Locomotive électrique. L'invention concerne une locomotive élec trique. munie d'au moins un moteur électri que à collecteur.
Des véhicules de chemin de fer tels que des locomotives électriques munies de moteurs monophasés à collecteur ou de. moteurs à. cou rant continu peuvent s'endommager pendant la, période de démarrage par l'application d'un courant intense .aux moteurs en démarrage i le train auquel la, locomotive est attelée ne se met pas immédiatement en marche.
Lors du démarrage de trains avec deux locomotives ou davantage, l'une des locomo tives peut être chargée seule et elle peut exercer son plein effort :de traction avant que le courant ne soit appliqué aux moteurs de l'autre locomotive, et, d'ans ces conditions, le courant de démarrage entier passera par un nombre limité de lames de collecteur et de bobines dans chacun des moteurs de traction de la locomotive alimentée en premier lieu jusqu'à<B>,</B> ce que les autres locomotives prennent leur part de la charge.
Le but principal de l'invention est de ré partir l'effet d'échauffement produit par des courants intenses .dans les enroulements et la mes de collecteur de moteurs à. traction élec trique pendant les périodes de démarrage sur la surface entière du collecteur ou au moins sur une partie considérable de celle-ci. Ce but est réalisé par le fait que la locomotive objet de l'invention est munie d'un dispositif pour mouvoir la locomotive par rapport au train auquel elle est attelée afin de produire une rotation du collecteur ,du moteur par rapport aux balais pendant la période de démarrage.
Des formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre une élévation latérale d'une extrémité d'une locomotive suivant l'in vention, munie d'un mécanisme à. barre d'at telage; La fig. 2 est une vue en plan, partie en coupe du mécanisme représenté à la fig. 1; La fig. 3 est une élévation latérale du mécanisme représenté à la fig. 2;
La fig. 4 montre en vue de dessus une autre forme d'exécution d'un mécanisme à barre d'attelage, avec partie représentée en coupe suivant la ligne IV-IV de la. fig. 5; La fig. 5 est une élévation latérale du Tnécanisme représenté à la fig. 4; La fig. 6 montre une autre forme d'exé cution en coupe longitudinale;
La fig. 7 montre le schéma d'un dispo sitif hydraulique de déplacement en va-et- vient utilisé ensemble avec le mécanisme à, barre d'attelage représenté aux fig. 3 à 5; La. fig. 8 montre le schéma d'un dispo sitif hydraulique de déplacement. en va-et- vient destiné à actionner les mécanismes à barre d'attelage à chaque extrémité de la lo comotive simultanément;
La fig. 9 est une élévation latérale d'une locomotive électrique munie dedispositifs hy drauliques de déplacement en va-et-vient et intercalée dans un train; La fig. 10 est une coupe transversale d'un mécanisme à soupape utilisé ensemble avec ledit dispositif hydraulique; La fi-. 11 est une coupe transversale du mécanisme:à soupape suivant la ligne XI-XI de la fig. 10, et La fig. 12 est le schéma d'un tambour de commande de la. locomotive et -d'un cir cuit électrique servant. à commander le dis positif de déplacement en va-et-vient.
La fig. 1 du dessin montre une locomo tive électrique normale 1 comportant un châssis 2, dans lequel est logé un essieu de commande 3 avec des roues motrices 4 qui servent, ensemble avec un bogie de guidage 5, à supporter la locomotive sur les rails 6 de la manière usuelle. A l'extrémité -du châssis 2 est fixé un mécanisme à barre d'at telage et d'accouplement 8 de construction connue qui est agencé pour relier la locomo tive à une ramede wagons (non représentée) dont on n'a indiqué que le mécanisme à. barre d'attelage et d'accouplement adjacent 9.
Comme moyens de commande de la lo comotive, l'essieu de commande 3 porte une roue dentée 12 engrenant avec un pignon<B>13</B> monté sur l'arbre d'un moteur électrique de commande 14. Le moteur de commande 14 est suspendu au châssis 2 au moyen d'une tige de suspension à ressort 15 et est pourvu du collecteur usuel 16 et des balais coopérants 17. Le châssis 2 sert en outre à supporter une cabine 21 qui renferme le moteur de com mande 14 et le reste de l'équipement élec trique, tout en formant en même temps un abri pour le mécanicien.
Dans certaines conditions de démarrage, la locomotive électrique 1 peut exercer son plein effort de traction de démarrage quelque temps avant que le train qui est représenté à la fig. 1 par le mécanisme à barre d'atte lage 9 démarre pour se mettre en mouve ment. On comprend que si l'on prévoit un dispositif pour mouvoir le collecteur 16 par rapport aux balais 17 pendant la période de démarrage du moteur de telle manière que le courant est obligé de passer progressive ment par -des bobines successives du moteur, tout danger d'un échauffement excessif des parties du rotor du moteur sera éliminé.
