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DISPOSITIF DE COMMANDE POUR FREINS A AIR COMPRIME
AUTOMATIQUES A UNE SEULE CHAMBRE.
La rapide évolution qui se produit dans le domaine de la traction par chemins de fer,.et en particulier la tendance à accroôtre la vitesse de marche des trains rapides. sans augmentation,,autant que possible, des distances des signaux avancés, et à faire circuler davantage de trains de marchandises rapides imposent des conditions de fonction- nement nécessairement plus sévère aux dispositifs de frei- nage.
Alors que jusqu'ici les systèmes connus ont été même de donner satisfaction même quand ils comportaient - certains défauts de principe, il est de plus en plus né- cessaire de porter le perfectionnement des freins à air - comprimé dans toutes leurs fonctions jusqu'à la limite de leurs performances possibles.
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Dans ce qui va suivre, on va, donner, dans le mesure où cela est nécessaire pour la compréhension de la présente invention, une vue d'ensemble des conditions que doit remplir un dispositif moderne de commande de l'air comprimé pour freins automatiques à air comprimé à une seule chambre.
En même temps, on fera ressortir certains Inconvénients tou- chant le principe des formes de réalisation déjà connues, afin de définir ensuite le but de la présente invention et de décrire également les moyens à l'aide desquels on par- vient au but envisagé.
Les freins doivent entrer en action autant que pos- sible en même temps dans tout le train, tant comme freins de service courant que comme freins rapides, c'est-à-dire que la vitesse de propagation de la commande, qui s'obtient d'après la longueur du train et la longueur de l'intervalle de temps qui s'écoule entre l'instant où commence la chute de la pression dans la conduite principale du robinet de frein du mécanicien de la. locomotive et l'instant où la pression commence à augmenter dans le cylindre de frein, doit être aussi grande que possible. Le maximum théorique est alors égal à la vitesse du son, quand on utilise exclu- sivement de l'air comprimé comme agent de transmission.
Alors que la première onde de dépression se propage à peu près à la vitesse du son, mais n'est plus que de l'or- dre de grandeur d'environ 0,05 à 0,06 Kg/cm2vers la fin d'une conduite longue, la chute de pression qui y fait suite est représentée par une courbe très peu inclinée vers la fin de la conduite et est par exemple, de l'ordre d'envi- ron 0,1 Kg/cm en quatre seconde dans les trains de mar- chandises de grande longueur, comportant 150 à 200 essieux.
Il est par conséquent facile de comprendre que tous les dis- positifs de commande dont la sensibilité est située en dehors de la chute de pression de la première onde de dé-
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pression.ont leur zone d'entrée en action dans la partie peu inclinée de la courbe de chute de la pression et ne peuvent par conséquent entrer en action à retardement.
L'amélioration de la sensibilité des dispositifs de commande est par conséquent la première condition à réaliser. Aussi s'est-on efforcé d'une manière générale à améliorer la sensibilité par l'utilisation de membranes élastiques à faible inertie et faible frottement comme organe de transmission de la pression entre les chambres.
On s'est efforcé d'autre part d'accélérer la chute de la pression dans la conduite, et cela en faisant pré- lever par le dispositif de commande à chaque frein, après son entrée en action, et automatiquement, un volume d'air déterminé dans la conduite d'air principale.
Mais commllintervalle de temps qui s'écoule jusqu'à ce que commence ce prélèvement est de nouveau une fonction de la sensibilité de l'organe correspondant, on ne peut, même de cette façon, éviter qu'il se produise un certain retardement. Aussi a-t-on adopté la solution qui consiste à confier la fonction d'accélération à un organe spécial qui entre en fonctionnement indépendamment de l'organe principal de réglage qui comporte toujours'une inertie relative.
Quand on utilise des pistons et tiroirs à mouve- ment de glissement, il y a toutefois également certaines limites pour la sensibilité de cet accélérateur séparé, limites qu'il est impossible de dépasser.
Or, une grande sensibilité du dispositif de com- mande n'est nullement une condition suffisante à elle seule pour obtenir effectivement une application rapide des sabots de frein, notamment dans les freinages de ser-
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vice. Elle ne constitue que la première condition né- cessaire. Un deuxième retardement se produit en effet du fait de la valeur de l'inertie à l'intérieur du dispositif de commande lui-même, c'est-à-dire qu'il s'écoule un certain intervalle de temps interne entre la première entrée en action sous l'effet d'une baisse de la pression dans la conduite principale et le début de la pénétration brusque de l'agent sous pression dans le cylindre de frein.
Ce retarde- ment est considérable dans tous les systèmes connus dans les- quels l'accélérateur est lui-même exécuté sous la forme d'un piston à frottement ayant une certaine inertie, ou agit sur un tiroir à course de commande relativement longue, dans le- quel ou bien on a combinéles deux dispositifs présentant des inconvénients ou bien l'accélérateur, sensible par lui- même, ne déclenche la fonction de pénétration brusque que par l'intermédiaire de l'organe principal de réglage qui est re- lativement insensible.
Une proposition qui à cet égard n'est pas dépvurvue d'intérêt vise à conduire directement l'air comprimé prélevé dans la conduite principale, par l'inter- médiaire d'une valve de limitation, dans le cylindre de frein, même dans des freinages de service, ce qui constitue incontestablement l'optimum de ce qui est réalisable en ce qui concerne l'instant où commence l'augmentation de la pression dans le cylindre de frein. Tout fois, cette solu-. tion n'est pas applicable, pratiquement, pour l'accéléra- tion des freinages de service, et cela pour deux raisons.
D'une part, le volume d'air prélevé dans la conduite prin- cipale varie suivant le nombre des wagons munis d'une con- duite, mais sans frein; qui ont été insérés, ce qui a pour effet que la pression initiale de freinage varie également et
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peut dépasser la valeur maximum admissible, et d'autre part volume d'air prélevé dans la conduite principale ne suffit lorsque le volume des cylindres de frein est relativement grand, pour produire une pression suffisante pour l'applica- tion des sabots de frein, ce qui a pour conséquence que la vitesse élevée de transmission de la commande le long du train ne constitue qu'une valeur théorique.
On voit ainsi que, pour réaliser effectivement et prati- quement une vitesse élevée de transmission de la commande le long du train, il faut, même dans le cas des freinages de service les plus petits, remplir une troisième condition, savoir que l'augmentation de la pression dans le cylindre de frein s'accomplisse aussi rapidement que possible après son démarrage, de façon que les sabots de frein viennent effective- ment s'appliquer contre les roues.
On ne peut obtenir ce résultat dans une mesure suffisante que par une pénétration. soudaine et énergique de l'air provenant du réservoir d'air auxiliaire, Comme l'introduction à l'inférieur du cylindre de frein de l'air principal prélevé, ne doit pas se faire, pour les raisons indiquées, en cas de freinage de service, on a généralement relié , eet effet l'accélérateur à ce qu'on a appelé une chambre de transmission dans laquelle pénètre l'air principal prélevé. La valeur de l'augmentation de-volume obte- nue de cette façon par rapport au volume initial de la conduite principale détermine également la chute de pression obtenue dans cette conduite.
Néanmoins, toute solution qui obtient l'abaissement de la pression dans la conduite d'air principale par l'écoulement dans un réservoir de volume invariable que ce dernier soit alors constitué par le cylindre de frein ou par une chambre de transmission, à l'inconvénient de principe que, dans le cas de l'existence de plusieurs wagons munis d'une
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conduite sans dispositif de prélèvement, l'abaissement de la pression devient moindre et finalement ne suffit plus au main- tien du frein à l'état serré.
En ce qui concerne la troisième condition enoncée, à sa- voir une augmentation rapide de la pression dans le cylindre de frein jusqu'à l'application des sabots de frein même dans les freinages de service les plus faibles, la plupart des systèmes connus de commande sont basés sur le même principe.
Le piston de l'accélérateur se déplace lorsque commence une baisse de la pression dans la conduite d'air principale sous l'action diffêrence conduit e/ l'action de la différence de pression entre cette/principale et le réservoir d'air auxiliaire qui est mis en communication avec la dite conduite par une reinure de remplissage ou un trou qui exerce un effet d'étranglement.
Ce déplacement a pour effet de dégager un orifice par lequel l'air principal peut s'écouler rapidement dans la chambre de transmission, ce qui a pour effet de déplacer davantage le piston de l'accélé- rateur. Or, à ce piston est relié soit un tiroir, soit une autre soupape qui établit une communication entre le réser- voir d'air auxiliaire et le cylindre de frein par l'intermé- diaire de la soupape à pression minimum qui limite la pression d'introduction brusque du fluide, à la suite de quoi la péné- tration brusque du fluide sous pression peut s'accomplir.
La raison pour laquelle l'accélérateur est commandé le plus souvent par la différence de pression entre l'air prin- cipal et l'air auxiliaire consiste en ce que, lors du desser-' rage du frein, il faut absolument éviter que les soupapes d'introduction brusque du fluide entrant en action à nouveau à l'instant où la soupape à pression minimum.se rouvre. On obtient ce résultat de cette manière parce que, lors du des- serrage du frein, la pression.dans la conduite principale sous
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pression est plus grande que la pression de l'air auxiliaire du côté opposé de l'accélérateur, et que ce dernier est par conséquent refoulé dans la position de desserrage et ainsi interrompt de nouveau la communication entre le réservoir d'air auxiliaire et le cylindre de frein.
Mais tous les accélérateurs basé sur ce principe ont un inconvénient inévitable. Leur fonctionnement suppose en effet que la pression qui règne dans la conduite principale baisse plus rapidement que celle qui règne dans le réservoir d'air auxiliaire. Or,,une augmentation rapide de la pression dans le cylindre de frein. est inséparablement liés à une baisse rapide de la pression dans le réservoir d'air auxiliaire..Si la baisse de pression provoquée par le prélèvement dans la conduite d'air principale devient ainsi plus faible et plus lente la suite de l'existence de plusieurs wagons sans frein pneumatique, l'accélérateur interrompt aussi plus tôt la pénétration brusque du fluide sous pression.
Si on donne par contre à l'orifice d'entrée brusque du fluide sous pression une très grande section ce qui est favorable à l'obtention du résultat recherché, la pression baisse finalement dans le réservoir d'air auxiliaire plus vite que dans la conduite d'air principale et-l'accélérateur revient à sa position de desserrage, c'est-à-dire qu'il¯interrompt la communication ou réduit tout au moins la section de la communication avec le cylindre de frein.
La variation, dans le temps, de la pression de pénétra- tion brusque reste par conséquent toujours une fonction de l'allure de la chute de la pression dans la conduite d'air principale et on ne peut la pousser de cette façon au-delà d'un certain maximum..Dans une autre forme de réalisation,.on commande l'accélérateur au moyen de la différence entre l'air
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principal et l'air auxiliaire, l'amorçage de la pénétration brusque du fluide sous pression s'effectuant toutefois par l'intermédiaire de l'organe principal de réglage: Néanmoins, ce dernier est toujours relativement insensible et ne libère la section de passage que dans la mesure permise par sa propre manoeuvre d'ouverture qui dépend également de la chute de pres- sion dans la conduite principale.
Il existe une corrélation très étroite entre d'une part la nécessité d'une grande sensibilité de l'organe qui amorce le freinage et l'augmentation immédiate et rapide de la pres- part/ sion dans le cylindre de frein, et d'autre la nécessité d'in- terrompre la communication entre les réservoirs et la conduite d'air principale aussi brusquement que possible, d'abord pour qu'aucune quantité d'air comprimé ne puisse refluer dans la conduite principale et ensuite pour que la pression qui est nécessaire à la commande ne puisse surtout pas s'abaisser.
La façon dont on interrompt, lorsque commence une manoeu- vre de freinage, la communication entre les réservoirs et avec la conduite d'air principale a par conséquent également une importance particulière. Les clapets de retenue utilisés ini- tialement ne peuvent donc être envisagés, parce que, dans le cas où à partir de la locomotive, on charge à l'excès les ré- servoirs sous l'action d'une impulsion de remplissage s'accom- plissant sous une pression supérieure à la pression de service, ils ne permettent pas ou ne permettent que dans une mesure in- suffisante l'égalisation réciproque de la pression entre la conduite principale et les réservoirs, ce qui introduit le risque que les freins entrent en action involontairement.
La commande de cet organe doit donc se faire de façon que, lorsque le frein est desserré, la communication réciproque entre les réservoirs soit rendus possible sans obstacle, tandis que
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lors de l'amorçage d'une manoeuvre de freinage il faut qu'elle .soit interrompue aussi rapidement que possible et que lors du 'desserrage du frein elle se rétablisse lors d'une pression, dans le cylindre de frein, d'environ 0,3 Kg/cm2 (desserrage des sa- bots de freinà, à la suite de quoi le frein se desserre complète- ment par l'égalisation de la pression entre les réservoirs. Il faut an même temps que pendant le desserage du frein on puisse donner des impulsions énergiques et de longue durée de remplis- sage sans surcharger les reservoirs.
Toutes les exécutions qui utilisent des clapets de retenue en combinaison avec de très petites ouvertures d'étranglement, ou dont on charge les réservoirs d'air auxiliaires au-delà de la rainure de remplissage de l'accélérateur, ou encore dans les- quelles cet organe de fermeture se ferme par la différence de pression entre l'air principal et l'air de commande ont l'incon- vénient de principe que la surcharge n'est pas rendue impossible en principe, mais qu'on peut simplement l'éviter par limitation de la durée de l'impulsion de remplissage. D'autres systèmes utilisent le mouvement, transmis à un tiroir, du régulateur à trois pression, pour interrompre ou rétablir la communication de la chambre de commande avec les autres chambres du disposi- tif de commande.
Bien que cette disposition soit, en principe correcte, son inconvénient consiste en ce que cet organe est relativement insensible, ce qui rend incertaine l'interruption nécessaire dont il a été question ci-dessus, en particulier lorsqu'on utilise des tiroirs. Une autre exécution comporte l'utilisation de l'augmentation de la pression de freinage provoquée par le fonctionnement du régulateur à trois pressions, pour la commande de l'organe de fermeture.
Alors que pour le desserrage du frein cette disposition paraît bonne, elle est en fait très défavorable en ce qui concerne la condition d'une
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fermeture rapide, parce que l'interruption ne peut se produire que lorsque la pression qui règne dans le cylindre de frein a atteint une valeur d'environ 0,3 à 0,4 Kg/cm2, ce qui a pour effet que tous les facteurs qui réduisent la vitesse de propagation de la commande le long du train s'additionnent en ce qui concerne cette fonction de fermeture.
