<Desc/Clms Page number 1>
DISPOSITIF DE COMMANDE PAR SERVOMOTEUR PNEUMATIQUE, CONTRÔLÉ ÉLECTRIQUEMENT, DES COMMUTATEURS A TAMBOUR DE TRAMWAYS ELECTRIQUES ET ANALOGUES,
La présente invention est relative à un dispositif pour effectuer la commande des commutateurs à tambour tournant, dits contrôleurs, de voitures de tramways ou de chemins de fer, de manière à obtenir le démarrage automatique de la voiture.
µle dispositif présente, sur les systèmes utilisés jusqu'à pré- sent, l'avantage d'ëtre beaucoup plus simple et plus économi- que, et de garantir en même temps, avec toute sécurité, l'ar- rêt du tambour du contrôleur dans les positions exactes.
Une autre propriété du dispositif consiste en ce que l'appareil moteur peut être construit à part, de sorte qu'il peut s'appliquer aux contrôleurs déjà en service sur des voi-' tures de tramways ou autres, en permettant de la sorte d'effec- tuer la commande automatique de ces contrôleurs aussi.
L'invention consiste essentiellement dans un appareil moteur qui est relié à un tambour à cames actionnant les frotteurs de mise hors-circuit des résistances. Cet appareil
<Desc/Clms Page number 2>
moteur est en outre pourvu d'un dispositif pour son arrêt exactement dans chacune des positions qui correspondent à un contact du contrôleur, cet arrêt pouvant être comrnandé à volon- té par le conducteur, ou bien au moyen d'un relais, limiteur de courant. Ce système d'arrêt est constitué par un disque présentant des dents entre lesquelles agit un arrêt approprié, connuandé par un électro-aimant qui pourvoit, simultanément à cette commande, à freiner pneumatiquement le mouvement des pis- tons de commande du cylindre, en rétablissant la pression sur leurs deux faces.
Quand on désexcite le relais de blocage soit au moyen du contrôleur auxiliaire, soit au moyen du re- lais d'accélération, le disque denté devient libre, en permet- tant ainsi au tambour principal de continuer sa rotation.
Le moteur complexe ci-dessus peut aussi être construit avec un système d'arrêt différent, lequel pourra, dans cer- tains cas, ëtre préféré au premier, en raison du fait qu'il présente l'avantage d'effectuer le blocage du tambour principal sans secousses. Ce système est constitué par un disque denté, contre les dents duquel, qui ont un profil triangulaire arron- di, agit un rouleau qui est porté par une tige pivotant sur une partie fixe du moteur complexe. Le rouleau est pressé dans les cavités entre les dents par un ressort, de manière à ren- dre mieux définies les positions du tambour même. Lorsque le rouleau se trouve dans une cavité, la tige qui le porte s'ap- puie sur les pièces polaires d'un électro-aimant de blocage.
Si cet électro-aimant est excité, il tient bloquée la tige, de sorte que le rouleau ne peut sortir de la cavité et bloque ainsi le tambour. En même temps que l'excitation de l'électro- aimant de blocage,.on détermine également l'excitation d'un relais qui, en interrompant le circuit de la soupape électro- pneumatique d'échappement, fait en sorte que les pressions sur les deux faces du cylindre deviennent égales entr'elles.
L'a- vantage de ce système consiste en ce que, si l'électro-aimant de blocage est excité à un moment où le rouleau ne se trouve
<Desc/Clms Page number 3>
pas dans une cavité, mais bien, par exemple sur le sommet d'une dent, l'entrefer qui existe alors entre les pièces po- laires de l'électro-aimant de blocage et la tige de support du rouleau est tellement grand, que l'attraction exercée par le premier sur cette dernière est négligeable, donc le tam- bour poursuit sa rotation (l'action de blocage exercée au moyen de la soupape électro-pneumatique d'échappement n'étant pas immédiate) tant que l'électro-aimant de blocage ne libère la tige porte-rouleau.
Une modification du système qu'on a décrit consiste dans l'élimination du relais d'interruption du circuit de la soupape électro-pneumatique de blocage, en construisant le cylindre moteur de telle manière qu'il existe un écoulement continu d'air comprimé de la chambre sous pression à celle d'échappement. Un tel passage peut être réalisé en ménageant un trou le long de la denture, de manière à faire communiquer entr'elles, par ce canal, les deux chambres du cylindre.