Dans la locomotive représentée à la fig. 1, le mouvement relatif désiré entre le collec teur et les balais du moteur est effectué en déplaçant toute la, locomotive 1 en .arrière et en avant le long de la. voie 6 par rapport au train de voitures d'une .distance suffisante pour provoquer que le collecteur 1,6 vienne osciller en arrière et en avant par rapport aux balais 17, de telle manière que toutes les lames du collecteur 16 soient soumises au courant de démarrage.
Dans l'exemple re présenté, la roue motrice 4 présente un dia mètre d'environ 155 em, la, roue dentée de commande 12 a un .diamètre d'environ 130 cm, le pignon 13 du moteur un diamètre d'environ 26 cm, et le collecteur 16 un -dia mètre d'environ<B>67</B> cm. Le moteur 14 est muni de douze balais 17, et, par conséquent. la distance minimum de laquelle il faut<B>dé-</B> placer la locomotive, afin d'amener toute la surface du collecteur 16 en contact avec les halais 17 est égale à:
EMI0003.0002
approximativement.
On voit donc que l'effet d'échauffement du courant de démarrage peut être réparti sur tout le rotor du moteur de commande d'une manière qui simule les conditions qui règnent lorsque la locomotive marche nor malement sur la voie, en déplaçant simple ment la locomotive en arrière et en avant d'une distance d'environ 8 cm. Ce mouve ment comparativement petit de la, locomotive est effectué au moyen .d'un cylindre hydrau lique 25 monté sur le châssis 2 et pourvu d'une tige de piston 26 qui est reliée au mé canisme d'accouplement 8.
Comme représenté plus clairement aux fig. 2 et 3, le méca nisme d'accouplement est fixé à un disposi tif tracteur à friction 2 7 de construction con nue qui est ordinairement fixé rigidement à un châssis de locomotive. Comme repré- enté à la fig. 2, le dispositif tracteur 27 et le mécanisme d'accouplement 8 sont montés clans une culasse 28 disposée de façon .à. pou voir coulisser longitudinalement par rap port au châssis 2 de la locomotive entre les pièces de guidage 29 et 30. L'extrémité de la culasse 28 la plus éloignée du mécanisme d'attelage 8 est reliée à la tige de piston 26 au moyen d'un écrou 31.
La. tige de piston 26 est munie d'un piston 32 coulissant dans le cylindre 25 et disposé pour pouvoir être déplacé au moyen d'un fluide sous pression cmi peut être admis par les orifices -d'ad mission 33 et 34.
A la fig. 7, on a représenté schématique ment deux cylindres 25, un pour chaque ex trémité de la locomotive, et chacun de ces i,ylindres es-1 pourvu du piston 32 et de la tire de piston 26, comme représenté .aux lig. ? et 3. Pour l'amenée du fluide sous pression aux cylindres, on a prévu des tuyaux 35 et 36 reliés aux orifices 33 et 34 de chaque cylindre 25. Ces tuyaux sont re- liés au moyen de robinets à. trois voies 37 et 38 et de tuyaux 39 et 40 à une source de fluide sous pression, par exemple une pompe 41.
La pompe 41 est du type hydraulique rotatif actionné .continuellement dans une di rection à l'aide d'un moteur électrique de commande 42 et peut fournir du fluide sous pression au tuyau 39 ou au tuyau 40. La- di rection ainsi que la quantité de débit du fluide sous pression sont réglées au moyen d'un levier 43 qui peut être manoeuvré à la main ou l'aide .d'un mécanisme, comme par exemple un cylindre à air 45 muni d'un pis ton 46 avec ressort de rappel 47.
Le cylindre à air 45 est relié au moyen -d'un tuyau 48 à un robinet,. à trois voies 49 qui est disposé de façon à relier le tuyau 48 à l'un de deux tuyaux 51 conduisant à -les soupapes de renversement 52 ;disposées de façon à coopérer avec des bras de renversement 53 prévus sur les tiges de piston 216.
Comme représenté à la -droite de la fig. 7, la. soupape 52 sert à relier le tuyau 51 à. une source de fluide sous pression, telle que la conduite d'air comprimé utilisée en général sur les locomotives et qui peut être représen tée par le tuyau 54. Les connexions entre le piston 46 et le levier 43 sont telles que, lors que la pression est appliquée au piston 46, le levier 43 sera déplacée<B>à,</B> une position<B>A</B> à l'encontre de la force exercée par le res sort 47.