Une autre disposition, qui a déjà été citée à. propos de la vitesse de pénétration, permet il est vrai d'obtenir, en ce qui concerne la première fermeture rapide, l'effet le meilleur, étant donné que l'air prélevé dans la. conduite principale par un accélérateur sensible ferme, sur son chemin vers le cylindre de frein, l'organe de fermeture par une pression dynamique ou d'accumulation brusque.
Cette augmentation de la pression dimi- nue toutefois immédiatement après interruption du prélèvement par la soupape de limitation prévue à cet effet et abaisse la pression à la valeur de la pression qui règne dans le cylindre de frein, et lorsque cette dernière n'est pas montée entre temps au-dessus de 0,3 Kg/cm , comme cela peut se produire avec de dispositif, lorsque les courses des pistons de frein sont relativement grandes ou les cylindres de frein relative- ment grands, l'organe de fermeture se rouvre, à la suite de quoi le frein peut de nouveau se desserrer éventuellement d'une façon complète sans qu'on le veuille.
En dehors des conditions fondamentales décrites, la com- mande automatique à une seule chambre doit permettre une aug- mentation ou diminution par échelons de la pression régnant dans le cylindre de frein, par un abaissement ou une élévation correspondante de la pression régnant dans la conduite princi- pale.
Dans les systèmes récents que l'on connaît cette condi- tion est remplie principalement au moyen d'un organe de réglage
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à trois pressions,lequel sous la pression de l'air de commande constant sous la pression variable de l'air principal, et sous la pression du cylindre de frein agissant en sens contraire de la différence des deux premières, met le cylindre de frein en communication avec le réservoir d'air auxiliaire, ou bien avec l'air extérieur, ou interrompt les deux communications lorsque le dispositif est en état d'équilibre.
La pression du cylindre de frein doit atteindre sa valeur maximum prescrite lorsque l'a- baissement de la pression dans la conduite d'air principale atteint une valeur fixée d'avance, par exemple 1,5 Kg/cm2, et ne doit pas augmenter davantage lorsque la pression de l'air principal continue de baisser.
Cette condition est remplie généralement par le fait qu'on choisit la valeur du volume du réservoir d'air auxiliaire pour une course moyenne du piston de frein, de façon que la pression maximum qu'on peut atteindre dans le cylindre de frein corresponde à la pression de compensation ou d'égalisa- tion entre le cylindre de frein et le réservoir d'air auxi- liaire.
Cette solution conduit à l'emploi d'un réservoir d'air auxiliaire approprié pour chaque dimension du cylindre de frein.
Toutefois, lorsque la course du cylindre de frein est variable, cette pression maximum varie également.
En dehors de la condition constituée par la limitation de la pression maximum dans le cylindre de frein, il faut également pouvoir régler différemment la variation dans le temps de l'augmentation de la pression suivant le type du train (train de marchandises, train omnibus ou train express).
En outre, dans les trains de marchandises, un wagon chargé doit pouvoir être freiné plus fortement qu'un wagon vide, et,
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dans les deux cas le temps de remplissage du cylindre de frein et le temps de desserrage doivent être égaux. Dans les trains express, l'action de freinage intense doit être enclenchée et mise hors service automatiquement en fonction de la, vitesse de marche. Le mode le plus connu de freinage de la charge dans les trains de marchandises consiste dans la combinaison du dis- positif de commande avec un tringlage de frein à rapport de transmission pouvant être modifié mécaniquement. D'autre part, on obtient également le freinage plus intense par l'utilisation d'un second cylindre de frein et d'un second réservoir d'air auxiliaire.
Cette forme d'exécution est également utilisée en particulier pour les voitures des trains express. Dans ce cas, on constate, dans les dispositifs de commande connus,en parti- culier da.ns les commandes à tiroir, que ces systèmes ne sont plus en mesure de remplir les grands volumes des cylindres de frein dans le délai prescrit et jusqu'à la pression maximum, c'est pourquoi il faut des dispositifs spéciaux de transmission de la pression pour la commande du second cylindre de frein.
En outre, un système de ce genre exige la mise en oeuvre de moyens matériels,importants.
Pour éviter la nécessité d'un dispositif mécanique tenant compte du changement de la charge, on a réalisé des systèmes qui permettent de produire, au moyen du dispositif même de commande, pour une même chute de pression dans la conduite d'air principale - deux échelons de pression de freinage ou davantage. Avec ces solutios, on ne satisfait pas, toutefois, à la condition de temps égaux de remplissage et de desserrage a,ux différente échelons de pression, ou bien on ne s'est efforcé d'y'parvenir que par des moyens insuffisants.
Dans tous les dispositifs de commande qui permettent le réglage d'échelons différents de pression dans les cylindres
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de frein, la limitation de la pression maximum dans chaque cas exige un organe spécial, étant donné que ce n'est qu'à l'éche- lon de pression le plus élevé que la pression dans le cylindre de frein peut être égale à la pression d'égalisation avec le réservoir d'air auxiliaire.
Dans les exécutions connues, on obtient cette limitation, entre autres, par le fait que la différence de pression entre l'air de commande et l'air principal agit dans le régulateur principal à trois pressions-per l'intermédiaire d'un ressort à tension initiale agissant, en sens contraire de la pression de freinage, ce ressort étant comprimé par une pression maxi- mum déterminée, à la suite de quoi il n'est plus possible de repousser et d'ouvrir la soupape dadmission, même lorsque la pression continue de baisser dans la conduite d'air principale.
L'inconvénient de ce mode de limitation réside dans le fait que le ressort doit produire ou fournir une tension de plus de cent kilogrammes. Il devient donc très grand et lourd, ou bien a une action qui manque de précision.
Une autre solution proposée consiste à prévoir au moyen d'un organe spécial une séparation entre la partie contenant l'air principale du dispositif de commande et la conduite d'air principale, dès que la baisse de la pression a atteint par exemple la valeur de 1,5 Kg/cm2.
Cette solution a toutefois deux inconvénients. Tout d'a- bord, le volume de la partie contenant l'air principal dans le dispositif de commande est relativement faible, de sorte que les défauts d'étanchéité les plus faibles provoquent rapide- ment une baisse de la pression. En second lieu, par suite de son inertie et des phénomènes d'accumulation dynamique interne la soupape se ferme soit trop t8t, soit trop tard, dans les 'cas
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/ d'un abaissement très rapide de la pression (freinage rapide).
Le temps qu'il faut pour remplir le réservoir vide ne peut dans les systèmes connus, être réduit en-dessous d'un certain minimum, parce qu'en général les trous qui servent au remplissage des récipients agissent en même temps comme conduits de sensibilité, en provoquant lors du commencement d'un freinage un étranglement entre la conduite principale et les réservoirs, et produisent de cette façon la première diffé- rence de pression nécessaire à l'entrée en action du dispositif de commande.
Il est impossible d'éviter que lors de l'augmentation de la sensibilité du dispositif de commande par une réduction de ces sections de sensibilité le remplissage se ralentisse ou que par une augmentation de--- sections la sensibilité diminue.
Ce fait est d'ailleurs en étroite relation avec ce qui a déjà été dit ci-dessus au sujet de la vitesse de propagation de l'impulsion de commande le long du train.
La présente invention a pour but d'éviter de façon systé- matique les inconvénients ci-dessus énumérés.
Elle a pour but a) d'obtenir une augmentation de la vitesse de propaga- tion de l'impulsion de commande le long du train jusqu'à la valeur limite maximum pouvant être atteinte dans les freins à air comprimé dans le cadre de l'insensibilité prescrite, et cela, indépendamment de la nature de l'opération de freinage (freinage de service ou freinage rapide). b) d'obtenir une augmentation de la vitesse de pénétra- tion brusque du fluide dans les manoeuvres de freinage de service et d'obtenir une vitesse de pénétration brusque indé-
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pendante de la nature de l'opération de freinage.
c) de maintenir constant l'abaissement de la pression réalisé automatiquement par le dispositif de commande dans la conduite d'air principale pour le premier échelon de freinage de service, indépendamment du volume à prélever dans la conduite d'air principale, de telle sorte que le nombre de wagons qui ne sont munis que de conduites de passage ne puisse pas non plus influencer de façon sensible l'abaisse- ment de la pression. d) de maintenir constante la pression d'introduction initiale du fluide sous pression dans le cylindre de frein, indépendamment du volume prélevé dans la conduite d'air principale, quelles que soient les conditions de service.
e) de maintenir constante dans une large mesure la pression maximum dans le cylindre de frein, indépendamment de la valeur de la course du piston et du volume du réser- voir d'air auxiliaire. f) d'obtenir le freinage de la charge dans les wagons de marchandises ou le freinage accru - en fonction de la vitesse des voitures des express sans adaptation mécanique à la charge des wagons de marchandises ni dispositif supplé- mentaire de transformation de pression, en combinaison avec second/ un second cylindre de frein et un/réservoir d'air auxiliaire.
Le dispositif de commande nouveau pourra, par exemple, pro- duire deux échelons de pression pour lesquels on réalise l'égalité entre les temps de remplissage du cylindre de frein et les temps de desserrage - soit par l'inversion d'un levier dans les wagons marchandises,soit par une manoeuvre d'inversion connue quelconque, automatique et fonction de la vitesse, dans les voitures d'express.
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g) de réaliser, pour les sections maxima de remplis- sage réglables par remplacement d'orifices ou alésages d'étranglement, des sections assez grandes pour que même les cylindres de frein du volume le plus grand puissent encore être remplis en un temps très court;
h) de réduire le temps de remplissage des réservoirs vides à la moitié ou au tiers du temps qu'il fallait jus- qu'ici, de manière à remettre rapidement les freins en état de fonctionner à nouveau.
Le présent dispositif de commande de l'air pour les freins à air comprimé automatiques à une seule chambre est caractérisé par la combinaison: d'un dispositif de réglage (I) d'un accélérateur (II) qui comporte une soupape (24) portée par l'air principal qui s'échappe, d'un limiteur (IV) de prélèvement comportant une soupape (56) à deux plateaux de soupape qui s'ouvrent et se ferment d'une manière alter- née, d'un organe (VI) d'introduction brusque comportant une soupape (78) soumise à l'action de la pression de l'air 'auxiliaire et d'un ressort léger, d'un organe de fermeture (V), d'un limiteur de la pression minimum (VII), d'un organe de remplissage et de réalimenta.tion (VIII) ainsi que de l'organe de réglage (III) de la pression de freinage néces- saire pour le réglage du dit freinage,
ces organes étant combinés les uns avec les autres et ajustés réciproquement de façon que, d'une part,.on puisse produire une première pénétration brusque et rapide de l'agent comprimé dans le cylindre de frein, d'autre part on puisse faire varier la pression dans le cylindre du frein à deux échelons diffé- rents et de valeur maximum limitée,,en fonction de la pres- sion qui règne dans le conduite d'air principale; dans ce
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but, la soupape de prélèvement (24) de l'accélérateur (I) entre en action initialement sous l'effet de la différences de preasion de faible valeur qui se produit entre l'air principal et l'air auxiliaire lorsque l'on amorce une ma- noeuvre de freinage;
.des l'instant de son ouverture cette soupape de prélèvement est maintenue ouverts par 1.'air principal qui s'échappe en agissant sur le piston (26) relié à la dite soupape indépendamment des variations ultérieures de la différence de pression entre l'air principal et l'air ausilliaire, jusqu'à ce que l'écoulement de l'air principal
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soit Interrompu ou.blen.p[ar-.un..limiteur de p;rélèvement (IV) qui ferme lors d'ùne chute dé pression déterminée dans la conduite d'air principale sous l'action de la différence de pression qui se forme entre l'air principal et l'air de commande, ou biempar un¯dispositif (XI) d'interruption:
de .l'écoulement qui coopère avec le limiteur de prélèvement et qui en-l'absence d'une différence de pression suffisante entre l'air ppincipal et l'air de commande se ferme lui- même après un intervalle de temps de la durée voulue sous l'action de la pression.d'accumulation de lrair principal qui s'écoule; l'organe (VII) servant à l'introduction brus- que du fluide s'ouvre par l'action d'une brusque:pression d'accumulation produite dans la chambre (75) par l'air principal s'écoulant,.pression-qui est égale,,.pendant l'écou- lement, à un multiple de la différence de pression..qui prend naissance entre l'air principal'et l'air secondsire;
cette pression d'accumulation augmente, après interruption.du prélèvement de l'air principal par le limiteur de prélève- ment (IV) et ouverture de la'soupape inférieure (56), pour devenir égale à la pression totale régnant dans la conduite principale. Il en.résulte que le début de la brusque péné-
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tration de l'air auxiliaire-dans le cylindre de frein par l'intermédiaire de l'organe (VI) de,pénétration brusque coincide pratiquement et sans retard avec l'entrée en action de l'accélérateur (Il);
simultanément la communication entre la conduite d'air principale, le réservoir d'air auxiliaire (H) et le réservoir de commande (St) ainsi que la communi- cation entre ces deux derniers est interrompue par l'organe de fermeture (V) ,sous l'action d'une pression d'accumula- tion produite par l'air auxiliaire qui pénètre brusquement dans la chambre (63) et agit en sens contraire de la pres- sion existant dans la chambre (61); cette pression d'accu- mulatlon pendant la durée de la pénétration brusque du fluide, est un multiple de la pression qui prend naissance dans le cylindre de frein (Br) après qu'à été atteinte la pression désirée de pénétration brusque dans le cylindre de frein, la communication ci-dessus est maintenue fermée par cette dernière pression.
La commande d'air qui fait l'objet de la présente in- vention est représentée sur les dessins annexés dans lesquels:
La-figure 1 est une représentation schématique de la disposition des soupapes et conduites.
La figure 2 est une coupe à plus grande échelle d'un groupe de soupapes..
Les figures 3, 4, 5 et 6 représentent le robinet de commande dans différentes positions de fonctionnement.
Pour plus de clarté l'air principal, l'air auxiliaire et l'air de commande sont différenciés dans le dessin 1 par des hachures spéciales: hachures en traits pleins inclinés à droite vers le haut pour l'air-principale
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hachures en traits pleins inclinés à gauche vers le haut - pour l'air auxiliaire; hachures en traits pleins et pointillés alternés inclinés à droite vers le haut - pour l'air de commande
Le dispositif de commande de l'air est constitué par un certain nombre de chambres,,.réservoirs, soupapes et con- duites qui sont groupés en unités ou ensembles suivant leur fonction.
