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Appareil électro-magnétique dont un organe mobile peut être amené dans trois positions.
L'invention concerne un appareil dont un organe mobile, commandé par voie électromagnétique, peut être amené dans au moins trois positions, ainsi qu'une installation comportant une série de ces appareils conjugués.
Il est d'usage d'équiper ces appareils de deux électro- aimants dont chacun peut amener l'organe mobile dans l'une de ses positions extrêmes de manière que la position moyenne soit occu- pée aussi longtemps qu'aucun des aimants n'est excité.
L'invention pourvoit au besoin d'un dispositif dans le- quel la position est celle dans laquelle l'organe occupe l'une des positions extrêmes.
Ce besoin existe par exemple dans la construction d'ap- pareils de signalisation pour la circulation, par exemple des appareils de signalisation pour le trafic ferroviaire. Dans ces
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installations de signalisation, on utilise normalement des dispositifs permettant de produire trois signaux, à savoir: un signal "libre", un signal "danger" et un signal intermédiaire.
Depuis toujours, on utilise une lumière rouge pour "danger", une lumière verte pour "libre", et une lumière jaune pour le signal intermédiaire.
Le passage d'un signal à l'autre peut être obtenu à l'aide d'un organe mobile, à commande électro-magnétique, pou- vant occuper trois positions. Eventuellement, on peut prévoir un plus grand nombre de positions s'il est nécessaire de produire plus de trois signaux. Pour des raisons de sécurité, l'appareil sera construit de manière que le signal soit rouge lorsque les électro-aimants ne sont pas excités pour éviter ainsi qu'un si- gnal, qui aurait dû être rouge, reste bloqué sur vert en cas de panne dans le circuit d'alimentation.
Il n'est pas désirable que l'organe mobile passe immé- diatement de sa position de repos, dans laquelle il mentionne "danger", dans la position où il indique "libre". En général, on exige que lors de cette substitution le signal intermédiaire d'abord (jaune) soi visible/. Si la position de repos correspondait à la position moyenne, il faudrait, pour satisfaire à cette con- dition, amener d'abord l'organe mobile de sa position moyenne dans la position extrême correspondant au signal intermédiaire et de là, dans l'autre position extrême qui donne le signal "libre".
Ceci implique un mouvement assez compliqué, et de plus lors du passage du signal intermédiaire au signal "libre", donc du jaune au vert, l'organe mobile occupe de nouveau, pendant un instant, sa position moyenne : perçoit donc le signal "danger", ce qui peut prêter à confusion.
L'invention fournit un moyen d'éviter cette position prêtant à confusion. Elle concerne un appareil électro-magnétique
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applicable dans l'exemple mentionné ainsi que dans d'autres cas où l'ordre de succession précité des positions n'est pas imposé.
Dans l'appareil conforme à l'invention, un organe mobile, un bras de sémaphore par exemple, peut être amené dans au moins trois positions qui seront appelées A, B et C (dans un appareil de signalisation, ces positions peuvent correspondre respectivement à rouge, jaune et vert), de manière que le déplacement de l'orga- ne de B en C prolonge le déplacement de la position A vers la position B.
Suivant l'invention, ce dernier mouvement est provo- qué par un électro-aimant à armature mobile (appelé aimant B dans la suite du mémoire) tandis que le mouvement de la position B vers la position C est assuré par une coopération de l'aimant B et d'un second électro-aimant à armature mobile (appelé par la suite aimant C) telle que l'organe mobile retourne dans la po- sition B lorsqu'on supprime l'excitation de l'aimant C et dans la position A, lorsqu'on supprime l'excitation de l'aimant B ou des deux aimants.
Comparativement au dispositif équipé de deux aimants indépendants cette coopération des aimants assure un avantage appréciable. Dans le premier dispositif, lors de l'inversion des positions, par exemple dans un appareil de signalisation, de jaune sur rouge, l'organe mobile peut retourner dans la po- sition A avant que l'aimant qui doit l'amener dans une nouvelle position soit excité. Dans le cas d'un appareil de signalisation le signal inverse serait donc de nouveau perceptible pendant un instant, inconvénient auquel l'appareil conforme à l'invention obvie.
L'appareil conforme à l'invention assure la plus grande sécurité lorsque la dépendance des deux aimants est exclusivement ou partiellement obtenue par une construction mécanique judicieu- se. A cet effet, l'armature de l'aimant C peut comporter une butée pour l'organe mobile.
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Dans ce dispositif, lorsque l'aimant B est excité (l'aimant C n'étant pas excité), donc lorsque l'organe mobile est amené de la position A dans la position B, la butée prévue sur l'armature de l'aimant C empêche l'organe mobile de poursui- vre son mouvement.
Le déplacement de l'organe mobile depuis la position B peut s'effectuer de diverses manières. On peut utiliser par exemple une force élastique et prélever de l'aimant B l'énergie nécessaire à ce déplacement. A cet effet, l'appareil peut être réalisé de manière que lorsque l'organe mobile est amené par l'aimant B de la position A dans la position B, l'armature de l'aimant C non excité peut empêcher le mouvement de l'organe mobile mais non celui de l'armature de l'aimant B et que le dé- placement poursuivi de cette armature tende un ressort qui ra- mène l'organe mobile dans la position C lorsque, par suite de l'excitation de l'aimant C, la butée prévue sur l'armature de cet aimant s'écarte dans la direction de déplacement de l'organe mobile et n'entrave donc plus le déplacement de cet organe.
On peut aussi faire en sorte que l'énergie nécessaire pour le déplacement de la position B jusqu'à la position C soit fournie par l'aiment C; à cet effet, il suffit d'agencer l'appa- reil de manière que le mouvement de l'organe mobile de la po- sition B vers la position C soit provoqué uniquement par une force qu'exerce sur l'organe mobile l'armature de l'aimant C lorsque celui-ci est excité.
Il faut cependant veiller à ce que l'aimant C ne puisse agir lorsque l'aimant B n'est pas excité, donc prévoir des moyens qui empêchent l'armature de l'aimant C d'amener ou de maintenir celle de l'aimant B hors de sa position de repos lorsque ce dernier aimant n'est pas excité. 'Un moyen très simple d'obtenir ce résultat consiste à dimensionner l'ai- mant C de manière qu'il soit à même de déplacer l'organe mobile seul, mais qu'il n'ait pas la force nécessaire pour entraîner ou- retenir en outre l'armature de l'aimant B. D'autres moyens uti-
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lisables à cet effet seront décrits dans la suite du mémoire.
On peut aussi agencer le dispositif de manière que cha- cun des aimants, séparément excités, amène l'organe mobile dans la position B mais que lorsque ces deux aimants sont excités si- multanément, l'organe mobile est amené (fans la position C. Ce résultat peut s'obtenir par exemple en faisant agir chacun des aimants sur une extrémité d'un levier articulé en son milieu à l'organe mobile. Si les deux aimants agissent simultanément, ce point de rotation s'élève deux fois plus haut que lorsqu'un seul des aimants est excité. Il faut alors empêcher, par un montage approprié, l'excitation de l'aimant C seul sinon l'aimant C pourrait aussi amener l'organe mobile dans la position B lorsque l'aimant B (à qui il appartient d'assurer ce déplacement) n'est pas excité.
Dans ce cas, la dépendance mutuelle des deux aimants est obtenus partiellement par une construction mécanique et par- tiellement par un montage électrique.
L'invention concerne en outre le fonctionnement conju- gué d'une série d'appareils agencés suivant le principe précité.
