Installation de frein pneumatique pour trains. La présente invention a pour objet une installation de frein pneumatique pour trains comportant le frein automatique usuel tra vaillant à des pressions moyennes, et au moins un second frein, direct, travaillant à, des pressions différentes des susdites pressions moyennes, les deux freins automatique et direct possédant une conduite principale commune.
Dans l'installation suivant l'invention, les dimensions du piston du frein direct sont telles que ce frein puisse, quand il agit seul, agir avec la même puissance que le frein normal.
Grâce à cet agencement on peut obtenir un frein qui répond à toutes les exigences de l'automaticité, de la modérabilité, de la progressivité du serrage et du desserrage, de la proportionnalité du serrage à la charge du wagon, soit une fois pour toutes, soit auto matiquement, suivant le cas.
Le frein peut aussi comprendre un noyau qu'on peut qualifier de frein normal, et qui n'est autre qu'un frein automatique à air comprimé usuel et deux freins directs dont un infra-frein fonctionnant à une basse pres sion tendant vers 0 kg et un super-frein exigeant une pression de l'ordre de grandeur de 7 à 10 kg, supérieure à la plus forte généralement usitée dans les freins à air. comprimé, par exemple le frein Westinghouse.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 est une vue d'ensemble d'une locomotive, de son 'tender et d'un wagon faisant voir l'adaptation d'ensemble; Les fig. 2 et 3 donnent. de front et en dessus la vue de la cabine du mécanicien avec l'agencement des tubulures et des- robi- nets du- frein intégral; La fig. 4 représente une valve spéciale double de distribution sur la machine;
La fig. 5 montre vu de face, suspendu au châssis du wagon, le système de moteur constituant l'infra-frein et le frein normal actionnant la timonerie; La fig. 6 représente ce même système de moteur à plus grande échelle vit en dessus, avec ses tuyauteries et connexions; La fig. 7 montre l'agencement du super- frein fixé art châssis du wagon au-dessus d'trn essieu (vit suivant l'axe de l'essieu);
La fig.8 est la vue, parallèlement à l'essieu, (le cc super-frein; La fit;. 9 représente une variante dit super- frein, vue suivant l'axe de l'essieu, et com portant le dispositif permettant d'augmenter encore le degré de freinage suivant le poids du wagon; La fig. 10 est une coupe longitudinale du dispositif d'un sélecteur permettant l'action successive ou simultanée des pressions infé rieures et supérieures à une atmosphère;
La fig. 11 est une coupe transversale dudit sélecteur au droit de la tubulure de la conduite générale; La fig. 12 est la coupe transversale d'une valve de transposition permettant d'attaquer le super-frein quand on envoie dans la con duite générale une pression supérieure à celle exigée pour le frein normal.
Le frein normal est constitué par un frein à air comprimé du genre Westinghouse com portant, d'un bout à l'autre du train, sa conduite générale 1 en relation avec un cylindre d'air comprimé, dit de moyenne pression 2, alimenté, sur la machine, par une pompe à air 3, et sous chaque véhicule, d'une triple valve 4, d'un cylindre -à frein 5 action nant la timonerie 6, et d'un réservoir auxi liaire 7 (fig. 5 et 6).
t1 ce frein normal sont ajoutés : d'une part, un infra-frein 8 ainsi appelé parce qu'il utilise des pressions inférieures à la pression atmos phérique, et, d'autre part, titi super-frein 9 (fig. 7 et 8) ainsi appelé parce qu'il recourt à des pressions plus élevées que celles en usage pour les freins à air comprimé ordi naires.
Uir petit pour la clarté de l'exposé, laisser de côté provisoirement ce snper-frein, en supposant la valve de transposition 10 (6g. 6) inactive, et en l'isolant d'ailleurs par le robi net d'arrêt 11, qui est intercalé sur sa. con duite pour la mettre hors circuit, le cas échéant.
Le frein normal est conjugué avec; l'infra frein par le sélecteur 12 (fig. 6) et ce dernier frein 8 est constitué lui-même par mi cylindre à vide dont le piston 13 est monté en tan dem sur la même tige 14 que le piston 15 du cylindre à air comprimé 5, les deux pis tons étant ainsi solidaires, et l'attaque Fi de la timonerie des sabots de freins étant unique pour les deux.
