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La présente invention)) due aux travaux de Monsieur
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Raoul BORDE, concerne un .7.sïïoà.' '. e -.-,,:. 3 : .ev ;:ït . pour le freinage à grande vitesse des rames de chemins de fer.
On sait qu'il est actuellement courant d'utiliser pour le freinage, deux paliers, l'un correspondant à une pres- sion pour les grandes vitesses et l'autre à une pression normale pour les faibles vitesses, le passage d'un palier à l'autre se faisant automatiquement à une vitesse choisie à l'avance par le jeu d'un auto-régulateur électrique ou pneumatique; chaque voiture porte, dans ce cas, un équipement autonome,, par exemple un régulateur centrifuge à contacts électriques avec relais à deux chambres et électro-valves.
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On a cherché depuis longtemps à remplacer cette ré- gulation individuelle par une régulation collective, le régula- teur de vitesse étant placé sur l'engin moteur.
Dans les systèmes réalisés à partir de cette idée, l'auto-régulation était pneumatique et l'auto-régulation se trans- mettait à des relais de vitesses placés sur chaque voiture de la rame.
On aurait pu également utiliser un régulateur à con- tacts électriques qui aurait transmis l'auto-régulation aux élec- tro-valves placées sur les voitures. Mais, dans les deux cas, qu' il s'agisse d'une auto-régulation pneumatique telle qu'elle a été réalisée antérieurement ou qu'il s'agisse d'une auto-régulation électro-pneumatique éventuelle, on s'est toujours trouvé en pré- sence de la nécessité d'avoir, pour la transmission de l'auto-ré- gulation, à partir de l'engin moteur vers les différentes voi- tures de la rame, une conduite spéciale, soit pneumatique, soit électrique.
Bien que cette disposition collective constitue déjà un progrès puisqu'elle supprime les défauts de simultanéité d'ac- tion des différents auto-régulateurs autonomes,elle n'est pas en- core absolument satisfaisante, car l'exploitation des voitures sine si équipées et non spécialisées serait difficile et elle condui- rait en tout cas à la nécessité d'avoir des conduites spéciales sur des rames qui comportent déjà un assez grand nombre de dispo- sitifs, ce qui compliquerait l'installation générale de freinage de la rame et la rendrait, par conséquent, plus coûteuse.
¯¯ ¯ La présente invention a pour but de résoudre ce pro- blême d'une façon simple et économique et cependant parfaitement efficace, sans qu'il soit nécessaire, pour le mécanicien de la rame, de modifier en aucune manière ses habitudes de conduite.
Le dispositif de freinage de rames de chemins de fer selon l'invention présente les caractéristiques suivantes, consi- dérées isolément ou suivant toute combinaison @
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1') la conduite générale du frein automatique est utili- sés pour transmettre aux différents véhicules de la rame, la régu- lation,du freinage., en fonction de la vitesse, opérée sur l'engin moteur collectivement pour l'ensemble de la rame;
2 ) on intercale sur le trajet de la conduite générale à la sortie du robinet de mécanicien un relais transformateur de dépression qui, suivant la vitesse de l'engin moteur,, transmet à la conduite générale, soit la dépression intégrale commandée par le mécanicien par la manoeuvre du robinet de mécanicien, soit une partie seulement de cette dépression;
3 ) le transformateur de dépression comprend une chambre de contrôle où règne une pression-étalon constante et qui est li- mitée par deux pistons susceptibles de commander respectivement deux systèmes à clapet grâce auxquels la conduite générale peut être soumise soit à la pression-étalon en position de marche du robinet de mécanicien, soit à la dépression totale appliquée par le mécanicien à l'origine de la conduite générale., soit à une - fraction déterminée de cette dépression, en position de freinage du robinet de mécanicien.;) un régulateur centrifuge sensible à la vitesse de l'engin moteur permettant dans ladite position de frei .- nage d'exercer dans la conduite généra'. , seit cette dépression totale, soit cette fraction déterminée de ladite dépression;
4 ) une valve de limitation de pression est interposée entre le cylindre de frein de chaque véhicule et le distributeur modérable (triple valve par exemple) pour toute dépression dépas- sant une certaine valeur dans la conduite générale, cette mise en circuit de ladite valve de limitation de pression étant ef- fectuée par un poussoir différentiel soumis d'un côté à l'action de la pression du réservoir de commande monté sur le véhicule et,, de l'autre côté, à l'action de la pression de la conduite géné- rale ;
5 ) un robinet d'isolement avec trou de fuite permet d'isoler le frein haute pression et de placer l'installation dans
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l'état où le circuit d'alimentation du cylindre de frein est dé- rivé par la valve de limitation de pression précitée;
6 ) une conduite de dérivation susceptible d'être fer- mée par un poussoir commandé par la dépression appliquée par le mé- canicien lorsque celle-ci atteint une valeur correspondant au freinage minimum permet, lorsqu'elle est ouverte, de shunter le relais transformateur de dépression.
Avec le dispositif dont on a indiqué ci-dessus les ca- ractéristiques principales, lc mécanicien conduit sa rame à la lu- mière habituelle et toute dépression provoquée par lui au moyen de son robinet de mécanicien habituel se transmet à la conduite géné- rale du train à travers le relais transformateur de dépression précité, lequel, suivant la vitesse du train (à laquelle est sou- mis le régulateur placé sur l'engin moteur) laisse passer inté- gralement cette dépression ou bien la transforme en une dépres- sion moindre.
Par exemple, si l'on suppose que le train est lancé à grande vitesse et que le mécanicien effectue un freinage à fond (tel qu'une dépression de le Kg 500) le relais transformateur de dépression laissera passer intégralement cette dépression (qui donnera 3, Kg 500 environ au cylindre) tant que la vitesse ne sera pas descendue à une certaine valeur à partir de laquelle 1' auto-régulateur placé sur l'engin moteur amènera le relais trans- formateur de dépression à réduire cette dépression à 0, Kg 750 par exemple.
