<Desc/Clms Page number 1>
"TRIPLE VALVE POUR FREIN A FLUIDE SOUS PRESSION"
L'objet de la présente invention est une triple valve, qui, par le déplacement de deux pistons opposés, com- mandant chacun un tiroir ( ces pistons sous l'action des pressions régnant dans la conduite générale du train, dans le réservoir auxiliaire et dans un réservoir secondaire) règlent complètement la pression du cylindre ou des cylindres de frein et, par conséquent, le freinage du véhicule comman- dé par la dite triple valve. Ces pistons sont soumis respec- tivement à l'action des pressions de la conduite générale et des réservoirs auxiliaires et d'autre part à celle du réservoir auxiliaire et du réservoir secondaire.
Les tiroirs peuvent être placés l'un sur l'autre on l'un dans l'autre et se mouvoir sur une glace unique,
<Desc/Clms Page number 2>
Pour l'application au freinage de trains de marchandises, cette triple-valve possède une botte de réglage.
Celle-ci peut être composée d'un piston annulaire, d'un ressort et d'un dispositif de verrouillage bloquant partiellement le piston dans une de ses positions botte de réglage, permettant un remplissage rapide du cylindre de frein jus- qu'à une pression déterminée ; de cette pression, le remplissage se faisant selon un régime lent, cette botte de réglage met en outre en service un deuxième cylindre lors du freinage supplémentaire de la charge du véhicule.
Afin d'assurer une concordance suffisante entre les pressions aux cylindres de frein de tous les véhicules d'un train, la triple valve est munie d'une valve d'équilibrage fonctionnant pendant le desserrage et ayant pour but de ne laisser échapper l'air des cylindres de frein au-dessous d'une pression déterminée que lorsque le réservoir auxiliaire' a atteint une valeur minimum déterminée d'avance.
Pour faciliter la compréhension de l'invention et à simple titre d'exemple, on décrira ci-dessous une forme de réalisation de l'objet de l'invention.
La figure 1 représente un schéma général de la triple valve proprement dite, de la botte de réglage, de la valve d'équilibrage et des cylindres de frein montrant la liaison des divers organes entre eux, la triple valve étant en position d'armement et de desserrage final.
Les figures 2, 3,4 et 5 donnent les positions respectives des tiroirs et de la glace dans les positions suivantes :préparation au serrage ( figure 2), serrage (figure 3), neutre de serrage et de desserrage (figure 4) et desserrage modérable ( figure 5).
Les figures 6 et 7 représentent la partie inférieure de la botte de réglage montrant plus en détail le
<Desc/Clms Page number 3>
dispositif de verrouillage partiel du piston.
La triple-valve se compose d'un corps cylindre en fonte manchonné intérieurement de bronze, à l'intérieur duquel sont logés les deux pistons et leurs tiroirs, le piston 3 est du type communément employé dans les appareils de ce genre, le piston 12 est creux et contient deux ressorts l'un 15 venant buter contre les ergots 14 fixés dans le corps et l'autre 16 butant au repos contre la paroi du piston 12, ou en service, contre la tige du piston 3. Le tiroir 10 est encastré dans la tige du piston 12 et se déplace avec lui. Le tiroir 11 encastré dans la tige du piston 3 se déplace sur le tiroir 10 et suit son piston dans ses déplacements.
Les deux tiges de pistons sont verrouillées après montage par une goupille transversale 21, interdisant aux deux pistons 3 et 12 un écartement supérieur à une valeur déterminée correspondant à la position des tiroirs figure 2.
Une poche d'accélération divisée en deux chambres communiquant dans un sens par un petit trou calibré et une soupape et dans l'autre par le petit trou seul, est reliée directement à la chambre des tiroirs 7 en dessous de la glace .
Le canal 22 amenant l'air du réservoir auxiliaire aux cylindres de frein arrive à la partie supérieure de la boîte de réglage composée d'un corps 94 cylindrique en fonte et divisé en deux compartiments 43 et 48 séparés par un clapet 49, l'air peut passer d'un compartiment à l'autre par le siège du clapet et les trous 50. Le compartiment 48 renferme un piston 51, qui, dans sa position supérieure, maintient le clapet 49 levé; le piston 51 est maintenu dans cette. position par un ressort 53 ne s'affaissant que sous une pression déterminée agissant sur la face supérieure du piston 51
<Desc/Clms Page number 4>
la tige du piston 51 porte à son extrémité un renflement composé d'une partie conique et d'une partie cylindrique.