Sur la conduite générale 1 est branchée la valve de transposition 10, qui, à l'état normal - le super-frein n'étant pas actionné (fig. 1\3) - donne par 16 la communication avec le sélecteur 12 (fig. 6), lequel peut être cri outre mis en corrrirrtiti ication avec le<I>cy-</I> lindre à frein à air comprimé par une con duite 17 qu'on peut isoler par titi robinet d'arrêt 18 à trois voies.
Dans le sélecteur (fig. 10) se trouvent trois chambres, nue supérieure 19 et une inférieure 20, toutes cieux à diaphragme mo bile à ressort antagoniste et une chambre centrale cloisonnée 21 comportant deux valves, l'une, 22, susceptible de relier par la commu nication 16 la conduite générale avec celle 2 3 de la triple valve 4 du frein à air com primé normal, et l'autre.
24, de relier par la même communication 16 la conduite générale avec la chambre 25 oir débouche le tuyau 26 allant < tu cylindre du frein à vide de l'infra- frein.
Les deux valves 22 et 24 de la chambre centrale du sélecteur 12 sont calées sur la même tige 27, tout l'équipage étant attaché art diaphragme 28<B>(le</B> la chambre supérieure 19 et venant seulement en regard du dia phragme 29 de la chambre inférieure 20.
Dans la chambre 25 se trouve unie valve de retenue 3(I qui est maintenue normalement ouverte par un ressort antagoniste 31, et art delà de laquelle se trouve l'ajutage du tuyau 26 allant @tu cylindre de vide 8.
Dans eut ajutage 26 débouche, d'urne part, une boite d'échappement à clapet sphérique 32 qui empêche: toute pression permanente supérieure à hatritosphère dans le cylindre de vide, et, d'autre part, tin conduit 33 qui dé bouche dans la chambre 21 au-dessous d'un échappement à l'air libre 34. Un conduit 35, qui peut faire communiquer les chambres 26 et 21, met normalement à l'échappement, par un mince filet, la chambre 25. Ces trois conduits 33, 34 et 35 se trouvent vis-à-vis d'un tiroir 36 qui est mû par la valve 24, ou, ce qui revient au même, au moyen d'un renvoi calé sur la tige 27 de l'équipage cen tral du sélecteur.
On suppose que le frein normal à air comprimé est armé en ordre de marche et que le robinet à trois voies 18 est fermé interceptant la partie de la conduite 17 du côté de la triple valve 4 et mettant au contraire, à l'échappement la partie de cette conduite qui arrive par 17 dans la chambre 20 sous le diaphragme 29.
La pression envoyée par le robinet du mécanicien 37 (fig. 22) dans la conduite géné rale 1 est d'environ 4 kg. Cette pression remplit la chambre d'arrivée 21 du sélecteur 12, le diaphragme supérieur 28 comprime son ressort de rappel, l'équipage 27 est soulevé, et avec lui les deux valves 22 et 24 qui _y sont fixées, c'est-à-dire que l'air de la con duite générale va par 23 à la triple valve 4 et au réservoir auxiliaire 7 du frein normal; tout se passe comme s'il n'y avait rien de changé au frein habituel. La valve inférieure 24 ferme hermétiquement la communication avec 25 vers le cylindre à vide.
Lorsqu'on provoque le serrage, et que, par conséquent, ' on diminue la pression dans la conduite générale, le diaphragme 28 de la chambre supérieure 19 s'abaisse et avec lui l'équipage 27 des valves 22 et 24 qui passe d'abord par une position intermédiaire où la valve 22, donnant accès par 23 à la triple valve et la valve 24 donnant accès au cylindre à vide, sont ouvertes toutes les deux, c'est-à-dire qu'en même temps: a) L'air comprimé détendu à 2 kg par exemple va par 23 agir sur la triple valve pour mettre le réservoir auxi liaire 7 en communication par 38-4-39 avec la chambre 5 du cylindre à air com primé; et le piston 15 actionne alors les sabots de frein par la timonerie 6;
b) une partie de cet air à 2 kg pénètre par 24 dans la chambre 25 précédant le cylifidre à vide où il pousse aussitôt la valve 30 sur son siège interceptant alors la communication avec 26.
