Dispositif de manoeuvre pour pantographe de prise de courant. Les pantographes de prise de courant, plus particulièrement ceux destinés à amener aux moteurs des locomotives électriques le courant fourni par urne ligne à suspension caténaire ou autre, disposée au-dessus de la voie, comportent généralement des frotteurs articulés au sommet d'un cadre ou châssis de forme généralement pentagonale, fixé sur le toit de la locomotive.
Ce châssis, judicieu sement articulé, est déformé soit en s'apla tissant pour abaisser les frotteurs contre le toit de la locomotive, soit, au contraire, en se déployant pour appliquer les frotteurs contre la, ligne de prise de courant. Ces divers mou vements sont obtenus à l'aide d'un dispositif de manoeuvre généralement automatique et ordinairement constitué soit par un jeu de ressorts, soit par un moteur pneumatique, soit encore par une combinaison de ces deux moyens.
Les dispositions, généralement utilisées à cet effet, offrent l'inconvénient-de provoquer, à, chaque manoeuvre, un choc se produisant soit contre la ligne, soit sur le toit de la loco motive et dû à ce que le dispositif de ma- ncr>uvre du pantographe communique à ce dernier un mouvement accéléré, la manoeuvre dans un sens ou dans l'autre devant toujours pouvoir être réalisée avec une grande rapi dité.
Le dispositif d'après l'invention, qui re médie à ces inconvénients, est caractérisé par un moteur électrique relié par une transmis sion à au moins l'une des articulations du châssis du pantographe sur le bâti de sup port, des bielles d'accouplement symétriques étant disposées pour répartir l'effort de ma- noeuvr:e sur les deux axes inférieurs d'oscil lation du pantographe et des dispositifs élas tiques étant ménagés pour assurer en service le maintien constant des frotteurs en contact avec la ligne de prise de courant.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un pan tographe électrique de prise de courant pour locomotives électriques, muni du dispositif de manoeuvre d'après l'invention: ri ig. 1 est une vue d'ensemble en élévation du pantographe avec son moteur.
Fig. 2 est une vue en coupe à plus grands échelle suivant II-II de fig. $.
Fig. 3 est une vue en plan de fig. 2. Fig. 4 est une vue en coupe :schématique du mécanisme moteur de commande.
Fig. 5 est une vue schématique des con nexions électriques.
Le pantographe comporte, à la manière usuelle, un bâti 1 fixé sur la toiture 2 de la locomotive avec interposition d'isolateurs Sur ce bâti sont fixés des paliers 4 dans les quels tourillonnent des arbres 5, 5' parallèles. Sur chacun de ces arbres sont clavetés deux raccords tubulaires 6 recevant des bras tubu laires 7, auxquels sont articulés des bras tubulaires 8, venant s'articuler, par leurs extrémités supérieures, à un tube 9 constituant entretoise et axe pour des articulations 10, ménagées à l'extrémité des bras 8.
L'ensem ble, comme on le voit en fig. 1, constitue un pantographe déformable.
Sur l'arbre 5 est calé, à chacune de ses extrémités, un levier 11, le levier 11 situé en avant. du plan du dessin étant dirigé vers le haut, tandis qu'à chaque extrémité de l'arbre 5' est claveté un levier 11', le levier situé en avant du plan du dessin étant dirigé vers le bas. Les leviers 11, 11', situés à cha que extrémité des arbres 5, 5', sont reliés par une bielle 12 (fig. 1 et 2), et réalisent ainsi un accouplement symétrique des arbres 5, 5' pour assurer le déplacement des articulations 10 dans un plan vertical qui est le plan de symétrie de l'appareil.
Comme on le voit en fig. 2, le levier 11, claveté sur l'extrémité de l'arbre 5, située en arrière du plan du dessin, est dirigé vers le bas, le levier 11', fixé à l'extrémité de l'arbre 5', située en arrière du plan du dessin, étant alors dirigé vers le haut de façon à réaliser un bon accouplement des arbres 5 et 5' Des ressorts 13, fixés par une de leurs extrémités à un point fixe 14, éventuellement réglable, du bâti, sont fixés par leurs autres extrémités à des leviers 15, clavetés sur les arbres 5, 5' et tendent constamment à faire tourner les arbres 5, 5' dans le sens des flèches en fit.