Dans ces conditions, la pression de la conduite gé- nérale remontera et les freins se desserreront partiellement. On comprendra que, dans ces conditions, le dispositif de l'Invention ne peut s'appliquer qu'à des freins à desserrage graduel.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé sur lequel on a représenté, d'une façon très schématique et à titre d'exemples seulement, divers
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modes de réaUsati,on de l'invention.
Sur ce dessin la figure 1 est une coupe du relais transformateur de dépression utilisé selon l'invention avec, indique très schémati- quement les organes auxquels ce relais est raccordée la figure 2 est une coupe d'un poussoir différentiel susceptible de mettre en circuit ou hors de circuit un limiteur de pression susceptible d'être intercala par ce poussoir entre le distributeur (tel que triple-valve) placé sur chaque -voiture de la rame et le cylindre de frein, les éléments auxquels le poussoir différentiel et son limiteur de pression sont raccordes étant re- présentés d'une façon très schématique sur cette voiture,
la figure 3 est un diagramme plus schématique encore d'une installation modifiée du relais transformateur de dépression avec le dispositif de dérivation susceptible de shunter le relais transformateur de dépresima dans certains cas, la figure 4 enfin, est une coupe à plus grande échelle @ du poussoir qui commande 1,'ouverture ou la fermeture de la condui- te de dérivation suscepticle du shunter le relais transformateur de dépression suivant le diagramme de la figure 3,
On va d'abord décrire la figure 1, c'est-à-dire le re-
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lais transformateur dp depre-sion q::3. :(r.:; 1::I.t.UG un des E3'léments caractéristiques de l'invention.
Ce relais est constitué par un corps 1 présentant deux cloisons 2 et 3 dans lesquelles peuvent coulisser, avec interposi- tion de garnitures d'étanchéité, deux tiges 4 et 5 portant un car- tain nombre de pistons à diaphragme.
La tige 4 comporte à droite de la cloison 2. un piston à diaphragme 6 et, de l'autre côté, de la cloison, un autre piston à diaphragme 7 de même diamètre.
Le piston 7 et sa tige portent un canal central 8 qui communique par des orifices 9 avec la chambre 10 située entre-le piston 7 et la cleison 2, chambre qui porte des orifices 11 vers 'atmosphère.
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La tige du piston 7 est susceptible, lorsqu'elle est déplacée vers la gauche, de venir ouvrir un clapet 12 disposé dans une chambre 13 qui est prévue à une extrémité du corps 1 et qui est en communication, par une conduite 14, avec le réservoir principal RP de l'installation placé sur l'engin moteur.
Le clapet 12 est sollicité, dans sa position de ferme- ture, par un ressort 15 et l'ensemble des pistons à diaphragme 6 et 7 est sollicité vers la droite par un ressert 16.
La chambre qui se trouve à gauche du piston à diaphragma 7 et qui a été désignée par la référence 17, communique par une conduite 18 avec une électro-valve 19 dont l'excitation et la non- excitation peuvent être commandées par des contacts électriques manoeuvrés par un régulateur centrifuge (de tout type connu) en- traînés par un essieu de l'engin moteur ou commandés par le pas- sage, sur un plot, de l'aiguille de l'indicateur de vitesse de la machine. On a représenté schématiquement en 20 les fils électri- ques aboutissant à l'électro-valve 19.
La chambre disposée entre le piston à diaphragme 6 et la cloison 2, chambre qui a été désignée par la référence.21, est en communication, par ce qu'on peut appeler la conduite générale primaire 22, avec le robinet de mécanicien habituel schématisé en RM.
L'autre côté du relais transformateur de dépression, c'est-à-dire la partie de droite, est organisé sensiblement de la même façon que la partie de gauche et elle en est à peu près sy- métrique.
On y retrouve, en particulier, les pistons à diaphragme 6' et 7' et le clapet 12' commandé par le. queue du piston 7'. Mais de plus, un piston à diaphragme- 23, de plus faible diamètre que les pistons à diaphragme 6-7, 6'-7' est prévu sur la tige 5. La chambre 10' prévue entre le piston à diaphragme 7' et la cloison 3 communique avec l'atmosphère par l'orifice 11'.
La chambre existant entre le piston à diaphragme 6'
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et le piston à diaphragme 23, chambre qu'on a désignée par la ré- i'érence 24, est en communication par une conduite 25 avec la con- duite 18 aboutissant à un côté de l'électro-valve 19.
La chambre existant entre le piston à diaphragme 23 et là cloison 3, chambre qu'on a désignée par 26, est en communica- tion, par une conduite 27, avec l'autre côté de 1.'électro-valve 19, celle-ci comportant de ce même côté, un canal 28 débouchant à l'air libre.
La chambre située à droite du piston à diaphragme 7' est reliée à une conduite 29 qu'on appellera dans ce qui va suivre, la conduite générale secondaire.
On voit ainsi que le relais transformateur de dépres- sion est, en quelque sorte, branché entre les deux points A et B de la conduite générale. Il est à remarquer que la chambre 13' , dans laquelle est placé le clapet 12' communique avec le réser- voir principal RP par une conduite 30. '
Par ailleurs, il est à remarquer que la chambre com- prise entre les deux pistons à diaphragme 6 et 6', chambre qu'on désignera par la référence 31, est en communication, par une con- duite 32 avec un réservoir de contrôle schématisé en RC.
Tout l'ensemble qui vient d'être décrit est placé sur l'engin moteur et la conduite générale sens daire 29 transmet les impulsions pneumatiques de commande de frein aux différentes voi- tures de la rame.
On va décrire maintenant le fonctionnement du relais transformateur de dépression qui vient d'être décrit ci-dessus.
En marche, la conduite générale primaire 22 étant à la même pression que celle du réservoir de contrôle RC, le piston à diaphragme 6 est inerte et le piston à diaphragme 7 immobile ne transmet aucune pression dans la conduite 18 qui est à l'at- mosphère par les orifices 8-9 et 11.
