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Il Soupape pour freins continus "
La soupape qui fait l'objet de la présente des- cription est destinée à régler,automatiquement, le passage de l'air de la conduite générale d'un frein continu vers le ou les réservoirs auxiliaires de' ce dernier, ou bien de ces derniers au cylindre de frein et de celui-ci de nouveau à l'atmosphère. Elle peut remplacer la soupape triple à action rapide du frein Westinghouse, ou n'imper- te quelle autre soupape de ce frein ou d'autressemblables réglant automatiquement les mêmes passages.
Cette soupape pourrait être appliquée non seulement à l'appareil westinghou-
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se combiné à action rapide, - ainsi que dans l'exemple représenté sur le dessin - mais aussi bien à toute autre disposition des organes constituant le frein Westinghouse au dessous de chaque véhicule ou locomotive et même au frein Westinghouse à action non rapide et à tout autre frein ainsi qu'à toutes variantes de ces freins auxquelles cette soupape serait applicable.
Le dispositif est essentiellement constitué par deux parties distinctes; la première formée par un piston principal agissant horizontalement qui établit, au moyen d'une rainure ou d'un passage quelconque pratiqué dans la chambre de travail, la communication ent-re la conduite gé- nérale et le réservoir secondaire du train. Ce piston prin- cipal est pourvu d'un tiroir de distribution mettant en com- munication deux orifices.
La seconde partie est constituée par une chambre verticale qui est divisée en deux par un bloc médian et dans laquelle joue un double piston spécial; la partie su- périeure de ce double piston est en communication avec un des deux orifices commandés par le tiroir, tandisque sa par- tie inférieure est en communication avec la conduite généra- le. Le piston supérieur du double piston commande deux ori- fices, l'un donnant accès au cylindre de frein et l'autre à un canal en communication avec l'atmosphère et dans lequel débouche aussi le deuxième orifice commandé par le tiroir de distribution.
Ce canal est donc en communication avec l'atmosphè- re, de même que la partie supérieure du piston inférieur du double piston, tandis que la partie inférieure du piston supérieur est aussi en communication d'une facon permanente avec le cylindre de frein, par un autre orifice convenable.
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Pour équilibrer le double piston dans sa position neutre, sa partie inférieure est pourvue d'un ressort, dont la fonction sera décrite ci-après.
Lorsqu'on augmente convenablement le diamètre de la tige du double piston de la soupape ci-dessus décrite, on détermine dans le cylindre de frein, une pression de freinage égale à la différence entre celles du réservoir secondaire et de la conduite générale, multipliée par un coefficient déterminé.
En fixant préalablement et d'une façon convenable les diamètres de la tige et des pistons, on peut réduire l'extension de l'échelle des pressions dans le cylindre de frein et obtenir la plus grande valeur du freinage, lorsque la dépression dans la conduite a atteint une fraction déter- minée de la pression initiale, de façon à rendre possible la coexistance, sur le même train, de la soupape décrite ci-dessus avec d'autres soupapes de type différent, déjà en usage.
Pour rendre la soupape pour freins continus, dé- crite ci-dessus apte à la commande d'une double action de freinage, l'une plus forte que l'autre, cette soupape est complétée par une double soupape différentielle supplémen- taire Interposée d'une part entre le réservoir secondaire et un autre réservcir subsidiaire, augmentant la capacité du premier, et d'autre part entre la conduite générale et l'attache de la susdite soupape.
Ceci permet, surtout dans les wagons à marchandi- ses, d'avoir à volonté une force de freinage plus ou moins grande, selon que le wagon est chargé ou vide.
Si l'on ajoute à la soupape principale une sou- pape différentielle de gradation, l'on obtient le freinage
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à fond en deux temps, l'un plus rapide, grâce à. l'afflux de l'air de la soupape différentielle et de la soupape principale au cylindre de frein, et l'autre produit seu- lement par la soupape principale.