2 pour déployer le pantographe et l'amener dans la position de fig. 1, en assu rant constamment un contact élastique correct des frotteurs 36 avec la ligne 37 de prise de courant.
Un arbre 16, portant deux filetages de pas contraires, et tourillonne dans les paliers 17, fixés au bâti 1, porte des écrous 18 sur des tourillons desquels viennent prendre des bielles 19 articulées, d'autre part, à des le viers 20 solidaires des arbres 5, 5'.
Chaque bielle s'engageant sur l'écrou correspondant 18 par un oeil simple 21, comme on le voit en fig. 2, -présente à son extrémité extérieure une fourche 22 par laquelle elle s'engage sur le maneton 23, monté sur le levier 20 cor- respondant. L'arbre fileté 16 est relié à un dispositif moteur 24, par l'intermédiaire d'un arbre isolant 25 et de joints de Cardan 26, interposés entre l'arbre fileté 16 et l'arbre 27 du moteur proprement dit.
Ce moteur, dans l'exemple représenté, est constitué par un mo teur électrique 28 (fig. 4) commandant, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 29, une tige filetée 30, sur laquelle est monté un écrou 31 qu'un dispositif non représenté em pêche de tourner, ledit écrou étant ainsi animé d'un mouvement de translation analogue à celui de chacun des écrous 18 du panto graphe. Cet écrou constitue l'organe mobile d'un commutateur pouvant, à l'un de ses bouts de course, mettre en relation les con tacts 71 (fzg. 4 et 7) et, à l'autre bout de course, les contacts 72.
L'arbre du moteur 28 est relié par un couple de pignons d'angle 33 à l'arbre d'une manivelle à main 32 amovible, une clé 34 étant prévue pour ne permettre l'introduction de la manivelle 32 que lorsque ladite clé est en place dans le bâti 35 de façon à éviter les fausses man#uvres.
Le dispositif de commande comporte un bouton 50 pouvant, suivant le sens de sa manoeuvre, établir des contacts 54, 55 com mandant le relais de montée 51, ou des con tacts 56, 57, commandant le relais de des cente 5\?, les divers circuits étant commandés par une boîte de sécurité 53. Au repos, le bouton 50 est maintenu dans une position neutre par des ressorts opposés, aucun con tact n'étant établi.
Chaque relais est actionné par une bo bine d'attraction appropriée: bobine 58 et contacts 59, 60, 61 pour le relais de montée 51 et bobine 62 et contacts 63, 64, 65 pour le relais de descente 52.
La boîte de sécurité 53 comporte un ver rou magnétique 6,6 et des contacts 67 ainsi qu'une clé 68 de sécurité. Cette disposition, connue en elle-même, est telle que, tant que la clé 34 n'est, pas sur la. boîte 53, la clé 68 ne peut être dégagée, tandis que, lorsque la clé 68 est sortie de la serrure, on ne peut plus dégager la clé 34; le fait de sortir la clé 68 a pour effet de couper le contact 67 et, d'autre part, la. clé 68 ne peut être dégagée que si le verrou magnétique 66 est excité, ce qui ne peut se produire que lorsque le panto graphe est replié et abaissé sur la toiture de la locomotive.
Grâce à cette disposition, lorsque le conducteur a en main la clé 6.8, il n'est pas possible de monter le pantographe ni électriquement ni à main, de sorte qu'il peut ouvrir avec cette clé les compartiments c les appareils à haute tension, sans risque d'accident.
La boîte 53 peut faire corps avec le bâti 35; dans ce cas, la clé 34 n'a pas lieu d'exis ter, la clé 68 seule assure tous les verrouil lages.
On a représenté, sur le schéma, l'inducteur 69 et l'induit 70 du moteur ainsi qu'une ré sistance 73, destinée à éviter la mise en court- circuit pendant les manoeuvres dans le cas où l'énergie serait fournie par une batterie d'accumulateurs.