Ces ensembles sont dénommés limiteur de la pression maxima I, accélérateur (II), régulateur à trois pression (III) limiteur de prélèvement (IV), organe de fermeture (V),organe d'introduction brusque (VI), organe à pression minimum (VII), organe de remplissage et de 'éalimentation (VIII) robinet inverseur(IX) , limiteur du temps de remplissage du cylindre de frein (X), dispositif d'interruption de l'écoulement (XI), réservoir d'air auxiliaire H, réservoir 3'air de commande St et cylindre de frein Br, qui sont reliés les uns aux autres par des conduites correspondantes. Dans ce qui va suivre, les organes de commande qui sont à considérer comme des ensembles ou unités,.seront décrits tout, d'abord.
Le limiteur de la pression maximum I se compose d'une chambre 1 branchée'sur la conduite principale L et séparée par les membranes 2 et 3 des chambres 4 et 5. Les chambres 1 et 5 sont en communication l'une avec l'autre par la tige de soupape percée 6 qui porte les membranes 2=et 3 et qui leur transmet la pression du ressert 7. Le plateau de *ou- pape 10 constitue sous la pression du ressort 11 là ferme- ture entre les chambres 5 et 12. L'air comprimé qui entre lors du remplissage par la conduite L peut donc parvenir dans la chambre 5 par le conduit percé dans la tige de soupape 6. La chambre 4 est en communication avec la conduite 13 et est sous l'action de l'air de:commande.
La chambre 12
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est en communication par le conduit (14) de section réduite avec la chambre 15 de l'organe (VIII) de remplissage et de réalimentation. Le rôle de cette unité et celui des autres seront décrits plus loin à propos du fonctionnement de l'ensemble du dispositif de commande.
L'accélérateur (II) ( voir également la figure 2) se compose: de la chambre 16 qui est en communication, pa,r la conduite 17, avec la chambre 5, de la chambre 18 qui est ra,ccordée à la conduite d'air auxiliaire 19,.de la petite chambre 20, du cylindre 21 et de la chambre 22. La chambre 16 est séparée de la chambre 18 par la membrane 23 La ferme- ture entre les chambres 16 et 20 a lieur par le plateau de- la soupape 24 qui est reliée de façon rigide au piston 26 et à la tige de soupape 25 et est soumis à l'action de la. pression fournie par le ressort 27. Entre la tige de soupape 25 et la membrane 23, il n'y a pas de liaison rigide, de sorte que les mouvements de la membrane 23 ne peuvent exercer une action sur la tige de soupape 25 que dans un seul sens.
Les chambres 20 et 22 sont séparées l'une de l'autre par le piston 26, mais il subsiste entre ce dernier et le cylindre 21 d'une faon permanente un intervalle d'air annulaire libre..La chambre 22 est reliée par la conduite 28 au limi- teur (IV) de prélèvement.
Le régulateur (III) à trois pressions se compose des chambres 29 et 30 qui sont séparées l'une de l'autre par la membrane 31. La chambre 29 estren communication par la con- duite 32 avec la chambre 16 et par conséquant sous l'influ- ence de l'air de la conduite principale, tandis que la chambre 30 est sous l'influence, par les conduites 33 et 34, de l'air de commando. La membrane 31 est reliée à travers la paroi de fermeture étanche 35 à la tige de soupape percée
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36..Entre la paroi 35 et la(membrane 37 se trouve la chambre 38 qui peut être mise en communication avec l'at- mosphère extérieure au moyen de la conduite 39 et du ro- binet IX.. Dans la chambre 38 débouche le conduit de=la tige de soupape creuse 36.
Les membranes 37 et 40 prennent appui sur la tige de soupape 36.. Au-dessus de la membrane 37 se trouve la chambre 41 qui est mise en communication, au moyen du robinet IX et suivant la position de ce dernier, soit avec la' chambre! 42 au-dessus de la membrane 40, soit avec laatmosphère extérieure. Une conduite 43 fait communi... quer la chambre 42 par l'intermédiaire du limiteur du temps de remplissage X avec le cylindre de frein Br.
La tige de soupape 36 et les membranes 40, 37 et 31 qui y sont reliées sont soumises à la pression du ressort 47, de aorte que le conduit percé dans la tige'de soupape 36 peut entrer en communication, a travers la fente libre 48, avec la chambre 42..Au-dessus de la chambre 42 se trouve la chambre 44 qui est séparée de la chambre 42 par le plateau de soupape 46 sur lequel agit la pression de ressort 45. La chambre 44 est mise en communication avec la conduite 49 remplie de l'air auxiliaire et conduisant par le robinet IX au réservoir d'air auxiliaire H.
Le limiteur de'prélèvement IV se compose de la chambre 50 qui est reliée à la conduite 51 de l'air de commande.
Au-dessus de la chambre 50 se'trouve la chambre 52 qui est mise en communication par la conduite 53 avec la chambre 16. de 1-'accélérateur II. la chambre 50 est séparée de la chambre 52 par la membrane 54. A la membrane 54 est reliée la tige de soupape 55 qui porte le plateau de soupape 56 à double siège. Les chambres-52 et 57 sont séparées par le plateau, inférieur de la soupape 56 à double siège qui est soumis 3. l'action de la pression du ressort 59. L'ouverture qui peut
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être fermée par le plateau supérieur de la soupape 56 à double siège conduit dans l'atmosphère par l'intermédiaire de la chambre 121 du dispositif d'interruption XI de l'écoulement, ainsi que cela sera décrit plus loin.
La chambre 57 est mise en communication par la conduite 60 avec l'organe VI d'introduction brusque du fluide, et par la conduite 28 avec la chambre 22 de l'accéléra.tour II.
L'organe de fermeture V se compose des chambres 61,
62 et 63. Dans la chambre 61 débouche la conduite 64 qui est en communication, par l'intermédiaire de la conduite 17 et du limiteur I de la pression maximum, avec la conduite L de l'air principal.
La conduite 65 de l'air de commande commence dans la s'ouvre et/ chambre 61 et/se ferme en même temps que la conduite 64 par le plateau de soupape 66. La conduite 68 de 1¯'air auxili- aire débouche dans la chambre 61 par l'intermédiaire du con- duit de sensibilité 67. Le plateau de soupape 66 est relié par la, tige de soupape 69 aux membranes 70 et 71. La chambre 62 comprise entre lesmembranes est en communication avec l'atmosphère extérieure. La chambre 63 est en communi- cation par la conduite 72 avec l'organe VII de pression minimum.
La soupape VI d'introduction brusque se compose des chambres 73, 74, et 75. La chambre 73 est reliée par la conduite 76 avec le réservoir d'air auxiliaire H et est sé- parée de la chambre 74 par le plateau de soupape 78 soumis à la pression du ressort 77. Les chambres 74 et 75 sont sé- parées l'une de l'autre par la membrane 80 qui est reliée par la tige de soupape 79 au plateau de soupape 78. La chambre 74 est en communication par la conduite 81 avec la chambre 82 de l'organe de press-ion minimum VII...
L'organe VII de pression minimum se compose des chambres
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82,83, 84 et de la chambre 85 qui en communication avec l'atmosphère extérieure. La chambre 84 est séparée de la chambre 85 par la membrane 87. La tige de soupape 88 est reliée 4 la membrane 87. Elle passe à travers la paroi étanche 89 pour pénétrer dans la chambre 83 et porte le plateau de soupape 86. Ce dernier est maintenu par la pres- sion du-ressort 90 dans la position d'ouverture. La chambre 84 est en communication, par la conduite 91 avec.l'ajutage 92 qui est Inséré dans la conduite de freinage 93 et qui produit pendant la circulation du fluide une certaine dé- pression dans la chambre 84.
L'organe de remplissage et de r.éalimentation VIII se compose des chambres 94, 95 et 15. La chambre 94 qui est séparée de la chambre 95 par la membrane 96 est soumise par l'intermédiaire des conduites 13 et 14 à l'action de la pression de commande. La chambre 95 est mise en communica- tion par la conduite 97 avec le réservoir d'air auxiliaire H.
Les chambres 15 et 95 sont séparées l'une de l'autre par le plateau de soupape 98.. Le plateau de soupape 98 est relié par l'intermédiaire de la tige de soupape 99 à la membrane 96 et est soumis à la pression du ressort 100.
L'organe VIII de remplissage et de réalimentation est en communication par le conduit 14 de section réduite avec la chambre 12 du limiteur I de la pression maximum.
Le robinet inverseur IX qui est représenté en détail dans les figures 1, 3, 4,5 et 6 se compose d'un cône inté rieur 110 du boisseau du robinet dans lequel se trouvent à une certaine distance axiale l'un de l'autre deux jeux différents de conduits de remplissage 113 et 114 et de con- duits 115 et 116 de desserrage correspondant aux temps de remplissage et de desserrage différents suivant les genres de freinage ( trains de marchandises, trains omnibus,
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trains express), et à une distance encore plus grande suivant l'a,xe la rainure de manoeuvre 117 au moyen de la- quelle la seconde membrane de rappel 37 du régulateur à trois pressions III est mise en communication avec l'air exté- rieur,
et d'autre part d'un cône de boisseau extérieur 111 qui pivote dans le carter llla du dispositif de commande et qui libère par une rotation radiale soit le jeu de rem- plissage 113 en même temps que le jeu de desserrage 115. soit, en interrompant cette communication, le jeu de rem- plissage 114 en même temps que le jeu de desserrage 116.
Dans le premier cas, la seconde membrane de rappel 37 du régulateur III à'trols pressions est en même temps mise en communication avec l'air extérieur. Dans le second cas, elle est mise en communication au contraire avec la chambre 42.
Par conséquent, à l'aide du cône intérieur du boisseau, on peut régler le dispositif en fonction du type de train, c'est à dire suivant qu'il s'agit d'un train de marchandise G, d'un train omnibus P ou d'un train express S tandis qu'avec le cône de boisseau extérieur on peut régler le dispositif suivant différents échelons de pression de freinage, ce dernier cône étant monté en série avec un organe U connu, commandé en fonction de la vitesse, pour le passage automatique de l'un à l'autre des différents échelons de pression.
Le imiteur X du temps nécessaire au remplissage d'un cylindre de frein se compose des chambres lol, 102, 103 qui sont séparées les unes des autres par les membranes 104 et 105. La chambre 102 est constamment en communication avec l'air extérieur. Les deux membranes sont reliées par la tige de soupape 106 qui porte à l'extrémité percée le plateau de soupape 107. Lorsque la soupape est fermée, l'air de freinage qui, en venant du régulateur III à trois pressions, passe par la conduite 43, ne peut plus s'écouler que par la
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tige de soupape peroée 106 et la section étranglée 108 dans le plateau de soupape 107 et par la conduite 109 vers. le cylindre de frein.Br.
L'interrupteur XI d'écoulement se compose de la chambre d'accumulation 121 qui est en communication d'une part par la section étranglée 127 et la conduite 128 avec la chambre sous pression 122 et d'autre part par la soupape 124 avec la chambre 123 qui:¯débouche dans l'atmosphère extérieure..En parallèle avec la soupape 124 est monté le petit orifice 130 d'évacuation de l'air qui est constamment ouvert. La chambre sous pression 122 est emparée de la chambre 123 qui est en communication avec l'air extérieur par la membrane 125. La membrane 125 est reliée par.'la tige de soupape 129 au plateau de soupape 124 et est soumise , la pression du ressort 126..
Les unités décrites peuvent être logées dans un ou plusieurs boitiers, suivant la place dont on dispose dans la voiture ou le wagon ou dans la locomotrice pour leur mise en place. Le fonctionnement lors du remplissage des récipients ou réservoirs vides, lors du freinage et lors du desserrage des freins va être décrit ci-après.
Le remplissage des réservoirs vides 'accomplit de -la manière suivante: l'air comprimé qui vient de la conduite principale L pénètre dans la chambre 1 du limiteur I de la pression maximum et passe de cette dernière par les con- duites 17 et 64 dans la chambre 61 de l'organe V de ferme- ture. Sous l'action de'la pression exercée sur la membrane. 70, le plateau de soupape 66 se soulève de son siège.
L'air comprimé peut alors s!écouler par la conduite 65 vers le réservoir de commande St en avant duquel est montée une section réduite d'étranglemént 120, de sorte que dans la conduite 65 et dans, les chambres de commande 50, 3.0, 94 et 4 qui lui sont reliées par les conduites 51,34, 33-et 13
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règne pratiquement la presaion non réduite de la conduite principale.
L'air comprimé s'écoule-d'autre part , la sortie de la chambre 61, à travers la section de sensibilité 67 et la conduite 68, vers le réservoir auxiliaire H. Par suite de l'étranglement qui se produit dans la section de sensibili- té 67, la pression qui règne dans la partie du dispositif de commande occupe par l'air auxiliaire est plus faible que dans les chambres de commande branchées avant la section étrang- lée 120 du réservoir de commande St.
Ceci a pour conséquence que la membrane 96 de l'organe VIII de remplissage et de réalimentation soulevé le plateau de soupape 98 en sens contraire de la pression du ressort 100 et établit par ce moyen une communication entre les chambres 15 et 95, ce qui réduit la pression dans les chambres 12 et 15 à la valeur de la pression régnant dans le réservoir d'air auxiliaire H. A ce moment, l'air com- primé qui sort de la conduite L peut également soulever le plateau de soupape 10 en sons contraire de l'action du ressort 11 et s'écouler, à travers la section étranglée 14, la chambre 15 et la conduite 97, dans le réservoir d'air auxiliaire.
Par ce moyen, on réduit fortement la durée de la première période de remplissage, et on satisfait à la condition énoncée ci-dessus sous h) dans le préambule..
Le ressort 100 de l'organe VIII de remplissage et de réalimentation est en même temps réglé de façon que cette soupape se ferme dès que la pression auxiliaire est in- férieure d'environ 0,2 kg/cm2 à la pression de commande.
Le reste du remplissage s'effectue ensuite exclusivement à travers le conduit de sensibilité 67 de l'organe V de fermeture. L'air provenant de-la conduite principale s'écoule par la conduite 17 également dans la chambre 16 de l'accélérateur II, ainsi que dans les chambres 52 du
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limiteur de prélèvement IV ou 29 du régulateur III à trois pressions,, qui sont reliées à la chambre 16, par les con- duites 53 et 32. L'air auxiliaire parvient par le robinet de manoeuvre IX et la conduite 49 dans la chambre 44 du régulateur III à trois pressions, où le passage vers la chambre 42 et par conséquent vers le cylindre de frein est fermé par.le plateau de soupape 46 qui se trouve dans la position de fermeture.