La conduite 25 et, par suite, la chambre disposée en- tre les pistons à diaphragme 6' et 23, chambre qui sera désignée
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par la référence 33, sont à l'atmosphère par les mêmes orifices.
La chambre 26 est à l'atmosphère, soit par l'orifice 28 de l'élec- tro-valve 19, si cette électro-valve n'est pas excitée (position de la figure 1) soit par la conduite 27, la conduite 18 et les orifices 8, 9 et 11, si l'électro-valve 19 est excitée, c'est-à- dire suivant que l'on est à faible ou à grande vitesse.
Au contraire, le piston à diaphragme 6' est poussé vers la droite par la pression P du réservoir de contrôle RC qui règne sur sa face de gauche; ceci a pour effet de fermer le canal d'échappement 8' puis d'ouvrir le clapet 12' et d'admettre ensui- te dans la conduite générale secondaire 29, l'air du réservoir principal RP.
La pression monte donc dans la conduite générale 29 ainsi que dans la chambre 17' située à droite du piston à dia- phragme 7' jusqu'à ce qu'il y ait équilibre entre la poussée vers la gauche du piston 7' et la poussée vers la droite du piston 6'.
Ces deux pistons étant de diamètre égal, la pression à droite du piston 7' devient égale à celle qui règne à gauche du piston 6'.
La conduite générale secondaire 29 est donc bien, en marche, à la même pression que le réservoir de contrôle RC et que la conduite générale primaire 22.
On va considérer maintenant le fonctionnement en cas de freinage.
Pour freiner la rame d'un train, le mécanicien appli- que dans la conduite générale primaire 1, au mayen de son robi- net'de mécanicien RM une dépression P. Le piston à diaphragme 6 déséquilibré exerce alors vers la gauche, une poussée S. ¯ P (S étant la surface du piston) qui va établir dans la chambre 17 et par suite dans la conduite 18, la dépression 2l P, étant don- né que les surfaces des pistons 6 et 7 sont égales.
La dépression ¯ P atteint, par la conduite 25, la chambre 33 et suivant que l'électro-valve 19 est ou non excitée, c'est-à-dire suivant que l'on est à grande ou à faible vitesse pénètre ou non dans la chambre secondaire 26.
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Si l'on est à grande vitesse, l'électro-valve 19 est ovcitée, l'orifice d'échappement 28 est, par conséquent, fermé et l'air de la conduite 18 à la pression P, peut pénétrer dans la chambre 26. Le piston à diaphragme 6' subit donc une poussée vers la gauche égale à S ¯ P (les pressions s'équilibrant sur le pis- ton secondaire 23 puisque la pression régnant dans la conduite 18 arrive sur chaque face de ce piston 23 par les conduites 25 et 27).
La poussée de réaction du piston 7' diminue ainsi de S P. Comme les surfaces des pistons 6' et 7' sont les mêmes, la pression dans la chambre 17' diminue de 1.) P, cette dépression ¯ P se transmettant par la conduite générale secondaire 29.
La dépression réalisée par le mécanicien dans la con- duite générale primaire 22 se transmet donc intégralement à la conduite générale secondaire 29.La pression au cylindre de frein est donc égale à K ¯ P, K étant un coefficient de proportionnali- té.
On va examiner maintenant le cas où l'on est à faible vitesse. Dans ces conditions, l'électro-valve 19 n'est pas excitée et l'air de la conduite 18 ne peut pas passer dans la chambre 26; celle-ci se trouve à l'atmosphère par l'orifice 28 d'échappement de l'électro-valve.
La poussée antagoniste du pistor 6' diminue de S' ¯ P (S' étant la surface du petit piston à diaphragme 23 et ¯ P étant toujours la dépression appliquée dans la conduite générale 22 par le mécanicien).
On choisit généralement la valeur de S'égale à S/2, de sorte que la dépression finale dans la conduite générale secon- daire 29 n'est plus que de ¯ P/2.
La préssion augmente donc de ¯P/2 dans la conduite générale et la pression au cylindre de frein diminue de la valeur de K/2 ¯ P et le frein se desserre en conséquence d'une certaine quantité.
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On a donc bien réalisé, pour le freinage, un freinage à deux étages de dépression qui correspondent, dans les cylindres de frein du train, à deux étages de pression correspondant, soit à la grande vitesse, soit à la faible vitesse.
Si le mécanicien établit dans la conduite générale pri- maire 22, non pas une dépression, mais une surpression ± P par rapport à la pression étalon P du réservoir de contrôle RC, le piston 6 exerce vers la droite une poussée S ¯ P qui se transmet intégralement au piston 6' par l'extrémité de la tige 5 contre la- quelle vient.porter le piston 6.
Comme le piston de réaction 7' est de diamètre égal à celui des pistons 6' et 6, la pression dans la chambre de réac- tion 17' et, par suite, dans la conduite générale secondaire 29, est égale à celle de la chambre active 21, c'est-à-dire à P + ¯ P, la surpression faite par le mécanicien en vue du des- serrage rapide se transmet donc intégralement à la conduite géné- rale 29, à travers le relais transformateur de dépression.
Dans ce qui précède, on a admis que la dépression pri- maire 4 P devait être transformée dans un rapport donné à une vitesse donnée, de façon à réaliser deux étages de dépression se traduisant aux cylindres de frein par deux étages de pression.
On pourrait également, si on le désirait, réaliser une variation progressive de la dépression donnant aux cylindres de frein une variation de pression progressive, il suffirait pour cela d'utiliser, au lieu de l'électro-valve 19, commandée par auto-, régulateur à contacts électriques, d'utiliser un auto-régulateur centrifuge pneumatique faisant varier, dans la chambre secondaire.
26, la valeur de la pression entre 1 P et 0.
