2.
En-dessous de l'extrémité du levier de frein 2 qui est prévu sans poids, se trouve placé un moteur de frein 4 consistant en un cylindre fermé dans lequel fonctionne un pis- ton5 dont la tige de piston 5a est prolongée vers le haut et est reliée à pivotement à l'extrémité du levier de frein 2.
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Le moteur de frein 4 est à double effet, c'est-à-dire qu'il y a une admission 6 au sommet et une admission 7 à la partie in- férieure du cylindre.
Près du moteur de frein 4 se trouve une soupape de commande 8, de construction usuelle, comportant une admission 9 près d'une extrémité et un orifice d'échappement 10, près de l'autre extrémité, et un orifice central 11 relié par un tuyau 12 à l'admission inférieure 7 du moteur de frein 4. Le plongeur 13 de la soupape de commande 8 est mis en fonctionne- ment par l'action du levier de manoeuvre du mécanicien au- quel il est relié mécaniquement de toute manière appropriée.
L'accumulateur 14 est relié par un tuyau 15 à l'admission 6 du sommet du moteur de frein 4 et ledit tuyau 15 est relié par un branchement 15a à l'admission 9 de la sou- pape de commande 8, ce par quoi l'alimentation en pression venant de l'accumulateur 14 est appliquée par le tuyau 15 au côté supérieur du piston 5, ce qui applique une pression cons- tante dans le sens d'application des freins, chaque fois qu'une pression est disponible à partir de l'accumulateur 14, et, lorsque la soupape de commande 8 est actionnée par un mouvement du plongeur 13 pour admettre une pression venant du tuyau de branchement 15a vers le tuyau 12, reliant l'orifice de sortie central 11 de la soupape de commande 8 à l'admission inférieure 7 du moteur de frein 4,
la pression est admise du côté inférieur du piston 5 du moteur de frein pour soule- ver ce dernier et lever le levier de frein 2 pour desserrer les freins à cause de la plus grande surface disponible du piston pour surmonter la pression constante sur le côté supé- rieur du piston 5.
En vue d'éviter la possibilité de fuites de l'a- gent de pression le long du piston 5, lorsqu'il est dans la position d'application de frein, fuites qui peuvent tendre à desserrer les freins, le piston 5 du moteur de frein 4 est re-
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lié au moyen d'un tringlage complémentaire ou de compensation 16 au plongeur 13 de la soupape de commande 8. En proportion- nant convenablement ce mécanisme complémentaire lo,la soupape de commande 8 sera légèrement ouverte il l'échappement venant du moteur de frein 4 par l'orifice 10 et le tuyau d'échappe- ment 17, lorsque le levier du mécanicien est dans la position d'application des freins,ce qui permet à toute fuite le long du piston de s'échapper librement.
Il est essentiel qu'en cas d'absence ou de perte de l'alimentation en pression, les freins 1 tombent en posi- tion de sûreté, c'est--dire qu'ils doivent être appliqués positivement.
Une méthode avantageuse consiste à monter de façon à pouvoir basculer, sur l'arbre 3 de commande de frein, un le- vier de sûreté 18 portant des poids 19 à l'extrémité libre, ledit levier de sûreté 18 étant @@couplé par une bielle ou ti- ge d'assemblage fendue 20 ou un dispositif analogue au levier de frein 2.
Au-dessus du levier de sûreté 18, on a disposé un cylindre fermé 21 contenant un piston 22 dont la tige 22a est dirigée vers le bas et connectée à pivotement au levier de sû- reté 18. L'accumulateur 14 est relié par un tuyau 23 au cylin- dre 21 du côté inférieur du piston 22, et, dans ce tuyau 23, est montée dans un logement 24, une soupape de sûreté coulis- sante 25, sur une tige 26 reliée à un piston 27 situé dans un cylindre 28 du logement 24,au-dessus du tuyau 23, ladite tige de soupape 26 étant munie de poids 29. Un tuyau de branchement 30 de plus petit diamètre que le tuyau principal 23, conduit à partir du côté de l'accumulateur du logement de soupape 24, au cylindre 28, en-dessous du piston 27.
Un tuyau de dériva- tion 31 est également relié, à partir du tuyau 23 du côté de l'accumulateur du logement de soupape 24, au tuyau 23 de l'au- tre côté du logement de soupape 24 et dans ce tuyau de déri-
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vation 31 se trouve une soupape de retenue 32.