En calibrant convenablement ce trou, ainsi que celui existant sur la conduite de la soupape électro-pneumatique d'échappe- ment, on peut obtenir que, pendant le déplacement des pistons, aussi bien que pendant leur arrêt dans une position intermé- diaire quelconque, la différence de pression existant entre la chambre sous pression et celle d'échappement reste cons- tante, l'air qui s'échappe dans l'atmosphère étant en quanti- té égale à celle qui est re-admise.
De cette manière, lors- que le rouleau bloque le tambour du contrôleur dans une posi- tion quelconque, dans la chambre du cylindre qui se trouve à l'échappement il se maintient toujours dans une pression dé- terminée, de manière que, dès que le rouleau est libéré, le tambour reprend sa rotation avec la même vitesse constante d'auparavant, sans donner lieu à des arrachements qui produi- raient des sauts de touches du contrôleur.
<Desc/Clms Page number 4>
Une autre propriété de l'invention consiste en ce que la phase d'insertion du tambour principal est contrôlée par un trou calibré qui permet une vitesse donnée d'insertion, tandis que, si cette vitesse devient trop grande, le relais d'accélé- ration intervient, et arrête le tambour du contrôleur dans la position exacte. Le retour à "zéro", par contre, s'effectue très rapidement, l'admission d'air comprimé ayant alors lieu non plus seulement à travers le trou calibré, mais de plus à travers une soupape de grande section.
L'appareil moteur susdit se prête à être contrôlé des manières les plus simples, à l'aide de contrôleurs auxiliaires à la main ou à pédale.
Le fonctionnement du système moteur en question, dont on a rappelé ci-haut les particularités plus saillantes, appa- raîtra plus clairement en considérant la réalisation représen- tée à titre d'exemple dans la fig. 1. Dans les figs. 2 et 3 on a par contre représenté de nouveaux systèmes de contrôle de l'appareil moteur principal, lesquels présentent eux aussi des avantages considérables sur les systèmes usités ordinaire- ment, grâce aux perfectionnements importants qu'on y a appor- tés, qui permettent une commande et un contrôle plus parfaits de la voiture.
A l'aide de l'invention il est en effet possible d'ef- fectuer le démarrage de la voiture ou du train à des accéléra- tions pouvant varier d'après les exigences du service. En ou- tre, il est possible d'arrëter le contrôleur dans les posi- tions désirées toujours par le simple actionnement de la péda- le. 'Enfin, l'accélération au démarrage peut être réglée de telle manière que, tout en atteignant, les valeurs les plus élevées, elle ne cause aucun dérangement aux voyageurs.
D'au- tres caractéristiques importantes de l'invention vont ressor- tir des descriptions détaillées suivantes, se rapportant à des réalisations.qu'on a étudiées,dans un but explicatif et
<Desc/Clms Page number 5>
qui, partant, he doivent aucunement restreindre le principe et le champ des applications possibles des dispositifs mêmes, ces dispositifs pouvant prendre aussi des formes et constituer des complexes différents de ceux décrits ci-après.
Dans la réalisation du dispositif représenté dans la fig, 1, le contrôleur principal est calé sur le même axe por- tant le tambour des contacts et le disque de blocage. Un petit contrôleur auxiliaire 11 y est dessiné en position zéro. Dans cette condition, les soupapes électro-pneumatiques de pression 3 et d'échappement 4 sont désexcitées, de sorte que la pres- sion du réservoir principal 1 est admise dans la chambre de droite du cylindre 2, pendant que l'extrémité de gauche de celui-ci communique avec l'atmosphère.
Si l'on porte ce petit contrôleur auxiliaire en position I, les deux soupapes, aussi bien la soupape 3 que la soupape 4, sont excitées, et alors l'air compriméest envoyédans la chambre de gauche du petit moteur, pendant que la chambre de droite est en communication avec l'atmosphère à travers la soupape réglage d'étranglement 5 Les pistons du moteur se déplacent partant de la gauche vers la droite, en provoquant la rotation de l'arbre sur lequel sont calés le tambour 10 des contacts, le disque 7 de blocage et le tambour principal du contrôleur de démarrage. Lorsque cet arbre a atteint la première position, le tambour des contacts ferme, au moyen 'de la touche Ia, le circuit du re- lais de blocage 8, et celui-ci, en àttirant la partie mobile, arrête la rotation du contrôleur.