L'air auxiliaire parvient par la conduite 19 dans la chambre 18 de l'accélérateur II et par la conduite 76-dans la'chambre 73 de l'organe VI d'intro- duction brusque, où la suite du chemin allant vers la cylindre-de frein:est fermée par le plateau de soupape 78.
Si les réservoirs et chambres sont surchargés momanta- nément lors du premier remplissage par une pression-trop élevée fourni par la conduite, il se produit une égalisa- tion ou compensation.automatique de la pression par la soupape 66 de l'organe d'arrêt ou de fermeture V qui est ouvert, jusqu'à ce que dans tous les réservoirs et les chambres qui sont mises en'; communication!avec eux règne à la fin du remplissage la même pression.
Lorsque le dis- positif est dans cet état de fonctionnement, l'air a été évacué des organes suivants: le cylindre de frein Br par la conduite 109, la chambre 103, la conduite 43,,la chambre 42,:la tige de soupape creuse 36, la chambre 38 du régula- teur III à trois pressions,,et d'autre part par la conduite 39 et lé conduit de desserrage correspondant du robinet de manoeuvre IX qui abourt it à l'extérieur; la chambre 63 de l'organe de fermeture V,;la chambre 83 de l'organe VII à pression minimum, la chambre 74 de l'organe VI d'introduc- tion brusque, lesquelles chambres sont reliées par la chambre 83 et la conduite 93 au cylindre de frein dont l'air a été
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évacué de la manière déjà décrite.
Les chambres 20 et 22 de l'accélérateur II, la chambre 57 de l'organe VI de limi- tation des prélèvements et la chambre 75 de l'organe VI d'introduction brusque qui lui est reliée sont en communi- cation avec l'air extérieur par la soupape ouverte 56 du limiteur de prélèvement IV. D'autre part, toutes les cham- bres de l'interrupteur d'écoulement XI sont également vi- dées d'air.
Le freinage s'effectue de la manièresuivante:
Si, dans la conduite-principale L, on provoque, à la main ou à l'aide d'un dispositif mécanique, une baisse de pression prescrite pour amorcer le freinage, la pression fournie par la conduite principale baisse dans la chambre 16 de l'accélérateur II un peu plus vite que la pression de l'air auxiliaire dans la chambre opposée 18 à cause du conduit de sensibilité 67 prévu dans l'organe V de sensi- bilité. Il en résulte que la membrane 23 soulève de son siège le plateau de soupape 24 (figure 2) d'une manière connue. Ceci permet à l'air de la conduite principale de s'écouler brusquement à l'extérieur par les chambres 20 et 22 de l'accélérateur II, la très petite chambre d'accu- mulation 57 du limiteur IV de prélèvement et par les sou- papes 56 et 124.
En-même temps, dans la très petite cham- bre d'accumulation 57 qui est reliée à la chambre 75, égale- ment très petite de l'organe VI d'introduction brusque, il se produit momentanément au commencement du prélèvement une pression d'accumulation relativement très elevée. Sous l'action de cette pression, la membrane 80 repousse la. sou- pape 78 d'une façon brusque, à la suite de quoi l'air auxi- liaire peut s'écouler à travers une grande ouverture par la chambre 74, la conduite 81.et par l'organe VII de pression
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minimum très rapidement dans le cylindre de frein Br.
Lors- que la pression désirée d'introduction brusque a été at- teinte (application des sabots de frein), la soupape 86 se ferme par suite de la pression de remplissage qui s'exerce sur la membrane 87, en sens contraire de l'action du res- sort 90!de compression, et la communication entre le réser- voir d'air auxiliaire et le cylindre de frein-par la con-- duite 93 se coupe.
Avec l'ouverture de l'organe d'introduc- tion brusque, ,il se produit, dans la très petite chambre d'accumulation 83 de l'organe VII de pression minimum pen- dant que dure l'écoulement et par comparaison avec la pression régnant dans le cylindre de frein, une pression d'accumulation sensiblement plus élevée qui se propage par la conduite 72 jusque dans la chambre 63 de l'organe de fermeture V à la suite de quoi la membrane 71 applique brusquement le plateau de soupape 66 sur son siège,,ce qui a pour effet d'interrompre la communication entre la con- duite d'air principale 64 et le réservoir auxiliaire H et le réservoir de commande St et par conséquant également entre les conduites et chambres branchées sur ces réser- voirs.
Le fonctionnement dont on vient de décrire les diffé- rentes phases s'accomplit en réalité très rapidement, de sorte que le début de la pénétration rapide du fluide com- primé et l'interruption de la communication entre les diffé- rents réservoirs coïncident pratiquement avec le début du prélèvement par l'accélérateur II, de sorte que, pratique- ment, même avec une section relativement forte pour les orifices de sensibilité 67 et 120, aucune quantité d'air ne peut refluer dans la conduite principale.
Ces premières fonctions s'amorcent immédiatement et indépendamment du
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genre de freinage (allant depuis un freinage de service minime jusqu'à un freinage rapide), parce qu'elles sont provoquées directement par la pression d'accumulation de l'air principal qui s'écoule,,et elles fournissent le ré- sultant énoncé dans le préambule sous a) et b). Dès l'en- trée en a.ction de l'accélérateur II, la suite de la varia- tion de la pression dans la partie à air principal d'une part et dans la partie à air auxiliaire d'autre part peut s'accomplir immédiatement et d'une façon indépendante.
En particulier, le prélèvement dans la conduite principale par l'intermédiaire du limiteur de prélèvement IV peut continuer de durer indépendamment du volume à prélever dans la conduite principale (nombre des wagons sans frein pneumatique) jusqu'à ce que la pression dans la conduite principale se soit abaissée à la valeur prescrite pour le premier échelon de freinage, à la suite de quoi la diffé- rence de pression qui se forme entre la chambre 50 qui est en communication avec le réservoir de commande St et la chambre 52 qui est en communication avec la conduite prin- cipale surmonte l'action du ressort 59. Le plateau supéri- eure de soupape 56 est appliqué sur son siège, ce qui in- terrompt la communication de la conduite principale avec l'air extérieur.
On obtient l'indépendance de la variation de la pression principale et de la pression auxiliaire après que l'accélérateur II est entré en action pour la première fois au moyen d'une exécution inédite de l'accé- lérateur, roprésentée dans la figure 2. La soupape de l'accélérateur II est exécutée sous la forma d'un très petit platon 26 de faible poids qui se meut absolument sans frottement dans l'alésage du cylindre 21 grâce à un inter- valle d'air annulaire qui est dans un rapport déterminé
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avec la section..de passage de l'ouverture de la soupape.
A l'instant où commence le prélèvement dans la chambre 16, et par conséquent également dans la conduite principale, il se produit dans la très petite chambre 20 une pression d'accumulation momentanée de valeur élevée qui a pour effet de soulever la piston 26 jusqu'à la hauteur de l'orifice d'écoulement 28, position dans laquelle il est obligé de rester en exécutant mouvement d'oscillation tant que con- tinue l'écoulement par la soupape 56 ouverte de limiteur de prélèvement IV et par la soupape ouverte 124 de l'inter- rupteur d'écoulement XI, et cela d'une manière entièrement indépendante de la suite de la variation de la pression. dans les chambres 16 et 18 de l'accélérateur-II, ce qui a pour effet de fournir le résultat énoncé sous c) dans le préambule.
On peut alors donner à la section de passage de la soupape 78 de la soupape VI de pénétration.brusque une valeur qui est même si grande que la chute de pression.dans le réservoir auxiliaire soit en avance sur celle qui se produit dans la conduite principale, sans que le prélève- ment soit interrompu pour autant, parce que dans ce cas la tige de soupape 25 de l'accélérateur II ne peut suivre la membrane 23 pousée vers le bas. Mais dès que l'on inter- rompt l'écoulement par la fermeture régulière du plateau de soupape supérieur 56 de l'interrupteur de prélèvement IV, le ressort 27 repousse le piston.oscillant 26 en ar- riére et par conséquent le plateau de soupape 24 sur son siège.
Dans le cas contraire, c'est à dire lorsque le vo- lume d'air à prélever dans la conduite principale est faible par comparaison avec le volume à introduire brusque- ment dans le cylindre de frein et que par conséquent l'écou- lement à la sortie de la conduite principale est terminé
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avant que la pression d'introduction brusque dans le cy- lindre de frein ait atteint la valeur prescrite, il s'éta- blit dans la, chambre 57 du limiteur de prélèvement IV et dans la chambre 75 de l'organe VI d'introduction brusque, qui est en communication par la conduite 60 avec cette chambre 57,la pleine pression de la conduite principale par suite de la communication de la chambre 57 avec la chambre 52 par l'intermédiaire du plateau de soupape in- férieur 56 désormais soulevé.
Sous cette pression exercée sur la. membrane 80, le plateau de soupape 78 continue d'être maintenu dans la position d'ouverture, de sorte que la pénétration brusque peut continuer jusqu'à ce qu'elle soit interrompue à son tour par le fonctionnement de l'or- gane à pression minimum VII. De cette façon, on obtient le résultat visé sous d) dans le préambule.
Pour éviter que l'organe VII à pression minimum se ferme prématurément par l'action de la pression d'accumula- tion relativement élevée régnant dans le dispositif de commande, comparativement à la pression dans le cylindre de frein, la chambre 84 est raccordée sur le conduit de freinage par un ajutage 92 qui produit une dépression re- lative. Tant que l'écoulement dure (par suite de l'écarte- ment du piston de frein jusqu'à l'application des sabots de frein), il règne dans la chambre 84 une pression plus faible que dans le cylindre de frein. A l'instant où s'achève la course du piston de freinage, il se produit dans la conduite 93 une accumulation en retour, à la suite de quoi la pression augmente brusquement dans la chambre 84, tandis que la membrane 87 surmonte l'action du ressort 90 et provoque par conséquent la fermeture du plateau de soupape 86.
A cet instant de l'interruption.de l'écoulement
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ou de la circulation; la pression.monte immédiatement dans les petites chambres 82 et 74.à la valeur de celle qui règne dans le réservoir d'air auxiliaire, ce qui a pour. effet de pousser la membrane 80 vers le haut:et de faire passer à nouveau le plateau de soupape 78 également dans la position de fermeture sous l'action du ressort 77. La surface du plateau de soupape 86 soumis à l'action.de la pression de l'air auxiliaire est déterminée de façon que le ressort 90 ne soit en mesure de provoquer la réouverture que lorsque la pression.qui rëgne dans le cylindre de frein. s'ést abaissée à moins de 0;3 kg/cm2, c'est à dire seule- ment après desserrage complet du frein.
L'organe III de réglage à trois pressions, qui n'est pas influencé par l'opération d'introduction brusque, est passé dans la position de fermeture, par suite de la différence de pression.entre la chambre 30 soumise à la pression de commande et la chambre 29 soumise à la pression qui règne dans la conduite principale. Lorsque la pression continue de baisser dans la chambre 29 contenant l'air à la pres- sion de la conduite principale,.le plateau de soupape 46 se soulève, à la suite de quoi de l'air comprimé peut con- tinuer de s'écouler vers le cylindre de frein Br par des conduits correspondants de remplissage du robinet IX en provenance du réservoir d'air auxiliaire H et par la oon- duite 49, les chambres 44 et 42,.la conduite 43, la chambre 103 et la conduite 109.
Là pression du cylindre de frein qui prend naissance dans les chambres 42 et 41 agit en sens contraire de la différence de pression.existant entre les. chambres¯29 et 30; ce qui a-pour effet qu'on peut par va- riation de la pression. dans la conduite principale obtenir des échelons de freinage et de desserrage quelconques.
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Par l'insertion, à volonté, des chambres 42 et 41 de section active différente, on peut donner une valeur plus ou moins grande à la pression du cylindre de frein qui cor- responde à une pression déterminée dans la conduite princi- pale. L'enclenchement et le déclenchement se font par l'in- termédiaire du robinet spécial IX, au moyen duquel on insère en même temps des conduite de remplissage et de desserrage interchangeables quelconques et correspondants plus ou moins grands, dans le but de réaliser des temps égaux de remplis- sage du cylindre de frein et de desserrage dans les posi- tions G, P et S pour les deux échelons de pression.
Cette disposition permet de freiner avec une intensité différente des wagons de marchandises chargés ou non chargés, aussi bien dans des trains de marchandises normaux que dans des trains de marchandises accélérés dans la position P, ou de freiner avec une intensité différente en fonction de la vitesse de marche des voitures de trains express, et cela sans utilisation d'un dispositif mécanique tenant compte des variations de la charge dans les wagons de marchandises ou d'ùn second cylindre de frein ou d'un-dispositif spécial de transformation de la pression dans le frein d'express.
La section de passage de la soupape 46 de réglage à trois pressions suffit aussi bien à alimenter le cylindre de frein dans la position S qu'à remplir même le cylindre de frein le plus grand jusqu'à la pression maximum dans le temps minimum prescrit. Le limiteur spécial X du temps de remplis- sage du cylindre de frein assure en outre, ainsi que cela sera décrit plus loin, l'insertion automatique d'un petit conduit de remplissage pour le cas d'un freinage de train express en-dessous de la limite de vitesse applicable à un freinage intense.
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En effet, si l'air a été évacué de la chambre 41 du régulateur à trois pressions par le fonctionnement de la soupape d'inversion U commandée en fonction de la vitesse, c'est à dire si c'est l'échelon élevé de pression qui a été mis en service, l'air a également été évacué de la chambre 101 du limiteur X du temps de remplissage. La pres- sion de freinage qui agit sur la membrane 105 dans la cham- bre 103 soulève le plateau de soupape 107 de son siège, ce qui a pour effet que l'air comprimé qui vient du régulateur à trois pressions III par la conduite 43 peut passer sans obstacle et à un régime qui est simplement déterminé par le conduit de remplissage correspondant dans le robinet IX.
Si on met au contraire en service l'échelon de pression. inférieur, c'est également la pression de freinage qui prend naissance dans la chambre 101 à la suite de quoi la membrane 104 d'une surface active plus grande surmonte la pression.-de la membrane opposée 105. De ce fait, le plateau de soupape 107 s'applique sur son siège, , la suite de quoi l'air comprimé ne peut s'écouler que par le conduit de .Passage plus petit 108 correspondant du plateau de soupape
107 vers le cylindre de frein, ,de sorte qu'on:atteint la pression faible dans le même temps que la pression élevée.