S'il y a une tendance du piston de sûreté 22 à tom- ber lorsqu'une demande brusque est faite en alimentation de pression par une application très rapide du moteur de frein 4, la pression peut alors être prise par l'intermédiaire de la soupape de retenue 32 et du tuyau de dérivation 31. La soupape 25 dans le tuyau 23 empêche le piston 22 dy cylindre de sûreté de répondre à toute demande faite en alimentation de pression aussi longtemps que la pleine pression est disponible, vu que la soupape 25 est maintenue fermée paf la pression supportant son piston 27 par le tuyau de branchement 30.
Une chute en--des- sous de la pression prédéterminée dans ce tuyau de branchement 30, permettrait au piston 27 de la soupape 25 de tomber sous l'action de son poids 29 pour ouvrir la soupape 25 afin de laisser échapper la pression dans le cylindre de sûreté 21 pour permettre la chute des poids de sûreté 19 et le mouvement de bascule du levier de sûreté 18 vers le bas, pour exercer ce? une pression sur le levier de frein 2vappliquer les freins 1.
Chaque fois que la pression est disponible, les poids de sûreté 19 et le levier de sûreté 18 sont soulévés dans la position hors d'action des poids. Lorsqu'ils sont dans cette position, la bielle fendue 20 ou le dispositif similaire permet au levier de frein 2 d'être actionné librement, dans l'une ou l'autre direction, sans restriction. Dès que la pres- sion tombe en,-dessous de celle requise pour supporter les poids 19, les poids 19 et le levier de sûreté 18 tombent. Que les freins soient dans la position desserrée ou appliquée, ils se- ront appliqués par le levier à poids de sûreté 18,pressant sur le levier de frein 2.
Un commutateur de manque de pression 33 est mis en connexion dans le tuyau de pression 15 allant de l'accumulateur 14 vers le moteur de frein 4, et est disposé de telle manière que lorsque la pression tombe en--dessous d'une valeur prédéter-
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minée, le commutateur 33 actionne immédiatement le mécanisme de secours qui est relié de toute manière appropriée au plon- geur 13 de la soupape de commande, ce qui ouvre la soupape à la valeur maximum pour l'échappement du côté de desserrage des freins du moteur de frein 4.
Une soupape peut être introauite dans le tuyau d'é- chappement 17 partant de la soupape de commande 8, suivant la pratique courante, pour régler la vitesse d'application des freins.
Une application de secours des freins (autre que par manque de pression) est provoquée par l'action de l'opéra- teur, une vitesse excessive de l'élément rotatif, ou un dépas- dément de course du tambour d'enroulement ou un démarrage dans la mauvaise direction. Dans tous ces cas, les freins 4 sont appliqués sans le fonctionnement des poids de sûreté 19 et, cornue on l'a déjà décrit, la seule circonstance dans laquelle les poids de sûreté 19 fonctionnentest le manque d'alimenta- tion de pression.
Les moyens adoptés pour le fonctionnement de secours des freins classiques appliqués par poids, dans la pratique courante, peuvent être tous utilisés dans le système décrit ci-dessus.
Dans l'exemple décrit, de l'huile est employée com- me agent de pression et admise par le tuyau 34 vers l'accumu- lateur 14, mais on peut employer d'autres agents de pression, tels que de la vapeur, de l'air comprimé ou de l'eau, auquel cas les pompes à huile et l'accumulateur sont remplacés par un mécanisme approprié pour fournir l'alimentation en énergie nécessaire.
REVENDICATIONS.
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"Improvements made or relating to mechanical brake systems for extraction motors, hauling machines and other rotating machines."
The present invention relates to mechanical brake systems for extraction motors, hauling machines and other rotary machines.
It has been recognized for some time that the brakes used for mining motors and hauling machines have serious drawbacks in the mode of operation. The usual British practice is to employ one or two pairs of brakes which are urged into contact with the braking surfaces, attached to the sides of the drum or winding drums, by weights mounted on the brake lever. The brake lever is connected to the engine brake piston, the movement of which is controlled by the operator's operating lever.
The @
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brakes are normally kept applied by the weights and in order to release the brakes the brake lever and the weights are lifted by the fact that pressure is applied under the brake piston of the engine, the agent employed for this pressure possibly being steam, compressed air or oil.
Applying the brakes to regulate the speed of the winding drum and to bring it to rest requires raising and lowering of weights. When the brake motor is actuated, the considerable inertia effect of the weights, with the consequent rebound, does not allow regular brake application action or sensitive adjustment of the speed of the drum. winding.