Pour la manoeuvre du pantographe, on met en place les clés 34 et 68 dans la boîte 53 en établissant ainsi les contacts 67. Si l'on désire, le pantographe étant baissé, le mon ter, on tire dans le sens de la flèche M sur le bouton de commande 50 en établissant ainsi les contacts 54, 55.
Le courant venant par le fil 74 traverse les contacts 67, et par le fil <B>75,</B> les contacts 54, le conducteur 76, excite la bobine 58 du relais de montée 51 et, par les conducteurs 77 et 78, revient à la source. Si on lâche le bouton 50, le relais 51 est main tenu excité, le courant passe alors par la résistance 73, le conducteur 79, les contacts 59 et le conducteur 80 pour exciter la bo bine 58.
Une fois le relais 51 enclenché, le courant arrivant par le fil 74 traverse les contacts 67, l'inducteur 69 puis, par le conducteur 81, les contacts 60, le conducteur 82, traverse l'induit d'où il ressort par le conducteur 83, les contacts 61 en revenant à la source par les conducteurs 78.
Le moteur 28 étant mis en rotation entraîne, par l'arbre isolant 25 et les joints de Cardan 26, l'arbre fileté 16 qui tourne en déterminant le rapprochement des écrous 18, les manetons 23 des leviers 20 étant mainte nus constamment dans le fond des fourchettes 22 des bielles 19 sous l'action des ressorts 13 qui tendent à faire tourner les arbres 5, 5' dans le sens des flèches en fig. 2.
Il en résulte une montée sous une vitesse uniforme ou sensiblement uniforme des frotteurs 36 qui viennent alors, sans choc, en contact avec le fil de ligne 37. Une fois ce fil de ligne atteint, les écrous 18, continuant à se rapprocher, lais sent les manetons 23 libres de jouer dans les fourches 22 en permettant ainsi aux frot- teurs 36 de suivre élastiquement toutes les dénivellations de la ligne 37 sous la pression des ressorts 13.
Pendant la rotation de l'arbre 27, l'écrou 31, empêché de tourner, se déplace longitu dinalement et quitte les contacts 71. Le ver rou magnétique 66, qui était excité par le courant passant par 74, 8,4, 85 et les conduc teurs 86, 87, cesse d'être excité, de sorte que la. clé 68 ne peut plus être dégagée, en assu rant ainsi la sécurité de l'ensemble.
A son bout de course, l'écrou 31 vient établir les contacts<B>72'</B> en mettant en court-circuit la bo bine 5'O par 88, 89 et 77, de sorte que le relais 51 tombe, en ouvrant les contacts 59, 60, 61: le moteur 28 n'étant plus alimenté s'ar rête automatiquement.
Pour descendre le pantographe, on appuie sur le bouton 50, dans le sens de la flèche D en établissant les contacts 56, 57. Le relais de descente 52 est alors excité, le courant est envoyé dans la bobine 62 par 74, 67, 75 et 90, le retour du courant se faisant par 91, 87 et 78. Le relais 52 est maintenu automa tiquement par 73, 63 et 93. Le courant est inversé dans l'induit 70 par les contacts 64, 65 et le moteur tourne en sens inverse de son fonctionnement précédent en entraînant l'écrou 31 qui coupe les contacts: 72-.
Les écrous 18 montés sur l'arbre fileté 16 s'écartent l'un de l'autre, en exerçant par leurs bielles 19 une poussée sur chacun des manetons 23 des leviers 20 et en produisant une rotation en sens inverse des flèches, en fig. 2, des arbres 5, 5' qui rabattent sur le toit de la locomotive le pantographe replié.
L'écrou 31, monté sur l'arbre fileté 30 arrivé en fin de course vers la gauche, établit les contacts 71 pour mettre en court-circuit la bobine 62 du relais de descente 52 par 93, 86, 87 et 91. Le moteur privé de courant s'arrête, le pantographe est abaissé, le verrou magnétique 66 est de nouveau excité et la clé 68 peut être retirée de sa serrure.