De cette façon, omobtient les résultats visés sous f) et g) dans le préambule.
Pour limiter là pression maximum dans le cylindre de frein à la valeur admissible dans chaque cas se produisant en service et pour la maintenir pratiquement indépendante de la longueur de la course du piston-; de frein -ainsi que du volume du réservoir d'air auxiliaire,,la partie du dispositif de commande qui est soumise à la pression de l'air principal est raccordée par l'intermédiaire du limiteur I de la pres-
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sion.maximum à la conduite L de l'air principal.
Dès que la chute de pression dans la conduite principale devient plus grande que cela n'est nécessaire pour obtenir un freinage complet, et par exemple supérieure à 1,5 kg/cm2, que ce soit par un abaissement lent de la pression ou par suite de l'amorçage d'une manoeuvre de freinage rapide, le limiteur de pression maximum I interrompt la communication avec la conduite principale L du fait que la différence de pression qui prend naissance entre les chambres 1 et 4 surmonte l'action du ressort 7, à la suite de quoi la tige de soupape percée 6 est appliquée contre le plateau de soupape 10 et interrompt par ce moyen la communication entre la conduite d'air principale et la partie restante du dispositif de commande par l'air.
Si, lors d'un freinage rapide ou par suite de légères fuites dans la partie du dispositif de commande dans lequel se trouve l'air de la conduite princi- pale, la pression qui règne dans la chambre 5 s'est abaissée au-dessous de la valeur a mise, et par exemple en-dessous de 3,5 kg/cm2, la différence de pression entre les chambres 5 et 4 augmente, à la suite de quoi la soupape 10 se sou- lève et il se produit immédiatement une réalimentation de l'organe VIII de remplissage et de réalimentation à partir du réservoir d'air auxiliaire H par l'intermédiaire de la soupape 98 ouverte par suite de l'abaissement de la pres- sion de l'air auxiliaire.
Inversement, le limiteur de pres- sion maximum déclenche une pression trop-élevée dans la chambre 5 et par conséquent dans les autres chambres qui y sont reliées, par le fait que la tige de soupape 6 est retirée du Plateau de soupape 10 sous l'action de la mem- brane 3 et du ressort 7, à la suite de quoi la surpression peut immédiatement s'écouler par le conduit percé dans la
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tige de soupape 6 et vers la conduite L.
Dans le cas d'un cylindre de frein non étanche, le plateau de soupape 46 est soulevé par la tige de soupape 36 par suite de la baisse de la pression dans les chambres 41 ou 42 du régu- lateur de à trois pressions, à la suite de quoi il arrive immédiatement d'une façon continue autant d'air comprimé du réservoir d'air auxiliaire qu'il-en faut pour maintenir la pression dans le cylindre de frein. Si la pression baisse dans le réservoir d'air auxiliaire par suite de cet écoule- ment en..dessous de la pression de la conduite principale L, la soupape 10 s'ouvre dans le limiteur I de pression maximum,, et le réservoir d'air auxiliaire est réalimenté par L'inter- mediaire du conduit 14, de la chambre 15 de l'organe VIII de remplissage et de réalimentation qui est ouvert, et de la conduite 97.
De cette façon,.on obtient le résultat visé sous e) dans le préambule.
L'interrupteur d'écoulement XI est prévu pour le cas où le dispositif de commande à air devrait entrer en action, par exemple dans des trains comportant des fuites excessives dans les éléments d'accouplement de la conduite principale ou dans les manoeuvres de tirage, ce qui aurait pour con- séquence que l'écoulement ne pourrait être interrompu de la manière décrite à travers le limiteur de prélèvement IV parce que le régulateur de pression du robinet de freinage du conducteur réintroduit constamment autant d'air comprimé dans la conduite principale qu'il s'en écoule par l'accélé- rateur,
c'est à dire lorsque la différence de pression néces- saire à la fermeture du limiteur de prélèvement IV ne s'établit pas entre la chambre 52 de 1¯'¯air principal et la chambre de commande 50.
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/
Dans ce cas, la chambre sous pression 122 est alimentée par l'intermédiaire de la conduite 127 à section étranglée et de la conduite 128 par la chambre d'accumulation 121 qui se trouve sous pression sous 1'.effet de l'air principal qui s'écoule. Le temps qu'il faut pour assurer le remplissage jusqu'à la pression d'accumulation est alors une fonction précise du rapport entre le volume de la .chambre sous pression 122 et la section du conduit 127 à section étranglée.
Si la pression qui règne dans la chambre sous pression 122 dépasse une certaine valeur, la membrane 125 surmonte l'action du ressort 126, ce qui a pour effet que la soupape 124 se ferme. Par l'interruption du courant d'écoulement lespressions s'égalisent immédiatement au-dessus et en- dessous du piston 26 de l'accélérateur II, à la suite de quoi la soupape 24 se referme sous la pression du ressort 27. L'air comprimé s'écoule alors hors de la chambre 122,. par la conduite 128, le conduit 127 de section étranglée, la chambre d'accumulation.161 et le conduit 130 d'évacuation de l'air, pour passer dans l'atmosphère extérieure, à la suite de quoi la soupape 124 se rouvre et le dispositif de commande de l'air est de nouveau prêt à fonctionner.
Il est alors avantageux de choisir la valeur du temps nécessaire a,u remplissage de la chambre sous pression 122 de façon que dans les trains de marchandises on puisse par exemple prélever le volume de 15 à 20 wagons sans frein pneumatique à l'aide d'un dispositif unique de commande par l'air pour le premier échelon de freinage de service, avant que l'interrupteur d'écoulement XI entre en fonctionnement, tandis que cet intervalle de temps peut être réglé de façon à être plus court dans les trains omnibus..
Au lieu du ressort 126, cela peut être une pression d'accumulation réglable d'une manière correspondante par
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la-.,valeur du rapport entre la' section, de.la soupape 124 et celle de l'orifice d'écoulement qui conduit IL l'extérieur qui peut assurer la fonction de compression exercée sur la membrane 125.
Le desserrage du frein se fait de la manière suivante :
Si on.augmente la pression;dans la conduite principale L et par conséquent également dans la: chambre 29 de l'organe III de réglage à trois pressions, la tige de soupape creuse 36 descend, à la suite de quoi l'air comprimé parvient du cylindre de frein Br par la conduite 109, la chambre 103, la conduite 43, le poussoir creux-de soupape 36 dans la chambre 38 et la conduite 39,,et peut s-'échapper à l'ex- térieur par le conduit correspondant de desserrage du robinet IX.
Si on interrompt l'accroissement de la pression dans la o.onduite principale, ; et cela avant qu'on ait atte:int la pression normale de service, il s='établit finalement une pression de-freinage plus faible correspondant à la nou- velle pression dans la conduite principale. De cette façon, on peut desserrer le frein par échelons, d'une manière connue.
Si le desserrage du frein.se fait à la suite d'un freinage rapide précédent,;au cours duquel le limiteur I de la pression maximum est entré en fonctionnement, on ré- tablit d'abord par l'augmentation de la pression la communication par l'intermédiaire de-la tige de- soupape creuse 6, à la suite de quoi s'accomplit de la manière ci- dessus décrite la manoeuvre de desserrage.
SI la pression de l'air principal augmente pendant le desserrage d'une quantité déterminée au-dessus de là pression de:- 11 air auxiliaire, le plateau de soupape 10 se soulève en sens contraire de l'action du ressort 11, à la suite de quoi
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de l'air peut s'écouler de 18, conduite principale L dans le réservoir d'air auxiliaire.H et cela par l'organe VIII de remplissage et de réalimentation ouvert et la conduite 97.
Cet organe VIII de remplissage et de réalimentation est réglé de facon à fermer dès que la pression de l'air auxiliaire a atteint la valeur de la pression de commande à 0,2 kg/cm2 près environ ce qui rend impossible la con- tinuation du remplissage par ce moyen, même par des acoups intenses et longs de remplissage.
Dès que la pression qui règne dans la conduite princi- pale a atteint la valeur prescrite pour le premier échelon de freinage (par exemple 4,6 kg/cm2), le plateau de soupape supérieur 56 du limiteur de prélèvement IV s'ouvre sous la pression du ressort 59 et laisse ainsi s'échapper l'air des chambres 57,.22 et 20 de l'accélérateur II, ainsi que de la chambre 75 de l'organe VI d'introduction brusque.
Si la pression qui règne dans la conduite principale continue encore d'augmenter, la pression de freinage s'abaisse encore davantage par suite de l'effet de l'organe III de réglage à trois pressions, jusqu', ce que finalement, pour. une pression d'environ 0,3 kg/cm2 dans le cylindre de frein la pression de l'air auxiliaire qui s'exerce sur la membrane 70 de l'organe de fermeture ou d'arrêt V surmonte la pression régnant dans le cylindre de frein et qui s.'applique sur la membrane opposée 71 qui est plus grande à la suite de quoi le plateau do soupape 66 se soulevé sur son siège et ré- tablit la communication entre les réscrvoirs, ce qui est suivi du desserrage complet du frein.
Désormais,le réservoir d'air auxiliaire peut encore être entièrement rempli à travers la conduite de sensibilité 67. Finalement, l'organe à pression minimum se rouvre également.
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On voit par ce qui a été exposé ci-dessus au sujet du mode de fonctionnement,.que lors du desserrage du frein on peut donner de fortes impulsions de remplissage ayant la durée de la période de freinage ( dans la position F. par exemple,.45 à 50 secondes) sans que les réservoir soient sur- chargés, c'est à dire jusqu'à ce que la pression qui règne dans le cylindre de frein se soit abaissée à 0,3 kg/om2 environ.
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CONTROL DEVICE FOR COMPRESSED AIR BRAKES
SINGLE BEDROOM AUTOMATIC.
The rapid development which is taking place in the field of railway traction, and in particular the tendency to increase the speed of rapid trains. without increasing, as far as possible, the distances of the advanced signals, and to run more fast freight trains impose necessarily more severe operating conditions on the braking devices.
Whereas until now the known systems have even been satisfactory even when they included - certain faults in principle, it is more and more necessary to carry the improvement of compressed air brakes in all their functions up to the limit of their possible performance.
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In what follows, we will give, insofar as this is necessary for the understanding of the present invention, an overview of the conditions which must be fulfilled by a modern device for controlling compressed air for automatic brakes. single chamber compressed air.
At the same time, certain drawbacks affecting the principle of the already known embodiments will be brought out, in order then to define the object of the present invention and also to describe the means by which the intended object is achieved.
The brakes must come into action as much as possible at the same time throughout the train, both as current service brakes and as fast brakes, that is to say that the propagation speed of the command, which is obtained based on the length of the train and the length of the time interval between the time the pressure drop begins in the main line to the engineer's brake valve. locomotive and the instant when the pressure begins to increase in the brake cylinder, should be as great as possible. The theoretical maximum is then equal to the speed of sound, when compressed air is used exclusively as the transmission medium.
While the first wave of depression propagates at about the speed of sound, but is only of the order of magnitude of about 0.05 to 0.06 Kg / cm2 towards the end of a long pipe, the pressure drop which follows is represented by a very little inclined curve towards the end of the pipe and is, for example, of the order of approximately 0.1 kg / cm in four seconds in the long freight trains with 150 to 200 axles.
It is therefore easy to understand that all control devices the sensitivity of which is outside the pressure drop of the first de-
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pressure. have their entry zone in action in the slightly inclined part of the pressure drop curve and therefore cannot be delayed in action.
Improving the sensitivity of the control devices is therefore the first condition to be met. In general, therefore, efforts have been made to improve the sensitivity by using elastic membranes with low inertia and low friction as a member for transmitting the pressure between the chambers.
On the other hand, attempts have been made to accelerate the drop in pressure in the pipe, and this by causing the control device to draw from each brake, after it has come into action, and automatically, a volume of. determined air in the main air line.
But since the time interval which elapses until this removal begins is again a function of the sensitivity of the corresponding organ, it is not possible, even in this way, to prevent a certain delay from occurring. The solution has therefore been adopted which consists in entrusting the acceleration function to a special organ which operates independently of the main regulating organ which always comprises a relative inertia.
When using sliding pistons and spools, however, there are also certain limits to the sensitivity of this separate accelerator which cannot be exceeded.
However, high sensitivity of the control device is by no means a sufficient condition on its own to effectively obtain rapid application of the brake shoes, in particular when applying the brake.
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vice. It is only the first necessary condition. A second delay occurs in fact due to the value of the inertia inside the control device itself, that is to say that there is a certain internal time interval between the first entry into action under the effect of a drop in pressure in the main line and the onset of sudden penetration of the pressurized agent into the brake cylinder.
This delay is considerable in all known systems in which the accelerator itself is executed in the form of a friction piston having a certain inertia, or acts on a spool with a relatively long control stroke, in which either has combined the two devices presenting drawbacks or else the accelerator, sensitive by itself, only triggers the sudden penetration function through the intermediary of the main adjustment member which is relatively insensitive .
A proposal which in this respect is not devoid of interest aims at directing the compressed air taken from the main pipe, through the intermediary of a limiting valve, into the brake cylinder, even in service braking, which is undoubtedly the optimum of what is achievable as regards the moment when the increase in pressure in the brake cylinder begins. All the time, this solution. This is practically not applicable for accelerating service braking, for two reasons.
On the one hand, the volume of air taken from the main pipe varies according to the number of wagons fitted with a pipe, but without brakes; which have been inserted, which causes the initial brake pressure to also vary and
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may exceed the maximum admissible value, and on the other hand the volume of air taken from the main pipe is not sufficient when the volume of the brake cylinders is relatively large, to produce sufficient pressure for the application of the brake shoes, the consequence of this is that the high speed of transmission of the command along the train is only a theoretical value.
It can thus be seen that, in order to achieve effectively and practically a high speed of transmission of the control along the train, it is necessary, even in the case of the smallest service braking, to fulfill a third condition, namely that the increase pressure in the brake cylinder builds up as quickly as possible after it is started, so that the brake shoes effectively press against the wheels.
This result can only be achieved to a sufficient extent by penetration. sudden and vigorous air coming from the auxiliary air reservoir, As the introduction of the main air taken from the bottom of the brake cylinder, must not be done, for the reasons indicated, in the event of braking of service, the accelerator has generally been connected, eet effect, to what has been called a transmission chamber into which the main drawn air enters. The amount of increase in volume obtained in this way relative to the initial volume of the main line also determines the pressure drop obtained in that line.
