Dispositif d'alimentation à soupape notamment pour installation de freinage à fluide sous pression La présente invention se rapporte â un dispositif d'alimentation à soupape, notam ment pour installation de freinage à fluide sous pression, par exemple dans l'équipement des locomotives de chemin de fer.
L'équipement de freinage courant des lo comotives de chemin de fer comporte un dis positif d'alimentation à soupape commandant l'alimentation d'une conduite générale, dispo sée sur un train, en fluide sous pression prove nant d'un réservoir principal chargé par un compresseur. Des dispositifs d'alimentation à soupape connus comprennent un bloc d'ali mentation en fluide sous pression et un bloc régulateur.
Le bloc régulateur comprend une soupape du type champignon fixée à l'une des extrémités d'une tige cannelée et ajustée pour coulisser dans un alésage de carter, l'extrémité opposée de cette tige pouvant être actionnée par un piston, se présentant sous la forme d'un diaphragme à soufflet, au moyen d'un prolongement ajusté d'une manière étanche et coulissant dans un autre alésage de carter. La soupape du type champignon est disposée de manière à commander le débit, à travers un conduit reliant une chambre d'alimentation, disposée pour recevoir le fluide sous pression fourni par le compresseur de la locomotive et passant par le réservoir principal, et une chambre de sortie.
On s'est aperçu que, quand la soupape quitte son siège, de l'huile carboni sée contenue dans le fluide sous pression ve nant du compresseur et s'écoulant à travers le conduit du carter produit un dépôt semblable à un vernis sur la tige cannelée, sur son pro longement qui la fixe au piston et dans les alésages du carter ; ce dépôt d'huile carboni sée a tendance à créer au bout d'un certain temps une résistance qui s'oppose au mouve ment de la tige et par conséquent à réduire ou supprimer la sensibilité avec laquelle le dis positif d'alimentation à soupape doit mainte nir une pression déterminée dans la conduite de freinage.
Il est par conséquent nécessaire, pour conserver un fonctionnement correct du dispositif d'alimentation à soupape, de procé der fréquemment à son inspection et à l'enlè vement du dépôt d'huile carbonisée analogue à un vernis.
En conséquence de ce qui précède, la pré sente invention a pour but principal la réalisa tion d'un dispositif d'alimentation à soupape comprenant un bloc régulateur construit de manière à réduire à un minimum négligeable le dépôt d'huile carbonisée et l'effet d'un tel dépôt. Un tel dispositif d'alimentation peut fonctionner pendant un temps prolongé sans exiger un nettoyage quelconque.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 en est une coupe ; et la fig. 2 est une vue d'un détail à plus grande échelle.
Si on considère le dessin, on voit que le dispositif d'alimentation comprend un carter 1 comportant un bloc d'alimentation 2, qui commande l'arrivée du fluide sous pression venant d'un réservoir principal 3 dans une conduite 4 susceptible d'être reliée au robinet usuel du mécanicien (non représenté) pour établir la communication par l'intermédiaire de celui-ci avec la conduite générale (non re présentée) disposée sur un train, et un bloc régulateur 5 destiné à commander le fonction nement du bloc d'alimentation de façon à ré gler la pression du fluide fourni à la conduite générale.
Le bloc d'alimentation 2 comprend un piston 15 soumis d'un côté à la pression ré gnant dans une chambre de commande 16, cette chambre de commande communiquant constamment avec le bloc régulateur 5 par le canal 17, et de l'autre côté à la pression ré gnant dans une chambre d'alimentation 18 qui est constamment reliée au réservoir principal 3 par une conduite 13. La communication en tre les chambres 16 et 18 s'établit à travers un filtre perméable à l'air (6), constitué, par exemple, par un feutre, et par un étranglement 20 ménagé à travers le piston 15.