Les contacts 55 et 57 du bouton 50, dou blant les contacts 71 et 72 en constituant une sécurité, permettent au conducteur d'inver ser immédiatement sa man#uvre en cas d'er reur, sans attendre le déplacement complet de l'écrou 3.1.
La commande pourrait, bien entendu, être réalisée sur les deux arbres 5, 5' ou sur un seul de ces arbres par une vis sans fin com mandée par le moteur 28 en ménageant un ou des accouplements pour laisser la liberté de déplacement voulue aux frotteurs et on pour rait aussi, bien entendu, disposer des moteurs jumelés en prise avec les arbres 5, 5'.
La disposition décrite permet de rendre la sécurité de manoeuvre indépendante des variations de température. En effet, lorsque la man#uvre est commandée par des dispo sitifs à air comprimé, il arrive fréquemment que l'air, chargé de vapeur d'eau ainsi que d'huile, provoque une accumulation de ces substances à proximité des soupapes, où les dites substances, en se congelant par temps froid, constituent une gêne sérieuse pour le fonctionnement qu'elles arrivent même à em pêcher.
La disposition décrite avec moteur électrique élimine totalement cet inconvénient, mais il y a lieu de considérer que le moteur 24 n'a pas besoin d'être disposé à l'air libre sur le toit de la voiture, et qu'il peut aussi bien être placé à l'intérieur de cette voiture, de sorte que la disposition décrite permet le fonctionnement par tous les temps.
L'invention s'applique à la commande de man#uvre des pantographes de locomotives, ou automotrices électriques et, en général, dans tous les cas où l'on désire obtenir une prise de courant glissante.
Operating device for power outlet pantograph. Power outlet pantographs, more particularly those intended to supply the motors of electric locomotives with the current supplied by a line with catenary suspension or the like, arranged above the track, generally comprise rubbers articulated at the top of a frame or chassis of generally pentagonal shape, fixed to the roof of the locomotive.
This frame, judiciously articulated, is deformed either by flattening to lower the rubbers against the roof of the locomotive, or, on the contrary, by deploying to apply the rubbers against the current outlet line. These various movements are obtained with the aid of a generally automatic operating device and usually constituted either by a set of springs, or by a pneumatic motor, or even by a combination of these two means.
The arrangements, generally used for this purpose, have the drawback of causing, at each maneuver, a shock occurring either against the line or on the roof of the locomotive and due to the device for handling. > work of the pantograph communicates to the latter an accelerated movement, the maneuver in one direction or the other must always be able to be carried out with great speed.
The device according to the invention, which overcomes these drawbacks, is characterized by an electric motor connected by a transmission to at least one of the articulations of the pantograph frame on the support frame, connecting rods. symmetrical couplings being arranged to distribute the operating force on the two lower oscillation axes of the pantograph and elastic devices being arranged to ensure in service the constant maintenance of the wipers in contact with the clutch line. current.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of an electric socket outlet for electric locomotives, provided with the operating device according to the invention: ri ig. 1 is an overall elevational view of the pantograph with its motor.
Fig. 2 is a sectional view on a larger scale along II-II of FIG. $.
Fig. 3 is a plan view of FIG. 2. Fig. 4 is a sectional view: schematic of the drive motor mechanism.
Fig. 5 is a schematic view of the electrical connections.
The pantograph comprises, in the usual manner, a frame 1 fixed to the roof 2 of the locomotive with the interposition of insulators On this frame are fixed bearings 4 in which the parallel shafts 5, 5 'are journaled. On each of these shafts are keyed two tubular connectors 6 receiving tubular arms 7, to which are articulated tubular arms 8, coming to be articulated, by their upper ends, to a tube 9 constituting a spacer and axis for joints 10, provided at the end of the arms 8.
The whole, as seen in fig. 1, constitutes a deformable pantograph.
On the shaft 5 is wedged, at each of its ends, a lever 11, the lever 11 located forward. of the plane of the drawing being directed upwards, while at each end of the shaft 5 'is keyed a lever 11', the lever situated in front of the plane of the drawing being directed downwards. The levers 11, 11 ', located at each end of the shafts 5, 5', are connected by a connecting rod 12 (fig. 1 and 2), and thus achieve a symmetrical coupling of the shafts 5, 5 'to ensure the displacement of the shafts. joints 10 in a vertical plane which is the plane of symmetry of the device.