Nevertheless, any solution which obtains the lowering of the pressure in the main air duct by the flow in a reservoir of invariable volume whether the latter is then constituted by the brake cylinder or by a transmission chamber, to the disadvantage of principle that, in the case of the existence of several wagons equipped with a
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When driving without a bleed-off device, the pressure drop becomes less and finally is no longer sufficient to hold the brake in the applied state.
With regard to the third condition stated, namely a rapid increase in the pressure in the brake cylinder until the application of the brake shoes even in the weakest service brakes, most of the known systems of order are based on the same principle.
The accelerator piston moves when a drop in pressure begins in the main air line under the action of the difference led e / the action of the pressure difference between this / main and the auxiliary air tank which is put in communication with said pipe by a filling reinure or a hole which exerts a throttling effect.
This movement has the effect of opening up an orifice through which the main air can flow rapidly into the transmission chamber, which has the effect of further moving the accelerator piston. Now, to this piston is connected either a spool or another valve which establishes communication between the auxiliary air reservoir and the brake cylinder through the intermediary of the minimum pressure valve which limits the pressure d. abrupt introduction of the fluid, whereupon the abrupt entry of the pressurized fluid can be accomplished.
The reason why the accelerator is most often controlled by the pressure difference between the main air and the auxiliary air is that, when releasing the brake, it is absolutely necessary to prevent the valves sudden introduction of the fluid coming into action again at the moment when the minimum pressure valve reopens. This is achieved in this way because, when the brake is released, the pressure in the main line under
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pressure is greater than the pressure of the auxiliary air on the opposite side of the accelerator, and the latter is therefore forced back into the release position and thus again interrupts the communication between the auxiliary air tank and the cylinder of brake.
But all accelerators based on this principle have an inevitable drawback. Their operation assumes that the pressure prevailing in the main pipe drops more rapidly than that prevailing in the auxiliary air tank. Now, a rapid increase in pressure in the brake cylinder. is inseparably linked to a rapid drop in pressure in the auxiliary air reservoir. If the drop in pressure caused by the bleed in the main air duct becomes weaker and slower as a result of the existence of several cars without pneumatic brakes, the accelerator also stops the sudden penetration of the pressurized fluid sooner.
If, on the other hand, a very large cross-section is given to the abrupt entry orifice of the pressurized fluid, which is favorable to obtaining the desired result, the pressure finally drops in the auxiliary air tank more quickly than in the pipe. air and the accelerator returns to its released position, that is to say, it interrupts communication or at least reduces the section of communication with the brake cylinder.
The variation, over time, of the sudden penetration pressure therefore always remains a function of the rate of the pressure drop in the main air duct and cannot be pushed further in this way. of a certain maximum. In another embodiment, the accelerator is controlled by means of the difference between the air
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the main and the auxiliary air, the initiation of the sudden penetration of the pressurized fluid however taking place via the main adjustment member: However, the latter is still relatively insensitive and only frees the passage section to the extent permitted by its own opening operation which also depends on the pressure drop in the main pipe.
There is a very close correlation between, on the one hand, the need for great sensitivity of the component which initiates the braking and the immediate and rapid increase in pressure / pressure in the brake cylinder, and on the other the need to interrupt the communication between the reservoirs and the main air line as abruptly as possible, first so that no amount of compressed air can flow back into the main line and then so that the pressure which is necessary to the control can especially not be lowered.
Of particular importance is therefore also the way in which the communication between the reservoirs and with the main air line is interrupted when starting a braking maneuver. The check valves used initially cannot therefore be considered, because, in the case where, from the locomotive, the reservoirs are overloaded under the action of a filling impulse. - bending under a pressure greater than the operating pressure, they do not or only to an insufficient extent allow the reciprocal equalization of the pressure between the main pipe and the reservoirs, which introduces the risk of the brakes entering in action involuntarily.
The control of this member must therefore be done so that, when the brake is released, reciprocal communication between the reservoirs is made possible without obstacle, while
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when initiating a braking maneuver, it must be interrupted as quickly as possible and when the brake is released it must be reestablished when the brake cylinder is pressed down to about 0 , 3 Kg / cm2 (release of the brake shoesà, after which the brake is released completely by equalizing the pressure between the reservoirs. At the same time, it is necessary to release the brake. give energetic and long-lasting impulses of filling without overloading the reservoirs.
All designs which use check valves in combination with very small throttle openings, or where the auxiliary air reservoirs are loaded beyond the accelerator filler groove, or where this closing device is closed by the pressure difference between the main air and the control air have the basic disadvantage that overload is not made impossible in principle, but can simply be avoided by limiting the duration of the filling pulse. Other systems use the movement, transmitted to a spool, of the three-pressure regulator, to interrupt or re-establish communication of the control chamber with the other chambers of the control device.
Although this arrangement is, in principle correct, its drawback consists in that this member is relatively insensitive, which makes the necessary interruption which has been mentioned above uncertain, in particular when drawers are used. Another embodiment involves the use of the increase in the braking pressure caused by the operation of the three-pressure regulator, for the control of the closure member.
While for the release of the brake this arrangement seems good, it is in fact very unfavorable as regards the condition of a
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rapid closing, because the interruption can only occur when the pressure in the brake cylinder has reached a value of approximately 0.3 to 0.4 Kg / cm2, which has the effect that all the factors which reduce the speed of propagation of the command along the train add up with regard to this closing function.
Another provision, which has already been cited at. Regarding the speed of penetration, it is true to obtain, with regard to the first rapid closure, the best effect, given that the air taken from the. main drive by a firm sensitive accelerator, on its way to the brake cylinder, the closing member by dynamic pressure or sudden build-up.
This pressure increase decreases, however, immediately after interruption of the sample by the limitation valve provided for this purpose and lowers the pressure to the value of the pressure prevailing in the brake cylinder, and when the latter is not fitted. in the meantime above 0.3 Kg / cm, as can happen with a device, when the strokes of the brake pistons are relatively large or the brake cylinders relatively large, the closing member reopens, as a result of which the brake can again be released completely without being wanted.
Apart from the basic conditions described, the automatic single-chamber control must allow the pressure in the brake cylinder to increase or decrease in stages, by corresponding lowering or raising of the pressure in the pipe. main.
In recent systems that are known, this condition is fulfilled mainly by means of an adjustment member
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at three pressures, which under the pressure of the constant control air under the variable pressure of the main air, and under the pressure of the brake cylinder acting in the opposite direction to the difference of the first two, puts the brake cylinder in communication with the auxiliary air tank, or with the outside air, or interrupts both communications when the device is in a state of equilibrium.
The pressure of the brake cylinder must reach its prescribed maximum value when the pressure drop in the main air line reaches a pre-determined value, for example 1.5 Kg / cm2, and must not increase. more as the main air pressure continues to drop.
This condition is generally fulfilled by the fact that the value of the volume of the auxiliary air reservoir is chosen for an average stroke of the brake piston, so that the maximum pressure that can be reached in the brake cylinder corresponds to the compensating or equalizing pressure between the brake cylinder and the auxiliary air reservoir.
This solution leads to the use of an appropriate auxiliary air reservoir for each dimension of the brake cylinder.
However, when the stroke of the brake cylinder is variable, this maximum pressure also varies.
Apart from the condition constituted by the limitation of the maximum pressure in the brake cylinder, it is also necessary to be able to adjust the variation over time of the increase in pressure according to the type of train (freight train, omnibus train or express train).
In addition, in freight trains, a loaded wagon must be able to be braked more strongly than an empty wagon, and,
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in both cases the brake cylinder filling time and the release time must be equal. In express trains, the intense braking action must be engaged and deactivated automatically according to the driving speed. The best known method of braking the load in freight trains consists of the combination of the control device with a brake linkage having a transmission ratio which can be mechanically changed. On the other hand, more intense braking is also obtained by the use of a second brake cylinder and a second auxiliary air reservoir.
This embodiment is also used in particular for express train cars. In this case, it can be seen, in the known control devices, in particular in slide controls, that these systems are no longer able to fill the large volumes of the brake cylinders within the prescribed period and up to at maximum pressure, therefore special pressure transmission devices are required to control the second brake cylinder.
In addition, a system of this type requires the implementation of material means, important.
To avoid the need for a mechanical device taking into account the change in the load, systems have been realized which allow to produce, by means of the control device itself, for the same pressure drop in the main air duct - two brake pressure steps or more. With these solutions, however, the condition of equal filling and release times at different pressure steps is not satisfied, or an attempt has been made to achieve this only by insufficient means.
In all control devices which allow the setting of different pressure steps in the cylinders
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brake, the limitation of the maximum pressure in each case requires a special device, since it is only at the highest pressure stage that the pressure in the brake cylinder can be equal to the equalization pressure with the auxiliary air tank.
In the known embodiments, this limitation is obtained, inter alia, by the fact that the pressure difference between the control air and the main air acts in the main regulator at three pressures - through the intermediary of a spring at initial tension acting in the opposite direction to the brake pressure, this spring being compressed by a determined maximum pressure, as a result of which it is no longer possible to push back and open the inlet valve, even when the pressure continues to drop in the main air line.
The disadvantage of this mode of limitation lies in the fact that the spring must produce or provide a tension of more than one hundred kilograms. It therefore becomes very large and heavy, or has an action that lacks precision.
Another proposed solution consists in providing by means of a special member a separation between the part containing the main air of the control device and the main air duct, as soon as the drop in pressure has reached, for example, the value of 1.5 Kg / cm2.
This solution however has two drawbacks. First, the volume of the part containing the main air in the controller is relatively small, so that the smallest leaks quickly cause the pressure to drop. Secondly, as a result of its inertia and internal dynamic accumulation phenomena, the valve closes either too early or too late, in
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/ a very rapid reduction in pressure (rapid braking).
The time it takes to fill the empty tank cannot in known systems be reduced below a certain minimum, because in general the holes which are used for filling the containers act at the same time as sensitivity conduits. , by causing a throttling between the main pipe and the reservoirs when starting braking, thereby producing the first pressure difference necessary for the control device to come into action.
It is impossible to avoid that when increasing the sensitivity of the control device by reducing these sections of sensitivity the filling slows down or that by increasing the sections the sensitivity decreases.
This fact is also closely related to what has already been said above about the speed of propagation of the control pulse along the train.
The object of the present invention is to systematically avoid the drawbacks listed above.
Its purpose is a) to obtain an increase in the speed of propagation of the control pulse along the train up to the maximum limit value that can be reached in the compressed air brakes within the framework of the prescribed insensitivity, regardless of the nature of the braking operation (service braking or rapid braking). b) to obtain an increase in the speed of sudden penetration of the fluid in the service braking maneuvers and to obtain an undue sudden penetration speed.
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depending on the nature of the braking operation.
c) to keep constant the pressure drop achieved automatically by the control device in the main air duct for the first service braking stage, regardless of the volume to be taken from the main air duct, in such a way that the number of wagons which are only fitted with through-ducts cannot significantly influence the reduction in pressure either. d) to maintain constant the pressure of initial introduction of the pressurized fluid into the brake cylinder, independently of the volume taken from the main air duct, whatever the operating conditions.
e) to keep the maximum pressure in the brake cylinder to a large extent, irrespective of the value of the piston stroke and the volume of the auxiliary air reservoir. f) obtain the braking of the load in the freight wagons or the increased braking - depending on the speed of the express cars without mechanical adaptation to the load of the freight wagons or additional pressure conversion device, in combination with second / second brake cylinder and one / auxiliary air reservoir.
The new control device will be able, for example, to produce two pressure stages for which equality is achieved between the times for filling the brake cylinder and the times for releasing - either by reversing a lever in the freight wagons, either by any known automatic reversing maneuver depending on speed, in express cars.
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g) to realize, for the maximum filling sections adjustable by replacement of orifices or throttle bores, sections large enough so that even the brake cylinders of the largest volume can still be filled in a very short time ;
(h) to reduce the time to fill empty reservoirs to one half or one third of the time previously required, so as to quickly restore the brakes to working order.
The present air control device for single-chamber automatic compressed air brakes is characterized by the combination: of an adjusting device (I) of an accelerator (II) which has a valve (24) mounted by the main air which escapes, from a bleed limiter (IV) comprising a valve (56) with two valve plates which open and close in an alternating manner, of a member ( VI) sudden introduction comprising a valve (78) subjected to the action of the pressure of the auxiliary air and a light spring, a closing member (V), a pressure limiter minimum (VII), a filling and resupply device (VIII) as well as the adjustment device (III) of the braking pressure necessary for the adjustment of said braking,
these members being combined with each other and reciprocally adjusted so that, on the one hand, one can produce a first abrupt and rapid penetration of the compressed agent into the brake cylinder, on the other hand one can vary the pressure in the brake cylinder in two different stages and of limited maximum value, depending on the pressure prevailing in the main air duct; in this
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However, the accelerator (I) bleed valve (24) comes into action initially under the effect of the low value preasion differences that occur between the main air and the auxiliary air when priming a braking maneuver;
.from the instant of its opening this bleed valve is kept open by the main air which escapes by acting on the piston (26) connected to said valve regardless of subsequent variations in the pressure difference between the main air and secondary air, until the main air flow
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either Interrupted or.blen.p [ar-.un..p limiter; lift (IV) which closes when a determined pressure drop in the main air duct under the action of the pressure difference which occurs form between the main air and the control air, or two-wall an interrupting device (XI):
of the flow which cooperates with the bleed limiter and which in the absence of a sufficient pressure difference between the main air and the control air closes itself after a time interval of the duration desired under the action of the main airflow accumulation pressure; the member (VII) serving for the sudden introduction of the fluid opens by the action of a sudden: accumulation pressure produced in the chamber (75) by the main flowing air, .pressure -which is equal ,,. during the flow, to a multiple of the pressure difference ... which arises between the main air and the secondary air;
this accumulation pressure increases, after interruption of the intake of the main air by the intake limiter (IV) and opening of the lower valve (56), to become equal to the total pressure prevailing in the main pipe . It follows that the onset of the sudden penetration
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tration of the auxiliary air in the brake cylinder by means of the member (VI) of, sudden penetration coincides practically and without delay with the entry into action of the accelerator (II);
simultaneously the communication between the main air duct, the auxiliary air tank (H) and the control tank (St) as well as the communication between the latter two is interrupted by the closing device (V), under the action of an accumulation pressure produced by the auxiliary air which suddenly enters the chamber (63) and acts in the opposite direction to the pressure existing in the chamber (61); this accumulation pressure during the duration of the sudden penetration of the fluid, is a multiple of the pressure which arises in the brake cylinder (Br) after the desired pressure of sudden penetration in the brake cylinder has been reached. brake, the above communication is kept closed by this last pressure.