Une telle série d'appareils conjugués conformes à l'invention convient particulièrement bien pour les installations de protec- tion par sections du trafic ferroviaire; l'organe mobile sert alors à montrer divers signaux. Dans une installation conforme à l'invention, l'armature de l'aimant B de chaque appareil en- traîne des contacts ; cetaimant sert donc non seulement à dépla- cer l'organe mobile mais il fait aussi office de relais qui, lorsqu'il n'est pas excité, empêche l'excitation de l'aimant C de l'appareil précédent de la série.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exem- ple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
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La fig.l montre un exemple d'exécution de l'appareil conforme à l'invention, dans lequel l'organe mobile, qui peut occuper trois positions, oscille autour d'un axe. La figure mon- tre l'appareil vu dans la direction de cet axe. Il s'agit ici d'un appareil destiné à fournir des signaux pour la circulation.
La fig.2 montre le même appareil vu de la direction opposée et comporte certains détails qui n'ont pas d'importance pour la compréhension de l'invention. Aussi, pour la significa- tion de ces détails se reférera-t-on aux brevets américains Nos.2.376.534 et 2.419.444 qui décrivent cet appareil en détail.
La fig.3 montre un détail non représenté sur la fig.l parce que, sur cette dernière figure, l'un des organes mobiles est dessiné en coupe.
Les figs.4, 5, 6 et 7 servent à expliquer le fonction- nement du dispositif représenté sur les figs.l et 2.
La fig. 8 est une représentation schématique d'un appa- reil analogue, d'une autre forme d'exécution. La figure montre en perspective essentiellement les organes dont la construction diffère de celle des organes correspondants des figs.l et 2.
La fig.9 sert à expliquer le fonctionnement du disposi- tif représenté sur la fig.7.
La fig.10 est une coupe longitudinale, par l'un des aimants, de l'appareil montré sur les figs.l et 2 ou 8.
La fig.ll est le schéma d'un montage qui assure l'ordre de succession requis du fonctionnement des aimants.
La fig.12 est la représentation schématique d'une ins- tallation conforme à l'invention utilisée pour la signalisation par sections dans le trafic ferroviaire.
Sur les figs.l et 2, la bobine de l'électro-aimant B est indiquée par 1 et celle de l'aimant C par 2. L'aimant B comporte un noyau 3 et l'aimant C un noyau 4. Les deux aimants sont agencés de la même manière. Sur la fig.10, qui représente un aimant en coupe longitudinale, la bobine est indiquée par les
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chiffres 1 et 2 et le noyau par les chiffres 3 et 4. La culasse de l'aimant comporte en outre les pièces polaires 5 et 6. Celles- ci sont munies de traverses 7 et 8, entre lesquelles est pincée une extrémité du noyau, et de traverses 9 et 10 entre lesquelles est pincée l'autre extrémité du noyau. L'ensemble est fixé à une plaque 11 en matériau non magnétique.
L'extrémité de l'armature 12, qui, sur la fig.10, est dirigée vers la droite, est poussée contre son palier par les ressorts 13. Lorsque l'aimant n'est pas excité l'extrémité oppo- sée repose contre une butée réglable 14. Lorsque l'aimant est excité les pièces polaires 5 et 6 attirent l'armature 12 et celle-ci tourne d'un petit angle. Cet angle est si petit que le mouvement qu'effectue l'extrémité libre de l'armature peut être considéré comme rectiligne. Cette extrémité de l'armature est indiquée sur les figs.l et 8 par 15 pour l'aimant B, et par 16, pour l'aimant C.
L'organe mobile est constitué par un culbuteur 17 et un bras 18. Ce dernier est fixé à l'extrémité du culbuteur qui, sur la fig.2, est dirigée vers l'avant et est aussi représentée sur la fig.8. A son extrémité libre, le bras comporte une lunette munie de trois verres 20, 21, et 22 qui sont respectivement rou- ge, jaune et vert.
Derrière la lunette (vue sur la fig.2) se trouve une source lumineuse. Celle-ci est placée derrière une plaque de verre 23, sertie dans une bague métallique 24. Conformément aux indications utilisées dans le préambule, la position qu'occupe l'organe mobile sur la fig.2 est appelée position A. Dans celle-ci, le verre rouge se trouve devant la source lumineuse.
Un système optique (non représenté sur le dessin) qu'il faut supposer être placé devant la lunette, concentre la lumière qui traverse le verre en un faisceau. De l'appareil sort donc un faisceau lumineux rouge, ce qui implique que le signal est sur "danger".
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Le fonctionnement de l'appareil, pour autant qu'il con- cerne le déplacement du culbuteur et du bras, sera expliqué en détail à l'aide des figures schématiques 4 à 7.
L'armature de l'aimant B comporte un bras de levage 25 qui, pendant le déplacement de l'armature, effectue donc une translation pratiquement rectiligne. Le culbuteur 17, qui est conjugué avec ce bras, peut osciller autour d'une aiguille 26 servant d'axe. Tout comme les armatures, ce culbuteur est poussé par des ressorts sur son palier 27. L'aiguille 26 est parallé- le aux bobines 1 et 2 et l'axe d'oscillation est donc perpendi- culaire à la direction du déplacement du bras de levage 25.
Entre le bras de levage et le culbuteur agit une force élastique qui pousse le culbuteur contre une butée 28 portée par le bras de levage 25.
Lorsque l'aimant B est excité, le culbuteur peut suivre, sous l'influence de la force élastique, le bras de levier jusqu'au moment où il bute, par la vis de réglage 36, contre une butée 29 prévue sur l'armature de l'aimant C. La vis de réglage n'est pas visible sur la fig.l, car la partie avant du culbu- teur y est représentée en coupe. C'est pourquoi ce détail est montré séparément sur la fig.3.
L'organe mobile, constitué par le culbuteur et le bras portant une lunette, occupe alors la position B. Dans cette position, le verre 21 de la lunette 19 occupe l'emplacement du verre rouge 20 sur la fig.2 et l'appareil rayonne donc un fais- ceau lumineux jaune. Entretemps, l'extrémité 15 de l'armature de l'aimant B poursuit son mouvement et la butée 28 s'écarte du culbuteur. Ceci entraîne une nouvelle accumulation d'énergie élastique qui sera utilisée pour poursuivre le déplacement du culbuteur et l'amener dans la position C lorsque, l'aimant C étant excité, l'extrémité 16 de l'armature de l'aimant C, qui porte la butée 29, s'écarte.
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La force élastique est fournie par un ressort hélicoïdal 30 qui entoure une tige 31. Cette tige est fixée au bras de levage 25 et s'étend dans la direction de déplacement de ce bras jusqu'au delà du culbuteur. Le ressort hélicoïdal qui tend à pousser le culbuteur vers le bras de levage est supporté en un point de la tige qui, par rapport au bras de levage, se trouve du c8té opposé du culbuteur.
Ce point d'appui est constitué par l'écrou 32 qui est vissé sur une douille 33. Celle-ci entoure aussi la tige 31 mais se trouve à l'intérieur du ressort 30. Elle constitue en quelque sorte une surépaisseur de la tige. Cette tige même dépasse le culbuteur., mais le bord de la douille constitue un point d'appui pour le culbuteur. La tige est fixée au bras de levage en un endroit tel que la distance de ce point d'appui à l'axe du cul- dE? buteur est égale au double/celle qui sépare cet axe de la butée 28. Le point d'appui sert lorsque l'aimant C n'est pas excité et que l'armature de l'aimant B ne se déplace pas.
Dans la position qu'occupent les parties mobiles sur les figs.l et 4, le culbuteur est enfermé entre la butée régla- ble 28 et le point d'appui sur le bord de la douille réglable 33.