Une soupape 22 commande la communi cation entre la chambre d'alimentation 18 et une chambre de sortie 21 reliée à la conduite 4. La soupape 22 est reliée au piston 15, de façon à être commandée par celui-ci, au moyen d'une tige de piston 24 qui est guidée dans son mouvement coulissant par une partie saillante d'un manchon 25 fixé de manière amovible dans le carter. Un ressort de com pression 26 disposé dans la chambre d'alimen tation 18 pousse la soupape 22 vers son siège, c'est-à-dire vers la position dans laquelle elle est représentée sur le dessin ; dans cette posi tion, la soupape est fermée et coupe par con- séquent la communication entre la chambre de sortie 21 et la chambre d'alimentation 18.
Le fluide sous pression de la chambre 16 est évacué par le canal 17 avec un débit supé rieur à celui que peut permettre l'étranglement 20 ; on peut ainsi réduire suffisamment la pression du fluide dans la chambre 16 par rapport à la pression du réservoir principal régnant dans la chambre d'alimentation 18, pour que le piston puisse surmonter l'action du ressort de compression 26 et éloigner de son siège la soupape 22 ; quand la soupape 22 s'ouvre, le fluide sous pression passe de la chambre<B>18</B> dans la chambre 21 pour ali menter la conduite générale.
Quand les pres sions régnant dans les deux chambres l ô et 18 situées de part et d'autre du piston 15 sont à peu près égales, la force de compression du ressort 26 applique la soupape 22 sur son siège et coupe ainsi la communication entre la chambre de sortie 21 et la chambre d'alimen tation 18.
Le bloc régulateur 5 du dispositif d'ali mentation à soupape comprend un moyen d'actionnement de soupape réalisé sous la forme d'un diaphragme rigide 30 soumis d'un côté à la pression régnant dans une chambre de commande 31 et de l'autre côté à la force d'un ressort de compression 32 disposé dans une chambre 33 communiquant avec l'atmo sphère par un conduit 7 ; la chambre 31 est disposée de manière à s'ouvrir sur la con duite générale par le conduit 8.
Un soufflet 34 fixé à une extrémité sur le bord extérieur périphérique du diaphragme 30 et à l'autre extrémité à un élément de carter sépare la chambre de commande 31 de la chambre 33 soumise à la pression atmosphérique et per met au diaphragme 30 de se déplacer facile ment dans le sens axial en réponse aux varia tions de pression se produisant dans la cham bre de commande 31.
Le mouvement du dia phragme 30, sous l'effet du ressort 32 dans la direction de la chambre de commande 31, est limité par le contact de ce diaphragme avec un épaulement d'arrêt annulaire 35 formé dans le carter ; d'autre part, le déplacement du diaphragme dans la direction de la cham- bre 33, sous l'effet de la pression régnant dans la chambre 31 et s'opposant à l'action du res sort 32, est limité par le contact du diaphragme avec l'extrémité saillante d'un organe de butée 38 se présentant sous la forme d'un manchon placé dans le soufflet 34 et fixé d'une manière amovible au carter à son autre extrémité.
La surface extérieure périphérique de l'organe de butée 38 sert également à guider le coulisse ment du soufflet 34 pendant que celui-ci s'al longe ou se contracte, et à guider ainsi le mou vement du diaphragme 30. On peut modifier la compression initiale du ressort 32 par la rotation d'un organe 40, de manière à régler la force élastique poussant le diaphragme 30 dans la direction de l'épaulement 35 et, par conséquent, la pression à établir dans la cham bre 31 pour provoquer le déplacement du dia phragme dans la direction de l'organe de butée 38.
Le bloc régulateur comprend également une soupape de régulation du type à disque 50 (fig. 2) destinée à commander la commu nication entre sa chambre d'entrée 51, qui est constamment reliée à la chambre de commande 16 du bloc d'alimentation 2 par le canal 17, et sa chambre de sortie 52 reliée constamment à la chambre de sortie 21 par un canal 53 du carter. La valve de régulation 50 est disposée dans la chambre 51 et coopère avec l'extrémité saillante d'un siège de soupape creux 55 monté dans un alésage 58 du carter ; cet alésage 58 relie la chambre 51 à un conduit 59 débou chant dans la chambre 52.
