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La présente invention concerne les équipements de freinage à fluide sous pression, qui sont destinés aux wagons de chemin de fer et sont commandés par des variations de pression dans une conduite générale; elle concerne plus particulièrement un moyen pour maintenir la force de freinage à une valeur choisie, quelles que soient les fuites de fluide sous pression dans les différents cylindres de frein d'un train de chemin de fer.
L'équipement de freinage, dont la présente invention constitue un perfectionnement, utilise un dispositif de commande de freinage à valve du type à serrage et desserrage gradués, comportant un assemblage de dia- phragmes d'égalisation, qui est soumis, dans un sens à la pression de fluide régnait dans un réservoir de commande, et dans l'autre sens à la pression dans une conduite générale et à celle d'un cylindre de frein.
Ainsi, quand une réduction de pression est effectuée dans la conduite générale, la pres- sion du réservoir de commande actionne un moyen à valve, par l'intermédiaire de cet assemblage de diaphragmes, pour diriger du fluide sous pression dans un cylindre de frein, jusqu'au moment où s'établit dans celui-ci une pres- sion capable de rétablir l'équilibre entre les forces agissant sur l'assem- blage de diaphragmes; la pression ainsi obtenue dais le cylindre de frein correspond au degré de réduction de la pression dans la conduite générale.
Quand la pression est rétablie dans cette conduite, elle actionne le moyen à valve, par l'intermédiaire de l'assemblage de diaphragmes, pour évacuer le fluide sous pression du cylindre de frein et effectuer un desserrage des freins. Si la pression n'est que partiellement rétablie dans la conduite générale, la pression dans le cylindre de frein est réduite d'une manière correspondante à un degré suffisant pour rétablir l'équilibre de l'assemblage de diaphragmes. Ce dispositif de commande de freinage à valve a été représenté et décrit dans la demande de brevet déposée par la demanderesse en Belgique le 20 avril 1954 sous le n 414318 pour :Appareillage de Freinage à Fluide sous Pression.
L'un des buts de la présente invention est de réaliser un nouveau dispositif perfectionné de commande de freinage à valve du type à desserrage gradué.
L'invention se propose aussi de réaliser dais ce dispositif de commande de freinage un moyen nouveau susceptible de maintenir l'alimenta- tion en fluide sous pression du réservoir auxiliaire, à partir de la conduite générale, pendait que les fuites du cylindre de frein sont compensées par du fluide fourni par ce réservoir.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront dans la description plus détaillée qui va suivre.
La figure unique du dessin annexé est une vue schématique, partiellement coupée et partiellement limitée au contour des pièces, d'un dispositif de commande de freinage du type conforme à la présente invention.
DESCRIPTION.
Comme on le voit sur le dessin, l'équipement de freinage représenté comprend un dispositif de commande de freinage à valve 1 susceptible de fonctionner, en réponse à une réduction de pression dans une conduite générale 2, pour commander l'alimentation d'un cylindre de frein 4 à partir d'un réservoir auxiliaire 3, en vue de serrer les freins sur un wagon, et susceptible également, en réponse à la charge de la conduite générale en fluide sous pression, de fonctionner pour charger le réservoir auxiliaire et pour évacuer le fluide sous pression du cylindre de frein.
Le dispositif de commande de freinage 1 comprend un carter 5 renfermant un dispositif de commande graduée 6 ; ce dernier dispositif comprend un diaphragme 7 serré le long de sa périphérie entre deux parties du carter et déterminant avec celui-ci, d'un côté une chambre 8 connectée à un réservoir de commande 9 par un canal 10 et une conduite 11, et de l'autre
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côté une chambre 12 s'ouvrait par un canai 13 sur la surface d'appui d'un clapet de retenue 14 servsat à la charge du réservoir auxiliaire; ce clapet 14 est contenu dans une chambre 15 et poussé vers sa position de fermeture par un ressort 16 disposé dais cette chambre.
La chambre 12 est également connectée à la conduite générale 2 par un canal 17 percé dans une tige 18 une chambre 19 formée dans cette tige, un canal 20 et une conduite 21. Un ressort 23 est monté dans la chambre 8, entre une partie du. carter 5 et un siège de ressort 24 monté coulissant dans un organe de butée 25. Comme on le verra plus clairement un peu plus loin, l'organe de butée 25 sert à limiter le déplacement du diaphragme 7 poussé vers le bas, malgré la force opposée du ressort 23 ,en réponse à. un excès de pression établi dans la chambre 12 à partir de la conduite générale.
Une plaque 26 faisant partie intégrante de la tige 18 se trouve dans la chambre 12 et se prolonge vers le bas à travers un orifice central du diaphragme 7 jusque dans la chambre 8; une plaque 27 est fixée dans la chambre 8 sur la plaque 26 au moyen d'un écrou 28 de manière à serrer la partie centrale du diaphragme.
S'étendant vers le hait à partir de la plaque 26, la tige 18 est montée coulissante dans un alésage 29 formé dans le carter 5; cette tige est réduite en diamètre à deux endroits, de manière à réaliser dans cet alésage la chambre annulaire 19 déjà mentionnée et une autre chambre annulaire 30, qui est toujours connectée par un canal .il à la chambre 15 renfermant le cla- pet de retenue 14, et qui peut être connectée au réservoir auxiliaire 3 par un canal 32 et une conduite 33. Entre les deux chambres 19 et 30,deux bagues d'étmchéité 34 sont montées coulissantes entre la tige 18 et les parois de l'alésage 29 pour empêcher les fuites entre ces deux chambres.