L'extrémité 15 de l'armature est poussée contre le culbuteur par un ressort 34 et celui-ci pousse à son tour la douille sur l'é- crou 35 qui constitue un point fixe par rapport à l'extrémité 15 de l'armature. On obtient donc ainsi un ensemble rigide et le culbuteur n'effectuera pas de mouvements gênants lorsqu'il subit des chocs ou des vibrations.
Sur la fig.4., la distance comprise entre l'extrémité 15 de l'armature et la pièce polaire 5 est indiquée par c. Lorsque l'aimant B est excité, cette distance diminue. La butée 28 et la tige 31 se soulèvent, mais comme la distance du point du culbuteur, qui reposait initialement sur le bord de la douille 33, à l'axe 26 est plus grande que celle qui sépare cet axe du point du culbuteur sur lequel pousse la butée 28, le ressort
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30 à l'occasion de se détendre.
Ce ressort maintient alprs le culbuteur contre la butée 28 et comme la distance a comprise entre la butée 28 et l'axe 26 est égale à la distance comprise entre la butée 28 et le point d'action du ressort ce point se soulève de c lorsque la distance comprise entre l'extrémité 15 de l'armature et la pièce polaire 5 est réduite de moitié. A ce moment, le culbuteur bute par la broche réglable 36 (voir fig.3) contre la butée 29 prévue sur l'extrémité 16 de l'armature de l'aimant C, et on obtient alors l'état auquel se rapporte la fig. 5.
Entretemps, l'armature de l'aimant B peut se soulever librement. La tige 31 participe à ce mouvement jusqu'au moment où le point d'appui, donc le bord de la douille 33, a de nouveau atteint le culbuteur. Le culbuteur, qui occupe maintenant la po- sition B, est alors enfermé entre ce point d'appui et la butée 29, il ne peut donc effectuer de mouvements gênants lorsqu'il subit des chocs ou des vibrations. L'état ainsi obtenu est re- présenté sur la fig. 6. La butée 28 s'y est écartée d'une distance 1/2 c du culbuteur.
Lorsque l'aimant C est excité et que l'extrémité 16 de l'armature se déplace donc à l'encontre de la pression du ressort 37, la butée 29 s'écarte et le ressort 30 peut de nouveau se dé- tendre. Lorsque l'extrémité 16 de l'armature s'est déplacée de c, le culbuteur a tourné d'un angle égal au double de celui qu'il a balayé pendant le déplacement de la position A à la position B.
Le bras 18 occupe maintenant une position dans laquelle le verre vert 22 de la lunette 19 se trouve à l'endroit qu'occupe sur la fig.2 le verre rouge; l'appareil rayonne donc un faisceau lumineux vert ce qui indique que la route est "libre". Le culbuteur est alors enfermé entre les butées 28 et 29 d'une part et le ressort 30 d'autre part. Un choc violent qui provoquerait l'enfoncement du ressort 30 pourrait au maximum amener le signal dans une posi- tion moins libre ce qui ne constitue jamais un danger.
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Lorsque 1'excitation de l'aimant C cesse, son armature retombe sur la butée réglable 14 et la butée 29 ramène l'organe mobile 17, 18, 19 dans la position B. Lorsque l'excitation de l'aimant B cesse, la butée 28 pousse l'organe mobile dans la position A, que l'excitation de l'aimant C subsiste ou non.
Le fait de tendre, détendre et retendre le ressort offre un avantage : retour du bras de la position C vers la position A ne nécessite guère de force élastique, de sorte que l'appareil est plus "docile" que les appareils connus de ce genre.
La fig.5 montre une forme de construction légèrement différente ; le fonctionnement s'explique à l'aide de la fig.9.
Comparativement au fonctionnement du dispositif représenté sur la fig.1, celui-ci en diffère par le fait que le déplacement de la position B vers la position C s'obtient par la force qu'exerce sur le culbuteur de l'aimant C lorsque ce dernier est excité.
Les armatures, dont les extrémités sont de nouveau in- diquées par les chiffres 15 et 16, comportent ici toutes deux un bras de levage. Ces bras sont constitués par des fourches entre les dents desquelles joue le culbuteur. Les dents sont de longueurs différentes; la plus longue constitue le bras de le- vage proprement dit; l'autre porte une butée réglable. Dans la position A de l'organe mobile constitué par le culbuteur 17 et le bras 18 portant la lunette 19 (signal rouge), le culbuteur est enfermé entre la butée 38, qui se trouve sur la courte dent 39 du bras de levage prévu sur l'armature 15 de l'aimant B et le point d'application de la longue dent 40 de ce bras de levage.
La distance de ce point d'application, constitué par la vis de réglage 41 prévue dans la dent 40, à l'axe 26 est égale au double de celle qui sépare cet axe de la butée 38.
Dans la position B de l'organe mobile (signal jaune), le culbuteur se trouve enfermé entre la butée réglable 42, prévue sur la courte dent 43 du bras de levage prévu sur l'armature de l'aimant C, et la vis de réglage 41.
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Dans la position C de l'organe mobile (signal vert), le culbuteur se trouve enfermé entre la butée 42 et la vis de ré- glage 44 logée dans la longue dent 45 du bras de levage prévu sur l'armature 16 de l'aimant C. Comme la distance de la vis de ré- glage à l'axe 26 est égale à la moitié de celle qui sépare cet axe de la butée 42, dans la position C, le culbuteur repose de nouveau contre la butée 38. Dans aucune des trois positions A, B et C il ne peut donc être question de mouvements indésirables de l'organe mobile sous l'effet de chocs ou de vibrations.
Le culbuteur comporte deux bras 46 et 47 dont le premier est conjugué avec le bras de levage de l'aimant B et le second avec le bras de levage de l'aimant C. Sur la fig.9, ces bras sont représentés dans la position A par des lignes en traits pleins.
Pour augmenter la clarté du dessin ces traits sont écartés, mais il faut bien se représenter que, comme le montre d'ailleurs la fig.8, les points de rotation 48 et 49 de l'extrémité de droite se trouvent tous deux sur une perpendiculaire au plan du dessin.
Lorsque l'aimant B est excité, son armature de soulève de d: la vis de réglage 41 se soulève donc de même et amène le bras 46 dans la position représentée en pointillés. Comme la dis- tance de cette vis de réglage au point de rotation 48 est égale au double de celle qui sépare ce point de la butée 38 (f = 2e), cette butée s'écarte du bras 46 de 1/2d. Le bras 47, qui constitue un ensemble avec le bras 46, parvient aussi dans la position représentée en pointillés, et appuie sur la butée 42. L'organe mobile occupe alors la position B.
Lorsque l'aimant C est excité, son armature 16 se sou- lève de d, de même que la vis de réglage 44 et la butée 42.
Pendant la première moitié de ce mouvement, la vis de réglage 44 se rapproche du bras 47 du culbuteur et la butée 42 s'écarte de ce bras. La vis de réglage 44 attaque alors le bras 47 pour l'amener dans la position représentée en traits mixtes. L'organe
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mobile occupe alors la position C. Comme la distance comprise entre la butée 42 et le point de rotation 49 est égale au double de celle qui sépare ce point de la vis de réglage 44 (h=20) le bras 47 appuie tout juste contre la butée 42. En même temps, dans la position C, le bras 46 appuie tout juste contre la butée 38.
Sur la fig.9, les distances et sont choisies légè- rement plus grandes que les distances e, respectivement f. Ceci correspond à un déplacement du bras de levage de l'aimant C sur une distance plus grande que celui du bras de levage de l'aimant B. Ceci est nécessaire parce que la distance du bras de levage à l'axe de rotation de l'armature, n'est pas la même pour les deux aimants. Sur la fig.8, cette différence a été intentionnel- lement exagérée.