Dans la position supérieure du piston 51, voir figure 6, la partie cylindrique de la tige maintient les billes 57 écartées, dans la position inférieure figure 7, le ressort 53 s'est affaissé sous la pression régnant en 48, la partie conique de la tige est venue en face des billes 57 qui, sous l'action des ressorts 58, se sont rapprochées. D'autre part, le piston 51 est venu en contact avec le joint 59 et par sa pression a fait fléchir la rondelle élastique 60.
Un robinet 92 avec sa clé 91 est représenté figure 1 selon deux coupes parallèles. Ce robinet sert à mettre les cylindres de frein 66 et 69 en communication par la botte de réglage, ou au contraire à isoler le cylindre de frein "charge" du système. Il sert également à augmenter le débit d'air du réservoir auxiliaire vers les cylindres de frein lorsque le cylindre 69 est en service.
-La valve d'équilibrage composée d'un corps circulaire 95 renferme un diaphragme 71 qui sépare la chambre 84 reliée du réservoir auxiliaire 9 de la chambre 83 reliée au cylindre de frein en position de desserrage. Un ressort 73 tend à contre-balancer la pression agissant en 84, la tige de la butée 72 du ressort 79 vient déboucher immédiatement au-dessus d'un piston 75 jouant entre deux sièges 81 et 82.
Lorsque le diaphragme 71 est dans sa position inférieure, la tige 72 force le piston 85 à descendre. L'espace 86 est toujours en communication avec l'espace 83.
Un ressort 79 appuie normalement le piston 75 sur son siège supérieure 82; ce ressort s'affaisse sous une pression déterminée d'avance agissant en 86.
Le fonctionnement de cette triple valve est le suivant :
<Desc/Clms Page number 5>
Considérons tout d'abord la triple valve dans la position figure 1 qui est sa position d'armement et de desserrage final.
ARMEMENT :Lorsque par l'intermédiaire du robinet de mécanicien l'air est envoyé dans la conduite du train, il pénètre dans la triple valve par le canal 1, la chambre 2 du piston 3, passe par le canal 4, la buse d'alimentation 5, le canal 6, la chambre des tiroirs 7, le canal 8, et le réservoir auxiliaire 9, l'air passe en outre dans la chambre 15 du piston 12, le canal 17, la buse 18, la chambre 87 sur la face opposée d piston 12, le canal 19 et le réservoir secondaire 20. Les pistons 3 et 12 sont dans leur position extrême de gauche.
En même temps le cylindre de frein 66 est mis à l'atmosphère par le canal 46, le canal 29, le canal 30 du tiroir 10 et le canal 31 faisant communiquer la glace du tiroir avec l'extérieur. Le cylindre de frein "charge" 69 s'il est en service est réuni à l'atmosphère par le canal 68, le canal 67 du robinet 92, le canal 54, le canal 55 de la boite de réglage, la chambre 96 et le canal 56. Si le cylindre 69 est au repos, -'il est mis à l'atmosphère par le même canal 68, le canal 67 et le canal 90 ( la clé 91 du robinet est tournée de 90 par rapport à la figure). Les freins sont donc desserrés.
Les chambres 42 et 39 de la poche accélératrice sont mises à l'atmosphère par le canal 36, le canal 35 du tiroir 10 le canal 33 du tiroir 11, le canal 32 du tiroir 10 et le ca- nal 31.
PREPARATION AU SERRAGE . Pour provoquer le serrage des freins le mécanicien actionne son robinet de façon à produire une dépression dans la conduite du train. A ce moment là la pres- sion baisse dans la chambre 2 en communication directe avec la conduite du train. Par la différence de pression régnant sur les deux faces du piston 3 celui-ci se déplace vers la droite entraînant le tiroir 11 jusqu'à ce que la goupille .31
<Desc/Clms Page number 6>
vienne buter contre l'extrémité de la tige du piston 12. Ce déplacement a eu pour effet de séparer la conduite du train du réservoir auxiliaire, le canal 4 se trouve maintenant débouché du coté.gauche du piston 3.