Le dispositif de commande graduée 6 comprend un diaphragme 35 serré le long de sa périphérie entre deux parties du carter 5 et réalisant avec celui-ci,d'un côté une chambre 36,qui communique avec l'atmosphère par un orifice 37, et de l'autre côté une chambre 38 ouverte par un orifice ca- libré 39 sur un canal 40, qui débouche dais une chambre à valve 41; cette chambre est connectée au cylindre de frein 4 par un dispositif d'admission à valve 42 et par une conduite 43.Le diaphragme 35 est serré dans sa partie centrale entre une plaque 44, qui le traverse par un orifice central, et une autre plaque 45 qui est fixée dans la chambre 38 sur la plaque 44 au moyen d'un écrou 46.
Un ressort 47 est monté dans la chambre 38, entre une pa- roi du carter 5 et la plaque 45, pour pousser le diaphragme 35 vers le bas, c'est-à-dire vers la position dans laquelle ilest représenté sur le dessin.
Cette position est la position normale de desserrage; elle est définie par le contact de la plaque 27 avec le siège de ressort 24; ce contact s'établit par l'intermédiaire d'une tige de poussée 48, qui traverse un orifice approprié prévu dans une paroi 49, entre l'extrémité supérieure de l'alésage 29 et la chambre 35; cette tige 48 bute à son extrémité inférieure contre la tige 18 et à son extrémité supérieure contre la plaque 44 pour définir la position normale de desserrage du diaphragme 7. Une bague d'étanchéité 50 est montée dans une gorge de la paroi 49 et entoure la tige de poussée 48, de manière à empêcher les fuites entre l'alésage 29 et la chambre atmosphérique 36.
Une tige 51 faisant partie intégrante de la plaque 44 se prolonge vers le haut à travers la chambre 38 et un alésage approprié 52 du carter 5; elle est montée coulissante dans cet alésage et s'étend jusque dans la chambre 41, où son extrémité supérieure peut engager une soupape 53 disposée dans cette chambre. L'extrémité supérieure de la tige 51 porte un siège annulaire de soupape 54, qui entoure un canal longitudinal 55 percé dans cette tige; ce canal se trouve constamment en regard d'un canal 56 ouvert à l'at- mosphère. Ainsi, la chambre 41, qui communique normalement avec l' atmosphère, peut être séparée de celle-ci quand la tige 51 se déplace vers le haut et que le siège de soupape 54 vient en contact d'une manière étanche avec la soupape 53.
Deux bagues d'étanchéité 57 sont montées dans des gorges appro-
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priées de la tige 51, de part et d'autre du canal 55, de manière à réaliser un contact étanche avec le carter 5 et à empêcher les fuites entre ce canal et les chambres 41 et 38. La soupape 53 est disposée à l'intérieur d'un élé- ment tubulaire 58, qui est fixé rigidement au carter 5 dans la chambre 41: cette soupape 53 peut reposer sur une lèvre 59 prévue à la partie inférieure de l'élément 58 et s'étendant vers l'intérieur.
Une valve à piston 60 est montée coulissante dans un alésage 61; elle est alignée ooaxialement avec l'élément tubulaire 58 et les tiges 18 et 51; elle est disposée de manière à buter contre la partie supérieure de la soupape 53 et à pousser celle-ci vers le bas sous l'action d'un ressort 62 monté à l'extrémité supérieure de l'alésage 61.
Plusieurs orifices 63 sont prévus suivant un cercle autour de la paroi de l'alésage 61, à une hauteur intermédiaire entre les extrémités de celui-ci, de manière à connecter cet alésage à une chambre annulaire 64 qui l'entoure et communique d'un côté avec un canal 65 aboutissant à un disposi- tif de charge 66 à valve et un dispositif de serrage rapide 67 à valve; cet- te chambre 64 communique de l'autre côté avec un canal 68, qui est connecté par une conduite 33 au. réservoir auxiliaire 3 et par un orifice calibré 69 à la chambre 15.
Comme on le verra mieux un peu plus loin, le passage calibré 69 fournit vers le réservoir auxiliaire 3 un courant limité de fluide provenant de la conduite générale 2 pour remplacer le fluide servant à compenser les fuites du cylindre de frein. On remarquera que le passage calibré 69 est branché de façon à fournir du fluide sous pression à partir de la conduite générale 2, après que ce fluide a franchi le clapet de retenue 14, de telle sorte qu'une réduction de pression dans la conduite générale ne peut pas effectuer directement une réduction de pression dans le réservoir auxiliaire, et que la charge finale de celui-ci, jusqu'à lapression complète de la conduite générale, peut être commandée uniquement par le dispositif de charge à valve 66.
Un orifice étranglé 70, qui peut également connecter l'alésage 61 à la chambre 64, est disposé à une certaine distance vers l'intérieur par rapport aux orifices 63, pour fournir un débit limité de fluide depuis le réservoir auxiliaire 3 jusque dans le cylindre de frein 4, dans le cas où celui-ci présente des fuites. Deux bagues d'étanchéité 71 sont montées dans des gorges appropriées de la valve à piston 60, de manière à s'engager d'une manière étanche avec la paroi de l'alésage 61, de part et d'aitre des orifices 63 et 70, à une distance suffisante pour permettre la fermeture de tous les orifices ou l'ouverture du seul orifice 70 de maintien de la pression dans le cylindre de frein.
FONCTIONNEMENT.
Quand on veut charger l'appareillage de freinage d'un train, on déplace le robinet ordinaire de mécanicien disposé sur la locomotive et non représenté, d'abord jusqu'à une position de desserrage pour fournir du fluide à une pression relativement élevée, directement du réservoir principal courant de la locomotive à la conduite générale 2 de celle-ci, puis, après un intervalle de temps variant suivant les conditions, jusqu'à une position de fonctionnement pour diminuer la pression d'alimentation de la conduite générale jusqu'à la valeur normale qu'on désire y maintenir pour son utilisation.