,Si le train qui doit -démarrer est. attelé à l'extrémité droite -de la locomotive, comme représenté schématiquement à la fig. 7 par le cylindre hydraulique de droite 2@5 et la tige de piston correspondante 26, les robi nets à trois voies 37, 38 et 49 sont réglés de façon à. relier les tuyaux 39, 40 et 48 aux tuyaux :35, 36 et 51, respectivement, allant. au dispositif de déplacement en va-et-vient à. l'extrémité droite de la locomotive.
Afin de mettre le dispositif de. -déplace ment en va-et-vient en fonctionnement aus sitôt que le courant est appliqué au moteur de commande 14 de la locomotive, un seg ment de commande 56 (voir fig. 12) pour commander le circuit du moteur 42 est prévu sur le tambour de couplage 57 de la, loco motive, lequel sert -de la manière usuelle au démarrage du moteur ,de commande 14.
Dans la construction représentée à la fig. 12, le plein effort de traction de démarrage -de la locomotive est développé lorsque le tambour de couplage 57 est mis à la position e, et un interrupteur à maxima (non représenté) sera déclenché si le tambour de couplage est mis à la position f avant que le train se mette en marche.
Le segment de commande 516 est pour cette raison établi de façon qu'il ferme un circuit 58 d'une batterie de commande 59 par un contacteur 60 pendant que le tam bour -de couplage 57 est dans une des cinq premières positions <I>a, b, c,</I> d, e.
Le contac teur 60 est disposé die façon à fermer un cir cuit 6,1 qui relie le moteur 42 à la batterie 59 en série avec un mécanisme -de frein ma- gnétique,62. Par conséquent, lorsque le cou rant de démarrage est d'abord appliqué au moteur 1,4 en amenant le tambour .(le cou plage 57 à la position a, le circuit 58 est fermé au moyen du segment 56,
-de faon à alimenter le contacteur 60 qui ferme le cir cuit 61. Lorsque le circuit 61 ;est fermé, lé frein magnétique 62 est relâché et le moteur 42 est alimenté dé courant pour aetionner la pompe 41. En tant que le tambour de cou plage 57 reste sur un des cinq premiers crans d'arrêt, le moteur 42 continuera ,sa marche et actionnera la pompe 41 continuellement dans une direction.
Comme il a été expliqué ci-dessu.s@, la. pompe 41 fournira du fluide sous pression à l'un des tuyaux 39 ou 40 et, partant aie la position représentée à la. fig. 7, la. pres sion sera d'abord appliquée par les tuyaux 40 et 36 à la face de droite du piston de droite 32. Ce piston sera., par conséquent, dé placé lentement vers la gauche par rapport au cylindre 25.
Comme le cylindre 25 -est ri gidement fixé au châssis de la locomotive, il résultera de ce mouvement de piston que la locomotive est déplacée vers la rame à la quelle elle est attelée. Lorsque le piston 32 se rapproche de la fin de sa course,
le bras de renversement 53 monté sur la tige de piston correspondante 26 viendra en prise avec la soupape -de renversement 52 et la tournera de telle manière que la connexion entre .le tuyau 51 et la source de fluide sous pression représentée par le tuyau 54 sait cou pée et que le tuyau 51 soit relié à l'atmos phère au moyen d'un conduit 55. Ceci per met à l'air de s'échapper du cylindre à air 45 et le piston 46 peut retourner vers la tête du cylindre 45 sous l'action du ressort 47.
Les connexions entre le piston 46 et le levier 43 sont telles que ce mouvement de retour du piston 46 vers la tête du cylindre 45 amène le levier 43 à se mouvoir de la po sition A vers la position B. Lorsque le le vier 43 est amené à la position B, la direc tion de débit du fluide de la pompe 41 est renversée, et la pression est alors appliquée par les tuyaux 39 et 35 à la face de gauche du piston de droite 32. On remarquera en outre que, lorsque le levier 43 est à la position F, il se trouve à une plus grande distance de la position centrale C que lorsqu'il est placé à la position A.
Ceci est prévu pour obtenir un plus grand écoulement de fluide vers le côté gauche du piston 32, attendu que la surface de piston n'est pas la même -des deux côtés, la tige de piston 26 occupant une par tie de la section de surface du côté droit du piston.
Lorsque le levier 43 est à la position B, il en résultera un mouvement de déplacement du cylindre 25 et de la locomotive 1 sur la quelle il est monté vers la gauche par rap port .au piston 32 qui reste en relation pra tiquement constante avec la rame qui est attelée à la locomotive. On comprend qu'en pratique l'effort de traction exercé par la lo comotive aura normalement la tendance à la mouvoir vers la gauche et que, par consé quent, la pression dans le tuyau 36 sera plus grande que la pression dans le tuyau 35. Dans ces conditions, la pompe 41 fonction nera comme moteur et actionnera le moteur 42 comme génératrice.