En outre, par le déplacement du tiroir 11 on obtient la position illustrée sous figure 2. Dans cette figure, le canal 33 est venu relier les canaux 38 et 35 provoquant ainsi une communication entre la poche accélératrice 39 par le chemin : chambre 2, canal 37, 38, 33, 35 et 36.
Dtautre part le canal 32 est obstrué par le tiroir 11 et la communication entre la poche et l'atmosphère est coupée.
Ce remplissage de la poche aura accentué la dépression dans la conduite du train 1 et dans la chambre 2 de sorte que la différence de pression entre les deux faces du piston 3 est suffisante pour que celui-ci grâce à la goupille 21 entraîne , le piston 12 et vainque le ressort 15.
SERRAGE : Le serrage proprement dit commence au moment où le piston 12 et son tiroir 11 sont entraînés par le piston 3. Le piston 12 vient à fond de course vers la droite et s'applique contre son siège 97. Toute communication entre le réservoir auxiliaire et le réservoir secondaire est alors coupée puisque le canal 17 se trouve maintenant du côté gauche du piston 12.
Dtautre part, les tiroirs 10 et 11 occupent une position illustrée selon la figure 3. Dans cette position l'air de la chambre 7 et par conséquent du réservoir auxiliaire 9 peut pénétrer dans le ou les cylindres de frein par le canal 24 du tiroir 11, le canal 23 du tiroir 10, le canal 22, la chambre 43, les canaux 50, la chambre 48, le canal 46 et le cylindre de frein 66, l'air passe en outre du canal 22 au canal 46, par le canal 44 et la buse 45.
Dès que l'air du réservoir auxiliai@ re peut s'écouler dans le cylindre de frein, la pression di- minue en 7 et en 9 et le piston 12 se trouve appliqué forte-
<Desc/Clms Page number 7>
ment contre son siège 97 sous l'effet de la pression restée inchangée en 87, 19 et 20, Il faut environ 0,2 Kg, de différence de pression entre les réservoirs auxiliaire et secondaire pour que le piston 12 vainquant la pression du ressort 15 reste dans sa position droite.
L'air continuant à s'écouler du réservoir auxiliaire dans le cylindre de frein, il arrive que la pression soit assez forte en 48 pour vaincre la poussée du ressort 53 de la botte de réglage, le piston 51 descend et vient stappliquer sur son siège 59 comprimant, en outre, la rondelle élastique 60 les billes 57 viennent en contact avec la partie conique de la tige du piston et celui-ci se trouve verrouillé dans sa position inférieure. Le mouvement du piston 51 a provoqué la fermeture du clapet 49 qui est retombé sur son siège, l'air du canal 22 ne passe plus alors que par le canal 44 et la buse 45. Si l'on suppose le cylindre "charge" 69 en service, la clé 91 du robinet 92 sera dans la position figure 1.
L'air se rendant au canal 46 emprunte en plus de ceux indiqués le chemin 61, 62, 63, 64 et 65 par une buse calibrée destinée à accroître le débit d'une valeur correspondante à l'augmentation de volume des cylindres .de frein.
En outre et à partir de l'instant où le piston 51 est descendu à sa position inférieure, l'air du canal 46 passe en 47 arrive dans la chambre annulaire 52 du piston 51, de là passe dans le canal 54, le canal 67 du robinet 92, le canal 68 et arrive au cylindre 69.. La position supérieure du piston 51 donne le premier temps de remplissage rapide des cylindres de frein de trains marchandises; dans la position inférieure ce piston met en service les cylindres tare et charge et par-suite de fermeture le clapet 49 provoque le deuxième temps de remplissage lent.