Quand du fluide sous pression alimente ainsi la conduite générale 2, ce fluide passant par la conduite 21 arrive dans le canal 20, et de là parvient dans la chambre 12 du dispositif de commande graduée 6 en passant par la chambre 19 et le canal 17 de la tige 18. Le fluide arrivant ainsi dans la chambre 12 s'écoule à travers le canal 13 et le clapet de retenue 14 jusque dans la chambre 15, le ressort ayant une force telle qu'il exige une différence de pression d'environ 0,105 Kg/cm2 pour ouvrir ce cla-
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pet. Le fluide arrivant ainsi dans la chambre 15 s'écoule par le canal 31 dans la chambre 30, autour de la tige 18, d'où il se rend par le canal 32 et la conduite 33 dans le réservoir auxiliaire 3.
Le fluide arrivant dans la chambre 15 s'écoule également par le passage calibré 69 et le canal 68 dans la conduite 33 du réservoir auxiliaire bien que, comme on l'a indiqué précédemment, le but principal du passage calibré 69 soit de fournir un moyen pour réapprovisionner le réservoir auxiliaire 3 avec un débit limité pendant que le dispositif de commande graduée 6 fonctionne pour maintenir dans le cylindre de frein la pression désirée malgré les fuites de celui-ci.
Le fluide arrivant dans la conduite générale 2 s'écoule également par la conduite 21 et le canal 20 dans le dispositif de charge 66 à valve, qui fonctionne pour alimenter en fluide le canal 10 du réservoir de commande; enfin, dans le stade final de la charge du réservoir auxiliaire 3, le fluide s'écoule par le canal 65 dans la chambre annulaire 64, et de là se rend dans le réservoir auxiliaire en passant par le canal 68 et la conduite 33. Le fonctionnement du dispositif de charge 66 a été décrit en détail dans la demande de brevet citée plus haut en référence, et puisque ce fonctionnement ne fait pas partie de la présente invention et n'est pas essentiel pour une compréhension complète de celle-ci,on n'a pas jugé utile de l'exposer ici.
Quand on commande la charge initiale de la conduite générale 2, la pression établie sur les wagons voisins de la locomotive et supérieure à la pression normale de la conduite générale se transmet rapidement à partir de la conduite 21 et à travers le canal 20, la chambre 19 et le canal 17, jusque dans la chambre 12; la pression augmente alors si rapidement dans cette chambre qu'elle applique au diaphragme 7 une force quidéplace vers le bas la plaque 26 et la tige 18 à partir de la position représentée sur la figure 1, et malgré la force opposée du ressort 23,prévu pour empêcher une surcharge du réservoir auxiliaire 3, comme on l'expliquera plus loin.
Quand le diaphragme 7 se déplace ainsi vers le bas,la tige 18 tend d'abord à fermer la connexion du canal 20 à la chambre 19 et par conséquent à la chambre 12, et sur les wagons voisins de la locomotive le canal 20 est en réalité coupé de la chambre 19. Le fluide arrivant ainsi dans la chambre 12 se dissipe cependant rapidement à travers le canal 13 jusque dans le réservoir auxiliaire 3, comme on l'a expliqué ci-dessus. Pendant que la pression dans la chambre 12 diminue, en raison de la coupure de son alimentation et du courant continu de fluide qu'elle envoie dans le réservoir auxiliaire 3 , et que la pression dans la chambre 8 augmente par suite du fonctionnement du dispositif de charge 66, la tige 18 revient progressi- vement à la position dans laquelle elle est représentée sur le dessin.
Plus loin vers l'arrière du train, là où la conduite générale ne peut être chargée que jusqu'à la pression normale, le diaphragme 7 et la tige 18 peuvent être déplacés vers le bas, en surmontant la force du ressort 23 , jusqu'à une position pour laquelle la connexion entre le canal 20 et la chambre 19 est suffisamment formée pour restreindre l'alimentation de la chambre 12 de manière à limiter la pression dans cette chambre conformément à l'augmentation de pression dans la chambre 8.
Quand le mécanicien actionne le robinet de la locomotive pour réduire jusqu'à sa valeur normale la pression dans la conduite générale, le taux d'alimentation de la chambre 12 est diminué dans des proportions correspondantes et les tiges 18, à l'extrémité avant du train, sont actionnées par les ressorts 23 pour ouvrir davantage la connexion entre le canal 20 et la chambre 19, autant qu'il est nécessaire conformément à la pression réduite de la conduite générale, pour maintenir l'équilibre de pression dans les chambres 8 et 12.
Finalement, quand la pression du réservoir de commande régnant dans la chambre 8 a augmenté au point de se rapprocher beaucoup, à moins de 0,21 Kg par cm2 par exemple, de la pression dans la conduite générale, le ressort 23 déplace la tige 18 jusqu'à sa position normale représentée sur le dessin, comme cela se produit sur tous les wagons se trouvant plus loin vers l'arrière du train quand cette même relation de pression est
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obtenue.
SERRAGE DES FREINS
Quand le mécanicien désire serrer les freins, il amorce une ré- duction de pression dans la conduite générale 2 en manoeuvrant d'une maniè- re connue le robinet prévu à cet effet sur la locomotive. Quand la pression est réduite dans la conduite générale, le clapet de retenue 14 du disposi- tif 6 . de commande graduée empêche le retour du fluide du réservoir auxi- liaire 3 vers la conduite générale.
En réponse à cette diminution de pres- sion dans la conduite générale, commencée sur la locomotive, le dispositif de serrage rapide 67 fonctionne, de la manière décrite dans la demande de brevet citée plus haut en référence, pour effectuer une réduction locale de pression dans la conduite générale, et pour utiliser la pression du fluide évacué ainsi de cette conduite en vue d'actionner le dispositif de charge 66 et de couper la communication entre la conduite générale d'une part et les réservoirs auxiliaires et de commande d'autre part, comme on l'a expliqué dans cette demande de brevet.