Les dessins annexés montrent, à titre d'exemple, le dispositif à soupape, la double soupape différentielle et la soupape différentielle de gradation.
Dans ces dessins,
Fig. 1 montre la soupape principale en coupe ver- ticale;
Fig. 2 montre une forme modifiée de la tige de la double soupape de la fig. 1 ;
Fig. 3 est une coupe,horizontale de la double soupape différentielle;
Fige 4 est une coupe verticale de la soupape dif- férentielle de gradation, appliquée ä la soupape de la fig.l; et
Fige 5 montre le schéma de l'ensemble du dispositif.
On voit sur le dessin que la soupape principale Fig. 1 est constituée par un corps -a-, dans la partie su- p érieure duquel agit un piston -b- et dont la chambre -c- est en communication, au moyen du canal -d-, avec la condui- te générale -e-.
La tige -f- du piston -b- est pourvue d'un tiroir de distribution -g- agissant dans la chambre -h- qui dé- bouche dans le réservoir secondaire -i-,
Dans la chambre -c- où agit le piston -b- est pratiquée une rainure -k-, destinée à maintenir la communi- cation entre la conduite générale et le réservoir auxiliaire.
Le tiroir de distribution -g-, à son tour, met en communica- tion les deux ouvertures -1-,. dont la première donne
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accès à une chambre inférieure -n- et la seconde à un canal qui, débouche dans l'atmosphère en -p-.
La chambre -n- est divisée en deux parties par le bloc -7- et, dans cette chambre, joue un double piston -g-.
-r- ; sa partie inférieure est en communication avec la con- duite générale -a- par les passages -s-s et le canal -t-
Le piston supérieur -q- du double piston commande l'ouverture -u- qui, par le passage -w-, est en communica- tion avec le cylindre de frein. Une deuxième ouverture -v- établit, d'une façon permanente, la communication entre la partie de la chambre -3- située au-dessous du piston -q- avec le cylindre de frein. Une troisième ouverture -x-, communiquant avec le canal -o-, est aussi commandée par le piston supérieur -q-
La partie de la chambre -n- située au-dessus du piston -r- est en communication avec l'atmosphère par le canal -8- et l'ouverture -p-.
L'appendice -y- de la tige du double piston porte un siège mobile -z-, dans lequel est placé un ressort-2- réagissant sur le siège mobile-3-, qui s'appuie sur le siège fixe- 4-.
Le fonctionnement ,de la soupape se produit dans les conditions suivantes :
1 - Charge des réservoirs secondaires, et mise en étal ,de marche. - L'air de la conduite générale, en s'intro- duisant par l'ouverture -5-, pousse le piston -b- et le tiroir -g- dans la position de ..charge , représentée dans l'exemple du dessin. Dans cet exemple le piston -b- permet la communication entre la conduite générale et le réservoir auxiliaire par la rainure -k-, et le tiroir -g- met en com- munication les deux ouvertures -l- et -m-.
-il
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En même temps l'air de la conduite générale, en passant par le canal -t- et par les ouvertures -s-, pousse le double piston -q-, -r- vers le haut) dans la position de défreinae représentée sur le dessin. Dans cette posi- tion, le piston supérieur -q- couvre l'ouverture -u- et découvre l'ouverture -x- qui, par l'ouverture -v- et le conduit -11-, met en communication le cylindre de frein avec l'atmosphère, par le trou -p-, Le piston inférieur -r.- bute contre le bord-6- du bloc -7-.
11 - Freinage du convoi*- Dès qu'une dépression déterminée se produit dans la conduite générale, le piston poussé par la différence de pression d'air qui s'exerce sur les deux faces, se déplace vers la droite jusqu'au fond, son bord -9- butant contre le fond -10-, et il intercepte la communication entre la conduite générale et le réservoir auxiliaire, tandis que le tiroir -g- découvre l'ouverture -1- et ferme l'ouverture -m-.