On peut également, grâce à un clapet de retenue qui serait placé sur la conduite 27 à l'entrée de la chambre 26, capter la pression initiale ¯ P pour la décharger brusquement au voi- sinage de l'arrêt par une soupape de décharge à minimum de pres- sion ou par l'électro-valve de décharge contrôlée par le ré- gulateur de vitesse..
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C'est un procédé qui a été déjà utilisé dans la régula- tion individuelle et qui pourrait également être utilisé dans la régulation collective qui fait l'objet de la présente demande de brevet, en vue de donner des distances d'arrêt optima sans en- rayage des véhicules.
On voit, d'après ce qui précède que l'équipement de freinage qui a été décrit ci-dessus est très avantageux puisque moyennant un équipement très simple sur l'engin moteur (d'autant plus simple qu'on peut utiliser, si on le désire, le contrôleur de vitesse Flaman ou Amsler qui existent toujours au lieu d'un auto-régulateur centrifuge spécial) l'équipement des voitures se réduit pratiquement à 0.
Dans le cas, toutefois, où il se produirait une rupture d'attelage, rupture qui entraîne la mise à l'atmosphère de la con- duite générale, le frein répondrait au maximum, ce qui risquerait d'entraîner un enrayage des voitures aux basses vitesses.
Le dispositif représenté sur la figure 2 a pour but de répondre à cette préoccupation. La solution pour résoudre cette légère difficulté consiste, comme on l'a représenté sur cette fi- gure 2, à interposer entre le distributeur modérable au desserrage TV (qui peut être une triple-valve ordinaire) et le cylindre de frein CF,une valve de limitation de pression L qui est intercalée dans le circuit,dans certaines conditions qui vont être précisées dans ce qui va suivre.
Cette valve de limitation de pression L est mise en circuit ou hors de circuit grâce à l'action d'un tiroir 34 qui est commandé par un poussoir différentiel D; à ce tiroir 34 aboutit une conduite 35 venant du distributeur modérable au desserrage TV lequel est en relation, comme à l'ordinaire, avec la conduite générale secondaire 29 ainsi qu'avec le réservoir de commande RC' et avec le réservoir auxiliaire RA.
A ce tiroir aboutissent également,,de part et d'autre, la conduite 35 et la conduite 36 qui est en communication avec
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un coté du limiteur de pression L et une conduite 37 qui est en relation, par l'intermédiaire d'une double-valve d'arrêt 38, avec l'autre côté de la valve de limitation de pression R.
Le tiroir 34 comporte deux saillies annulaires 39-39' munies de garnitures d'étanchéité. Suivant la position de ce tiroir, ce sont, soit les conduites 35 et 37 qui sont mises en communication, soit les conduites 35 et 36.
Dans le premier cas, la pression va directement au cy- lindre de frein et dans le deuxième cas, elle passe par l'inter- médiaire de la valve de limitation de pression R.
Le poussoir différentiel D comprend un corps 40; il est séparé en trois chambres 41, 42 et 43 par deux pistons à dia- phragne 44 et 45 à diamètres inégaux, ces pistons étant solidaires de la tige 46 du tiroir 34, tige qui passe à travers un carter 40 avec interposition de la garniture d'étanchéité 47.
La chambre 41 est reliée à la conduite générale 29 par une conduite 48. La chambre 43 est reliée au réservoir de commande RC' à pression constante par une conduite 49. La chambre 42 est, au contraire, en communication avec l'atmosphère grâce à des ori- fices 50.
On va décrire maintenant le fonctionnement de ce dis- positif représenté sur la figure 2.
En marche, les chambres 41 et 43 étant à la même pres- sion, l'équipage différentiel vient buter vers la gauche, par exemple sous l'action d'un ressort non représenté, et le tiroir 34 occupe la position de passage directe vers le cylindre de frein, c'est-à-dire la position représentée sur le dessin. Sous l'effet d'une dépression progressive de freinage qui s'exerce dans la chambre 41, par l'intermédiaire de la conduite générale 29 et de la conduite 48, la poussée vers la gauche est soulagée jusqu' au moment où la poussée vers la droite du piston à diaphragme 45 l'emporte sur la poussée antagoniste du piston 44.
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Le tiroir 34 est alors poussé vers la droite et établit le trajet dérivé du fluide sous pression vers le cylindre de frein CF, par l'intermédiaire du limiteur de pression R.
La dépression donnant le freinage maximum est, en général de 1 Kg 500. Il suffira donc en principe que les rapports des surfaces S et s, respectivement des pistons 44 et 45 (soit -) soient un peu supérieurs à 1,5.
Lorsqu'on emploie sur chaque voiture un accélérateur de dépression déclenché par le robinet de mécanicien mis en posi- tion d'urgence en vue de vidanger très vite la conduite et permet- tre des desserrages très courts, cet appareil amène généralement la conduite générale à 0. Il ferait donc fonctionner le dispositif qui vient d'être décrit en référence à la figure 2 comme s'il y avait rupture d'attelage, d'où freinage maximum et enrayage.
Pour éviter cela, il suffira de munir chaque accéléra- teur de dépression d'une soupape de sûreté d'arrêt à 2 kg 500 par exemple, la dépression ne dépasserait donc pas 5 kg (pression nor- male) - 2 Kg 500 = 2 Kg 500. Si le rapport 1 des pistons 44-45 a été porté à 2,5, le dispositif ne basculera pas et le freinage haute pression aura lieu dans la forme prévue.
Seules des dépressionstotales, correspondant à des ruptures d'attelage, feront fonctionner le dispositif de sécurité.
Un robinet d'isolement 51 avec trou de fuite est placé, comme on le voit sur la figure 2, sur la conduite 38 venant de la conduite générale 29 ; cerobinet permet d'isoler le frein haute pression.
Dans sa position d'ouverture représentée.sur le dessin, le dispositif qui a été décrit fonctionne, comme il a été indiqué ci-dessus. Lorsque le robinet 51 est fermée ce robinet met à l'at- mosphère, par l'intermédiaire de son trou de fuite, la chambre 41; l'équipage mobile du poussoir différentiel D vient alors s'appuyer sur une butée 52, solidaire du corps 40 de ce poussoir et le ti- roir 34 occupe alors la position de limitation basse pression.