Quand la pression dans la conduite générale est réduite comme on vient de l'expliquer, une réduction correspondante de pression se produit dans la chambre 12 du dispositif 6 de commande graduée, et quand la pression dans cette chambre a ainsi diminué suffisamment, la pression accumulée dans le réservoir de commande et régnant dans la chambre 8 infléchit le diaphragme 7 vers le haut, malgré la pression réduite de la conduite générale et la pression du ressort 47, jusqu'à ce que le siège 54 prévu à l'extrémité de la tige 18 vienne en contact avec la soupape 53, en coupant ainsi du canal 55 ouvert à l'atmosphère 55 la chambre 41, qui communique avec le cylin- dre de frein 4 comme on l'a expliqué précédemment.
Quand la pression différentielle agissant sur le diaphragme 7 a augmenté encore davantage et suffisamment pour surmonter la force du ressort 62, l'assemblage de diaphragmes est entraîné jusqu'à une position de serrage définie par le contact de la plaque 45 avec le carter ; dans cette position, du fluide sous pression alimente la chambre 41 à partir du réservoir auxiliaire 3, par l'intermédiaire de la conduite 33, du canal 68, de la chambre 64 et des orifices 63, 70; de là ,le fluide s'écoule dans le canal 72 du cylindre de frein, et également dans la chambre 38 en passant par le canal 40 et l'orifice calibré 39.
Si l'on suppose que la réduction de pression effectuée dans la conduite générale au moyen du robinet de mécanicien est limitée à une valeur quelconque choisie, quand la pression obtenue dans le cylindre de frein 4 et dans la chambre 38 a augmenté jusqu'à une valeur choisie en rapport avec le degré de réduction de pression de conduite générale se faisant sentir dans la chambre 12, la pression du cylindre de frein agissant sur le diaphragme 35 dans la chambre 38 déplace celui-ci et la tige 51 qui en est solidaire vers le bas, jusqu'à une position de recouvrement, pour laquelle la valve à piston 60 recouvre les orifices de serrage 63 et l'orifice de maintien de pression 70.
Quand la tige est entraînée vers le haut, la communication est coupée entre la chambre 30 et le canal 32 du réservoir auxiliaire, avant que le siège 54 n'engage la soupape 53,et la charge du réser-- voir auxiliaire 3 est ainsi interrompue avant que celui-ci ne soit relié au cylindre de frein 4.
A ce moment, si pour une raison quelconque, par exemple des fuites du cylindre de frein, la pression du cylindre de frein diminue en-dessous de la valeur correspondant à la réduction choisie de pression dans la conduite générale, la pression du réservoir de commande régnant dans la chambre 8 et agissant sur le diaphragme 7 actionne celui-ci et la tige 18, en même temps par conséquent que la valve à piston 60 jusqu'à ce que la bague d'étanchéité inférieure 71 franchisse l'orifice de maintien 70 et que la valve 60 découvre celui-ci; le fluide sous pression s'écoule alors du réservoir auxiliaire 3 dans le cylindre de frein 4 par le même chemin qu'au début de l'application des freins.
Cependant, le débit de cet écoulement
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est cette fois sensiblement diminué, du fait que le débit de l'orifice 70 est inférieur à celui des orifices 63. Quand le fluide a été rétabli-à sa pression appropriée dans le cylindre de frein 4, les différents éléments du dispositif 6 de commande graduée occupent les positions correspondant à la position de recouvrement de ce dispositif: dans cette position, les connexions d'alimentation et d'évacuation du cylindre de frein 4 et la connexion d'alimentation du réservoir auxiliaire 3 par la chambre 30 sont toutes fermées.
Cependant, la communication d'alimentation de la chambre 15 à partir de la conduite générale 2 reste constamment ouverte, de sorte que le fluide suivant cette communication, comme on l'a expliqué précédemment, s'écoule par l'orifice calibré 69 dans le canal 68 du réservoir auxiliaire pour remplacer le fluide évacué de ce réservoir à travers l'orifice de maintien 70 comme on l'a expliqué plus haut.
Si l'on désire augmenter le degré de serrage des freins, on effectue une nouvelle réduction de pression dans la conduite générale 2 suivant l'augmentation de serrage que l'on veut obtenir. En réponse à cette nouvelle réduction de pression se faisant sentir dans la chambre 12, le diaphragme 7 et le diaphragme 35 qui en est solidaire sont entrainés vers le haut pour actionner la valve 60 et découvrir les orifices de serrage 63; du fluide arrive alors de nouveau dans le cylindre de frein 4 et dans la chambre 38 avec un débit normal de serrage, et quand la pression dans le cylindre de frein et dans cette chambre a ainsi augmenté en proportion du degré de réduction de pression dans la conduite générale, le diaphragme 35 déplace de nouveau les tiges 58 et 51, et par conséquent la valve 60, jusqu'à la position de recouvrement.
Ainsi, on peut graduer le serrage des freins en autant d'opérations qu'on le désire, tout en maintenant la pression du cylindre de frein malgré les fuites pouvant se produire dans la position de recouvrement à la fin de chaque opération.
DESSERRAGE DES FREINS.
Pour effectuer le desserrage des freins,et recharger en fluide l'équipement de freinage, on alimente en fluide la conduite générale 2 et par conséquent la chambre 12. Quand la pression a ainsi augmenté suffisamment dans cette chambre, cette pression agissant sur la face supérieure du diaphragme 7 et la pression du cylindre de frein agissant dans la chambre 38 sur le diaphragme 35 produisent une force qui surmonte la force opposée créée par la pression du réservoir de commande sur le diaphragme 7 et qui déplace vers le bas les diaphragmes 7 et 35.
Ce déplacement vers le bas, qu'il se produise à partir de la position de maintien de la pression du cylindre de frein ou à partir de la position de recouvrement, entraîne les différents éléments jusqu'aux positions représentées sur le dessin, pour lesquelles la charge de l'équipement de freinage se poursuit comme on l'a expliqué à propos de la charge initiale. Quand le siège 54 n'est plus en contact avec la soupape 53, le fluide du cylindre de frein 4 s'écoule par la conduite 43, le canal 72, la chambre 41, le canal 55 de la tige 51 et le canal 56 ouvert à l'atmosphère.