A travers l'ouverture -1-, l'air du réservoir auxiliaire passe dans la chambre -n- et pousse vers le bas le piston -q- Cet air se trouvant alors à une pression plus élevée que celle de la conduite générale qui agit en sens inverse sur le piston -r-, pousse le double piston -q-, -r- vers la 'position de .freinage, dans laquelle le piston -q-, en descendant vers le bas, couvre en premier lieu l'ouverture -x-, en interceptant ainsi la communication avec l'atmosphère et découvre ensuite l'ouverture -u-, en mettant la chambre supérieure en communication aussi bien avec le cylindre à frein par l'ouverture -u- et le conduit -11-, qu'avec la chambre située au- dessous du piston -q-, par la rainure -w- et l'ouverture -v-.
L'air du réservoir auxiliaire peut alors passer par l'ouverture -1-, tant dans le cylindre de frein que dans la chambre située au dessous du piston -q-
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Mais aussitôt que la pression dans le cylindre de frein aura atteint la valeur de la différence des pressions existant dans le réservoir secondaire et dans la conduite, le double piston sera équilibré et remontera à la position neutre qui est la position intermédiaire dans laquelle le piston -q- couvre l'ouverture -u- sans découvrir l'ouver-
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ture -,,-.
La communication entre le cylindre de frein et le réservoir auxiliaire, est alors coupée sans que la communi- cation entre le cylindre à frein et l'atmosphère soit éta- blie. Ainsi, en déterminant une certaine dépression d'air dans la conduite générale, on obtient un freinage limité, par une pression d'air égale à la différence entre les dé- pressions du réservoir secondaire et de la conduite générale.
L'équilibrage du double piston -q-, -r- dans la position neutre, est produit en partie aussi par le ressort -2- qui, dans cette position, est détendu entre les deux sièges mobiles -3- et qui prennent appui contre les par- ties fixes -4- et -12-. En effet, en partant de cette posi- tion, le double piston doit comprimer le ressort au moyen du siège mobile -z-, s'il veut se déplacer vers le haut, et au moyen du siège mobile-3- s'il veut s'abaisser.
1110- Réglage dufreinage.- Lorsqu'on veut augmen- ter le freinage, il suffit d'augmenter la dépression dans la conduite générale ; le double piston -q-, -r- est alors poussé vers le bas, par suite de la diminution de la pres- sion qui poussait de bas en haut le piston inférieur -r-, et il passe à la position de freinage, jusqu'à ce qu'un nouveau jet d'air introduit du réservoir auxiliaire dans le cylindre à frein et en même temps dans la chambre située au-dessous du piston -q-. vienne rétablir l'équilibre des
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poussées agissant sur le double piston -q-, -r- et faire remonter ce dernier dans la position neutre.
Au contraire, pour diminuer l'action freinante, il suffit d'augmenter la pression dans la conduite générale.
Le double poston -q-, -r- est alors poussé vers le haut par suite de la plus forte pression agissant sous le piston -r- et, partant, il se déplacera vers la position de défeingage jusqu'à, ce que, du cylindre de frein, se soit déchargée dans l'atmosphère une quantité d'air suffisante pour faire diminuer la pression sous le piston -q- d'autant qu'est augmentée la pression de l'air de la conduite générale agissant sur le piston -r- A ce moment, l'équilibre s'étant rétabli entre les poussées agissant sur le double piston -q, -r-, ce dernier revient a la position neutre.empêchant un nouveau jet d'air de se décharger du cylindre de frein dans l'atmosphère.
IV - Défreinage complet,.- Quand, au contraire, on ramène la pression de la conduite générale à. la pression de charge, le piston -b- passe dans la -position de charge, le tiroir -g- fait se décharger dans l'atmosphère, par les ou- vertures -1- et -m-, tout l'air agissant dans la chambre -n- située au-dessus du piston -q-; le double piston -q- -r- passe définitivement à la position de défreingage et l'air du cylindre de frein se décharge complètement dans l'at- mosphère.