Ce phénomène a l'avantage d'éviter la brusquerie dans l'application du frein, mais il a surtout pour effet de provoquer une chute de pression brusque dans la conduite géné rale, précipitant l'action de la triple valve du véhicule suivant, et ainsi de suite, de véhi cule en véhicule, l'action sur le dernier véhicule étant ainsi obtenue dans un temps beaucoup plus court que dans les systèmes connus.
L'équipage central 27 du sélecteur conti nuant à descendre, la soupape- 22 vient s'appliquer sur son siège et la communication 16 de la conduite générale est complètement supprimée avec la triple valve par 23, le frein restant toujours en action. La commu nication de la conduite générale, continue au contraire, à être établie par 24 du côté vide jusqu'en 25, où la pression toujours supérieure à 1 kg s'arrête à la valve 30 du tuyau 26 du cylindre à vide.
L'air de contrepression dans le cylindre à vide étant à l'échappement par 33 et 34 et par la boite à clapet 32 s'écoule progressive ment dans l'atmosphère; le serrage des sa bots freins sous l'influence du piston à air comprimé augmente. Pendant ce temps, le tiroir 36 est descendu à fond de course infé rieur - en bouchant par son rebord supé rieur le conduit d'échappement 34 = inter ceptant dans sa coquille le conduit 33 et dégageant au contraire le conduit 35 qui établit une seconde communication entre 21 et 26.
C'est alors que l'infra-frein peut intervenir pour se superposer au frein normal. Si, en effet, par le jeu du robinet 40 du mécanicien (fig. 3), on fait le vide dans la conduite gé- nérale.en la mettant en communication avec une pompe à vide ou un éjecteur 41 actionné par un servomoteur 42, le vide se fait dans la chambre 21 du sélecteur 12 de chaque véhicule, puis par 24 jusqu'à la chambre 25 et la valve 30 étant attirée, la dépression gagne par 26 le cylindre à vide 8 du véhi cule (le clapet sphérique 32 est attiré sur son siège bouchant l'échappement), le piston 13 du cylindre à frein est attiré du fait de la dépression qui se produit dans ce cylindre 8,
ce qui augmente considérablement la trac tion sur la tige 14 de la timonerie et, par conséquent, la pression sur les sabots des freins. Si même la section du cylindre à vide est beaucoup plus grande que celle du cylindre à air comprimé, cette pression peut croître du simple au double.
Comme il n'est pas toujours désirable d'augmenter le freinage de certains wagons, notamment ceux présentant une faible tare et qui sont vides, on peut empêcher l'action dur double freinage et c'est précisément l'objet de la conduite 17 qui relie la chambre infé rieure 20, à diaphragme 29, du sélecteur 12, par 17, avec la sortie de la triple valve, laquelle va air cylindre à frein, c'est-à-dire en un point oui la pression est précisément celle du cylindre à frein normal à, air com primé et où règne précisément une pression positive si le frein normal fonctionne, et, au contraire, la pression atmosphérique, si ce frein rie fonctionne pas et est à l'échappement.
Si le robinet 18 sur cette conduite 17 établit la continuité de la conduite, dès que le frein normal fonctionnera, la, pression allant par la triple valve au réservoir intermédiaire 7 au cylindre à frein à air comprimé 5 ira également dans la chambre inférieure 20 à diaphragme 29 dit sélecteur 12, le diaphragme 29 se soulèvera et formera butée sur la tige 27 de l'équipage actionnant les valves 22 et 24 et l'empêchera de descendre, laissant seul en fonctionnement le frein à air comprimé normal sans l'appoint du frein à vide ou infra-frein qui n'entrera pas cri action, même si la conduite générale est en dépression.
Si, au contraire, pour une raison queconque, fuite ou autre, le frein normal ne fonctionne pas, il n'y aura pas de pression dans la chambre inférieure 20 du sélecteur, le fonc tionnement de l'infra-frein par le vide rie sera pas empêché, et il y aura freinage. Dans aucun cas, il n'y aura double freinage, si on veut ainsi l'empêcher.
Si, au contraire, comme c'était admis :tir début, on tourne le robinet d'arrêt 18 sur la conduite 17 de manière à supprimer toute communication, les deux freins, frein normal et infra-frein, pourront toujours fonctionner simultanément.