Lorsque l'excitation de l'aimant C cesse, et que celle de l'aimant B subsiste, le culbuteur;reprend la position B. Lors- que l'excitation de l'aimant B cesse aussi, le culbuteur retour- ne dans la position A; le bras 46 repose alors sur la vis de ré- glage 41 et le bras 47 tout juste sur la vis de réglage 44.
Il faut cependant éviter que l'aimant C étant seul exci- té, il ramène ou maintienne le culbuteur hors de la position A.
Ceci ne peut se produire que lorsque cet aimant est suffisamment fort pour amener ou maintenir, par l'intermédiaire du culbuteur et du bras de levage de l'aimant B aussi l'armature de cet ai- mant, hors de sa position de repos. On peut éviter ce fait en dimensionnant l'aimant C de manière qu'il ne soit pas à même de développer un aussi grand effort, donc qu'il lui manque la force nécessaire pour maintenir à la fois sa propre armature à l'encon- tre de la tension du ressort 37 et l'armature de l'aimant B à l'encontre de la tension du ressort 34.
Un autre moyen d'obvier à cet inconvénient consiste à réaliser l'aimant B sous forme de relais, donc de le munir d'éléments de contact qui sont entraînés par l'armature. L'inter- rupteur à commande électromagnétique ainsi formé est inséré dans
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le circuit d'alimentation de la bobine de l'aimant C d'une ma- nière telle que, lorsque l'aimant B n'est pas excité, le courant actif de l'aimant C soit interrompu. Dans ce cas, même si l'ai- mant C était suffisamment puissant pour entrainer à la fois le culbuteur et l'armature de l'aimant B, cet entraînement ne se pro- duirait pas car l'excitation de l'aimant C nécessite celle de l'aimant B. Dans ce cas aussi, la dépendance mutuelle des deux aimants est donc obtenue partiellement par la construction méca- nique et partiellement par le montage électrique.
La fig.ll montre une autre manière d'obtenir un résultat analogue, particulièrement indiquée lorsque l'appareil est ali- menté par de longues lignes et qu'il importe donc de réduire au minimum le nombre de fils utilisés à cet effet.
Sur cette figure, 50 représente schématiquement la cu- lasse magnétique de l'aimant B et 51 celle de l'aimant C. L'en- roulement de l'aimant C, constitué par les deux parties 52 et 53, est monté en série avec l'enroulement 54 de l'aimant B. L'aimant C est polarisé, ce qui est représenté par un aimant permanent 55.
Cet aimant permanent est aussi représenté sur les figs.l et 2.
Pour cet aimant le sens du courant dans l'enroulement a donc une grande importance. Lorsque ce sens est tel que l'électro-magnétis me aux pales donne la même polarité que le magnétisme permanent, l'aimant attire son armature. Par contre, lorsque le courant circule en sens inverse, les lignes de force, engendrées par le magnétisme se forment presque entièrement à travers la tige 55.
L'alimentation des deux aimants ne nécessite ainsi que deux conducteurs d'alimentation. Pour sortir l'organe mobile de sa position de repos, (position A) on lance du courant et c'est du sens de courant choisi que dépend la position qu'occupera l'organe mobile (B ou C).
Pour tenir compte du magnétisme rémanent, il est dési- rable que le sens du courant dans l'enroulement 54 de l'aimant B soit toujours le même. C'est pourquoi la connexion électrique
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entre les deux enroulements comporte un redresseur 56 monté sui- vant le principe de Graetz. Chacun des demi-enroulements 52 et 53 se trouve dans l'une des lignes d'alimentation du redresseur pour protéger celui-ci contre les trop fortes pointes de tension que pourrait par exemple provoquer la foudre.
Au lieu d'être constitué par un aimant permanent, le noyau de l'aimant C peut être polarisé par voie électromagnéti- que ; à cet effet, on peut utiliser un enroulement auxiliaire qui lui aussi est monté en série avec la bobine 54 mais alors du même c8té du redresseur, de sorte que, quel que soit le sens du courant dans les lignes d'alimentation, l'enroulement auxi- liaire soit toujours parcouru par un courant de même sens.
La disposition des divers éléments de l'appareil, dis- position qui est nettement visible sur les figs.l et 2 et que montre aussi la fig.8 est particulièrement avantageuse du point de vue encombrement, limitation des masses en mouvement ainsi que l ongeur des mouvements à effectuer. Ce résultat avantageux est attribuable au fait que le culbuteur est placé entre les deux aimants parallèles de manière que son axe se trouve dans la direction longitudinale des aimants tandis que les axes de rotation des armatures des aimants sont placés dans le prolonge- ment l'un de l'autre et se trouvent, à des extrémités des aimants opposées à celles où se produit l'entraînement du culbuteur, perpendiculairement à l'axe de ce dernier.
La fig.12 montre comment on peut conjuguer un certain nombre d'appareils de signalisation agencés conformément à l'in- vention pour protéger un réseau ferroviaire suivant le système dit par sections.
Les lignes 57 et 58 représentent les rails d'une voie ferrée. Le trajet représenté est subdivisé en cinq sections A, B, C, D et g. La dernière n'est que partiellement montrée sur le dessin. Les rails de chaque section sont isolés électriquement, l'un de l'autre et ils sont aussi, ou du moins l'un d'eux, iso-
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lés de ceux des sections voisines. Entre les rails de chaque section, une source de courant 59 est montée en série avec une résistance 60 et les rails sont reliés aux conducteurs d'ali- mentation de l'aimant B d'un appareil de signalisation agencé suivant la description donnée ci-dessus. Chaque section comporte un tel appareil de signalisation ; est monté tout juste avant le début de la section.
Le sens de circulation est supposé, sur la fig.12, de la gauche vers la droite et c'est pourquoi les appareils de signalisation, schématiquement représentés SB, SC, SD et SE, correspondant respectivement aux sections B, C, D et E se trouvent à gauche des limites des sections indiquées par de courtes lignes transversales.
Les aimants B des appareils de section sont indiqués par 61, les aimants C par 62 et le bras avec lunette par 63. Le cer- cle 64 au-dessus de la lunette représente la source lumineuse qui est recouverte par celui des trois verres qui se trouve immédia- tement au-dessous. Le verre de gauche est le vert, celui de droite le rouge. Sur la figure, les signaux de section SB et SE se trouvent sur "libre". SD indique "danger" et SC fournit le signal jaune.
Le fait que le signal SD se trouve sur "danger" provient de ce qu'un convoi, indiqué par 65, se trouve sur la section D.
La liaison entre les deux rails par les roues et les essieux des voitures court-circuite la bobine de l'aimant B de SD ; aimant n'est donc pas excité.
Les aimants B sont réalisés sous forme de relais munis d'interrupteurs doubles. Sur la fig.l sont représentés trois de ces interrupteurs 66, 67 et 68. Ils sont constitués par un en- traineur 69 fixé à l'armature, un organe de contact mobile élas- tique 70, une paire de contacts de repos 71 et un contact de travail 72. Sur le schéma représenté sur la fig.12, on n'utilise que deux de ces interrupteurs 66 et 67 ; desconducteurs d'alimen- tation ne sont connectés qu'aux organes de contact mobiles et
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aux contacts de travail.
Le troisième interrupteur 68 et les contacts de repos 71 peuvent éventuellement servir à d'autres fins. Suivant les besoins, on peut modifier les organes de contact et augmenter leur nombre.