The rapid application of the brakes by means of the weights which fall and which are stopped suddenly in their movement, transmits significant shocks to the braking system and to the winding cables and to any personnel who may be on the means of. transport. Various means are adopted to restrict the speed of application of the brakes in order to reduce the effect of inertia of the falling weights;
it has, for example, been proposed to provide a means of fluid pressure interconnection between the weights and the brake control lever so that, when the brake weights are released, the pressure produced in the fluid by the weight is employed to actuate the brake lever, a valve being interposed in the fluid system between the weights and the brake operating lever which may be employed in conjunction with an adjustable throttle valve such that by decreasing or by increasing the opening of the valve, the pressure of the fluid itself can be altered, thereby altering the pressure on the brake lever.
The latest regulations of the British Mining Regulations make it compulsory
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safety protection devices to be fitted to the extraction motors to limit the approach speed of the permanent attachment to the bottom of the well when personnel are transported. Emergency operation of these guards requires that the brakes be applied very quickly and it has been found in some cases that the brakes applied by a prescribed weight cannot meet the requirements although the weights are free to fall unrestrained. .
To achieve faster operation, some brake systems interpose springs to assist the falling weights, while others include a supply of pressure combined with the falling weights to achieve the necessary application speed. In both cases, the inertia of the weights is still present up to a certain point and a malfunction of the springs, due to fatigue or breakage, or a failure to supply pressure, would again impose to the system the full effect of falling weights.
Large proportions of accidents with pulling machines are due to the fact that the mechanic inadvertently applies the driving force in the wrong direction when approaching the limits of the winding. To be effective, therefore, the protective mechanism requires very fast acting brakes and the brake system must be as free as possible of inertia.
The object of the present invention is to eliminate the use of drop weights, a combination of weights and springs or a combination of weights with a pressure agent to normally effect braking, and to provide an actuated braking system. by a positive driving force, with maximum application speed, so as to eliminate the disadvantages and limitations described above and to provide a safe operating system under all circumstances.
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According to the present invention, the brake lever, without weight, is connected to. the movable member of a device 1: double effect actuated by pressure, such as a brake motor, the device being connected directly, on one side of the movable member, to a supply of a medium under pressure, and on the other side, via a control valve, to the supply of a medium under pressure, so that a constant pressure in the direction of application of the brakes is applied directly to the movable member and pressure can be taken through the control valve on the other side of the movable member to overcome the constant pressure to apply the brakes in the released position,
means also being provided for forcing the brakes to be applied if there is an absence or loss of pressure.
The invention can be put into practice in various ways and a sipple example will be described with the aid of the accompanying drawing which is more or less schematic, the apparatus employing oil as a pressure medium and employing. an accumulator to which oil is supplied at a pressure determined by pumps to provide constant power, as is usual in the case of brakes which are applied by falling weights.
The brake 1 is of usual construction, actuated towards the closed position by lowering the brake lever 2 mounted on the brake operating shaft;, and towards the release position by lifting the free end of the brake lever. brake 2.
Below the end of the brake lever 2 which is provided without weight, there is placed a brake motor 4 consisting of a closed cylinder in which a piston 5 operates, the piston rod 5a of which is extended upwards and is pivotally connected to the end of the brake lever 2.
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The brake motor 4 is double acting, that is to say there is an inlet 6 at the top and an inlet 7 at the bottom of the cylinder.
Near the brake motor 4 is a control valve 8, of conventional construction, having an inlet 9 near one end and an exhaust port 10 near the other end, and a central port 11 connected by a pipe 12 to the lower inlet 7 of the brake motor 4. The plunger 13 of the control valve 8 is put into operation by the action of the maneuvering lever of the mechanic to which it is mechanically connected in any suitable manner .
The accumulator 14 is connected by a pipe 15 to the inlet 6 of the top of the brake motor 4 and said pipe 15 is connected by a branch 15a to the inlet 9 of the control valve 8, whereby The pressure supply from accumulator 14 is applied through pipe 15 to the upper side of piston 5, which applies constant pressure in the direction of application of the brakes, whenever pressure is available from. of the accumulator 14, and, when the control valve 8 is actuated by a movement of the plunger 13 to admit pressure from the branch pipe 15a to the pipe 12, connecting the central outlet port 11 of the control valve 8 to the lower intake 7 of the brake motor 4,
pressure is admitted from the lower side of the piston 5 of the brake motor to lift the latter and lift the brake lever 2 to release the brakes because of the larger piston area available to overcome the constant pressure on the upper side - laughing piston 5.