A remarquer que, dès ue la dent d'arrêt de la partie mobile du relais de blocage est sur le point d'entrer dans le cran correspondant, il se produit l'ouverture des contacts auxiliaires 9, interrompant le cir- cuit de la soupape électro-pneumatique 4. L'air comprimé en- tre alors à travers le bouchon d'étranglement 5, et, en majeu- re quantité, à travers la soupape de retenue 6, dans la cham-
<Desc/Clms Page number 6>
bre de gauche du cylindre pneumatique, en égalisant ainsi la pression sur les deux faces du cylindre.
Si l'on porte le petit contrôleur auxiliaire en posi- tion de fin de série, le circuit du relais 8 s'interrompt, et par conséquent la partie mobile de celui-ci libère le disque de blocage et referme les contacts auxiliaires 9. La soupape électro-pneumatique 4 est alors à nouveau excitée et le cylin- dre de commande reprend sa course jusqu'à ce que, ayant at- teint la position de fin a.érie, le tambour des contacts ferme à nouveau le circuit du relais de blocage 8, en arrêtant ainsi l'appareil dans la position exacte de fin série. En portant ensuite la manivelle du petit contrôleur auxiliaire dans la position de fin parallèle, le cylindre pneumatique effectue l'insertion complète du tambour du contrôleur principal.
.Pour obtenir le retour à zéro, il suffit de reconduire la manivelle du contrôleur auxiliaire à cette position: les soupapes électro-pneumatiques 3 et 4 sont alors toutes deux désexcitées, et, pendant que la soupape 3 fait communiquer avec l'atmosphère la chambre de gauche du moteur, la soupape 4 met en communication la chambre de droite avec le réservoir d'air comprimé; et, comme cette communication a lieu à travers la soupape de retenue 6, le retour à zéro est très rapide.
Au cours de la manoeuvre décrite ci-haut on n'a pas tenu compte de l'intervention éventuelle, pendant la phase d'insertion du contrôleur, du relais d'accélération 12. L'ap- pareil en question est étudié de telle sorte, que le démarrage de la voiture peut avoir lieu touche par touche, sous le con- trôle du relais d'accélération. A cet effet, l'étranglement 5 limitant la vitesse d'insertion du contrôleur est réglé de manière à déterminer la rotation du tambour du contrôleur dans un temps déterminé et dans des conditions de charge détermi- nées de la voiture. Si le démarrage est effectué dans ces con-
<Desc/Clms Page number 7>
ditions exactement, le relais d'accélération n'intervient pas.
Mais si les conditions de .charge ou bien de profil de la voie varient ou, enfin, si l'on agit sur l'enroulement du relais d'accélération de manière à modifier son flux total, alors le démarrage a lieu sous le contrôle du relais lui-même. Suppo- sons qu'on porte la manivelle du contrôleur auxiliaire en position de fin parallèle. Le cylindre pneumatique provoque la rotation de l'arbre principal du contrôleur, et celui-ci, dès qu'il parvient à la première position, ferme le circuit des moteurs 13, de sorte que ceux-ci absorbent de la ligne un certain courant. Ce courant, par ce qui précède, est suf- fisant à faire agir le relais d'accélération 12, qui alors, à son tour, envoie du courant dans le relais de blocage 8.
La partie mobile de ce dernier provoque l'arrêt du tambour principal, en désexcitant, en même temps, toujours au moyen du contact auxiliaire 9, la soupape électro-pneumatique 4.
Le contrôleur s'arrête dans la position I aussi long- temps que, par suite du démarrage de la voiture, le courant absorbé par les moteurs n'est descendu au dessous de la va- leur établie pour provoquer la désinsertion du relais d'accé- lération. Dès que cette désinsertion se produit, le circuit du relais de blocage s'interrompt lui aussi : suite, le contact auxiliaire 9 se rétablit, et la soupape 4 est à nou- veau excitée. Le cylindre pneumatique reprend sa course, en provoquant la rotation du tambour du contrôleur avec inser- tion d'une nouvelle touche et mise hors circuit de la premiè- re résistance de démarrage.
Le courant des moteurs remonte à la valeur déterminée par la somme totale des résistances res- tantes et de la f.o.e.m. originée par les moteurs ; cetteva- leur détermine une nouvelle excitation des relais d'accéléra- tion, la fermeture du circuit du relais de blocage, et l'arrêt du tambour principal dans la nouvelle position II. De cette
<Desc/Clms Page number 8>
manière, toutes les positions du contrôleur sont parcourues une à une .