Le siège de soupape 55 comporte une collerette 55a s'étendant ra- dialement vers l'extérieur et butant contre un épaulement annulaire 57 du carter ; cet épau lement 57 est formé par la jonction de l'alé sage 58, qui s'étend à partir de la chambre 51, avec le conduit 59 de plus petit diamètre abou tissant à la chambre 52. Une partie assez lon gue de l'alésage 58 est taraudée pour recevoir par vissage un écrou 60 de retenue du siège creux de la soupape de régulation. L'extrémité 64 de l'écrou 60 serre la collerette 55a du siège de soupape 55, et maintient celui-ci en place en contact avec l'épaulement annulaire 57 du carter.
Une bague d'étanchéité 65 élas- tique, disposée dans une rainure de la colle rette<I>55a</I> et serrée contre l'épaulement 57 du carter, empêche toute fuite à travers le siège de soupape 55 quand la soupape de régula tion 50 est fermée.
Une extrémité de l'écrou 60 est munie d'un alésage central 67 dans lequel s'étend l'extrémité saillante du siège de soupape 55. La paroi de l'alésage 67 sert à centrer la sou pape 50 par rapport au siège annulaire formé à l'extrémité saillante de l'organe 55. L'autre extrémité de l'écrou 60 est munie d'un alésage central 68 qui débouche dans le plus petit alé sage 67, et la surface extérieure de cette extré mité peut recevoir une forme hexagonale de manière que l'on puisse facilement serrer ou desserrer l'écrou 60 à l'aide d'une clé à tube.
Un canal 60a est ménagé dans l'écrou _60 afin d'amener le fluide, sous la pression régnant dans la chambre 51, dans un espace annulaire situé entre le bord de la valve ou soupape de régulation 50 et la collerette 55a - dans le haut de l'alésage, comme représenté, de l'écrou 60 - ;cette pression est ainsi présente sur ce bord de la soupape 50, laquelle, étant inclina- ble, peut rester partiellement en contact sur son siège d'obturation, et contribuer aussi à un nettoyage dudit bord, lors de chaque dé placement de la soupape 50.
Le carter 1 comprend un couvercle amo vible 70 qui constitue une paroi d'extrémité de la chambre de commande 16 du bloc 2 et de la chambre 51 du bloc 5. En enlevant ce cou vercle, on peut accéder facilement aux élé ments amovibles pour vérifier ou entretenir le dispositif, pour remplacer des pièces, etc. Un prolongement élargi du canal 17 du cou vercle 70 débouche au centre de la chambre 51 du bloc 5, et ce prolongement, non seule ment assure l'écoulement de fluide sous pres sion de la chambre 16 dans la chambre 51, mais constitue également un espace disponible pour un ressort 72 qui agit sur la soupape de régulation 50 pour la pousser dans la direction de son siège 55.
Une extrémité du ressort 72 prend appui sur un bouchon amovible 74 qui ferme l'une des extrémités du prolongement du canal 17 ; l'autre extrémité du ressort est en- gagée sur une saillie que présente un organe 76 dont une autre saillie s'engage dans une creusure que présente un bossage central prévu sur la face correspondante de la sou pape de régulation 50 ; la force du ressort 72 étant transmise à la soupape 50 par ce dispo sitif de liaison équivalent à une rotule, la sou pape 50 peut s'incliner sur son siège; son degré d'ouverture et de fermeture peut ainsi être commandé avec une grande précision et on obtient par conséquent une régulation pré cise de l'écoulement du fluide à travers la soupape.