En conséquence, pour les wagons légers circulant à vide, il suffira de tourner le robi net 18 dans la position out il donne la con- tiiiuit6 de la conduite, afin d'éviter d'avoir un trop fort freinage: tandis qu'au contraire, pour un wagon chargé, out tournera ce robinet d'arrêt de manière à obstruer la conduite, pour que les deux freins, frein normal et iirfra-frein, puissent fonctionner simultanément.
Pour le desserrage, le mécanicien ferme son robinet 40 du vicie, et envoie par le ro binet 38 dit frein normal de l'air comprimé du réservoir de moyenne pression 2 dans la conduite générale.
Cet air ai-rive par 16 dans la chambre centrale 21 du sélecteur 12 de chaque véhi cule et trouve la valve supérieure 22 fermée et la valve inférieure 21 qui est ouverte; il atteint donc la valve 30 out il s'arrête; car il la pousse sur son siège. t1 ce moment, la tige de piston commune au cylindre à air comprimé et au cylindre à vide actionne toujours la timonerie.
Mais, d'autre part, le diaphragme 28 séparant la chambre ?1 de la chambre 19 se soulève, entraînant l'équipage 27 qui ferrure la valve 24, ouvrant au contraire la valve 222, pour permettre à la pression de la conduite généi,ale d'aller actionner la triple valve, de remplir le réservoir auxiliaire à air comprimé.
et de mettre le eylindre moteur correspon dant à 1'é chappemeut. La valve 24 s'est refermée et avec elle est remonté le tiroir 36 qui met alors en communication par<B>812,</B> 34 avec l'atmosphère, le tuyau<B>26</B> venant du cylindre à vide 8. L'air rentre dans le cylindre à vide 8 de l'infra-freiii et l'action sur la tige de pistou commune 14 actionnant la timonerie 6 cesse.
Le double frein cesse eoinpli@teitieiit et il y a et, progressivité dans ce desserrage. On est revenir à l'état normal.
II est à noter que l'infra-frein à vide coii@titue un frein direct qui n'a pas de chances de s'épuiser pendant les longues pentes, attendu qu'on petit continuellement le nourrir et le gouverner en puissance, à volonté.
A l'égard précisément des fortes décli vités, on peut faire entrer en jeu le super- frein, également modérable et inépuisable.
II se compose pour chaque véhicule d'un cylindre à air 43 (fig. 7 à 9) placé au-dessus d'un essieu 44, sur lequel on a calé une poulie 45 d'un certain diamètre. Le piston 9 du cylindre est terminé par un sabot de friction 46 qui est retenu en l'air assez loin de la poulie, par un ressort antagoniste 47, mais qui peut s'y appuyer pour former frein, quand l'air comprimé arrivant dans le cylindre 43 l'y poussse.
L'air arrive dans le cylindre 43 par une valve de transposition 10 (fig. 12), quand la pression qu'envoie le mécanisme dans la conduite générale, par un robinet 48 distinct du robinet normal 37 (fig. 2 et 3) dépasse sensiblement celle (4 kg environ) correspon dant au fonctionnement du frein normal, c'est-à-dire une pression de 7 à 10 kg par exemple; une telle pression, en effet, sou lève le tiroir cylindrique inférieur 49 de la valve de transposition fermant la communi cation avec la triple valve du frein normal par 16 et envoyant au contraire par 50 l'air à forte pression dans le cylindre du super frein qu'elle mettait, à l'état de repos, à l'échappement par 52, 51.
L'air comprimé, à forte pression arrive ainsi au cylindre 43 du super-frein par une boîte à clapet sphérique 53 qui permet l'en trée de l'air sur le cylindre et non le retour en sens inverse. II en résulte que le cylindre pourrait avoir tendance à soulever quelque peu la caisse du véhicule; c'est pourquoi on entoure l'essieu de deux étriers de garde 54 comportant chacun un autre sabot de frein 55 à leur partie inférieure, de manière à agir si cette action venait à se produire, et en tous cas, limiter l'amplitude du déplacement. Cette tendance au soulèvement n'est pas un inconvénient, mais un avantage des plus précieux, puisqu'elle a pour effet d'augmenter le freinage en fonction du poids, c'est-à-dire de l'état de charge du wagon.