<Desc/Clms Page number 8>
Il pourrait arriver qutau moment de la mise en communication des cylindres 66 et 69 par l'espace annulaire 52 du piston 51, la pression en 48 baisse légèrement; à ce moment le piston 51 ne peut plus remonter car par l'action des billes 57 la poussée horizontale des ressorts 58 donne figure 7 une composante verticale tendant à tirer le piston 51 vers le bas . Le joint 59 repose sur une rondelle élastique ayant pour but de rattraper le jeu du système de verrouillage 57,58, car pour que l'action des billes 57 se fasse sentir sur la tige de piston 51 il faut que celle-ci remonte d'une quantité très petite ; dans ce mouvement le,joint 59 et la rondelle 60 suivent le piston 51 et l'étanchéité est assurée.
L'application du piston 51 sur son joint 59 a pour but de couper la communication existant auparavant entre le cylindre de charge 69 et le canal 56 par l'orifice 55.
Le cylindre de frein 66 qui était également à l'atmosphère s'en trouve isolé par le déplacement du tiroir 10, c'est le canal 27 qui est venu en face du canal 29 et ce canal 27 se trouve obstrué par le tiroir 11.
D'autre part, la communication entre la conduite générale et la poche communicatrioe a été maintenue, mais par un autre chemin les canaux 36 et 37 sont directement reliés par le canal 34 du tiroir 10. Cette dernière communication est nécessaire du fait que la position de préparation de serrage n'est qu'une position de passage et il se pourrait que la poche n'ait pas eu le temps de se remplir complètement.
Si la dépression dans la conduite générale provoquée par le mécanicien a été très forte (plus de 1,5 Kg/Cm.) l'écoulement d'air vers les cylindres de frein se fera jusqu'à ce qu'il y ait équilibre entre le réservoir auxiliaire et les dits cylindres, c'est ce qu'on appelle un serrage complet. Les freins agissent au maximum,de leur effort.
SERRAGE GRADUÉ : Si le mécanicien a voulu provoquer un serrage partiel, c'est-à-dire qu'il ne demande à ses freins qu'une
<Desc/Clms Page number 9>
partie de l'effort qu'ils sont susceptibles de donner, il fera dans la conduite générale une légère .dépression, disons pour fixer les idées 0,5 Kg.par exemple.
La triple valve agi-
EMI9.1
ra comme précédemment,elest-à-dire que l'on passera sucoessi- vement des positions d'armement à la préparation du serrage puis au serrage, mais cette fois par l'écoulement d'air vers les cylindres de frein, le réservoir auxiliaire verra sa pres- sion baisser jusqu'au niveau de celle de la conduite du train, il arrive même qu'elle deviendra plus faible que celle-ci d'une quantité très petite, juste suffisante pour que le pis- ton 3 se déplace vers la droite jusqu'à ce que l'extrémité de sa tige bute contre la plaque butée du ressort 6.
Dans ce mouvement vers la droite les tiroirs 10 et 11 ont pris des positions respectives représentées figure 4.,On s'aperçoit que le tiroir 11 a obstrué le canal 23 du tiroir 10 coupant ainsi toute communication entre le réservoir auxi- liaire 9 et les cylindres de frein, la pression de ce réser- voir 9 se maintient donc pratiquement au niveau de celle de .la conduite du train il y a équilibre. La pression des cy- lindres de frein se trouve stabilisée à une valeur inférieure à la valeur maximum, n'étant en réalité qu'une fraction de cette dernière. Les cylindres de frein sont toujours isolés de l'atmosphère car le canal 27 du tiroir 11 débouche mainte- nant dans la cavité 28 du tiroir 11 laquelle'n'a pas d'autre issue.
Il se pourrait que ce serrage partiel obtenu, le mé- canicien juge que l'action des freins est insuffisante. Il créera alors une nouvelle dépression dans la conduite du train, cette dépression rompra l'équilibre entre les faces du piston 3 et celui-ci reprendra sa position extrême de droite correspondant à la position de serrage. La pression
<Desc/Clms Page number 10>
du réservoir auxiliaire baissera à nouveau jusqu'à un nouvel état d'équilibre avec la conduite du train qui ramènera à nouveau le piston 3 et son tiroir 11 dans la position figure 4.
Le mécanicien pourra faire ainsi varier la pression des freins en plusieurs étages successifs de zéro à la valeur maximum.