L'interrupteur 66 de chaque appareil de signalisation est inséré dans le circuit de courant de l'aimant C correspon- dant, dans le but qui a déjà été mentionné dans la description des figs. 7 et 9. L'interrupteur 67 est inséré dans le circuit de courant de l'aimant C de l'appareil de signalisation appartenant à la section immédiatement précédente. L'interrupteur 67 de SD se trouve donc dans le circuit de courant de l'aimant C de SC et comme l'aimant B de SD n'est pas excité et que l'interrupteur 67, commandé par cet aimant, est donc ouvert, l'aimant C de SC n'est pas excité même lorsque l'interrupteur 66 est fermé par l'aimant B de SC. Donc seul l'aimant B de SC est excité, de sorte que, pour cette section, le signal se trouve sur jaune.
Le machiniste d'un convoi qui, dans la section B, se rapproche de la lunette entre les sections D et C, est donc prévenu que la section C est libre mais que la suivante ne l'est pas encore.
Dans l'appareil de signalisation SB les deux aimants sont excités, tout comme dans l'appareil de signalisation SE, de sorte que les signaux se trouvent sur "libre".
Dans le cas de convois très courts, l'isolement de roues par rapport aux rails, provoqué par des encrassements locaux ou par des chocs ou vibrations, peut supprimer momentanément le court-circuit de la bobine de l'aimant. On peut obvier à cet inconvénient en construisant cet aimant de manière que son fonc- tionnement soit suffisamment lent pour assurer le pontage d'une interruption momentanée du courant.
Au lieu de connecter directement les aimants B aux rails, on peut aussi provoquer la fermeture et l'ouverture du circuit
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d'excitation de ces aimants par un relais indépendant dont la bobine est reliée aux rails et donner à ce relais une inertie suffisante pour supprimer l'influence nuisible des interruptions accidentelles précitées.
Le courant d'excitation du relais peut encore traverser le contact de repos de l'interrupteur 68 et on peut relier une prise de la bobine, par l'intermédiaire d'une résistance, au contact de travail de cet interrupteur, de sorte qu'après avoir effectué son travail le relais n'est plus excité que par un courant d'une intensité faible mais néanmoins suffi- sante pour maintenir l'interrupteur dans sa position de travail sans suffire cependant pour amener cet interrupteur de sa position de repos dans la position de travail. Dans ce cas, il est cepen- dant désirable que l'interrupteur 68 soit construit de manière que l'organe de contact mobile ne quitte pas le contact de repos avant qu'il ne touche le contact de travail.
Le système de protection par sections décrit ci-dessus pourrait encore être sujet à la perturbation suivante.
Supposons que le convoi 65 soit très court et qu'il roule à une grande vitesse. Il se pourrait alors que le convoi ait déjà quitté la section C et que l'aimant B de SD soit donc déjà excité alors que l'aimant B de SE n'a pas encore lâché son armature, ou du moins que l'interrupteur 67 de l'aimant B de SE ne soit pas encore ouvert. Dans ce cas, non seulement l'aimant B de SD est excité mais aussi l'aimant C62 qui le suit immédia- tement. Ensuite, l'interrupteur 67 s'ouvre et l'excitation de l'aimant C de SD cesse. Dans ces conditions, le signal SD ini- tialement sur rouge, passe d'abord sur jaune puis pendant un instant sur vert et finalement il s'arrête sur jaune. Le fait que le machiniste d'un convoi suivant perçoit un instant le signal vert alors que seul le signal jaune lui est destiné peut prêter à confusion.
Pour éliminer cette possibilité d'erreur, on cons- truit l'aimant B d'une manière telle qu'il travaille avec un certain retard c'est-à-dire qu'il attire plus lentement son arma-
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ture qu'il ne la lâche. De cette manière, l'aimant B de SD n'a pas réalisé l'inversion du signal ni la fermeture de l'interrup- teur 66 pendant le temps nécessaire à l'aimant B de SE pour ouvrir son interrupteur 67.
Cet enclenchement différé peut s'obtenir par exemple en munissant l'aimant B d'un enroulement court-circuité à faible résistance, par exemple une grosse bague de cuivre qui contre- carre une production rapide du champ magnétique.
Ce dispositif permet encore d'éviter d'autres perturba- tions, mais pour donner une idée de l'importance de l'excitation différée de l'aimant B il aura suffi de montrer la possibilité d'une lueur de signal erroné. Il permet aussi d'éviter une pertur- bation dans le fonctionnement des appareils de contrôle qui sur la locomotive indiquent qu'on a dépassé un signal pour lequel le convoi aurait dû être arrêté.
Des particularités à ce sujet figurent dans le brevet américain nO.2.419.265.
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Electro-magnetic device in which a movable member can be brought into three positions.
The invention relates to an apparatus in which a movable member, controlled by electromagnetic means, can be brought into at least three positions, as well as to an installation comprising a series of these combined devices.
It is customary to equip these devices with two electromagnets, each of which can bring the movable member into one of its extreme positions so that the mean position is occupied as long as none of the magnets is. is excited.
The invention provides, if necessary, with a device in which the position is that in which the organ occupies one of the extreme positions.
This need exists, for example, in the construction of signaling devices for traffic, for example signaling devices for rail traffic. In these
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Signaling installations, devices are normally used to generate three signals, namely: a "free" signal, a "danger" signal and an intermediate signal.
Historically, a red light has been used for "danger", a green light for "free", and a yellow light for the intermediate signal.
The passage from one signal to another can be obtained with the aid of a movable member, with electromagnetic control, which can occupy three positions. Optionally, a larger number of positions can be provided if it is necessary to produce more than three signals. For safety reasons, the device will be constructed in such a way that the signal is red when the electromagnets are not energized to avoid a signal, which should have been red, from remaining blocked on green in the event of failure in the power supply circuit.
It is not desirable for the movable member to pass immediately from its rest position, in which it mentions "danger", to the position where it indicates "free". In general, it is required that during this substitution the intermediate signal first (yellow) to be visible /. If the rest position corresponded to the mean position, it would be necessary, to satisfy this condition, first to bring the movable member from its mean position to the extreme position corresponding to the intermediate signal and from there to the other extreme position which gives the "free" signal.
This implies a fairly complicated movement, and moreover during the passage from the intermediate signal to the "free" signal, therefore from yellow to green, the moving member again occupies, for an instant, its average position: therefore perceives the "danger signal" ", which can be confusing.
The invention provides a means of avoiding this confusing position. It concerns an electro-magnetic device
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applicable in the example mentioned as well as in other cases where the aforementioned order of succession of the positions is not imposed.
In the device according to the invention, a movable member, a semaphore arm for example, can be brought into at least three positions which will be called A, B and C (in a signaling device, these positions can correspond respectively to red, yellow and green), so that moving the organ from B to C prolongs the movement from position A to position B.
According to the invention, this latter movement is caused by an electromagnet with a movable armature (called magnet B in the remainder of the specification) while the movement from position B to position C is ensured by a cooperation of the magnet B and a second electromagnet with movable armature (hereinafter called magnet C) such that the movable member returns to position B when the excitation of magnet C is removed and in position A, when the excitation of the magnet B or of both magnets is removed.
Compared to the device equipped with two independent magnets, this cooperation of the magnets provides an appreciable advantage. In the first device, during the reversal of the positions, for example in a signaling device, from yellow to red, the moving member can return to position A before the magnet which is to bring it into a position. new position is excited. In the case of a signaling device, the reverse signal would therefore be perceptible again for an instant, a drawback which the device according to the invention obviates.
The apparatus according to the invention provides the greatest safety when the dependence of the two magnets is exclusively or partially obtained by judicious mechanical construction. For this purpose, the armature of the magnet C may include a stop for the movable member.