Un poussoir de soupape 80 est prévu pour servir de moyen intermédiaire permettant d'in cliner la soupape de régulation 50 en l'éloi gnant de son siège. Le poussoir 80 comprend deux tiges 82 et 83 alignées et réunies par un organe de déflexion 84. La tige 82 s'étend à travers une ouverture centrale 86 du siège de soupape 55 et vient au contact de la sou pape 50, tandis que la tige 83 traverse un coussinet 88 et vient au contact du dia phragme 30. De cette manière, toute poussée du diaphragme provoque un déplacement de la soupape. La tige 82 est excentrée par rap port à l'ouverture 86 de manière que son mouvement provoque l'inclinaison de la soupape 50 en l'éloignant de son siège, une petite partie du bord de la soupape restant toujours en contact-- avec le siège.
Le dia mètre de la tige 82 est faible par rapport à celui de l'ouverture 86 de manière à réaliser un jeu suffisant qui permet un écoulement fa cile du fluide sous pression entre la chambre 51 et la chambre 52 quand la soupape 50 s'ouvre en s'inclinant et à supprimer la néces sité d'un enlèvement fréquent des dépôts d'huile carbonisée sur la tige et sur les parois de l'alésage 86 ; ce dépôt peut résulter, comme on l'a indiqué plus haut, de l'écoulement du fluide sous pression à travers ces organes.
Le coussinet 88 de guidage du poussoir est ajusté à la presse dans un alésage 90 du carter, cet alésage s'étendant entre la chambre 31 et la chambre 52. A une extrémité du cous sinet 88 est formé un épaulement annulaire qui s'engage contre un épaulement correspon- dant du carter, ce dernier épaulement étant formé par un alésage, de manière à centrer le coussinet avec précision. L'intérieur du cous sinet présente un alésage central 91 s'ouvrant à son extrémité opposée sur un alésage plus petit 92 destiné à recevoir une bague élasti que d'étanchéité 94 ; cette bague 94 est au contact de la surface périphérique de la tige 83 qui traverse l'alésage 92, et elle empêche toute fuite de fluide sous pression entre la chambre 52 et la chambre 31.
Un écrou de retenue 96 vissé à l'intérieur du coussinet 88 retient la bague d'étanchéité 94. Un alésage central 97 traversant l'écrou de retenue guide le mouvement coulissant de la tige 83 qui se prolonge à travers l'écrou pour venir en con tact avec le diaphragme 30 ; cet alésage cen tral 97 sert aussi à maintenir la tige 82 dans la position correcte pour actionner la soupape 50.
L'organe de déflexion 84 se trouvant à la jonction des tiges 82 et 83 est disposé à la sortie de l'alésage 59 du carter et se trouve par tiellement dans la chambre 52 en face de l'alé sage 97 du coussinet 88. L'organe 84 diverge radialement dans la direction de la tige 83 de manière à former un écran qui dirige le fluide sous pression de la chambre 51 dans la cham bre 52 à travers l'alésage 59 en le forçant à s'écarter radialement de la tige 83 dans le but d'éviter l'accumulation de dépôt carbonisé sur la tige 83 et d'assurer ainsi un glissement fa cile de la tige à travers le coussinet.
Cette sur face divergente qui assure la déflexion du fluide sous pression en l'éloignant de la tige 83 peut avoir la forme d'un tronc de cône in versé, comme on le voit sur le dessin, avec son sommet se prolongeant dans l'entrée de l'alé sage 59 et sa grande base disposée en face de l'alésage 97.
L'alésage 59 est évasé à sa sortie de ma nière à faciliter la déflexion radiale vers l'exté rieur du fluide sous pression dévié par l'or gane 84 à son entrée dans la chambre 52.
La chambre de commande 31 peut être reliée au robinet de mécanicien (non repré senté) par le tube 8. Une certaine réduction de pression dans la chambre 31 permet au res- sort 32 de déplacer le diaphragme 30 jusqu'à la position dans laquelle il est appuyé sur l'épaulement 35 du carter ; sous l'effet de cette réduction de pression, le poussoir 83 - 82 se déplace vers le bas et incline la soupape de régulation 50 jusqu'à sa position d'ouverture.