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On voit,d'âpres ce qui précède, que'le dispositif représenté sur la figure 2, permet d'éviter l'enrayage des voitu- res en cas de rupture d'attelage. Il permet également d'insérer une voiture munie dé freinage à 150% dans une rame non équipée, par son engin moteur, pour les deux étages de dépression.
Il suffit, dans ce dernier cas, par la manoeuvre du robinet, de bloquer la valve différentielle dans la position de limitation de pression; ceci constitue une disposition de transi- tion qui peut affecter quelque peu la modérabilité du freinage, mais qui est simple et peut être, dans certains cas, acceptable.
On va décrire maintenant la variante de disposition représentée sur les figures 3 et 4, variante qui a été prévue pour éviter que le relais transformateur de dépression interposé sur la conduite générale à la sortie du robinet de mécanicien, ne retarde au départ le démarrage du freinage, ce qui pourrait diminuer en apparence la vitesse de propagation et qui pourrait allonger, bien que d'une faible quantité, les distances d'arrêt.
On peut éviter ce léger inconvénient en utilisant, com- me on l'a représenté sur là figure 3, une liaison directe entre le robinet de mécanicien RM et la conduite générale secondaire 29, par l'intermédiaire d'un canal de dérivation ou by-pass 53, canal qui peut être ouvert ou fermé par un interrupteur à poussoir 54 dont le détail est représenté sur la figure 4 et qui est commandé par la dépression susceptible de régner dans la conduite 18; cett conduite de dérivation 53 est en parallèle avec la liaison in- directe réalisée entre le robinet de mécanicien RM et la conduite générale 29, par l'intermédiaire du relais transformateur de dé- pression 1.
Comme on le voit sur la figure 4, l'interrupteur 54 est constitué par un tiroir muni de joints d'étanchéité et de lumières 55-56 et susceptible de fermer ou d'ouvrir la communica- tion entre les orifices 57 et 58, respectivement reliés aux con- duites 53 et 53'.
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La tige de ce tiroir est commandée par un piston à diaphragme 59 placé dans un corps 60 et soumis à l'action d'un ressort 61. Sur la face de droite du piston 59, le corps 60 com- porte un orifice 62 en liaison, par une conduite 63, avec la con- duite 18.
En marche, la liaison directe par le by-pass 53 et. la liaison indirecte par le relais transformateur de dépression 1 seraient ouvertes. Le démarrage du freinage (établissement de la dépression) se fait donc au moins aussi vite que s'il n'y avait pas de relais transformateur de dépression 1.
La liaison directe par le by-pass 53 serait interrompue automatiquement quand la dépression qui viendrait régner sur la face de droite du piston 59 atteindrait la valeur correspondant au freinage minimum, par exemplé 0 Kg 750.
Le relais transformateur de dépression 18 n'agirait que- sur les dépressions de contrôle supérieures à 0 Kg 750 et, de çet- te façon, le léger inconvénient qui a été signalé ci-dessus se trouverait ainsi évité.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention)) due to the work of Mr.
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Raoul BORDE, concerns a .7.sïïoà. ' '. e -.- ,,:. 3: .ev;: ït. for high-speed braking of railway sets.
We know that it is currently common to use for braking, two stages, one corresponding to a pressure for high speeds and the other to a normal pressure for low speeds, the passage of a level. with the other being done automatically at a speed chosen in advance by the play of an electric or pneumatic auto-regulator; each car carries, in this case, an autonomous equipment, for example a centrifugal regulator with electrical contacts with two-chamber relays and electro-valves.
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It has long been sought to replace this individual regulation by collective regulation, the speed regulator being placed on the motive power.
In the systems made from this idea, the self-regulation was pneumatic and the self-regulation was transmitted to gear relays placed on each car of the train.
It would also have been possible to use an electric contact regulator which would have transmitted the self-regulation to the electric valves placed on the cars. But, in both cases, whether it is a question of a pneumatic self-regulation as it has been carried out previously or whether it concerns a possible electro-pneumatic self-regulation, we have always found in the presence of the need to have, for the transmission of self-regulation, from the motive power unit to the various cars of the train, a special pipe, either pneumatic or electric.
Although this collective arrangement already constitutes progress since it eliminates the faults of simultaneity of action of the different autonomous self-regulators, it is not yet absolutely satisfactory, since the operation of cars is so equipped and non-specialized would be difficult and would in any case lead to the need for special pipes on trainsets which already include a fairly large number of devices, which would complicate the general braking installation of the train set and the would, therefore, make it more expensive.
¯¯ ¯ The object of the present invention is to resolve this problem in a simple and economical manner and yet perfectly effective, without it being necessary for the train engineer to modify his driving habits in any way. .
The railroad train braking device according to the invention has the following characteristics, considered in isolation or in any combination.
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1 ') the general control of the automatic brake is used to transmit to the various vehicles of the train, the regulation, braking., As a function of the speed, operated on the motive power collectively for the whole of the oar;
2) a vacuum transformer relay is inserted on the path of the main pipe at the exit of the mechanic's valve which, depending on the speed of the motor vehicle, transmits to the main pipe, either the integral depression commanded by the mechanic by the operation of the mechanic's valve, ie only part of this depression;
3) the vacuum transformer includes a control chamber where a constant standard pressure prevails and which is limited by two pistons capable of respectively controlling two valve systems thanks to which the general pipe can be subjected either to the standard pressure in position of the engineer's valve, either at the total depression applied by the mechanic at the origin of the general pipe., or at a - determined fraction of this depression, in the braking position of the engineer's valve .;) a regulator centrifugal sensitive to the speed of the motor vehicle allowing in said braking position .- to exercise in the general pipe '. , seit this total depression, or this determined fraction of said depression;
4) a pressure limiting valve is interposed between the brake cylinder of each vehicle and the moderate distributor (triple valve for example) for any depression exceeding a certain value in the general pipe, this switching on of said pressure valve. pressure limitation being effected by a differential tappet subjected on one side to the action of the pressure of the control tank mounted on the vehicle and, on the other side, to the action of the pressure of the pipe general;
5) An isolating valve with leakage hole allows the high pressure brake to be isolated and the installation to be placed in
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the state in which the supply circuit of the brake cylinder is bypassed by the aforementioned pressure limiting valve;
6) a bypass line capable of being closed by a push-button controlled by the vacuum applied by the mechanic when this reaches a value corresponding to the minimum braking, when it is open, it is possible to bypass the transformer relay of depression.