The air control which is the subject of the present invention is shown in the accompanying drawings in which:
Figure 1 is a schematic representation of the arrangement of the valves and pipes.
Figure 2 is a section on a larger scale of a group of valves.
Figures 3, 4, 5 and 6 show the control valve in different operating positions.
For more clarity the main air, the auxiliary air and the control air are differentiated in drawing 1 by special hatching: hatching in solid lines inclined to the right upwards for the main air
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solid lines slanting upwards to the left - for auxiliary air; solid and alternating dashed hatching slanting upwards to the right - for control air
The air control device consists of a number of chambers, reservoirs, valves and pipes which are grouped into units or sets according to their function.
These assemblies are called maximum pressure limiter I, accelerator (II), three-pressure regulator (III) flow limiter (IV), closing device (V), sudden introduction device (VI), minimum pressure device (VII), filling and supply unit (VIII) reversing valve (IX), brake cylinder filling time limiter (X), flow interruption device (XI), auxiliary air tank H, control air reservoir St and brake cylinder Br, which are connected to each other by corresponding pipes. In what follows, the control members which are to be considered as sets or units will be described first of all.
The maximum pressure limiter I consists of a chamber 1 connected to the main line L and separated by membranes 2 and 3 from chambers 4 and 5. Chambers 1 and 5 are in communication with each other by the pierced valve stem 6 which carries the membranes 2 = and 3 and which transmits to them the pressure of the spring 7. The valve plate 10 constitutes, under the pressure of the spring 11, the closure between the chambers 5 and 12 The compressed air which enters during filling through the pipe L can therefore reach the chamber 5 through the pipe pierced in the valve stem 6. The chamber 4 is in communication with the pipe 13 and is under the action of l. air of: command.
Bedroom 12
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is in communication through the duct (14) of reduced section with the chamber 15 of the filling and resupply member (VIII). The role of this unit and that of the others will be described later in connection with the operation of the entire control device.
The accelerator (II) (see also figure 2) consists of: the chamber 16 which is in communication, by the pipe 17, with the chamber 5, the chamber 18 which is connected to the pipe d The auxiliary air 19, the small chamber 20, the cylinder 21 and the chamber 22. The chamber 16 is separated from the chamber 18 by the membrane 23 The closure between the chambers 16 and 20 is linked by the plate of - The valve 24 which is rigidly connected to the piston 26 and to the valve rod 25 and is subjected to the action of the. pressure supplied by the spring 27. Between the valve stem 25 and the membrane 23, there is no rigid connection, so that the movements of the membrane 23 can only exert an action on the valve stem 25 in one sense.
The chambers 20 and 22 are separated from each other by the piston 26, but there remains between the latter and the cylinder 21 in a permanent manner a free annular air gap. The chamber 22 is connected by the line 28 to the sampling limiter (IV).
The three-pressure regulator (III) consists of chambers 29 and 30 which are separated from each other by diaphragm 31. Chamber 29 communicates via pipe 32 with chamber 16 and therefore below The influence of the air from the main line, while the chamber 30 is under the influence, through the lines 33 and 34, of the commando air. The membrane 31 is connected through the sealing wall 35 to the pierced valve stem.
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36..Between the wall 35 and the (membrane 37 is the chamber 38 which can be put in communication with the external atmosphere by means of the pipe 39 and the valve IX .. In the chamber 38 opens the duct of = hollow valve stem 36.
The membranes 37 and 40 are supported on the valve stem 36 .. Above the membrane 37 is the chamber 41 which is placed in communication, by means of the valve IX and depending on the position of the latter, either with the ' bedroom! 42 above the membrane 40, or with the outside atmosphere. A pipe 43 communicates the chamber 42 via the filling time limiter X with the brake cylinder Br.
The valve stem 36 and the membranes 40, 37 and 31 which are connected to it are subjected to the pressure of the spring 47, so that the conduit pierced in the valve stem 36 can enter into communication, through the free slot 48. , with the chamber 42. Above the chamber 42 is the chamber 44 which is separated from the chamber 42 by the valve plate 46 on which the spring pressure 45 acts. The chamber 44 is placed in communication with the chamber. line 49 filled with auxiliary air and leading through valve IX to the auxiliary air tank H.
The IV withdrawal limiter consists of the chamber 50 which is connected to the control air line 51.
Above the chamber 50 is the chamber 52 which is placed in communication by the pipe 53 with the chamber 16 of the accelerator II. the chamber 50 is separated from the chamber 52 by the membrane 54. To the membrane 54 is connected the valve stem 55 which carries the valve plate 56 with double seat. The chambers-52 and 57 are separated by the lower plate of the double-seat valve 56 which is subjected to the action of the pressure of the spring 59. The opening which can
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be closed by the upper plate of the double-seat valve 56 led into the atmosphere through the chamber 121 of the flow interruption device XI, as will be described later.
The chamber 57 is placed in communication through line 60 with the abrupt fluid introduction device VI, and through line 28 with chamber 22 of the accelerator II.
The closure member V consists of the chambers 61,
62 and 63. In the chamber 61 opens the pipe 64 which is in communication, via the pipe 17 and the limiter I of the maximum pressure, with the pipe L of the main air.
The control air line 65 begins in the opens and / chamber 61 and / closes at the same time as the line 64 through the valve plate 66. The auxiliary air line 68 opens into the chamber. the chamber 61 via the sensing line 67. The valve plate 66 is connected by the valve stem 69 to the membranes 70 and 71. The chamber 62 between the membranes is in communication with the outside atmosphere. The chamber 63 is in communication via line 72 with the minimum pressure member VII.
The snap-in valve VI consists of the chambers 73, 74, and 75. The chamber 73 is connected by line 76 with the auxiliary air reservoir H and is separated from the chamber 74 by the valve plate 78. subjected to the pressure of the spring 77. The chambers 74 and 75 are separated from each other by the diaphragm 80 which is connected by the valve stem 79 to the valve plate 78. The chamber 74 is in communication by line 81 with chamber 82 of the minimum pressure member VII ...
The minimum pressure organ VII consists of the chambers
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82, 83, 84 and chamber 85 which communicates with the outside atmosphere. Chamber 84 is separated from chamber 85 by diaphragm 87. Valve stem 88 is connected to diaphragm 87. It passes through sealed wall 89 to enter chamber 83 and carries valve plate 86. The latter is held by the pressure of the spring 90 in the open position. The chamber 84 is in communication, via the pipe 91, with the nozzle 92 which is inserted in the brake pipe 93 and which produces during the circulation of the fluid a certain pressure in the chamber 84.
The filling and re-feeding unit VIII consists of the chambers 94, 95 and 15. The chamber 94 which is separated from the chamber 95 by the membrane 96 is subjected via the pipes 13 and 14 to the action. control pressure. The chamber 95 is put into communication via the line 97 with the auxiliary air reservoir H.
The chambers 15 and 95 are separated from each other by the valve plate 98. The valve plate 98 is connected via the valve stem 99 to the diaphragm 96 and is subjected to the pressure of the valve. spring 100.
The filling and replenishing member VIII is in communication via the duct 14 of reduced section with the chamber 12 of the limiter I of the maximum pressure.
The changeover valve IX which is shown in detail in Figures 1, 3, 4,5 and 6 consists of an internal cone 110 of the valve plug in which are at a certain axial distance from each other two different sets of filling conduits 113 and 114 and of release conduits 115 and 116 corresponding to the different filling and release times according to the types of braking (freight trains, omnibus trains,
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express trains), and at an even greater distance following a, xe the maneuvering groove 117 by means of which the second return diaphragm 37 of the three-pressure regulator III is placed in communication with the outside air. laughing,
and on the other hand of an outer valve cone 111 which pivots in the casing IIIa of the control device and which releases by a radial rotation either the filling play 113 at the same time as the release play 115. or, by interrupting this communication, the filling set 114 at the same time as the loosening set 116.
In the first case, the second return membrane 37 of the pressure regulator III is at the same time placed in communication with the outside air. In the second case, on the contrary, it is put in communication with the chamber 42.
Consequently, using the internal cone of the plug, the device can be adjusted according to the type of train, i.e. depending on whether it is a freight train G, an omnibus train P or an S express train while with the external valve cone the device can be adjusted according to different braking pressure steps, the latter cone being mounted in series with a known U member, controlled as a function of the speed, for automatic switching from one of the different pressure stages to the other.
The imiter X of the time required to fill a brake cylinder consists of chambers lol, 102, 103 which are separated from each other by membranes 104 and 105. Chamber 102 is constantly in communication with the outside air. The two membranes are connected by the valve stem 106 which carries the valve plate 107 at the pierced end. When the valve is closed, the braking air which, coming from the three-pressure regulator III, passes through the pipe. 43, can only flow through the
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peroyed valve stem 106 and constricted section 108 in valve plate 107 and through line 109 to. the brake cylinder Br.
The flow switch XI consists of the accumulation chamber 121 which is in communication on the one hand by the constricted section 127 and the pipe 128 with the pressure chamber 122 and on the other hand by the valve 124 with the chamber 123 which: ¯ opens into the external atmosphere. In parallel with the valve 124 is mounted the small air discharge orifice 130 which is constantly open. The pressure chamber 122 is gripped by the chamber 123 which is in communication with the outside air through the diaphragm 125. The diaphragm 125 is connected by the valve stem 129 to the valve plate 124 and is subjected to the pressure of the valve. spring 126 ..
The units described can be housed in one or more boxes, depending on the space available in the car or wagon or in the locomotor for their installation. The operation when filling empty containers or tanks, when braking and when releasing the brakes will be described below.
The filling of empty tanks' is accomplished as follows: the compressed air which comes from the main pipe L enters the chamber 1 of the maximum pressure limiter I and passes from the latter through the pipes 17 and 64 into the chamber 61 of the closing member V. Under the action of the pressure exerted on the membrane. 70, the valve plate 66 rises from its seat.
The compressed air can then flow through line 65 to the control tank St, in front of which is mounted a reduced throttle section 120, so that in line 65 and into the control chambers 50, 3.0, 94 and 4 which are connected to it by pipes 51,34, 33-and 13
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There is practically unreduced pressure of the main pipe.
Compressed air, on the other hand, flows out of chamber 61, through sensitivity section 67 and line 68, to auxiliary reservoir H. As a result of the constriction that occurs in the section of sensitivity 67, the pressure in the part of the control device occupied by the auxiliary air is lower than in the control chambers connected before the throttled section 120 of the control tank St.
This has the consequence that the membrane 96 of the filling and replenishment member VIII raises the valve plate 98 in the opposite direction to the pressure of the spring 100 and thereby establishes communication between the chambers 15 and 95, which reduces the pressure in the chambers 12 and 15 to the value of the pressure prevailing in the auxiliary air reservoir H. At this moment, the compressed air which leaves the pipe L can also lift the valve plate 10 in sound contrary to the action of the spring 11 and flow, through the constricted section 14, the chamber 15 and the pipe 97, into the auxiliary air tank.
By this means, the duration of the first filling period is greatly reduced, and the condition stated above under h) in the preamble is satisfied.
The spring 100 of the filling and replenishing member VIII is at the same time adjusted so that this valve closes as soon as the auxiliary pressure is approximately 0.2 kg / cm 2 lower than the control pressure.
The rest of the filling is then carried out exclusively through the sensitivity duct 67 of the closure member V. Air from the main line flows through line 17 also into chamber 16 of accelerator II, as well as into chambers 52 of accelerator II.
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flow limiter IV or 29 of the regulator III to three pressures, which are connected to the chamber 16, by the conduits 53 and 32. The auxiliary air arrives by the maneuvering valve IX and the conduit 49 in the chamber 44 regulator III at three pressures, where the passage to the chamber 42 and therefore to the brake cylinder is closed by the valve plate 46 which is in the closed position.
The auxiliary air arrives through line 19 into chamber 18 of accelerator II and through line 76 into chamber 73 of abrupt introduction member VI, where the continuation of the path to the cylinder -brake: is closed by the valve plate 78.
If the tanks and chambers are momentarily overloaded during the first filling by too high a pressure supplied by the line, an automatic equalization or compensation of the pressure takes place by the valve 66 of the shut-off device. or closing V which is open, until in all the tanks and chambers which are put in '; communication with them reigns at the end of filling the same pressure.
When the device is in this operating state, the air has been evacuated from the following components: the brake cylinder Br via line 109, chamber 103, line 43,, chamber 42,: valve stem hollow 36, the chamber 38 of the three-pressure regulator III, and on the other hand through the pipe 39 and the corresponding release pipe of the maneuvering valve IX which abuts it to the outside; the chamber 63 of the closure member V; the chamber 83 of the member VII at minimum pressure, the chamber 74 of the abrupt introduction member VI, which chambers are connected by the chamber 83 and the pipe 93 to the brake cylinder whose air has been
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evacuated in the manner already described.
The chambers 20 and 22 of the accelerator II, the chamber 57 of the sample-limiting member VI and the chamber 75 of the abrupt introduction member VI which is connected thereto are in communication with the outside air through the open valve 56 of the IV sampling limiter. On the other hand, all chambers of flow switch XI are also drained of air.
Braking is carried out in the following way:
If, in the main line L, one causes, by hand or by means of a mechanical device, a drop in pressure prescribed to initiate the braking, the pressure supplied by the main line drops in the chamber 16 of the The accelerator II somewhat faster than the pressure of the auxiliary air in the opposite chamber 18 because of the sensitivity duct 67 provided in the sensitivity member V. As a result, the membrane 23 lifts the valve plate 24 (FIG. 2) from its seat in a known manner. This allows the air from the main line to suddenly flow out through chambers 20 and 22 of accelerator II, the very small accumulation chamber 57 of the bleed IV limiter, and through the chambers. - Popes 56 and 124.
At the same time, in the very small accumulation chamber 57 which is connected to the also very small chamber 75 of the abrupt introduction member VI, there is momentarily at the start of the withdrawal a pressure d. relatively very high accumulation. Under the action of this pressure, the membrane 80 pushes the. valve 78 abruptly, whereupon auxiliary air can flow through a large opening through chamber 74, line 81, and through pressure member VII.
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minimum very quickly in the brake cylinder Br.
When the desired pressure for sudden introduction has been reached (application of the brake shoes), the valve 86 closes as a result of the filling pressure which is exerted on the diaphragm 87, in the opposite direction of the pressure. the action of the compression spring 90! and communication between the auxiliary air reservoir and the brake cylinder - through line 93 is cut off.