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In this device, when the magnet B is excited (the magnet C not being excited), therefore when the movable member is brought from position A into position B, the stop provided on the armature of the magnet C prevents the movable member from continuing its movement.
The movement of the movable member from position B can be effected in various ways. For example, an elastic force can be used and the energy required for this displacement can be taken from the magnet B. For this purpose, the apparatus can be realized in such a way that when the movable member is brought by the magnet B from the position A to the position B, the armature of the non-excited magnet C can prevent the movement of the magnet. 'movable member but not that of the armature of magnet B and that the continued movement of this armature tightens a spring which returns the movable member to position C when, as a result of the excitation of the magnet C, the stop provided on the armature of this magnet moves away in the direction of movement of the movable member and therefore no longer hinders the movement of this member.
It is also possible to ensure that the energy necessary for the displacement from position B to position C is supplied by the magnet C; to this end, it suffices to arrange the apparatus so that the movement of the movable member from position B to position C is caused solely by a force exerted on the movable member the armature of magnet C when the latter is excited.
However, care must be taken to ensure that the magnet C cannot act when the magnet B is not excited, so provide means which prevent the armature of the magnet C from bringing or maintaining that of the magnet B out of its rest position when the latter magnet is not excited. 'A very simple way to obtain this result is to dimension the magnet C so that it is able to move the movable member on its own, but that it does not have the necessary force to drive or- also retain the armature of the magnet B. Other means used
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readable for this purpose will be described below.
It is also possible to arrange the device so that each of the magnets, separately excited, brings the movable member into position B but that when these two magnets are simultaneously excited, the movable member is brought (in position C This result can be obtained, for example, by making each of the magnets act on one end of a lever articulated in the middle of the movable member. If the two magnets act simultaneously, this point of rotation rises twice as high. only when one of the magnets is excited. It is then necessary to prevent, by an appropriate assembly, the excitation of the magnet C alone, otherwise the magnet C could also bring the movable member into position B when the magnet B (to whom it belongs to ensure this displacement) is not excited.
In this case, the mutual dependence of the two magnets is obtained partly by mechanical construction and partly by electrical assembly.
The invention also relates to the combined operation of a series of apparatuses arranged according to the aforementioned principle.
Such a series of combined devices in accordance with the invention is particularly suitable for sectional protection installations for rail traffic; the movable member is then used to show various signals. In an installation according to the invention, the armature of the magnet B of each device drives contacts; this magnet therefore not only serves to move the movable member but it also acts as a relay which, when it is not excited, prevents the excitation of the magnet C of the previous device in the series.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
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Fig.l shows an exemplary embodiment of the device according to the invention, in which the movable member, which can occupy three positions, oscillates about an axis. The figure shows the device seen in the direction of this axis. This is a device intended to provide signals for traffic.
Fig. 2 shows the same apparatus seen from the opposite direction and includes certain details which are not important for the understanding of the invention. Also, for the meaning of these details, reference will be made to US Patents Nos. 2,376,534 and 2,419,444 which describe this apparatus in detail.
Fig.3 shows a detail not shown in fig.l because, in the latter figure, one of the movable members is drawn in section.
Figs. 4, 5, 6 and 7 serve to explain the operation of the device shown in Figs. 1 and 2.
Fig. 8 is a schematic representation of a similar apparatus, of another embodiment. The figure shows in perspective essentially the members whose construction differs from that of the corresponding members of Figs. 1 and 2.
Fig. 9 is used to explain the operation of the device shown in fig. 7.
Fig. 10 is a longitudinal section, through one of the magnets, of the apparatus shown in figs. 1 and 2 or 8.
Fig.ll is the diagram of an assembly which ensures the required order of succession of the operation of the magnets.
Fig. 12 is the schematic representation of an installation according to the invention used for sectional signaling in rail traffic.
In figs.l and 2, the coil of electromagnet B is indicated by 1 and that of magnet C by 2. Magnet B has a core 3 and magnet C a core 4. Both magnets are arranged in the same way. In fig. 10, which shows a magnet in longitudinal section, the coil is indicated by the
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numbers 1 and 2 and the core by numbers 3 and 4. The yoke of the magnet also includes pole pieces 5 and 6. These are provided with cross members 7 and 8, between which is clamped one end of the core, and cross members 9 and 10 between which the other end of the core is clamped. The assembly is fixed to a plate 11 made of a non-magnetic material.
The end of the armature 12, which, in fig.10, is directed to the right, is pushed against its bearing by the springs 13. When the magnet is not energized, the opposite end rests against it. an adjustable stopper 14. When the magnet is energized, the pole pieces 5 and 6 attract the armature 12 and the latter rotates at a small angle. This angle is so small that the movement made by the free end of the reinforcement can be considered to be rectilinear. This end of the armature is indicated in figs. 1 and 8 by 15 for the magnet B, and by 16, for the magnet C.
The movable member consists of a rocker arm 17 and an arm 18. The latter is fixed to the end of the rocker arm which, in fig.2, is directed forwards and is also shown in fig.8. At its free end, the arm has a bezel provided with three lenses 20, 21, and 22 which are red, yellow and green respectively.
Behind the bezel (seen in fig. 2) is a light source. This is placed behind a glass plate 23, crimped in a metal ring 24. In accordance with the indications used in the preamble, the position occupied by the movable member in FIG. 2 is called position A. In this one , the red glass is in front of the light source.
An optical system (not shown in the drawing), which must be assumed to be placed in front of the telescope, concentrates the light which passes through the glass in a beam. The device therefore emits a red light beam, which implies that the signal is on "danger".
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The operation of the apparatus, as far as it concerns the movement of the rocker arm and the arm, will be explained in detail with the aid of schematic figures 4 to 7.
The armature of the magnet B comprises a lifting arm 25 which, during the movement of the armature, therefore performs a practically rectilinear translation. The rocker arm 17, which is combined with this arm, can oscillate around a needle 26 serving as an axis. Like the armatures, this rocker arm is pushed by springs on its bearing 27. The needle 26 is parallel to the coils 1 and 2 and the axis of oscillation is therefore perpendicular to the direction of movement of the control arm. lifting 25.
Between the lifting arm and the rocker arm acts an elastic force which pushes the rocker arm against a stop 28 carried by the lifting arm 25.
When the magnet B is excited, the rocker arm can follow, under the influence of the elastic force, the lever arm until the moment when it abuts, through the adjustment screw 36, against a stop 29 provided on the armature magnet C. The adjusting screw is not visible in fig.l, because the front part of the rocker arm is shown in section. This is why this detail is shown separately in fig. 3.
The movable member, constituted by the rocker arm and the arm carrying a bezel, then occupies position B. In this position, the glass 21 of the bezel 19 occupies the location of the red glass 20 in FIG. 2 and the apparatus therefore radiates a yellow light beam. In the meantime, the end 15 of the armature of the magnet B continues its movement and the stop 28 moves away from the rocker arm. This causes a new accumulation of elastic energy which will be used to continue the movement of the rocker arm and bring it to position C when, with the magnet C being energized, the end 16 of the armature of the magnet C, which carries the stop 29, moves away.
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The elastic force is provided by a coil spring 30 which surrounds a rod 31. This rod is fixed to the lifting arm 25 and extends in the direction of movement of this arm beyond the rocker arm. The coil spring which tends to urge the rocker arm toward the lift arm is supported at a point on the rod which, relative to the lift arm, is on the opposite side of the rocker arm.