With the device whose main characteristics have been indicated above, the mechanic drives his train in the usual light and any depression caused by him by means of his usual mechanic's cock is transmitted to the general line of the train. train through the aforementioned vacuum transformer relay, which, depending on the speed of the train (to which the regulator placed on the prime mover is subjected) lets this vacuum pass completely or else transforms it into a lesser vacuum .
For example, if we suppose that the train is launched at high speed and that the mechanic carries out full braking (such as a vacuum of Kg 500) the vacuum transformer relay will let this vacuum pass completely (which will give 3 , Kg approximately 500 to the cylinder) as long as the speed has not fallen to a certain value from which the auto-regulator placed on the prime mover will cause the vacuum transformer relay to reduce this vacuum to 0. Kg 750 for example.
Under these conditions, the pressure in the general line will rise and the brakes will partially release. It will be understood that, under these conditions, the device of the invention can only be applied to brakes with gradual release.
Other characteristics and advantages of the present invention will become apparent during the description which follows and on examination of the appended drawing in which there is shown, very schematically and by way of example only, various
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modes of réaUsati, one of the invention.
In this drawing, FIG. 1 is a section of the vacuum transformer relay used according to the invention with, very schematically indicates the components to which this relay is connected; FIG. 2 is a section of a differential push-button capable of switching on or off. out of the circuit, a pressure limiter capable of being inserted by this pusher between the distributor (such as a triple-valve) placed on each car of the train set and the brake cylinder, the elements to which the differential tappet and its pressure limiter are connected being shown in a very schematic way on this car,
FIG. 3 is a still more schematic diagram of a modified installation of the vacuum transformer relay with the bypass device capable of bypassing the vacuum transformer relay in certain cases, finally FIG. 4 is a section on a larger scale @ of the pushbutton which controls 1, the opening or closing of the bypass line susceptible of the shunter the vacuum transformer relay according to the diagram in figure 3,
We will first describe Figure 1, that is to say the re-
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q :: 3 depre-sion dp transformer. : (r.:; 1 :: I.t.UG one of the characteristic elements of the invention.
This relay consists of a body 1 having two partitions 2 and 3 in which can slide, with the interposition of seals, two rods 4 and 5 carrying a large number of diaphragm pistons.
The rod 4 comprises to the right of the partition 2. a diaphragm piston 6 and, on the other side, of the partition, another diaphragm piston 7 of the same diameter.
The piston 7 and its rod carry a central channel 8 which communicates through orifices 9 with the chamber 10 located between the piston 7 and the cleison 2, which chamber carries orifices 11 towards the atmosphere.
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The piston rod 7 is capable, when it is moved to the left, of opening a valve 12 disposed in a chamber 13 which is provided at one end of the body 1 and which is in communication, via a pipe 14, with the valve. main tank RP of the installation placed on the prime mover.
The valve 12 is biased, in its closed position, by a spring 15 and all of the diaphragm pistons 6 and 7 are biased to the right by a spring 16.
The chamber which is to the left of the diaphragm piston 7 and which has been designated by the reference 17, communicates by a pipe 18 with an electro-valve 19 whose excitation and non-excitation can be controlled by actuated electrical contacts. by a centrifugal governor (of any known type) driven by an axle of the motive power unit or controlled by the passage, on a stud, of the needle of the speedometer of the machine. The electric wires terminating at the solenoid valve 19 have been shown schematically at 20.
The chamber arranged between the diaphragm piston 6 and the partition 2, a chamber which has been designated by the reference 21, is in communication, by what may be called the primary general pipe 22, with the usual mechanic's valve shown schematically in RM.
The other side of the vacuum transformer relay, that is to say the right part, is organized in much the same way as the left part and it is more or less symmetrical.
We find there, in particular, the diaphragm pistons 6 'and 7' and the valve 12 'controlled by the. piston tail 7 '. But in addition, a diaphragm piston 23, of smaller diameter than the diaphragm pistons 6-7, 6'-7 'is provided on the rod 5. The chamber 10' provided between the diaphragm piston 7 'and the partition 3 communicates with the atmosphere through the orifice 11 '.
The chamber between the 6 'diaphragm piston
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and the diaphragm piston 23, a chamber referred to as 24, is in communication by a conduit 25 with the conduit 18 terminating at one side of the solenoid valve 19.
The chamber existing between the diaphragm piston 23 and the partition 3, a chamber designated by 26, is in communication, via a pipe 27, with the other side of the electro-valve 19, the latter. this comprising on this same side, a channel 28 opening into the open air.
The chamber located to the right of the diaphragm piston 7 'is connected to a pipe 29 which will be called in what follows, the secondary general pipe.
It can thus be seen that the vacuum transformer relay is, in a way, connected between the two points A and B of the general pipe. It should be noted that the chamber 13 ', in which the valve 12' is placed, communicates with the main tank RP by a pipe 30. '
Furthermore, it should be noted that the chamber comprised between the two diaphragm pistons 6 and 6 ', chamber which will be designated by the reference 31, is in communication, by a pipe 32 with a control tank shown schematically. in RC.
The whole assembly which has just been described is placed on the motive power unit and the directional drive train 29 transmits the pneumatic brake control impulses to the various cars of the train set.
The operation of the vacuum transformer relay which has just been described above will now be described.