Il y a lieu de remarquer que si, par une cause quelcon- que, l'intervention du relais d'accélération avait lieu intem- pestivement, c'est-à-dire à un moment où le cran correspondant du disque de blocaque ne se trouve pas exactement en regard de la dent d'arrêt, le relais 8 serait excité quand même et il attirerait la partie mobile; mais celle-ci,-la dent n'é- tant pas encore entrée dans le cran-, ne pourrait pas détermi- ner l'arrêt du contrôleur ni l'ouverture des contacts 9. Le tambour principal continuerait ainsi à tourner jusqu'à ce que la dent pénètre exactement dans le cran correspondant, en ef- fectuant à ce moment l'arrêt du contrôleur de la manière ordi- naire.
Dans la fig. 2 est représenté un deuxième système de commande de l'appareil susdit, lequel système pourra maintes fois être préféré au précédent. D'après ce système, le petit contrôleur auxiliaire 11 est remplacé par un petit contrôleur 11' à pédale, possédant les positions suivantes : (Posit,0) - Tout est dés excité, le contrôleur principal est dans la position zéro.
(Posit.I) - Est excitée la bobine de traction de l'interrup- teur général 14, par quoi est appliquée la tension au frotteur 17 du tambour des contacts 10. L'interrupteur de ligne se fer- me, les soupapes 3 et 4 sont excitées, et le tambour principal du contrôleur tourne dans la posit. I, où il reste bloqué par le relais de blocage 8, excité au moyen du frotteur 17 à travers le contact 20. Cette position du contrôleur principal correspond à la première série,avec toutes les résistances in- sérées.
(Posit.II)- L'interrupteur de ligne reste toujours fermé, pen- dant que le relais de- blocage 8 est désexcité, le circuit du frotteur 17 étant interrompu. Par contre, le frotteur 18 est mis sous tension. La .'contrôleur priaoipal recommence à tourner, jusqu'à ce que ayant atteint la.position de fin série, il y
<Desc/Clms Page number 9>
est bloqué par l'intervention du relais de blocage, excité au moyen du frotteur 18 et du contact 19.
(Posit.III)- Le circuit du frotteur le s'interrompt, en dés- excitant le relais de blocage 18. Le tambour principal du con- trôleur reprend sa rotation jusqu'à la fin parallèle. Il est évident que si l'on porte le petit contrôleur à pédale depuis la (Posit. 0) directement jusque par exemple à la (Posit.III), le contrôleur principal tournera depuis zéro jusqu'à la fin parallèle, sous le contrôle, dans ce mouvement, du relais d'accélération.
(Posit.IV) - Le circuit de la bobine voltmétrique du relais d'accélération est fermé. Alors que, dans les positions depuis (0) jusqu'à (III), le relais d'accélération intervient sous l'impulsion seulement de la bobine ampèremétrique, dans cette position la bobine voltmétrique engendre un flux contraire à celui de la bobine ampèremétrique. Pour pouvoir attirer le noyau mobile, le courant qui passe dans ce dernier devra at- teindre une valeur plus grande que celle qui était suffisante dans la position précédente. Le démarrage de la voiture a par conséquent lieu plus rapidement, en atteignant des accéléra- t'ions plus élevées.
(Posit.V) - On augmente le courant absorbé par la bobine volt- métrique. L'insertion du relais d'accélération aura lieu avec un courant- ampèremétrique encore plus élevé que dans le cas précédent .
En revenant avec la pédale à la position zéro, le cir- cuit de la bobine de traction de l'interrupteur général s'in- terrompt, les soupapes 3 et 4 se désexcitent, et le contrô- leur principal est reconduit rapidement à la position zéro.
Dans la figure 3 est représentée une réalisation enco- re plus complète du dispositif de commande en question. Le pe- tit contrôleur de commande à pédale 11' est pourvu d'un con- tact 16 qui, lorsqu'on baisse avec le pied la pédale, reste ouvert, tandis que, si l'on revient, avec la pédale, même seu-
<Desc/Clms Page number 10>
lement de quelques degrés, se ferme, en excitant de la sorte le relais de blocage et en arrêtant en conséquence le mouve- ment du contrôleur principzl. De cette manière il est donné au conducteur du véhicule la faculté d'arrêter ce dernier de n'im- porte quelle touche du contrôleur. Cela peut avoir une impor- tance et une utilité considérables spécialement aux démarrages qui sont effectués dans des zones de la ville ayant un mouve- ment très intense.