La soupape 50 étant ouverte, le fluide sous pression s'écoule de la chambre 16, d'un côté du piston 15, et par le canal 17 jusqu'à la chambre 52 en passant par la soupape de régulation ouverte ; de là, le fluide se rend dans la chambre 21 avec un débit tel, par rap port à celui du fluide à la pression du réser voir principal passant de la chambre 18 dans la chambre 16 à travers l'étranglement 20, qu'une différence s'établisse entre les pressions régnant sur les deux faces du piston 15 et per mette à celui-ci d'ouvrir la soupape 22.
Un débit relativement grand de fluide sous pres sion se produit alors directement entre la chambre 18 et la chambre 21, la pression se trouvant ainsi augmentée dans cette dernière chambre et par conséquent dans la conduite générale (non représentée) à laquelle elle est reliée. Puisque la pression du fluide dans la conduite générale est augmentée, une aug mentation correspondante de pression se pro duit dans la chambre 31, reliée à la conduite générale par le robinet de mécanicien, et pro voque le déplacement du diaphragme 30, mal gré l'action opposée du ressort 32 ; il en ré sulte un mouvement de fermeture correspon dant de la soupape de régulation 50 et une limitation du débit du fluide sous pression ve nant de la chambre 16.
La pression dans la chambre 16 augmente par conséquent d'une manière correspondante par suite de l'alimen tation qu'elle reçoit à travers l'étranglement 20, et cette augmentation de pression réduit la différence des pressions agissant sur le pis ton 15, d'où il résulte que le ressort 26 effec tue une fermeture correspondante de la sou pape 22.
Cette action continue jusqu'à ce que la pression dans la conduite générale et dans la chambre 31 du diaphragme soit augmentée suffisamment pour provoquer un déplacement du diaphragme 30 qui permette la fermeture de la soupape de régulation 50 ;les pressions régnant sur les faces opposées du piston 15 s'égalisent alors à travers l'étranglement 20 et le ressort 26 peut fermer la soupape 22 pour empêcher le fluide sous pression de continuer à s'écouler dans la conduite générale.
La pres sion dans celle-ci se trouve ainsi limitée en fonction de la pression de réglage que le res sort 32 exerce sur le diaphragme 30.' Dans le cas où il se produit une fuite de fluide dans la conduite générale, fuite qui em pêche la pression de monter dans cette con duite et dans la chambre 31 jusqu'à la valeur désirée, on peut remarquer que le diaphragme 30 ne se déplace que jusqu'à une position cor respondant à la pression réelle obtenue dans la conduite générale ; il en résulte que la sou pape de régulation 50 est actionnée de ma nière correspondante et provoque dans la chambre 16 une baisse de pression qui permet au piston 15 d'ouvrir la soupape 22 juste assez pour compenser la fuite.
La soupape 50 pou vant osciller sur un bord, on peut régler avec précision l'écoulement du fluide venant de la chambre 16 et obtenir par conséquent une pré cision correspondante dans le réglage de la soupape 22 ; on réalise ainsi une bonne régu lation de l'écoulement, dans la conduite géné rale, du fluide destiné à satisfaire les besoins.
Il faut remarquer que le fluide fourni à la chambre 16 à partir du réservoir principal 3 sort de cette chambre en traversant la soupape de régulation 50 pour se rendre dans la con duite générale, et que toute huile carbonisée pouvant se trouver dans le fluide sous pression a tendance à se déposer sur la surface avec laquelle elle entre en contact. Le diamètre relativement faible de la tige 82, par rapport à l'alésage à travers lequel elle se déplace, éli mine cependant pour une période de temps prolongée la possibilité de dépôts s'effectuant sur la tige et dans l'alésage et qui seraient suf fisants pour gêner en quoi que ce soit le fonc tionnement désiré dir dispositif d'alimentation à soupape.
Par ailleurs, l'organe déflecteur 84 empêche efficacement l'accumulation de tels dépôts sur la tige 83 et permet par conséquent une liberté parfaite de fonctionnement de cette tige en même temps qu'une commande pré- cise de la valve de régulation 50 à l'aide du diaphragme 30 et du ressort 32 pendant une période de temps prolongée.