Quand la pression dans la chambre 41 est ainsi tombée à la valeur de la pression atmosphérique; le fluide de la chambre 38 s'écoule dans la chambre 41 par l'intermédiaire de l'orifice calibré 39 et du canal 40 jusqu'à ce que la pression dans cette chambre 38 soit devenue égale aussi à la pression atmosphérique.
On voit, d'après ce qui précède, que l'invention réalise un dispositif de commande de freinage à valve du type à serrage et à desserrage gradués, qui utilise la pression d'un réservoir de commande comme pression standard pour régler le degré de serrage, suivant le degré de réduction de pression dans la conduite générale, et le degré de desserrage, suivant le degré de rétablissement de la pression dans la conduite générale; ce dispositif de commande de freinage fournit en outre un moyen nouveau pour maintenir le degré désiré de serrage en utilisant une alimentation restreinte, à partir de la conduite générale, pour remplacer le fluide envoyé dans le cy-
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lindre de frein.
REVENDICATIONS.
1 - Appareillage de freinage à fluide sous pression, destiné à des trains de véhicules et en particulier à des trains de chemin de fer, caractérisé par le fait qu'il comprend ue conduite générale, un réservoir de commande, un réservoir auxiliaire, un cylindre de frein, un dispositif de commande de freinage à valve commande par la pression dans la conduite générale et par une pression opposée correspondant à la pression dans le ré- servoir de commande, ce dispositif pouvant être actionné par cette pression opposée, quand la pression de la conduite générale a été diminuée par rap- port à ladite pression opposée, pour passer d'une position de desserrage à une position de serrage,
ledit dispositif comprenant un dispositif à valve susceptible d'établir une connexion principale de charge entre la conduite générale et le réservoir auxiliaire dans le cas seulement où le dispositif de commande à valve se trouve en position de desserrage, un dispositif de restriction de débit reliant la conduite générale au réservoir auxiliaire en court-circuitant ladite connexion principale de charge, un deuxième dispositif à valve susceptible de connecter le cylindre de frein à l'atmosphère, quand le dispositif de commande de freinage se trouve en position de desserrage, et de fermer cette connexion avec l'atmosphère quand le dispositif de commande de freinage a quitté sa position de desserrage,
un troisième dispositif à valve susceptible d'établir une communication principale entre le réservoir auxiliaire et le cylindre de frein dans le cas seulement où le dispositif de commande de freinage se trouve en position de serrage, le dispositif de commande à valve pouvant aussi être actionné, sous l'action de la pression dans le cylindre de frein, pour passer à une position de recouvrement intermédiaire entre les positions de desserrage et de serrage, position de recouvrement pour laquelle ladite communication principale, la connexion ouverte à l'atmosphère et la connexion principale de charge sont fermées, le dispositif de commande de freinage pouvant aussi passer, en réponse à une certaine réduction de pression dans la conduite générale, pendant que ledit dispositif se trouve en position de recouvrement, dans une position de maintien de serrage,
et un dispositif à valve susceptible,quand le dispositif de commande de freinage se trouve dans cette position de maintien, d'établir une communication restreinte disposée en parallèle par rapport à la dite communication principale.
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The present invention relates to pressurized fluid braking equipment, which is intended for railway wagons and is controlled by pressure variations in a brake pipe; it relates more particularly to a means for maintaining the braking force at a selected value, regardless of the leaks of pressurized fluid in the various brake cylinders of a railway train.
The braking equipment, of which the present invention constitutes an improvement, uses a valve brake control device of the graduated clamping and releasing type, comprising an assembly of equalizing diaphragms, which is subjected, in a direction to fluid pressure prevailed in a control reservoir, and in the other direction at the pressure in a brake pipe and that of a brake cylinder.
Thus, when a pressure reduction is effected in the brake line, the pressure from the control reservoir actuates valve means, through this diaphragm assembly, to direct pressurized fluid into a brake cylinder, until a pressure is established therein capable of re-establishing the equilibrium between the forces acting on the diaphragm assembly; the pressure thus obtained in the brake cylinder corresponds to the degree of reduction of the pressure in the brake pipe.
When pressure is restored in this line, it actuates the valve means, through the diaphragm assembly, to remove pressurized fluid from the brake cylinder and effect brake release. If the pressure is only partially restored in the brake pipe, the pressure in the brake cylinder is correspondingly reduced to a sufficient degree to restore the balance of the diaphragm assembly. This valve brake control device has been represented and described in the patent application filed by the applicant in Belgium on April 20, 1954 under the number 414318 for: Fluid Pressure Braking Equipment.
One of the objects of the present invention is to provide a new improved valve brake control device of the graduated release type.
The invention also proposes to provide this braking control device with a new means capable of maintaining the supply of pressurized fluid to the auxiliary reservoir, from the general pipe, while the leaks from the brake cylinder are compensated by fluid supplied by this reservoir.
Other objects and advantages of the invention will appear in the more detailed description which follows.
The single figure of the accompanying drawing is a schematic view, partially cut away and partially limited to the outline of the parts, of a braking control device of the type according to the present invention.
DESCRIPTION.
As seen in the drawing, the braking equipment shown comprises a valve brake control device 1 capable of operating, in response to a reduction in pressure in a brake pipe 2, to control the supply to a cylinder. brake 4 from an auxiliary reservoir 3, in order to apply the brakes on a wagon, and also capable, in response to the load of the brake pipe with pressurized fluid, to operate to charge the auxiliary reservoir and to evacuate the pressurized fluid from the brake cylinder.