With the opening of the abrupt introduction member, there occurs in the very small accumulation chamber 83 of the member VII a minimum pressure during the flow lasts and in comparison with the pressure prevailing in the brake cylinder, a significantly higher build-up pressure which propagates through line 72 into chamber 63 of closure member V, after which diaphragm 71 abruptly applies valve plate 66 on its seat, which has the effect of interrupting the communication between the main air duct 64 and the auxiliary reservoir H and the control reservoir St and consequently also between the pipes and chambers connected to these reservoirs. see.
The operation of which the different phases have just been described takes place in reality very rapidly, so that the onset of rapid penetration of the compressed fluid and the interruption of communication between the different reservoirs practically coincide with the start of sampling by the accelerator II, so that, practically, even with a relatively large section for the sensitivity orifices 67 and 120, no quantity of air can flow back into the main pipe.
These first functions begin immediately and independently of the
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kind of braking (ranging from minimal service braking to rapid braking), because they are caused directly by the accumulating pressure of the flowing main air, and they provide the result set out in the preamble under a) and b). As soon as the accelerator II enters into action, the continuation of the pressure variation in the main air part on the one hand and in the auxiliary air part on the other hand can occur. accomplish immediately and independently.
In particular, the withdrawal from the main pipe via the IV sampling limiter can continue to last regardless of the volume to be taken from the main pipe (number of wagons without pneumatic brake) until the pressure in the main pipe has dropped to the value prescribed for the first braking step, as a result of which the pressure difference which forms between the chamber 50 which is in communication with the control tank St and the chamber 52 which is in communication with the main line overcomes the action of the spring 59. The upper valve plate 56 is applied to its seat, which interrupts the communication of the main line with the outside air.
The independence of the variation of the main pressure and of the auxiliary pressure is obtained after the accelerator II has come into action for the first time by means of a new version of the accelerator, shown in figure 2. The throttle valve II is made in the form of a very small, light weight plato 26 which moves absolutely frictionlessly in the bore of cylinder 21 by means of an annular air gap which is in an air gap. determined ratio
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with the passage section of the valve opening.
At the moment when the withdrawal begins in the chamber 16, and therefore also in the main pipe, there is in the very small chamber 20 a momentary build-up pressure of high value which has the effect of lifting the piston 26 up to 'at the height of the flow orifice 28, position in which it is obliged to remain by performing an oscillating movement as long as the flow continues through the open valve 56 of the IV bleed limiter and through the open valve 124 of the flow switch XI, and this in a manner entirely independent of the sequence of the pressure variation. in chambers 16 and 18 of the accelerator-II, which has the effect of providing the result stated under c) in the preamble.
The passage section of the valve 78 of the sudden penetration valve VI can then be given a value which is even so large that the pressure drop in the auxiliary tank is ahead of that which occurs in the main pipe. , without the sampling being interrupted for all that, because in this case the valve rod 25 of the accelerator II cannot follow the diaphragm 23 pushed down. But as soon as the flow is interrupted by the regular closing of the upper valve plate 56 of the IV sampling switch, the spring 27 pushes the oscillating piston 26 back and consequently the valve plate. 24 in his seat.
Otherwise, that is to say when the volume of air to be taken from the main pipe is low compared to the volume to be suddenly introduced into the brake cylinder and consequently the flow at the exit of the main pipe is finished
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before the sudden introduction pressure in the brake cylinder has reached the prescribed value, it settles in the chamber 57 of the IV sampling limiter and in the chamber 75 of the VI introduction member abrupt, which is in communication through line 60 with this chamber 57, the full pressure of the main line as a result of the communication of the chamber 57 with the chamber 52 through the lower valve plate 56 now raised.
Under this pressure exerted on the. membrane 80, the valve plate 78 continues to be held in the open position, so that the sudden penetration can continue until it is in turn interrupted by the operation of the valve member. minimum pressure VII. In this way, the result referred to under d) in the preamble is obtained.
To prevent the member VII at minimum pressure from closing prematurely due to the action of the relatively high accumulation pressure prevailing in the control device, compared to the pressure in the brake cylinder, the chamber 84 is connected to the braking duct by a nozzle 92 which produces a relative depression. As long as the flow lasts (as a result of the brake piston being pulled apart until the brake shoes are applied), there is a lower pressure in chamber 84 than in the brake cylinder. At the instant when the stroke of the brake piston comes to an end, a back-up build-up in line 93 occurs, whereupon the pressure suddenly increases in chamber 84, while the diaphragm 87 overcomes the action. of the spring 90 and consequently causes the closing of the valve plate 86.
At this moment of the interruption of the flow
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or traffic; the pressure rises immediately in the small chambers 82 and 74. to the value that prevails in the auxiliary air tank, which has for. effect of pushing the diaphragm 80 upwards: and again passing the valve plate 78 also into the closed position under the action of the spring 77. The surface of the valve plate 86 subjected to the action. auxiliary air pressure is determined so that the spring 90 is able to cause reopening only when the pressure in the brake cylinder. has dropped to less than 0.3 kg / cm2, ie only after complete release of the brake.
The three-pressure regulator III, which is not influenced by the sudden insertion operation, has moved into the closed position, as a result of the pressure difference between the chamber 30 subjected to the pressure of control and the chamber 29 subjected to the pressure prevailing in the main pipe. As the pressure continues to drop in the chamber 29 containing the air at the main line pressure, the valve plate 46 is raised, whereupon compressed air may continue to flow. flow towards the brake cylinder Br through corresponding pipes for filling the valve IX from the auxiliary air reservoir H and through the pipe 49, the chambers 44 and 42, the pipe 43, the chamber 103 and the pipe 109.
The pressure of the brake cylinder which originates in the chambers 42 and 41 acts in the opposite direction to the pressure difference existing between them. rooms ¯29 and 30; which has the effect that we can by variation of the pressure. in the main pipe obtain any braking and release steps.
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By inserting, at will, chambers 42 and 41 of different active section, it is possible to give a greater or lesser value to the pressure of the brake cylinder which corresponds to a determined pressure in the main pipe. Switching on and off is effected by means of the special valve IX, by means of which any and corresponding interchangeable filling and release lines are inserted at the same time and corresponding more or less great, in order to achieve times brake cylinder filling and release in positions G, P and S for both pressure stages.
This arrangement makes it possible to brake with different intensity from loaded or unloaded freight wagons, both in normal freight trains and in freight trains accelerated in position P, or to brake with different intensity depending on the speed. operation of express train cars, without the use of a mechanical device taking into account the variations in the load in the freight cars or of a second brake cylinder or of a special device for transforming the pressure in the the express brake.
The passage section of the three-pressure adjustment valve 46 is sufficient both to supply the brake cylinder in position S and to fill even the largest brake cylinder up to the maximum pressure in the minimum prescribed time. The special brake cylinder filling time limiter X also ensures, as will be described later, the automatic insertion of a small filling duct for the case of express train braking below. the speed limit applicable to heavy braking.
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Indeed, if the air has been evacuated from the chamber 41 of the three-pressure regulator by the operation of the reversing valve U controlled as a function of the speed, that is to say if it is the high step of pressure which was put into service, the air was also evacuated from the chamber 101 of the filling time limiter X. The braking pressure which acts on the diaphragm 105 in the chamber 103 lifts the valve plate 107 from its seat, which has the effect that the compressed air which comes from the three-pressure regulator III through the line 43 can pass without obstacle and at a speed which is simply determined by the corresponding filling line in the IX valve.
If, on the contrary, the pressure step is activated. lower, it is also the brake pressure which originates in the chamber 101 as a result of which the diaphragm 104 of a larger active surface overcomes the pressure. of the opposing diaphragm 105. As a result, the plate of valve 107 is applied to its seat,, following which the compressed air can only flow through the corresponding smaller passage 108 passage of the valve plate
107 to the brake cylinder, so that: the low pressure is reached at the same time as the high pressure.
In this way, the results referred to under f) and g) in the preamble are obtained.
To limit the maximum pressure in the brake cylinder to the permissible value in each case occurring in service and to keep it practically independent of the length of the piston stroke; brake -as well as the volume of the auxiliary air reservoir ,, the part of the control device which is subjected to the pressure of the main air is connected via the pressure limiter I
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maximum pressure at the main air line L.
As soon as the pressure drop in the main line becomes greater than is necessary to achieve full braking, and for example greater than 1.5 kg / cm2, whether by slow lowering of the pressure or as a result the initiation of a rapid braking maneuver, the maximum pressure limiter I interrupts communication with the main pipe L because the pressure difference which arises between chambers 1 and 4 overcomes the action of spring 7, whereby the pierced valve stem 6 is pressed against the valve plate 10 and thereby interrupts the communication between the main air line and the remaining part of the air control device.
If, during rapid braking or as a result of slight leaks in the part of the control device in which the air from the main line is located, the pressure in chamber 5 has fallen below of the value set, and for example below 3.5 kg / cm2, the pressure difference between chambers 5 and 4 increases, as a result of which the valve 10 is raised and there is immediately a resupply of the filling and resupply unit VIII from the auxiliary air reservoir H via the valve 98 opened as a result of the lowering of the pressure of the auxiliary air.
Conversely, the maximum pressure relief valve releases too high a pressure in chamber 5 and consequently in the other chambers connected to it, by the fact that the valve stem 6 is withdrawn from the valve plate 10 under the valve. action of the diaphragm 3 and the spring 7, following which the overpressure can immediately flow through the duct pierced in the
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valve stem 6 and to pipe L.
In the case of a leaking brake cylinder, the valve plate 46 is lifted by the valve stem 36 as a result of the pressure drop in the chambers 41 or 42 of the three-pressure regulator, at the as a result of which there immediately arrives in a continuous manner as much compressed air from the auxiliary air reservoir as is necessary to maintain the pressure in the brake cylinder. If the pressure in the auxiliary air tank drops as a result of this flow below the main line pressure L, the valve 10 opens in the maximum pressure limiter I ,, and the tank d Auxiliary air is re-supplied via conduit 14, chamber 15 of filling and re-supply member VIII which is open, and conduit 97.
In this way, the result referred to under e) in the preamble is obtained.
The XI flow switch is intended for the case where the air control device should come into action, for example in trains with excessive leaks in the coupling elements of the main pipe or in the pulling maneuvers, which would have the consequence that the flow could not be interrupted in the manner described through the IV bleed limiter because the pressure regulator of the driver's brake valve constantly reintroduces as much compressed air into the main line as 'it flows through the accelerator,
that is to say when the pressure difference required to close the IV sampling limiter does not establish between the chamber 52 of the main air and the control chamber 50.
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/
In this case, the pressure chamber 122 is supplied via the conduit 127 with a constricted section and the conduit 128 by the accumulation chamber 121 which is under pressure under the effect of the main air which flows. The time it takes to ensure filling to the accumulation pressure is then a precise function of the ratio between the volume of the pressure chamber 122 and the section of the duct 127 with constricted section.
If the pressure in the pressure chamber 122 exceeds a certain value, the membrane 125 overcomes the action of the spring 126, which causes the valve 124 to close. By interrupting the flow, the pressures equalize immediately above and below the piston 26 of the accelerator II, whereupon the valve 24 closes again under the pressure of the spring 27. The air tablet then flows out of chamber 122 ,. through the pipe 128, the duct 127 of constricted section, the accumulation chamber. 161 and the duct 130 for evacuating the air, to pass into the outside atmosphere, following which the valve 124 reopens and the air control device is ready for operation again.
It is then advantageous to choose the value of the time required a, u filling the pressure chamber 122 so that in freight trains it is possible for example to take the volume of 15 to 20 wagons without pneumatic brake using a single air control device for the first service braking stage, before the flow switch XI comes into operation, while this time interval can be set to be shorter in bus trains ..
Instead of the spring 126, this may be a correspondingly adjustable build-up pressure by
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the -., value of the ratio between the 'section, de.la valve 124 and that of the flow orifice which leads the outside which can ensure the function of compression exerted on the membrane 125.
The brake is released as follows:
If the pressure is increased; in the main line L and therefore also in the chamber 29 of the three-pressure regulator III, the hollow valve stem 36 descends, as a result of which the compressed air comes in brake cylinder Br through line 109, chamber 103, line 43, hollow valve lifter 36 into chamber 38 and line 39, and may escape to the outside through line corresponding valve release IX.
If the increase in pressure in the main line is interrupted,; and this before we have reached: int the normal working pressure, a lower brake pressure is finally established corresponding to the new pressure in the main pipe. In this way, the brake can be released in stages, in a known manner.
If the brake is released after a previous rapid braking,; during which the maximum pressure limiter I has entered into operation, communication is first re-established by increasing the pressure. by means of the hollow valve stem 6, following which the release maneuver takes place in the above-described manner.
If the pressure of the main air increases during loosening by a determined quantity above the pressure of: - 11 auxiliary air, the valve plate 10 is raised in the opposite direction of the action of the spring 11, at the after what
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air can flow from 18, main line L into the auxiliary air tank.H and that through the open filling and re-supply unit VIII and line 97.
This filling and replenishment member VIII is adjusted so as to close as soon as the pressure of the auxiliary air has reached the value of the control pressure to around 0.2 kg / cm2, which makes it impossible to continue the pressure. filling by this means, even by intense and long bursts of filling.
As soon as the pressure in the main pipe has reached the prescribed value for the first braking step (for example 4.6 kg / cm2), the upper valve plate 56 of the IV sample limiter opens below the pressure. pressure of the spring 59 and thus allows the air to escape from the chambers 57, .22 and 20 of the accelerator II, as well as from the chamber 75 of the abrupt introduction member VI.
If the pressure in the main line continues to increase further, the brake pressure is lowered still further as a result of the effect of the three-pressure regulator III, until, finally, for. a pressure of about 0.3 kg / cm2 in the brake cylinder the pressure of the auxiliary air which is exerted on the membrane 70 of the closing or stop member V overcomes the pressure prevailing in the brake cylinder brake and which is applied to the opposing diaphragm 71 which is larger as a result of which the valve plate 66 is raised on its seat and re-establishes communication between the reservoirs, which is followed by the complete release of the brake. .
Now the auxiliary air reservoir can still be fully filled through the sensitivity line 67. Finally, the minimum pressure member also reopens.
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It can be seen from what has been explained above regarding the operating mode, that when the brake is released, strong filling pulses can be given having the duration of the braking period (in position F. for example, .45 to 50 seconds) without the reservoirs being overloaded, ie until the pressure in the brake cylinder has dropped to approximately 0.3 kg / om2.