Lorsqu'on veut réduire l'échelle des pressionsdans le cylindre de frein de manière à la faire correspondre non à l'échelle entière des dépressions dans la conduite géné- rale comme dans le cas précédant, mais seulement à une partie de celle-ci, et lorsqu'on veut, ce faisant, rendre possible l'application sur le même train de la soupape dé-
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crite ci-dessus en coexistance avec des soupapes d'autre type, on augmente le diamètre de la tige-13- du double piston -q-. -r- (voir fig. 2).
De cette façon on diminue la surface de poussée de la pression du cylindre de frein qui agit de bas en haut sur la face inférieure du piston -q-, et cela permet d'avoir dans le cylindre de frein non plus la simple pression égale aux différences entre celles. existant dans les réservoirs et dans la conduite, mais une pression égale , cette différence multipliée par un rapport donné. Ce rapport est égal à. celui existant entre les sur- faces de poussée constituées par la face interne plus petite et par la surface externe des pistons -g-, -r-.
De cette façon, le maximum de pression dans le cylindre de frein est atteint, non lorsque la pression dans la conduite générale en est réduite a zéro. mais lorsque la différence entre les deux pressions susdites, multi- pliée par le rapport indiqué, égale la pression du réser- voir secondaire. C'est-à-dire que de cette façon, le maximum de pression dans le cylindre est atteint lorsqu'il y a en- core une certaine pression d'air dans la conduite générale.
Lorsqu'on veut adapter la soupape principale pour freins continus de la fige 1 à la commande d'une double action différente de freinage, dont l'une est plus forte que l'autre, la soupape est complétée par une double soupape (fig. 3) dont l'une -14- -15-, différentielle additionnelle, est interposée entre la conduite générale-16- (Fig. 5) et la soupape principale (fig. 1), tandis que l'autre -17- -18- est interposée entre le réservoir secondaire -i- (figs. 1 et 5) et un autre réservoir subsidiaire -19- (fig. 5) augmentant la capacité du premier.
L'air de la conduite générale-16- passe en pre- mier lieu par le canal -20-, entre dans la soupape de retenue
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-21- et, par les canaux -22- -23- et le canal -24-, va charger le réservoir subsidiaire -19-. Les deux soupapes dif- férentielles -17- -18- et 14- -15-, poussées par l'air de la conduite générale agissant sur les faces externes des soupapes -15- et -18-, se déplacent alors vers la gauche, ouvrent les communications -25- et-26- et déterminent la mise en charge du réservoir secondaire -- par le canal -27-, et celle de la soupape principale (Fig. 1) par le canal-28- et l'embouchure -e-, à une pression inférieure à celle de la conduite.
Pendant le freinage, l'air de la conduite-16- se décomprimant, la soupape différentielle -14- -15- se déplace vers la droite et, par l'effet de la dé- charge -29-, détermine une dépression proportionnelle à gau- che, faisant agir la soupape principale (fig. 1) comme si la conduite générale était chargée à la pression réduite sus- dite.
Au contraire, si le robinet-30- passe de la position -31- à la position -32-,la soupape de retenue-21- reste isolée et deux communications directes d'air s'établis- sent à travers le robinet, en dehors de l'action des deux soupapes différentielles -17- -18- et -14- -15-: ainsi l'air ne passe plus par les canaux -25- -26- mais il passe directe- ment par les deux communications établies par le robinet -30-.
C'est-à-dire que, entre la conduite -16- et la soupape principale d'une part, et entre les deux réservoirs -i- -19-, secondaire et subsidiaire d'autre part, s'éta- blissent des communications, directes et qu'ainsi les deux réservoirs se chargent alors à, la pression normale de la conduite -16-. Le freinage est ainsi élevé à la valeur de la pression entière de la conduite générale.