In order to avoid the possibility of leakage of the pressure agent along the piston 5, when it is in the brake application position, which leaks may tend to release the brakes, the piston 5 of the motor brake 4 is re-
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linked by means of a complementary or compensating linkage 16 to the plunger 13 of the control valve 8. By appropriately proportioning this complementary mechanism lo, the control valve 8 will be slightly open with the exhaust coming from the brake motor 4 through port 10 and exhaust pipe 17, when the mechanic's lever is in the brake application position, allowing any leakage along the piston to escape freely.
It is essential that in the event of absence or loss of the pressure supply, the brakes 1 fall to the safety position, ie they must be applied positively.
An advantageous method consists in mounting so as to be able to tilt, on the brake control shaft 3, a safety lever 18 carrying weights 19 at the free end, said safety lever 18 being coupled by a coupling. slotted connecting rod or rod 20 or a device similar to brake lever 2.
Above the safety lever 18, there is disposed a closed cylinder 21 containing a piston 22, the rod 22a of which is directed downwards and pivotally connected to the safety lever 18. The accumulator 14 is connected by a pipe. 23 to the cylinder 21 on the lower side of the piston 22, and, in this pipe 23, is mounted in a housing 24, a sliding safety valve 25, on a rod 26 connected to a piston 27 located in a cylinder 28 of the housing 24, above the pipe 23, said valve stem 26 being provided with weights 29. A branch pipe 30 of smaller diameter than the main pipe 23, leads from the accumulator side of the valve housing 24, to cylinder 28, below piston 27.
A branch pipe 31 is also connected, from pipe 23 on the accumulator side of valve housing 24, to pipe 23 on the other side of valve housing 24 and into this branch pipe.
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vation 31 is a check valve 32.
If there is a tendency for the safety piston 22 to fall when a sudden demand is made for pressure supply by a very rapid application of the brake motor 4, then pressure can be taken through the pressure switch. check valve 32 and bypass pipe 31. Valve 25 in pipe 23 prevents piston 22 of the safety cylinder from meeting any pressure supply demand as long as full pressure is available, since valve 25 is kept closed paf the pressure supporting its piston 27 by the connection pipe 30.
A drop below the predetermined pressure in this branch pipe 30 would allow the piston 27 of the valve 25 to drop under the action of its weight 29 to open the valve 25 to release the pressure in the valve. safety cylinder 21 to allow the fall of the safety weights 19 and the rocking movement of the safety lever 18 downwards, to exercise this? press the brake lever 2 apply the brakes 1.
Whenever pressure is available, the safety weights 19 and the safety lever 18 are lifted to the out of weight position. When in this position, the slotted connecting rod 20 or the like allows the brake lever 2 to be operated freely, in either direction, without restriction. As soon as the pressure drops below that required to support the weights 19, the weights 19 and the safety lever 18 drop. Whether the brakes are in the released or applied position, they will be applied by the safety weight lever 18, pressing the brake lever 2.
A low pressure switch 33 is connected in the pressure pipe 15 going from the accumulator 14 to the brake motor 4, and is arranged so that when the pressure drops below a predetermined value -
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mined, switch 33 immediately activates the emergency mechanism which is connected in any suitable manner to the plunger 13 of the control valve, which opens the valve to the maximum value for the exhaust on the brake release side of the engine brake 4.
A valve may be inserted in the exhaust pipe 17 from the control valve 8, in accordance with common practice, to regulate the rate of application of the brakes.
Emergency brake application (other than lack of pressure) is caused by the action of the operator, excessive speed of the rotating element, or excessive winding drum stroke or failure. starting in the wrong direction. In all these cases, the brakes 4 are applied without the operation of the safety weights 19 and, as has already been described, the only circumstance in which the safety weights 19 operate is the lack of pressure supply.
The means adopted for the emergency operation of conventional weight applied brakes, in current practice, can all be used in the system described above.
In the example described, oil is used as a pressure medium and admitted through pipe 34 to accumulator 14, but other pressure agents, such as steam, gas, can be used. compressed air or water, in which case the oil pumps and the accumulator are replaced by an appropriate mechanism to provide the necessary energy supply.
CLAIMS.
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