As seen in fig. 2, the lever 11, keyed on the end of the shaft 5, located behind the plane of the drawing, is directed downwards, the lever 11 ', fixed to the end of the shaft 5', located in rear of the drawing plane, then being directed upwards so as to achieve a good coupling of the shafts 5 and 5 'Springs 13, fixed by one of their ends to a fixed point 14, possibly adjustable, of the frame, are fixed by their other ends to levers 15, keyed to the shafts 5, 5 'and constantly tend to rotate the shafts 5, 5' in the direction of the arrows in fact.
2 to deploy the pantograph and bring it to the position of fig. 1, by constantly ensuring correct elastic contact of the wipers 36 with the current outlet line 37.
A shaft 16, carrying two threads of opposite pitches, and journals in the bearings 17, fixed to the frame 1, carries nuts 18 on the journals from which come to take articulated connecting rods 19, on the other hand, to the viers 20 integral with the trees 5, 5 '.
Each rod engaging on the corresponding nut 18 by a single eye 21, as seen in FIG. 2, - has at its outer end a fork 22 by which it engages on the crank pin 23, mounted on the corresponding lever 20. The threaded shaft 16 is connected to a motor device 24, by means of an insulating shaft 25 and Cardan joints 26, interposed between the threaded shaft 16 and the shaft 27 of the motor itself.
This motor, in the example shown, is constituted by an electric motor 28 (FIG. 4) controlling, by means of a speed reducer 29, a threaded rod 30, on which is mounted a nut 31 which a device (not shown) prevents it from rotating, said nut thus being given a translational movement similar to that of each of the nuts 18 of the pantograph. This nut constitutes the movable member of a switch which can, at one of its ends of travel, put in relation the contacts 71 (fzg. 4 and 7) and, at the other end of travel, the contacts 72 .
The shaft of the motor 28 is connected by a pair of angle gears 33 to the shaft of a removable hand crank 32, a key 34 being provided to allow the introduction of the crank 32 only when said key is in place in the frame 35 so as to avoid false operations.
The control device comprises a button 50 which, depending on the direction of its operation, can establish contacts 54, 55 controlling the rise relay 51, or contacts 56, 57, controlling the center relay 5 \? various circuits being controlled by a safety box 53. At rest, the button 50 is maintained in a neutral position by opposed springs, no contact being established.
Each relay is actuated by an appropriate attraction coil: coil 58 and contacts 59, 60, 61 for the up relay 51 and coil 62 and contacts 63, 64, 65 for the down relay 52.
The security box 53 comprises a magnetic red lock 6,6 and contacts 67 as well as a security key 68. This arrangement, known in itself, is such that, as long as the key 34 is, not on the. box 53, the key 68 cannot be released, while, when the key 68 is out of the lock, the key 34 can no longer be released; taking out the key 68 has the effect of cutting off the ignition 67 and, on the other hand, the. key 68 can only be released if the magnetic lock 66 is energized, which can only occur when the pantograph is folded up and lowered onto the roof of the locomotive.
Thanks to this arrangement, when the driver has the key 6.8 in his hand, it is not possible to mount the pantograph either electrically or by hand, so that he can open the compartments c high voltage devices with this key, without risk of accident.
The box 53 can be integral with the frame 35; in this case, the key 34 does not need to exist, the key 68 alone provides all the locks.
The diagram shows the inductor 69 and the armature 70 of the motor as well as a resistor 73, intended to prevent short-circuiting during maneuvers in the event that the energy is supplied by a accumulator battery.
For the operation of the pantograph, the keys 34 and 68 are placed in the box 53, thus establishing the contacts 67. If desired, with the pantograph lowered, the mount, pull in the direction of the arrow M on the control button 50, thus establishing the contacts 54, 55.