In operation, the primary general pipe 22 being at the same pressure as that of the control tank RC, the diaphragm piston 6 is inert and the diaphragm piston 7 stationary does not transmit any pressure in the pipe 18 which is at the standstill. mosphere through orifices 8-9 and 11.
The line 25 and, therefore, the chamber disposed between the diaphragm pistons 6 'and 23, which chamber will be designated
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by the reference 33, are to the atmosphere through the same orifices.
The chamber 26 is in the atmosphere, either through the orifice 28 of the solenoid valve 19, if this solenoid valve is not energized (position of FIG. 1) or by the pipe 27, the pipe 18 and the orifices 8, 9 and 11, if the solenoid valve 19 is energized, that is to say depending on whether one is at low or high speed.
On the contrary, the diaphragm piston 6 'is pushed to the right by the pressure P of the control reservoir RC which prevails on its left face; This has the effect of closing the exhaust channel 8 'then opening the valve 12' and then admitting the air from the main tank RP into the secondary general pipe 29.
The pressure therefore rises in the general pipe 29 as well as in the chamber 17 'located to the right of the diaphragm piston 7' until there is a balance between the thrust to the left of the piston 7 'and the thrust. to the right of piston 6 '.
These two pistons being of equal diameter, the pressure to the right of the piston 7 'becomes equal to that which prevails to the left of the piston 6'.
The secondary main pipe 29 is therefore, in operation, at the same pressure as the control tank RC and as the primary main pipe 22.
We will now consider the operation in the event of braking.
To brake the set of a train, the engineer applies in the primary brake pipe 1, at the release of his mechanic's valve RM a depression P. The unbalanced diaphragm piston 6 then exerts a thrust towards the left. S. ¯ P (S being the surface of the piston) which will establish in the chamber 17 and consequently in the pipe 18, the depression 21 P, given that the surfaces of the pistons 6 and 7 are equal.
The depression ¯ P reaches, through pipe 25, the chamber 33 and depending on whether the solenoid valve 19 is excited or not, that is to say depending on whether one is at high or low speed penetrates or not in the secondary chamber 26.
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If one is at high speed, the solenoid valve 19 is ovcited, the exhaust port 28 is, consequently, closed and the air of the pipe 18 at the pressure P, can enter the chamber 26 The diaphragm piston 6 'therefore undergoes a thrust to the left equal to S ¯ P (the pressures being balanced on the secondary piston 23 since the pressure prevailing in the pipe 18 reaches each face of this piston 23 through the lines 25 and 27).
The reaction thrust of the piston 7 'thus decreases by S P. Since the surfaces of the pistons 6' and 7 'are the same, the pressure in the chamber 17' decreases by 1.) P, this depression ¯ P being transmitted by the general secondary driving 29.
The depression produced by the mechanic in the primary general pipe 22 is therefore transmitted entirely to the secondary main pipe 29. The pressure at the brake cylinder is therefore equal to K ¯ P, K being a coefficient of proportionality.
We will now examine the case where we are at low speed. Under these conditions, the solenoid valve 19 is not energized and the air from the pipe 18 cannot pass into the chamber 26; the latter is found in the atmosphere through the outlet 28 of the solenoid valve.
The antagonistic thrust of pistor 6 'decreases by S' ¯ P (S 'being the surface of the small diaphragm piston 23 and ¯ P still being the depression applied in the general pipe 22 by the mechanic).
The value of S'is generally chosen to be equal to S / 2, so that the final depression in the secondary brake pipe 29 is only ¯ P / 2.
The pressure therefore increases by ¯P / 2 in the brake pipe and the pressure at the brake cylinder decreases by the value of K / 2 ¯ P and the brake is released accordingly by a certain amount.
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Braking has therefore been carried out for braking with two stages of depression which correspond, in the brake cylinders of the train, to two stages of pressure corresponding either to high speed or to low speed.
If the mechanic establishes in the primary main pipe 22, not a depression, but an overpressure ± P with respect to the standard pressure P of the control tank RC, the piston 6 exerts to the right a thrust S ¯ P which is fully transmits to the piston 6 'via the end of the rod 5 against which the piston 6 is carried.
As the reaction piston 7 'has a diameter equal to that of the pistons 6' and 6, the pressure in the reaction chamber 17 'and, consequently, in the secondary general pipe 29, is equal to that of the chamber. active 21, that is to say at P + ¯ P, the overpressure made by the mechanic with a view to rapid release is therefore transmitted entirely to general pipe 29, through the vacuum transformer relay.
In the foregoing, it has been accepted that the primary vacuum 4 P must be transformed into a given ratio at a given speed, so as to achieve two stages of vacuum resulting in the brake cylinders by two stages of pressure.
It would also be possible, if desired, to achieve a progressive variation of the depression giving the brake cylinders a progressive pressure variation, it would suffice for this to use, instead of the electro-valve 19, controlled by auto-, regulator with electrical contacts, to use a pneumatic centrifugal self-regulator varying in the secondary chamber.
26, the value of the pressure between 1 P and 0.
It is also possible, thanks to a check valve which would be placed on the pipe 27 at the inlet of the chamber 26, to sense the initial pressure ¯ P in order to discharge it suddenly in the vicinity of the stop by a discharge valve at minimum pressure or by the discharge solenoid valve controlled by the speed governor.
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This is a process which has already been used in individual regulation and which could also be used in collective regulation which is the subject of the present patent application, with a view to giving optimum stopping distances without compromising. - scratching of vehicles.
It can be seen from the foregoing that the braking equipment which has been described above is very advantageous since by means of very simple equipment on the prime mover (all the more simple since it is possible to use it, if one so desired, the Flaman or Amsler speed controller which still exist instead of a special centrifugal self-regulator) the car equipment is reduced to practically 0.
In the event, however, where a rupture of the coupling occurs, which causes the venting of the general pipe to the atmosphere, the brake responds to the maximum, which could cause the cars to jam at low levels. speeds.