This fulcrum is formed by the nut 32 which is screwed onto a sleeve 33. The latter also surrounds the rod 31 but is located inside the spring 30. It in a way constitutes an extra thickness of the rod. This very rod protrudes from the rocker arm, but the edge of the sleeve constitutes a fulcrum for the rocker arm. The rod is attached to the lift arm at a location such that the distance from this fulcrum to the bolt axis? striker is equal to the double / that which separates this axis from the stop 28. The fulcrum is used when the magnet C is not excited and the armature of the magnet B does not move.
In the position occupied by the moving parts in Figs. 1 and 4, the rocker arm is enclosed between the adjustable stop 28 and the fulcrum on the edge of the adjustable sleeve 33.
The end 15 of the armature is pushed against the rocker arm by a spring 34 and the latter in turn pushes the sleeve on the nut 35 which constitutes a fixed point with respect to the end 15 of the armature. . A rigid assembly is thus obtained and the rocker arm will not perform annoying movements when it is subjected to shocks or vibrations.
In fig. 4., the distance between the end 15 of the frame and the pole piece 5 is indicated by c. When magnet B is excited, this distance decreases. The stop 28 and the rod 31 rise, but as the distance from the point of the rocker arm, which initially rested on the edge of the sleeve 33, to the axis 26 is greater than that which separates this axis from the point of the rocker arm on which pushes stop 28, the spring
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30 the opportunity to relax.
This spring maintains the rocker arm against the stop 28 and as the distance a between the stop 28 and the axis 26 is equal to the distance between the stop 28 and the point of action of the spring this point rises from c when the distance between the end 15 of the frame and the pole piece 5 is reduced by half. At this moment, the rocker arm abuts by the adjustable spindle 36 (see fig. 3) against the stop 29 provided on the end 16 of the armature of the magnet C, and one then obtains the state to which fig. . 5.
Meanwhile, the armature of magnet B can lift freely. The rod 31 participates in this movement until the point of support, and therefore the edge of the sleeve 33, has again reached the rocker arm. The rocker, which now occupies position B, is then enclosed between this fulcrum and stop 29, so it cannot perform annoying movements when it is subjected to shocks or vibrations. The state thus obtained is shown in FIG. 6. The stop 28 has moved away there by a distance of 1/2 c from the rocker arm.
When the magnet C is energized and the end 16 of the armature therefore moves against the pressure of the spring 37, the stopper 29 moves aside and the spring 30 can again relax. As the end 16 of the armature moved from c, the rocker arm rotated at an angle equal to twice that it swept during movement from position A to position B.
The arm 18 now occupies a position in which the green glass 22 of the bezel 19 is at the place occupied in FIG. 2 by the red glass; the device therefore radiates a green light beam which indicates that the road is "free". The rocker arm is then enclosed between the stops 28 and 29 on the one hand and the spring 30 on the other hand. A violent impact which would cause the spring 30 to be pushed in could bring the signal to a less free position as far as possible, which never constitutes a danger.
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When the excitation of the magnet C ceases, its armature falls back on the adjustable stop 14 and the stop 29 returns the movable member 17, 18, 19 to position B. When the excitation of the magnet B ceases, the stop 28 pushes the movable member into position A, whether the excitation of the magnet C remains or not.
The fact of tensioning, slackening and retensioning the spring offers an advantage: returning the arm from position C to position A hardly requires elastic force, so that the device is more "docile" than known devices of this kind. .
Fig. 5 shows a slightly different form of construction; the operation is explained using fig. 9.
Compared to the operation of the device shown in fig. 1, this differs in that the displacement from position B to position C is obtained by the force exerted on the rocker arm of magnet C when this last is excited.
The frames, the ends of which are again indicated by the numbers 15 and 16, here both have a lifting arm. These arms are formed by forks between the teeth of which the rocker plays. The teeth are of different lengths; the longer one constitutes the lifting arm proper; the other has an adjustable stopper. In position A of the movable member constituted by the rocker arm 17 and the arm 18 carrying the bezel 19 (red signal), the rocker arm is locked between the stop 38, which is located on the short tooth 39 of the lifting arm provided on the frame 15 of the magnet B and the point of application of the long tooth 40 of this lifting arm.
The distance from this point of application, formed by the adjustment screw 41 provided in the tooth 40, to the axis 26 is equal to twice that which separates this axis from the stop 38.
In position B of the movable member (yellow signal), the rocker arm is locked between the adjustable stop 42, provided on the short tooth 43 of the lifting arm provided on the frame of the magnet C, and the screw of setting 41.
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In position C of the movable member (green signal), the rocker arm is enclosed between the stop 42 and the adjusting screw 44 housed in the long tooth 45 of the lifting arm provided on the frame 16 of the magnet C. As the distance of the adjusting screw to the axis 26 is equal to half of that which separates this axis from the stop 42, in position C, the rocker rests again against the stop 38. In none of the three positions A, B and C there can therefore be no question of undesirable movements of the movable member under the effect of shocks or vibrations.
The rocker arm has two arms 46 and 47, the first of which is combined with the lifting arm of magnet B and the second with the lifting arm of magnet C. In fig. 9, these arms are shown in the position A by solid lines.
To increase the clarity of the drawing these lines are set apart, but it must be understood that, as shown elsewhere in fig. 8, the points of rotation 48 and 49 at the end of the right are both on a perpendicular to the drawing plan.
When the magnet B is excited, its armature lifts by d: the adjustment screw 41 therefore lifts in the same way and brings the arm 46 into the position shown in dotted lines. As the distance of this adjustment screw from the point of rotation 48 is equal to twice that which separates this point from the stop 38 (f = 2e), this stop moves away from the arm 46 by 1 / 2d. The arm 47, which constitutes an assembly with the arm 46, also arrives in the position shown in dotted lines, and presses on the stop 42. The movable member then occupies the position B.
When the magnet C is energized, its armature 16 rises from d, as do the adjustment screw 44 and the stop 42.
During the first half of this movement, the adjustment screw 44 approaches the arm 47 of the rocker arm and the stop 42 moves away from this arm. The adjustment screw 44 then attacks the arm 47 to bring it into the position shown in phantom. The organ
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mobile then occupies position C. As the distance between the stop 42 and the point of rotation 49 is equal to twice that which separates this point from the adjustment screw 44 (h = 20) the arm 47 just presses against the stop 42. At the same time, in position C, arm 46 just presses against stop 38.
In fig. 9, the distances and are chosen to be slightly greater than the distances e, respectively f. This corresponds to a movement of the lift arm of magnet C over a greater distance than that of the lift arm of magnet B. This is necessary because the distance of the lift arm to the axis of rotation of the l The frame is not the same for the two magnets. In Fig. 8, this difference has been intentionally exaggerated.
When the excitation of magnet C ceases, and that of magnet B remains, the rocker arm; returns to position B. When the excitation of magnet B also ceases, the rocker arm returns to position B. position A; the arm 46 then rests on the adjustment screw 41 and the arm 47 just on the adjustment screw 44.
However, it must be avoided that magnet C being alone energized, it brings or maintains the rocker out of position A.
This can only occur when this magnet is strong enough to bring or maintain, via the rocker arm and the lifting arm of the magnet B also the armature of this magnet, out of its rest position. This fact can be avoided by dimensioning the magnet C in such a way that it is not able to develop such a great force, so that it lacks the force necessary to maintain both its own armature against it. be of the tension of the spring 37 and the armature of the magnet B against the tension of the spring 34.
Another means of obviating this drawback consists in making the magnet B in the form of a relay, therefore providing it with contact elements which are driven by the armature. The electromagnetically controlled switch thus formed is inserted into
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the supply circuit of the coil of the magnet C in such a way that, when the magnet B is not energized, the active current of the magnet C is interrupted. In this case, even if magnet C were strong enough to drive both the rocker arm and the armature of magnet B, this drive would not occur because the excitation of magnet C requires that of magnet B. In this case too, the mutual dependence of the two magnets is therefore obtained partly by the mechanical construction and partly by the electrical assembly.