The braking control device 1 comprises a housing 5 enclosing a graduated control device 6; the latter device comprises a diaphragm 7 clamped along its periphery between two parts of the housing and determining with the latter, on one side a chamber 8 connected to a control tank 9 by a channel 10 and a pipe 11, and of the other
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side a chamber 12 opened by a channel 13 on the bearing surface of a check valve 14 servsat to the load of the auxiliary tank; this valve 14 is contained in a chamber 15 and pushed towards its closed position by a spring 16 disposed in this chamber.
The chamber 12 is also connected to the general pipe 2 by a channel 17 pierced in a rod 18, a chamber 19 formed in this rod, a channel 20 and a pipe 21. A spring 23 is mounted in the chamber 8, between a part of the pipe. . housing 5 and a spring seat 24 slidably mounted in a stop member 25. As will be seen more clearly a little later, the stop member 25 serves to limit the displacement of the diaphragm 7 pushed downwards, despite the force opposite of the spring 23, in response to. an excess of pressure established in the chamber 12 from the general pipe.
A plate 26 forming an integral part of the rod 18 is located in the chamber 12 and extends downwards through a central orifice of the diaphragm 7 into the chamber 8; a plate 27 is fixed in the chamber 8 on the plate 26 by means of a nut 28 so as to tighten the central part of the diaphragm.
Extending upward from plate 26, rod 18 is slidably mounted in a bore 29 formed in housing 5; this rod is reduced in diameter in two places, so as to produce in this bore the annular chamber 19 already mentioned and another annular chamber 30, which is still connected by a channel .il to the chamber 15 containing the retaining valve 14, and which can be connected to the auxiliary tank 3 by a channel 32 and a pipe 33. Between the two chambers 19 and 30, two sealing rings 34 are slidably mounted between the rod 18 and the walls of the bore 29 for prevent leaks between these two chambers.
The graduated control device 6 comprises a diaphragm 35 clamped along its periphery between two parts of the casing 5 and forming with the latter, on one side a chamber 36, which communicates with the atmosphere through an orifice 37, and the other side a chamber 38 opened by a calibrated orifice 39 on a channel 40, which opens out into a valve chamber 41; this chamber is connected to the brake cylinder 4 by a valve intake device 42 and by a pipe 43.The diaphragm 35 is clamped in its central part between a plate 44, which passes through it by a central orifice, and another plate 45 which is fixed in the chamber 38 on the plate 44 by means of a nut 46.
A spring 47 is mounted in the chamber 38, between a wall of the housing 5 and the plate 45, to urge the diaphragm 35 downwards, that is to say towards the position in which it is shown in the drawing.
This position is the normal release position; it is defined by the contact of the plate 27 with the spring seat 24; this contact is established by means of a push rod 48, which passes through a suitable orifice provided in a wall 49, between the upper end of the bore 29 and the chamber 35; this rod 48 abuts at its lower end against the rod 18 and at its upper end against the plate 44 to define the normal position of release of the diaphragm 7. A sealing ring 50 is mounted in a groove of the wall 49 and surrounds the push rod 48, so as to prevent leakage between bore 29 and atmospheric chamber 36.
A rod 51 integral with the plate 44 extends upwardly through the chamber 38 and a suitable bore 52 of the housing 5; it is slidably mounted in this bore and extends into the chamber 41, where its upper end can engage a valve 53 disposed in this chamber. The upper end of the rod 51 carries an annular valve seat 54, which surrounds a longitudinal channel 55 drilled in this rod; this channel is constantly located opposite a channel 56 open to the atmosphere. Thus, the chamber 41, which normally communicates with the atmosphere, can be separated therefrom when the rod 51 moves upward and the valve seat 54 sealingly contacts the valve 53.
Two sealing rings 57 are mounted in suitable grooves.
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required of the rod 51, on either side of the channel 55, so as to achieve a sealed contact with the casing 5 and to prevent leaks between this channel and the chambers 41 and 38. The valve 53 is arranged at the interior of a tubular element 58, which is rigidly fixed to the casing 5 in the chamber 41: this valve 53 can rest on a lip 59 provided at the lower part of the element 58 and extending inwardly.
A piston valve 60 is slidably mounted in a bore 61; it is aligned ooaxially with the tubular element 58 and the rods 18 and 51; it is arranged so as to abut against the upper part of the valve 53 and to push the latter downwards under the action of a spring 62 mounted at the upper end of the bore 61.
Several orifices 63 are provided in a circle around the wall of the bore 61, at an intermediate height between the ends of the latter, so as to connect this bore to an annular chamber 64 which surrounds it and communicates with a side with a channel 65 leading to a valve load device 66 and a valve quick-release device 67; this chamber 64 communicates on the other side with a channel 68, which is connected by a pipe 33 to the. auxiliary tank 3 and through a calibrated orifice 69 to chamber 15.
As will be seen better a little further on, the calibrated passage 69 supplies to the auxiliary reservoir 3 a limited current of fluid coming from the general pipe 2 to replace the fluid used to compensate for leaks from the brake cylinder. It will be noted that the calibrated passage 69 is connected so as to supply fluid under pressure from the general pipe 2, after this fluid has passed the check valve 14, so that a reduction in pressure in the general pipe cannot directly reduce the pressure in the auxiliary tank, and that the final charge thereof, up to the full pressure of the brake pipe, can be controlled only by the valve charge device 66.
A constricted orifice 70, which can also connect the bore 61 to the chamber 64, is disposed some distance inward from the orifices 63, to provide a limited flow of fluid from the auxiliary reservoir 3 into the cylinder. brake 4, in the event that it leaks. Two sealing rings 71 are mounted in suitable grooves of the piston valve 60, so as to engage in a sealed manner with the wall of the bore 61, on either side of the orifices 63 and 70. , at a distance sufficient to allow the closing of all the orifices or the opening of the single orifice 70 for maintaining the pressure in the brake cylinder.
OPERATION.
When we want to load the braking equipment of a train, we move the ordinary engineer's valve arranged on the locomotive and not shown, first to a release position to provide fluid at a relatively high pressure, directly from the current main tank of the locomotive to the brake pipe 2 of the latter, then, after an interval of time varying according to the conditions, to an operating position to reduce the supply pressure of the brake pipe to the normal value that one wishes to maintain there for its use.