DESSERRAGE TOTAL : Après un serrage complet ou partiel lorsque le mécanicien veut desserrer les freins il fait monter la pression dans la conduite générale du train.
S'il fait monter la pression jusqu'au point où elle était avant le serrage et que cette pression se maintienne il obtiendra un desserrage total.
Que le piston 3 de la triple valve soit dans la position de serrage figure 3 ou dans la position neutre ou d'équilibre figure 4 la conséquence d'une augmentation de pression dans la conduite du train et par conséquent dans la chambre 2 sera la même, le piston 3 partira dans sa position extrême de gauche à l'instant où la pression en 2 sera,quelque peu plus forte qu'en 7; en pratique cette différence de pression sera d'environ 0,2 Kg/cm2, pression suffisante pour vaincre le ressort 16 du piston 12.
Le piston 12 reste en place, son tiroir 10 également, la position respective des tiroirs 10 et 11 devient donc celle de la figure 5. Le piston 3 a dans ce mouvement vers la gauche découvert le canal 4, l'air de la conduite du train va donc passer par 2, 4, 5 et 6 dans l'espace 7 et le réservoir 9 dans lesquels la pression va monter. En même temps la communication entre le réservoir auxiliaire et les cylindres de frein est coupée, le canal 23 étant obstrué par le tiroir 11, mais d'autre part, la cavité 28 du tiroir 11 met en communication les canaux 25 et 27 du tiroir 10 et par suite les canaux 26 et 29.
<Desc/Clms Page number 11>
L'air des cylindres de freins 66 et 69 ( ceux-ci sont en communication par 68 et 67, 54, 52, 47 et 46) va passer par les canaux 29,27, 28, 25 et 26 pour arriver dans la cham- bre 83 de la valve d'équilibrage toujours en communication aveo la chambre 86. De la chambre 86 l'air s'échappe à l'at- mosphère par la chambre 76, le canal 77 et la cartouche d'échappement 78 si l'une des deux conditions suivantes sont remplies :
1 Lorsque l'air du cylindre de frein et,par consé- quent de la chambre 86, a une pression suffisante pour vaincre le ressort 79 du piston laissant échapper l'air de 86 comme ci-dessus.
2 Lorsque la pression du réservoir auxiliaire 9 donc par le canal 70 la chambre 84 située au-dessus du diaphragme est suffisante pour vaincre l'action des ressorts 73 et 79 de sorte que la tige de butée 72 presse alors sur le piston 75 et permet à l'air de 86 de s'échapper à l'atmosphère.
L'action des ressorts 73 et 79 est influencée par la contre pression agissant en 83 et 86, et les conditions d'ou- verture selon 2 sont exprimées par les relations ci-dessous :
Fp1 > P1 + P2 + ( F - f ) p2 dans lesquelles F est la surface utile du diaphragme f la surface du piston 75 p1 la pression unitaire au-dessus du diaphragme 71 p2 pression unitaire dans les chambres 83 et 86
P1 la force du ressort 73
Pa la force du ressort 79
Si l'on choisit f = F on s'aperçoit immédiatement que l'action de la pression p2 devient nulle sur l'ensemble,le.' cas de p2f>P2 étant celui de 1 .
<Desc/Clms Page number 12>
La condition f = F n'est pas nécessaire pour le fonctionnement de la valve d'équilibrage puisque son but est de ne pas laisser échapper l'air des cylindres de frein au dessous d'une pression déterminée p2 f = P2 tant que la pression au réservoir auxiliaire n'aura pas atteint une autre valeur que celle déterminée par l'équation p1 F = P1 + P2 F. En particulier, pour F = f, on aura p1F = Pl + P2.
Pour simplifier la description, on supposera que les conditions 1 et 2 sont remplies.
Pendant le desserrage on assiste donc à deux faits simultanés, recharge du réservoir auxiliaire et vidange des cylindres de freins, la buse calibrée 5 et la cartouche d'échappement 78 sont réglés de façon que les mouvements de pression du réservoir auxiliaire et des cylindres de freins se fassent dans des proportions déterminées.