Fig. 11 shows another way of obtaining a similar result, particularly suitable when the apparatus is supplied by long lines and it is therefore important to reduce to a minimum the number of wires used for this purpose.
In this figure, 50 schematically represents the magnetic yoke of magnet B and 51 that of magnet C. The rolling magnet C, formed by the two parts 52 and 53, is mounted in series. with the winding 54 of the magnet B. The magnet C is polarized, which is represented by a permanent magnet 55.
This permanent magnet is also shown in figs. 1 and 2.
For this magnet the direction of the current in the winding is therefore of great importance. When this direction is such that the electro-magnetism at the blades gives the same polarity as the permanent magnetism, the magnet attracts its armature. On the other hand, when the current flows in the opposite direction, the lines of force, generated by magnetism, are formed almost entirely through the rod 55.
The supply of the two magnets thus requires only two supply conductors. To take the movable member out of its rest position (position A) current is launched and it is on the chosen direction of current that the position that the movable member will occupy (B or C) depends.
To take into account the remanent magnetism, it is desirable that the direction of the current in the winding 54 of the magnet B is always the same. This is why the electrical connection
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between the two windings comprises a rectifier 56 mounted according to the principle of Graetz. Each of the half-windings 52 and 53 is located in one of the supply lines of the rectifier in order to protect the latter against excessively high voltage peaks that could for example cause lightning.
Instead of being constituted by a permanent magnet, the core of the magnet C can be polarized electromagnetically; for this purpose, one can use an auxiliary winding which is also mounted in series with the coil 54 but then on the same side of the rectifier, so that, whatever the direction of the current in the supply lines, the winding auxiliary is always traversed by a current of the same direction.
The arrangement of the various elements of the apparatus, a position which is clearly visible in figs. 1 and 2 and which also shows in fig. 8 is particularly advantageous from the point of view of size, limitation of moving masses as well as length. movements to perform. This advantageous result is attributable to the fact that the rocker arm is placed between the two parallel magnets so that its axis is in the longitudinal direction of the magnets while the axes of rotation of the armatures of the magnets are placed in the extension one on the other and are located at the ends of the magnets opposite to those where the rocker arm is driven, perpendicular to the axis of the latter.
FIG. 12 shows how a certain number of signaling devices arranged in accordance with the invention can be combined to protect a rail network according to the so-called sectional system.
Lines 57 and 58 represent the rails of a railway line. The path shown is subdivided into five sections A, B, C, D and g. The latter is only partially shown in the drawing. The rails of each section are electrically isolated from each other and they are also, or at least one of them, iso-
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les from those of neighboring sections. Between the rails of each section, a current source 59 is connected in series with a resistor 60 and the rails are connected to the supply conductors of the magnet B of a signaling device arranged according to the description given below. above. Each section includes such a signaling device; climbed just before the start of the section.
The direction of movement is assumed, in fig. 12, from left to right and this is why the signaling devices, schematically represented SB, SC, SD and SE, corresponding respectively to sections B, C, D and E are to the left of the section boundaries indicated by short cross lines.
The magnets B of the section devices are indicated by 61, the magnets C by 62 and the arm with the telescope by 63. The circle 64 above the telescope represents the light source which is covered by that of the three glasses which is found immediately below. The glass on the left is green, the glass on the right is red. In the figure, the section signals SB and SE are on "free". SD indicates "danger" and SC provides the yellow signal.
The fact that the SD signal is on "danger" is due to the fact that a convoy, indicated by 65, is on section D.
The connection between the two rails by the wheels and axles of the cars short-circuits the coil of the magnet B of SD; magnet is therefore not excited.
Magnets B are made in the form of relays fitted with double switches. In fig. 1 are shown three of these switches 66, 67 and 68. They consist of a driver 69 fixed to the frame, an elastic movable contact member 70, a pair of rest contacts 71 and a work contact 72. In the diagram shown in FIG. 12, only two of these switches 66 and 67 are used; supply conductors are only connected to moving contact members and
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to work contacts.
The third switch 68 and the rest contacts 71 can optionally be used for other purposes. According to needs, the contact members can be modified and their number increased.
The switch 66 of each signaling device is inserted into the current circuit of the corresponding magnet C, for the purpose which has already been mentioned in the description of figs. 7 and 9. Switch 67 is inserted in the current circuit of magnet C of the signaling device belonging to the immediately preceding section. The switch 67 of SD is therefore in the current circuit of the magnet C of SC and since the magnet B of SD is not energized and that the switch 67, controlled by this magnet, is therefore open, the magnet C of SC is not energized even when the switch 66 is closed by the magnet B of SC. So only the magnet B of SC is energized, so that for this section the signal is on yellow.
The driver of a convoy which, in section B, approaches the telescope between sections D and C, is therefore warned that section C is free but that the following one is not yet.
In the SB signaling device both magnets are energized, just like in the SE signaling device, so that the signals are set to "free".
In the case of very short convoys, the isolation of wheels from the rails, caused by local fouling or by shocks or vibrations, can temporarily eliminate the short-circuit of the magnet coil. This drawback can be overcome by constructing this magnet so that its operation is sufficiently slow to ensure the bridging of a momentary interruption of the current.
Instead of directly connecting the magnets B to the rails, you can also cause the circuit to close and open.
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excitation of these magnets by an independent relay whose coil is connected to the rails and give this relay sufficient inertia to eliminate the harmful influence of the aforementioned accidental interruptions.
The relay excitation current can still flow through the rest contact of switch 68 and a plug of the coil can be connected, via a resistor, to the working contact of this switch, so that after having carried out its work, the relay is no longer excited except by a current of low intensity but nevertheless sufficient to maintain the switch in its working position without being sufficient, however, to bring this switch from its rest position into the working position. In this case, however, it is desirable that the switch 68 be constructed so that the movable contact member does not leave the normally closed contact before it touches the make contact.
The sectional protection system described above could still be subject to the following disturbance.
Suppose convoy 65 is very short and is traveling at a high speed. It could then be that the convoy has already left section C and that the magnet B of SD is therefore already energized while the magnet B of SE has not yet released its armature, or at least that the switch 67 magnet B of SE is not yet open. In this case, not only the magnet B of SD is energized but also the magnet C62 which follows it immediately. Then the switch 67 opens and the excitation of the magnet C of SD ceases. Under these conditions, the SD signal initially on red, first changes to yellow then for a moment to green and finally it stops on yellow. The fact that the driver of a following convoy perceives the green signal for a moment while only the yellow signal is intended for him can lead to confusion.
To eliminate this possibility of error, the magnet B is constructed in such a way that it works with a certain delay, that is to say that it attracts its armature more slowly.
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sure he won't let go. In this way, the magnet B of SD did not perform the signal inversion or the closing of the switch 66 during the time necessary for the magnet B of SE to open its switch 67.
This delayed engagement can be obtained, for example, by providing magnet B with a short-circuited winding with low resistance, for example a large copper ring which counteracts rapid production of the magnetic field.
This device also makes it possible to avoid other disturbances, but to give an idea of the importance of the delayed excitation of the magnet B it will suffice to show the possibility of an erroneous signal glow. It also makes it possible to avoid a disturbance in the operation of the control devices which on the locomotive indicate that a signal has been exceeded for which the convoy should have been stopped.
Specifics in this regard are found in U.S. Patent No. 2,419,265.
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