When the pressurized fluid thus feeds the general pipe 2, this fluid passing through the pipe 21 arrives in the channel 20, and from there arrives in the chamber 12 of the graduated control device 6, passing through the chamber 19 and the channel 17 of the rod 18. The fluid thus arriving in the chamber 12 flows through the channel 13 and the check valve 14 into the chamber 15, the spring having a force such that it requires a pressure difference of about 0.105 Kg / cm2 to open this cla-
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fart. The fluid thus arriving in the chamber 15 flows through the channel 31 into the chamber 30, around the rod 18, from where it goes through the channel 32 and the pipe 33 into the auxiliary reservoir 3.
Fluid entering chamber 15 also flows through gauge passage 69 and channel 68 into auxiliary tank line 33 although, as previously noted, the primary purpose of gauge passage 69 is to provide a means to replenish the auxiliary reservoir 3 with a limited flow while the graduated control device 6 operates to maintain the desired pressure in the brake cylinder despite leaks therefrom.
The fluid arriving in the general pipe 2 also flows through the pipe 21 and the channel 20 in the charging device 66 with valve, which functions to supply the channel 10 of the control tank with fluid; finally, in the final stage of charging the auxiliary tank 3, the fluid flows through the channel 65 into the annular chamber 64, and from there goes into the auxiliary tank, passing through the channel 68 and the pipe 33. The Operation of the charging device 66 has been described in detail in the patent application cited above by reference, and since this operation does not form part of the present invention and is not essential for a full understanding thereof, it is necessary to did not see fit to expose it here.
When controlling the initial load of the brake pipe 2, the pressure established on the cars adjacent to the locomotive and above the normal brake pipe pressure is transmitted rapidly from pipe 21 and through channel 20, the chamber 19 and channel 17, up to chamber 12; the pressure then increases so rapidly in this chamber that it applies to the diaphragm 7 a force which moves down the plate 26 and the rod 18 from the position shown in figure 1, and despite the opposite force of the spring 23, provided to prevent an overload of the auxiliary tank 3, as will be explained later.
When the diaphragm 7 thus moves downwards, the rod 18 first tends to close the connection of the channel 20 to the chamber 19 and consequently to the chamber 12, and on the neighboring cars of the locomotive the channel 20 is in actually cut off from the chamber 19. The fluid thus arriving in the chamber 12 dissipates rapidly through the channel 13 into the auxiliary reservoir 3, as explained above. While the pressure in the chamber 12 decreases, due to the interruption of its supply and the direct current of fluid which it sends to the auxiliary tank 3, and the pressure in the chamber 8 increases as a result of the operation of the control device. load 66, the rod 18 gradually returns to the position in which it is shown in the drawing.
Further to the rear of the train, where the brake pipe can only be loaded up to normal pressure, the diaphragm 7 and rod 18 can be moved downward, overcoming the force of the spring 23, until to a position for which the connection between the channel 20 and the chamber 19 is sufficiently formed to restrict the supply to the chamber 12 so as to limit the pressure in this chamber in accordance with the increase in pressure in the chamber 8.
When the locomotive engineer activates the locomotive valve to reduce the pressure in the brake pipe to its normal value, the feed rate of the chamber 12 is reduced in corresponding proportions and the rods 18, at the front end of the train, are actuated by the springs 23 to further open the connection between the channel 20 and the chamber 19, as much as is necessary according to the reduced pressure of the brake pipe, to maintain the pressure balance in the chambers 8 and 12.
Finally, when the pressure of the control tank prevailing in the chamber 8 has increased to the point of coming very close, less than 0.21 kg per cm2 for example, to the pressure in the general pipe, the spring 23 moves the rod 18 up to its normal position shown in the drawing, as happens on all cars further to the rear of the train when this same pressure relation is
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obtained.
BRAKE APPLICATION
When the mechanic wishes to apply the brakes, he initiates a pressure reduction in the main pipe 2 by operating in a known manner the valve provided for this purpose on the locomotive. When the pressure is reduced in the general pipe, the check valve 14 of the device 6. The graduated control valve prevents the return of the fluid from the auxiliary tank 3 to the general pipe.
In response to this decrease in pressure in the brake pipe, started on the locomotive, the quick-release device 67 operates, as described in the patent application cited above by reference, to effect a local reduction in pressure in the locomotive. the general pipe, and to use the pressure of the fluid thus evacuated from this pipe in order to actuate the load device 66 and to cut off the communication between the general pipe on the one hand and the auxiliary and control tanks on the other hand , as explained in this patent application.
When the pressure in the brake pipe is reduced as just explained, a corresponding reduction in pressure occurs in the chamber 12 of the graduated control device 6, and when the pressure in this chamber has thus decreased sufficiently, the pressure accumulated in the control tank and prevailing in the chamber 8 bends the diaphragm 7 upwards, despite the reduced pressure of the main pipe and the pressure of the spring 47, until the seat 54 provided at the end of the rod 18 comes into contact with the valve 53, thus cutting from the channel 55 open to the atmosphere 55 the chamber 41, which communicates with the brake cylinder 4 as explained previously.
When the differential pressure acting on the diaphragm 7 has increased further and sufficiently to overcome the force of the spring 62, the diaphragm assembly is driven to a clamping position defined by the contact of the plate 45 with the housing; in this position, pressurized fluid feeds the chamber 41 from the auxiliary reservoir 3, via the pipe 33, the channel 68, the chamber 64 and the orifices 63, 70; from there, the fluid flows into the channel 72 of the brake cylinder, and also into the chamber 38, passing through the channel 40 and the calibrated orifice 39.