La pression montant toujours dans le réservoir auxiliaire, il arrive que la différence de pression entre les réservoirs 20 et 9 n'est plus assez forte pour maintenir le piston 12 dans sa position de droite, sous l'action de son ressort 15 celui-ci retourne dans sa position de la figure 1, c'est la fin du desserrage, si les cylindres de freins ne sont, à ce moment-là, pas tout-à-fait vidés, ils se vident par les chemins décrits dans le paragraphe "armement". La poche accélératrice est mise à l'atmosphère et se vide par le chemin décrit dans ce même paragraphe.
Grâce au ressort 15 on arrive donc à la position de desserrage final alors que la pression du réservoir auxiliaire n'est pas encore arrivée à sa pression initiale, cette propriété est avantageuse dans le cas de longs trains dans lesquels il est très difficile de revenir intégralement à cette pression.
<Desc/Clms Page number 13>
Il faut remarquer, d'autre part, que la pression de la conduite générale pendant toute la durée du desserrage peut être quelconque, pourvu que plus élevée d'au moins
0,2 Kg.environ que celle du réservoir auxiliaire. Cette triple valve convient donc particulièrement bien dans le cas où la montée en pression dans la conduite du train se fait par à-coups successifs.
DESSERRAGE GRADUE: Le mécanicien après un serrage complet ou partiel peut avoir l'intention de diminuer l'intensité du freinage sans pour cela vouloir desserrer complètement les freins. Il provoquera alors une augmentation de pression dans la conduite du train, mais limitera cette augmentation à une valeur inférieure à la pression régnant avant le ser- rage.
La triple valve agira tout d'abord comme décrit dans le paragraphe desserrage complet", jusqu'au moment où la pression étant remontée dans le réservoir auxiliaire 9 à une valeur suffisamment voisine de celle de la conduite du train ; le ressort 16 du piston 12 poussera le piston 3 ' et son tiroir vers la droite dans une position montrée à la figure 4, le piston 3 se trouvant au milieu de la cham- bre 2 le canal 4 n'est plus relié à la conduite générale, la cavité 28 ne fait plus communiquer les cylindres de freins avec la valve d'équilibrage et l'atmosphère, il y a donc arrêt dans le remplissage du réservoir auxiliaire et arrêt dans la vidange des cylindres de freins.
Si après cette diminution de puissance de freinage le mécanicien veut encore diminuer cet effort, il fera remonter encore quelque peu la pression dans la conduite du train, le piston 3 ira à nouveau dans sa position de gauche compri- mant le ressort 16 et le même phénomène de desserrage se produira comme décrit plus haut. Le mécanicien pourra ré-
<Desc/Clms Page number 14>
péter cette manoeuvre autant de fois qu'il voudra jusqu'à ce que la pression du réservoir auxiliaire soit s uffisam- ment remontée pour que le ressort 15 aidant le piston 12 revienne à sa position de gauche ramenant la triple valve dans sa position d'armement ou de desserrage final.
Il est bien évident que lors d'un palier de desserrage, c'est-à-dire lorsque le piston 3 est dans la position d'é- 'quilibre au milieu de la chambre 2 et les tiroirs conformément à la figure 4 on peut passer indifféremment à un serrage ou à un desserrage. A partir de cette position, figure 4, on,peut donc modérer le freinage tant au desserrage qu'au serrage. La pression au cylindre de frein suit en quelque sorte en sens inverse les variations de pression de la conduite du train.
Tant dans le paragraphe de desserrage complet que dans le deserrage gradué, nous n'avons encore examiné ce qui se passait dans la botte de réglage 94. Le piston 51 reste pressé sur son siège-inférieur tant que la pression des cylindres de frein est supérieure à la force du ressort 53 diminuée de l'effort transmis par les billes 57 à la tige dudit piston. Les ressorts 58 sont réglés par exemple pour que le piston 51 remonte lorsque la pression en 48 est environ la moitié de ce qu'elle était lors du mouvement descendant du piston. Au moment où le piston 51 remonte, la communication entre les deux cylindres de frein est coupée, l'espace 52 ne se trouvant plus en face de l'ouverture 54. Le cylindre 66 continue à se vider comme décrit plus haut alors que le cylindre 69 finit de se vider par le canal 55, la chambre 96 et le canal 56.