Pour donner précisément son maximum d'effet à ce résultat, on peut caler sur l'essieu non plus une poulie, mais un excentrique 56 (fig. 9), de manière qu'à chaque tour de roue, l'air sous pression contenu dans le cylindre formant matelas, soit comprimé par le mouvement même de l'essieu, au moment où le piston se soulève sous l'action de l'excentrique, et prenne aussi, par moments, à chaque tour de roue, une surpression qui sera fonction du poids de la caisse du wagon, légèrement soulevée, et qui augmentera proportionnellement le freinage.
Dès qu'on voudra faire cesser l'action du super-frein, il suffira, que le mécanicien ramène son robinet 48 de commande, la valve de transposition 10 fonctionnera redonnant la communication avec le sélecteur pour le fonc tionnement à la pression du frein normal; et en même temps le super-frein. reviendra à l'échappement par la conduite 51 et la lumière 52, ce qui n'empêcherait pas, pour économiser l'air comprimé, d'avoir une phase intermé diaire permettant à l'air du super-frein de se vider en partie dans le cylindre à frein dit frein normal; s'il était épuisé. Ceci n'est pas représenté sur le dessin, et il suffit pour cela.
d'une lumière intermédiaire fonctionnant pen dant la course dans la valve de transposition. Il faut noter que pour le fonctionnement de toutes les parties de ce frein intégral, il n'y a sur chaque. véhicule de tout le train remorqué qu'une seule conduite générale qui communique avec les robinets du mécanicien, ou avec un seul robinet - qui, au lieu de donner uniquement les diverses pressions afférentes au frein normal automatique à air comprimé, comporterait deux positions supplé mentaires:
l'une faisant communiquer la con duite générale avec une pompe à vide ou un éjecteur qu'un servomoteur peut mettre en marche pour le fonctionnement du cylindre à vide de .l"infra-frein, et l'autre, envoyant une pression supérieure -, celle du frein normal pour l'action dit super-freiu.
Les trois conduites sur la machine (fig. 3): 57 de haute pression, 58 de moyenne pression et 59 de pression inférieure à une atmosphère viennent déboucher dans l'unique conduite 1 s'étendant sur tout le train, par urne valve double 60, 61 de distribution dont le fonc tionnement s'explique de lui-même et qui petit prendre des dispositions très variées.
La haute pression dit super-frein est fournie par tin deuxième réservoir 62à air comprimé (à plus de 7 hg) placé sui- la locomotive et distinct de celui à la pression usuelle (environ 4<B>kg)</B> qui alimente la con duite pour le fonctionnement du frein normal.
Il n'est pas indispensable pourtant, pour la compression de l'air dans le cylindre à haute pression, d'avoir à proprement parler une pompe distincte de celle qui produit l'air comprimé aux environs de 4 hg du cylindre de moindre pression. Il suffit, en effet, de n'envoyer l'air de la pompe dans le cylindre de moindre pression seulement et de réunir les deux cylindres par titi amplificateur de pression 63 (fig. 1).
Cet amplificateur de pression est constitué par deux cylindres de petites dimensions à air comprimé disposés en tandem avec les pistons sur une tige commune et dont les sections sont différentes. Le premier, plus grand, de ces deux cylindres reçoit l'air dit réservoir à pression ordinaire (quatre atmosphères) et le second puise l'air dans l'atmosphère pour le refouler dans Lui réservoir du super-frein ou réservoir à haute pression. Les pistons se déplacent alors en tandem.
On comprend que l'infra-frein avec tous ses organes peut être adapté aux freins con tinus de manière à construire un ensemble convenablement protégé par une enveloppe.
En définitive, les avantages du frein considéré sont les suivants: Il permet d'augmenter le freinage au point même de le doubler tout en n'ayant qu'une seule conduite le long du train. Il donne l'automaticité nécessaire dans le cas de rupture d'attelage, mais comporte en outre deux freins directs permettant de satis faire le problème de la descente sui> les longue petites et se prêtant à l'arrêt brusque ins tantané en présence d'un obstacle imprévu surgissant soudainement.
Il assure la progressivité du serrage et du desserrage.
I1 rend plus rapide l'action sur les der niers véhicules du train.
Il permet de proportionner volontairement ou automatiquement l'action du frein sur chaque véhicule art poids même du véhicule.
Il va sans dire que les appareils, infra- frein et super-frein, avec leurs organes peuvent être adoptés séparément l'un à l'exclusion de l'autre pour l'amélioration des freins continus actuellement en usage.