L'application de l'appareil aux wagons à marchan- dises rend possible d'avoir à volonté un freinage plus ou
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moins puissant, selon que le wagon est chargé ou vide, et cela en plaçant simplement dans l'une ou l'autre position, le robinet -3 0-.
La soupape de gradation montrée à la fig. 4 peut être annexée à la soupape principale (Fig. 1) et elle mo- difie l'application de la pression de freinage, cette sou- pape, au début du freinage, ouvre une ouverture subsidiaire allant du réservoir secondaire au cylindre de frein, de sorte que celui-ci, alimenté par deux ouvertures, atteint plus rapidement une certaine pression. Ainsi, le freinage à fond a lieu en deux temps ; dansle 1er. temps le cylindre de frein est alimenté tant par l'ouverture -u- du double piston -q- -r- qu'à travers la partie adjointe montrée à la fige 4, jusqu'à ce qu'une certaine pression, au delà de laquelle la partie adjointe n'agit plus, soit atteinte; l'alimentation du cylindre de frein a lieu alors à travers l'ouverture -u- seulement.
Cette soupape, ainsi qu'on le voit sur la fige 4, reste en équilibre lorsque, sur la petite face -33-, agit une certaine pression ( par exem- ple de 3 1/2 kg. ) du réservoir secondaire -i- et, sur la grande face -34-, agit une pression plus petite ( par exemple de 0.6 kg. ) du cylindre de frein -11-. La commu- nication entre ce cylindre de frein et le piston est canman- dée par un piston -35- qui s'abaisse ou se soulevé, poussé par le ressort-36- ou par le piston supérieur -q- de la double soupape principale, lorsque ce dernier descend.
Afin de permettre à l'air du réservoir secondaire -h- de charger le cylindre de frein, le piston-35- s'abaisse, en établis- sant la communication entre la grande chambre -37- de la soupape différentielle Fige 4 ) avec le cylindre de frein -11-; cette soupape s'abaisse alors sous la pression du
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réservoir secondaire -h-38- et l'air de ce dernier passe dans le cylindre de frein à travers les conduits -3-40-41-42- , jusque ce qu'on ait atteint une certaine pression dans le cylindre de frein (par exemple de 0.6 kg. car alors la sou- pape différentielle (fig. 4) se soulève et ferme l'ouverture -39-.
Cela permet d'avoir le freinage à fond en deux temps, l'un à action plus rapide grâce à l'afflux, au cylindre de frein, de l'air de la soupape différentielle de grada- tion (fig. 4) et de la soupape principale, et l'autre, pro- voqué par la soupape principale seule.
- :- REVENDICATIONS -:-
1.- Soupape destinée à régler automatiquement le passage de l'air de la conduite générale d'un frein continu au réservoir auxiliaire, de celui-ci au cylindre à frein et de ce dernier enfin dans l'atmosphère, soupape essentielle- ment constituée par un piston:horizontal permettant la com- munication entre la conduite générale et le réservoir se- condaire pour la charge du réservoir lui-même;
dans laquelle soupape le dit piston horizontal intercepte aussi la dite com- munication, tandis qu'un tiroir convenable découvre une ou- verture et en couvre une autre, de façon à permettre à l'air contenu dans le réservoir secondaire de passer dans une chambre et de pousser vers le bas un double piston, poussé vers le haut par la pression de la conduite générale agis- sant au-dessous du piston inférieur pour l'amener dans la position de freinage, en interceptant la communication du cylindre de frein avec l'atmosphère et en découvrant une ouverture, mettant la chambre située au-dessus du piston su- périeur en communication soit avec le cylindre de frein soit avec la chambre située au-dessous du piston, et déterminant,
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de cette façon,
un passage d'air du réservoir auxiliaire dans le cylindre de frein et dans la chambre située au- dessous du piston, le tout dans le but d'obtenir un freinage déterminé.