Current from wire 74 passes through contacts 67, and through wire <B> 75, </B> contacts 54, conductor 76, energizes coil 58 of rise relay 51 and, through conductors 77 and 78 , returns to the source. If we let go of the button 50, the relay 51 is kept excited, the current then flows through the resistor 73, the conductor 79, the contacts 59 and the conductor 80 to energize the coil 58.
Once the relay 51 is activated, the current arriving through the wire 74 passes through the contacts 67, the inductor 69 then, through the conductor 81, the contacts 60, the conductor 82, passes through the armature from which it emerges through the conductor 83, the contacts 61 returning to the source through the conductors 78.
The motor 28 being set in rotation drives, by the insulating shaft 25 and the Cardan joints 26, the threaded shaft 16 which rotates determining the approximation of the nuts 18, the crankpins 23 of the levers 20 being kept constantly bare in the bottom forks 22 of the connecting rods 19 under the action of the springs 13 which tend to rotate the shafts 5, 5 'in the direction of the arrows in FIG. 2.
This results in a rise at a uniform or substantially uniform speed of the wipers 36 which then come, without impact, into contact with the line wire 37. Once this line wire has been reached, the nuts 18, continuing to move closer, leaves feeling the crankpins 23 free to play in the forks 22, thus allowing the rubbers 36 to elastically follow all the unevenness of the line 37 under the pressure of the springs 13.
During the rotation of the shaft 27, the nut 31, prevented from rotating, moves longitudinally and leaves the contacts 71. The magnetic red worm 66, which was excited by the current passing through 74, 8,4, 85 and the conductors 86, 87, ceases to be excited, so that the. key 68 can no longer be released, thus ensuring the safety of the assembly.
At its end of travel, nut 31 establishes contacts <B> 72 '</B> by short-circuiting coil 5'O through 88, 89 and 77, so that relay 51 drops, by opening contacts 59, 60, 61: motor 28, no longer supplied with power, stops automatically.
To lower the pantograph, push button 50, in the direction of arrow D, establishing contacts 56, 57. Lowering relay 52 is then energized, current is sent to coil 62 through 74, 67, 75 and 90, the return of the current being made by 91, 87 and 78. The relay 52 is maintained automatically by 73, 63 and 93. The current is reversed in the armature 70 by the contacts 64, 65 and the motor turns in reverse direction of its previous operation by driving the nut 31 which cuts the contacts: 72-.
The nuts 18 mounted on the threaded shaft 16 move away from each other, by exerting by their connecting rods 19 a thrust on each of the crank pins 23 of the levers 20 and by producing a rotation in the opposite direction of the arrows, in fig. . 2, shafts 5, 5 'which fold the folded pantograph onto the roof of the locomotive.
The nut 31, mounted on the threaded shaft 30 at the end of its travel to the left, establishes the contacts 71 to short-circuit the coil 62 of the descent relay 52 through 93, 86, 87 and 91. The motor deprived of current stops, the pantograph is lowered, the magnetic lock 66 is again energized and the key 68 can be withdrawn from its lock.
The contacts 55 and 57 of the button 50, doubling the contacts 71 and 72 by constituting a safety, allow the driver to immediately reverse his operation in the event of an error, without waiting for the complete displacement of the nut 3.1 .
The control could, of course, be carried out on the two shafts 5, 5 'or on only one of these shafts by an endless screw controlled by the motor 28, while leaving one or more couplings to leave the desired freedom of movement to the wipers. and we could also, of course, have twin motors engaged with the shafts 5, 5 '.
The arrangement described makes it possible to make the safe operation independent of temperature variations. Indeed, when the operation is controlled by compressed air devices, it often happens that the air, charged with water vapor as well as oil, causes an accumulation of these substances near the valves, where the said substances, by freezing in cold weather, constitute a serious hindrance to the functioning that they even manage to prevent.
The arrangement described with an electric motor completely eliminates this drawback, but it should be considered that the motor 24 does not need to be placed in the open air on the roof of the car, and that it may as well be placed inside this car, so that the described arrangement allows operation in all weather conditions.
The invention applies to the maneuver control of pantographs of locomotives, or electric railcars and, in general, in all cases where it is desired to obtain a slippery current outlet.