The device shown in Figure 2 aims to address this concern. The solution to resolve this slight difficulty consists, as has been shown in this figure 2, to interpose between the moderable distributor TV (which can be an ordinary triple-valve) and the CF brake cylinder, a valve pressure limitation L which is interposed in the circuit, under certain conditions which will be specified in what follows.
This pressure limiting valve L is switched on or off by virtue of the action of a spool 34 which is controlled by a differential pusher D; at this slide 34 ends a pipe 35 coming from the modifiable distributor to the release TV which is in relation, as usual, with the secondary general pipe 29 as well as with the control tank RC 'and with the auxiliary tank RA.
This drawer also leads, on either side, the pipe 35 and the pipe 36 which is in communication with
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one side of the pressure limiter L and a pipe 37 which is connected, via a double shut-off valve 38, with the other side of the pressure limiting valve R.
The drawer 34 has two annular projections 39-39 'provided with seals. Depending on the position of this slide, it is either the conduits 35 and 37 which are placed in communication, or the conduits 35 and 36.
In the first case the pressure goes directly to the brake cylinder and in the second case it goes through the pressure limiting valve R.
The differential pusher D comprises a body 40; it is separated into three chambers 41, 42 and 43 by two diaphragm pistons 44 and 45 of unequal diameters, these pistons being integral with the rod 46 of the spool 34, which rod passes through a housing 40 with the interposition of the gasket sealing 47.
The chamber 41 is connected to the general pipe 29 by a pipe 48. The chamber 43 is connected to the control tank RC 'at constant pressure by a pipe 49. The chamber 42 is, on the contrary, in communication with the atmosphere thanks to ports 50.
The operation of this device represented in FIG. 2 will now be described.
In operation, the chambers 41 and 43 being at the same pressure, the differential assembly abuts towards the left, for example under the action of a spring not shown, and the spool 34 occupies the position of direct passage towards the brake cylinder, that is to say the position shown in the drawing. Under the effect of a progressive braking depression which is exerted in the chamber 41, via the general pipe 29 and the pipe 48, the thrust to the left is relieved until the moment when the thrust towards the right of the diaphragm piston 45 outweighs the opposing thrust of the piston 44.
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The spool 34 is then pushed to the right and establishes the path derived from the pressurized fluid towards the brake cylinder CF, via the pressure limiter R.
The depression giving maximum braking is, in general, 1 kg 500. It will therefore be sufficient in principle for the ratios of the surfaces S and s, respectively of the pistons 44 and 45 (ie -) to be a little greater than 1.5.
When a vacuum accelerator is used on each car, triggered by the mechanic's valve placed in the emergency position in order to drain the pipe very quickly and allow very short releases, this device generally brings the brake pipe to 0. It would therefore operate the device which has just been described with reference to FIG. 2 as if the coupling had broken, resulting in maximum braking and engagement.
To avoid this, it will suffice to equip each vacuum accelerator with a safety shut-off valve at 2 kg 500 for example, the vacuum would therefore not exceed 5 kg (normal pressure) - 2 Kg 500 = 2 Kg 500. If the ratio 1 of the pistons 44-45 has been increased to 2.5, the device will not tilt and high pressure braking will take place in the expected form.
Only total depression, corresponding to broken coupling, will operate the safety device.
An isolation valve 51 with a leakage hole is placed, as seen in FIG. 2, on the pipe 38 coming from the general pipe 29; this valve is used to isolate the high pressure brake.
In its open position shown in the drawing, the device which has been described operates, as indicated above. When the tap 51 is closed, this tap brings the chamber 41 to the atmosphere, through its leakage hole; the moving assembly of the differential pusher D then comes to rest on a stop 52, integral with the body 40 of this pusher and the drawer 34 then occupies the low pressure limiting position.
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It can be seen from the foregoing that the device shown in FIG. 2 makes it possible to prevent the vehicles from jamming in the event of a broken coupling. It also makes it possible to insert a car equipped with 150% braking in an unequipped train set, by its motive power unit, for the two stages of depression.
In the latter case, it suffices, by operating the valve, to block the differential valve in the pressure limiting position; this is a transitional arrangement which may affect braking moderability somewhat, but which is simple and may in some cases be acceptable.
We will now describe the variant of arrangement shown in Figures 3 and 4, variant which was provided to prevent the vacuum transformer relay interposed on the general pipe at the outlet of the engineer's valve, initially delaying the start of braking. , which could apparently decrease the speed of propagation and which could lengthen, although by a small amount, the stopping distances.
This slight drawback can be avoided by using, as shown in FIG. 3, a direct connection between the mechanic's valve RM and the secondary general pipe 29, via a bypass channel or by -pass 53, a channel which can be opened or closed by a push-button switch 54, the detail of which is shown in FIG. 4 and which is controlled by the vacuum likely to prevail in the pipe 18; This bypass pipe 53 is in parallel with the indirect connection made between the mechanics valve RM and the general pipe 29, via the pressure transformer relay 1.
As can be seen in FIG. 4, the switch 54 consists of a drawer provided with seals and openings 55-56 and capable of closing or opening the communication between the orifices 57 and 58, respectively. connected to conduits 53 and 53 '.
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The rod of this slide is controlled by a diaphragm piston 59 placed in a body 60 and subjected to the action of a spring 61. On the right side of the piston 59, the body 60 comprises an orifice 62 in connection with it. , by a pipe 63, with the pipe 18.
In operation, the direct connection via bypass 53 and. the indirect connection via the vacuum transformer relay 1 would be open. Braking is started (establishing vacuum) therefore at least as quickly as if there were no vacuum transformer relay 1.
The direct connection by the bypass 53 would be interrupted automatically when the depression which would come to reign on the right face of the piston 59 would reach the value corresponding to the minimum braking, for example 0 Kg 750.
The vacuum transformer relay 18 would act only on control vacuum greater than 0 Kg 750 and, in this way, the slight inconvenience which has been pointed out above would thus be avoided.
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