2.- Dans une soupape suivant la revendication pré- cédente, et dans les buts indiqués, un double piston permet- tant d'obtenir la modérablilité du frein soit pour des frei- nages croissants, soit pour des freinages décroissants, en employant la pression atteinte dans le cylindre en équilibre avec la différence des pressions du réservoir secondaire et de la conduite.
3.- Soupape, suivant la revendication 2, caracté- risée en ce que, grâce au double piston (-q- -r-), l'ac- tion freinante est rendue indépendante de la capacité du réservoir secondaire, atteignant ainsi pratiquement une action inépuisable, puis en ce qu'on adjoint un réservoir additionnel au réservoir secondaire du frein, ou bien qu'on augmente suffisamment la capacité du réservoir existant.
4.- Soupape suivant la revendication précédente, dans laquelle, aussitôt que la pression dans le cylindre de frein atteint la valeur de la différence existant entre celle du réservoir secondaire et celle de la conduite, le double piston est équilibré et remonte dans la position neu- tre, c'est-ä-dire dans la position dans laquelle le piston supérieur de ce double piston couvre une ouverture, tout en en maintenant une autre fermée, et intercepte de cette façon la communication tant entre le cylindre de frein et le réser- voir auxiliaire, qu'entre le cylindre de frein et l'atmosphè- re.
5.- Soupape suivant les revendications précédentes, dans laquelle un ressort agissant entre deux sièges mobiles
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qui s'appuient contre deux sièges fixes, contribue à fixer le double piston dans la position neutre.
6.- Soupape suivant les revendications précédentes, dans laquelle, pour augmenter l'action freinante, on augmente la dépression dans la conduite générale de sorte que le dou- ble piston soit poussé vers le bas, la pression qui le pous- se de bas en haut étant diminuée.
7.- Soupape suivant les revendications précédentes, dans laquelle, pour diminuer l'action freinante, il suffit d'augmenter la pression dans la conduite générale, ce.qui a pour effet de pousser vers le haut le double piston.
8.- Soupape suivant les revendications précéden- tes, dans laquelle pour ontenir le défreinage complet, on ramène la pression dans la conduite générale à la pression de charge, de sorte que le piston horizontal se déplace, en faisant passer dans l'atmosphère tout l'air situé au-des- sus du double piston qui se soulève en découvrant définitive- ment une ouverture de décharge du cylindre dans l'atmosphère.
9.- Soupape suivant les revendications précédentes, dans laquelle le diamètre de la tige du double piston est tel qu'il détermine, dans le cylindre de frein, une pression de freinage égale à la différence entre les pressions du ré- servoir secondaire et de la conduite générale, multipliée par un coefficient déterminé.
10 - Application de la soupape suivant les revendi- cations précédentes complétée par une soupape différentielle double ou simple, dans laquelle le réservoir secondaire est divisé- en deux parties et une soupape différentielle est in- terposée entre elles dans le but de déterminer deux pressions différentes dans les deux parties'du réservoir et par consé- quent deux différentes actions freinantes, selon que la dite soupape travaille plus ou moins, une deuxième soupape dif- férentielle étant Interposée dans la conduite générale, en
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avant du point où cette dernière alimente la soupape prin- cipale, dans le but de déterminer, même dans celle-ci, une pression réduite et de lui transmettre les différences de pression produites par l'action freinante plus ou moins grande dans la conduite générale.
11.- Soupape suivant les revendications précéden- tes, complétée par une petite soupape différentielle accélé-. ratrice de la pression dans le cylindre de frein, cette sou- pape étant telle qu'elle procure un freinage en deux temps, l'un plus rapide, jusque une certaine pression, grâce à une ouverture additionnelle d'adduction de l'air du réservoir secondaire dans le cylindre de frein, l'autre, plus lent, au delà de cette pression, dans lequel l'ouverture additionnel- le cesse de fonctionner.
12.- Soupape pour freins continus, ses variantes et adjonctions en substance comme décrit ci-dessus et comme représenté sur les dessins annexés.