If it is assumed that the reduction in pressure effected in the general pipe by means of the engineer's valve is limited to any chosen value, when the pressure obtained in the brake cylinder 4 and in the chamber 38 has increased to a value chosen in relation to the degree of reduction of the brake pipe pressure being felt in the chamber 12, the pressure of the brake cylinder acting on the diaphragm 35 in the chamber 38 moves the latter and the rod 51 which is integral with it towards down, to an overlap position, for which the piston valve 60 covers the clamping holes 63 and the pressure maintenance hole 70.
When the rod is driven upward, communication is cut between chamber 30 and channel 32 of the auxiliary tank, before seat 54 engages valve 53, and the charge of auxiliary tank 3 is thus interrupted. before this is connected to the brake cylinder 4.
At this time, if for some reason, for example leaks from the brake cylinder, the pressure of the brake cylinder decreases below the value corresponding to the chosen reduction in pressure in the brake pipe, the pressure of the control reservoir reigning in the chamber 8 and acting on the diaphragm 7 actuates the latter and the rod 18, at the same time consequently as the piston valve 60 until the lower sealing ring 71 passes through the retaining hole 70 and that the valve 60 discovers the latter; the pressurized fluid then flows from the auxiliary reservoir 3 into the brake cylinder 4 by the same path as at the start of the application of the brakes.
However, the rate of this flow
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is this time significantly reduced, due to the fact that the flow rate from the orifice 70 is less than that of the orifices 63. When the fluid has been restored to its appropriate pressure in the brake cylinder 4, the various elements of the control device 6 graduated occupy the positions corresponding to the covering position of this device: in this position, the supply and discharge connections of the brake cylinder 4 and the supply connection of the auxiliary reservoir 3 via the chamber 30 are all closed.
However, the supply communication of the chamber 15 from the general pipe 2 remains constantly open, so that the fluid following this communication, as explained previously, flows through the calibrated orifice 69 into the channel 68 of the auxiliary reservoir to replace the fluid discharged from this reservoir through the retaining orifice 70 as explained above.
If it is desired to increase the degree of tightening of the brakes, a further reduction in pressure in the brake pipe 2 is carried out according to the increase in tightening that is to be obtained. In response to this new reduction in pressure being felt in the chamber 12, the diaphragm 7 and the diaphragm 35 which is integral with it are driven upwards to actuate the valve 60 and uncover the clamping orifices 63; fluid then arrives again in the brake cylinder 4 and in the chamber 38 with a normal clamping flow, and when the pressure in the brake cylinder and in this chamber has thus increased in proportion to the degree of pressure reduction in the Generally, the diaphragm 35 again moves the rods 58 and 51, and therefore the valve 60, to the overlapped position.
Thus, the application of the brakes can be graduated in as many operations as desired, while maintaining the pressure of the brake cylinder despite the leaks that may occur in the overlap position at the end of each operation.
RELEASING THE BRAKES.
To release the brakes, and reload the braking equipment with fluid, the general pipe 2 and consequently the chamber 12 is supplied with fluid. When the pressure has thus increased sufficiently in this chamber, this pressure acting on the upper face. of the diaphragm 7 and the pressure of the brake cylinder acting in the chamber 38 on the diaphragm 35 produce a force which overcomes the opposing force created by the pressure of the control reservoir on the diaphragm 7 and which downwardly moves the diaphragms 7 and 35 .
This downward movement, whether it occurs from the pressure-maintaining position of the brake cylinder or from the overlap position, drives the various elements to the positions shown in the drawing, for which the The load of the braking equipment continues as explained in connection with the initial load. When the seat 54 is no longer in contact with the valve 53, the fluid from the brake cylinder 4 flows through the line 43, the channel 72, the chamber 41, the channel 55 of the rod 51 and the channel 56 open. to the atmosphere.
When the pressure in the chamber 41 has thus fallen to the value of atmospheric pressure; the fluid from the chamber 38 flows into the chamber 41 through the intermediary of the calibrated orifice 39 and the channel 40 until the pressure in this chamber 38 has also become equal to atmospheric pressure.
It can be seen from the foregoing that the invention provides a valve brake control device of the graduated clamping and releasing type, which uses the pressure of a control tank as standard pressure to adjust the degree of tightening, depending on the degree of pressure reduction in the brake pipe, and the degree of loosening, depending on the degree of restoration of pressure in the brake pipe; this brake control device further provides a novel means of maintaining the desired degree of tightening by using a restricted supply, from the brake pipe, to replace the fluid sent to the cylinder.
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brake cylinder.
CLAIMS.
1 - Pressurized fluid braking apparatus, intended for vehicle trains and in particular for railway trains, characterized in that it comprises a general pipe, a control tank, an auxiliary tank, a cylinder brake, a valve brake control device controlled by the pressure in the main pipe and by an opposite pressure corresponding to the pressure in the control reservoir, this device being able to be actuated by this opposite pressure, when the pressure of the brake pipe has been reduced with respect to said opposite pressure, to go from a loosened position to a tightened position,
said device comprising a valve device capable of establishing a main load connection between the general pipe and the auxiliary tank in the case only where the valve control device is in the released position, a flow restriction device connecting the general pipe to the auxiliary reservoir by short-circuiting said main load connection, a second valve device capable of connecting the brake cylinder to the atmosphere, when the brake control device is in the released position, and of closing this connection with the atmosphere when the brake control device has left its released position,
a third valve device capable of establishing a main communication between the auxiliary reservoir and the brake cylinder only in the case where the brake control device is in the clamped position, the valve control device also being able to be actuated, under the action of the pressure in the brake cylinder, to pass to an intermediate overlap position between the loosening and tightening positions, overlap position for which said main communication, the connection open to the atmosphere and the main connection load are closed, the brake control device can also pass, in response to a certain reduction in pressure in the brake pipe, while said device is in the recovery position, in a clamping position,
and a valve device capable, when the brake control device is in this holding position, of establishing a restricted communication arranged in parallel with respect to said main communication.