En effet le conducteur peut se trouver sou- vent dans la condition de devoir arrêter le démarrage de la voiture sans toutefois être forcé de reconduire le contrôleur dans la Posit.0.
Dans la même fig. 3 on a réalisé en outre un autre schéma de commande du contrôleur. En effet, le petit contrô- leur à pédale 11' possède les positions suivantes : (Posit.0) -Tout est désexcité.
(rosit.1) - On envoie du courant à la bobine de traction de l'interrupteur général : celui-ci se ferme et le ou les moteurs démarrent, avec toutes les résistances de démarrages insérées.
Dans cette position le groupe de cormnande n'entre pas en fonc- tion. Ce système offre l'avantage qu'on peut faire partir la voiture aussi dans le cas où, à cause d'une panne, l'air com- primé viendrait à manquer. En outre la mise en marche de la voiture est immédiate puisqu'il s'agit d'une commande électro- magnétique, tandis que dans les autres cas, où l'on doit atten- dre la rotation du tambour, on perd des fractions de seconde qui, quoique dans une mesure minime, peuvent avoir toutefois quelque influence sur la vitesse commerciale.
(posit.II)- On excite les deux soupapes électro-pneumatiques de mise en marche de l'appareil de commande, et le tambour principal du contrôleur accomplit tous les mouvements de la manière décrite dans le cas précédent.
(Posit.III - IV.- V)- Comme dans, le cas précédent.
<Desc/Clms Page number 11>
Naturellement si, pendant le démarrage, on effectue de n'importe quelle position du contrôleur à pédale, excep- tée's les positions 0 et 'I, le léger mouvement de retour de la pédale, on obtient l'arrêt immédiat du tambour principal.
Une autre innovation du schéma de la fig.,3 est cons- tituée par la possibilité d'obtenir des accélérations qui croissent en même temps que la rotation accomplie par le tam- bour du contrôleur. A cet effet, sur le tambour des contacts auxiliaires du contrôleur sont disposés des frotteurs qui règlent les résistances insérées dans le circuit de la bobine voltmétrique. Par cela, au lieu d'avoir des accélérations brusques, celles-ci peuvent être graduées de telle manière que leur variation soit représentée par une courbe dont le coefficient angulaire aille d'abord en croissant pour dimi- nuer à nouveau vers les dernières positions du contrôleur.
Avec les autres démarreurs automatiques, la variation de l'accélération est par contre représentée par une droite.
La fig. 3 représente une réalisation plus simple de l'invention. Le circuit de la bobine voltmétrique du relais 12 est interrompu aussi bien pour la (Posit.I) du tambour principal (correspondant à la (Posit.Il) effective de démar- rage), que pour la position de fin parallèle et éventuelle- ment de shunt.
De cette manière, même si, pour le démarrage, on porte la pédale dans les positions (IV) ou (V), qui cor- resondent à des démarrages à des accélérations plus élevées, le contrôle de la première position effective avec toutes les résistances en série, aussi bien que celui de la rotation du tambour principal du contrôleur dans la deuxième position de série, dans la dernière de parallèle, et dans celles éven- tuelles de shunt, sont effectués par la seule bobine ampère- métrique du relais d'accélération, et par conséquent l'inser- tion de ce dernier se produit pour les positions susdites pour des valeurs plus réduites du courant principal, et donc avec réduction de la valeur de l'accélération.
<Desc/Clms Page number 12>
Dans la fig. 4 est représenté le même schéma de fig. 3, mais avec le mécanisme de blocage tel que décrit dans l'intro- duction de ce mémoire. Le levier 17 porte un roule-au à une ex- trémité, tandis qu'à l'autre il est monté pivotant sur une par- tie fixe de la machine. Un ressort force le rouleau à rouler sur le profil du disque denté, de manière que la distance en- tre ledit levier et le noyau du relais 8 varie continuellement.
Lorsque le rouleau se trouve sur le sommet d'une dent, l'ent.re- fer est maximum et la traction exercée sur le levier est négli- geable, de sorte que le tambour peut continuer sa rotation.