Afin que le moteur 42 puisse alors marcher comme génératrice, il est désirable qu'il soit actionné par le cou- ra@nt -de la batterie 59 qui est normalement utilisée pour l'équipement auxiliaire dans les locomotives. Comme représenté à la fig. 12, le champ 63 du moteur 42 est relié en parallèle à l'induit 64 de celui-ci par les bornes de la batterie 59, de telle façon que, lorsque le moteur est actionné comme géné ratrice, il fournira de l'énergie à la batterie <B>59</B> pour la charger.
Au moyen -de cette con nexion, la pompe 41 est amenée à marcher avec une vitesse pratiquement constante dans une direction, qu'elle travaille comme pompe fournissant du fluide sous pression ou comme moteur actionné par la pression du fluide déterminée par le piston 32.
Lorsque le train s'est mis en marche, le tambour de couplage 57 peut être amené à l'une quelconque des positions de marche f, <I>g, la, i,</I> j suivant les exigences de la marche normale. Lorsque le tambour de couplage 57 se trouve dans une de ces positions, le seg ment de commande 56 sera. hors du circuit 58, -de sorte que le contacteur 60 sera dé- sexcité, faisant arrêter à son tour le moteur 42 et désexciter .le frein magnétique 62.
Le frein 62 sera alors appliqué pour immobiliser le moteur 42 et 1a pompe 41. Lorsque la. pompe 41 et maintenue stationnaire, elle sert essentiellement de soupape pour empêcher une communication antre les conduites 39 et 40, de façon à. empêcher le fluide de passer d'un côté du piston 32 à l'autre côté et en main tenant ainsi ale piston dans une position pra tiquement fixe. Des soupapes de sûreté 65 7 Et 8) sont branchées sur chacun des tuyaux 39 et 40 et sont reliées au moyen d'un tuyau 66 à un réservoir de trop-plein 67;
de telle manière que, si une pression exces sive est développée d'ans les tuyaux 35 et 36, elle peut se réduire du fait que le fluide peut s'échapper par les soupapes 65 et le tuyau 66 au réservoir 67.
Une connexion 68 est encore établie entre le tuyau 66 et da pompe 41, de telle manière que des fuites de fluide qui pourraient se produire d'ans la pompe soient également con duites au réservoir 67. Les soupapes de sûreté 65 fonctionnent en ontre en connexion avec le cylindre 25 et le piston 32 comme amortis seur hydraulique.
D'ans .des conditions de marche normale, lorsque la locomotive tire une charge, le pistou 32 sera amené vers l'extrémité du cy lindre 2'5 la plus rapprochée de l'extrémité de la locomotive,. étant donné qu'il se pro duit toujours une faible fuite autour du pis ton 32 et par la pompe 41.
Si la locomotive est alors dételée du train et y est de nouveau attelée plus tard en la ramenant sur la rame de la manière usuelle, l'à-coup d'accouple ment engendrera une surprEssion dans la tuyauterie 35 et 39. Comme expliqué cd- dessus, la pression sera relâchée par l'échap pement d'une des soupapes 65, de façon à.
amortir les coups. et à soulager le- châssis de locomotive @ 2 et d'autres parties d'efforts excessifs.
Comme le dispositif hydraulique de dé placement en va-et-vient remplace dans une -large mesure un dispositif tracteur à fizction, le mécanisme à barre d'attelage de la locomo- tive p6ut être construit comme représenté aux fig. 4 et 5.
Dans ces figures, on a représenté le mécanisme d'accouplement 8 relié directe ment à la tige de piston 26 au moyen d'une crosse ou pièce de guidage 71, qui est disposée de façon à coulisser entre des b idagesi 72 qui sont fixés sur le châssis de locomotive 2.
Une connexion à pivot 73 est prévue entre la, barre d'attelage et la crosse 71, afin <B>de</B> per mettre à d'accouplement d'osciller latérIale- ment par rapport au châssis de locomotive. Bien des wagons de chemin de fer sont munis de dispositifs tracteurs à friction,
mais un pareil dispositif n'est pasi absolument néces- saire sur une locomotive si celle-ci est munie du,dispositif hydraulique sussdécrit <B>de</B> dépla cement en. va-et-vient, lequel fait par lui- même déjà fonction de mécanisme amortis- seur.
Comme représenté à la fig. 7, chacun des tuyaux 39 et 40 est muni d'un manomètre 75 qui indique la pression < dans le tuyau de la ma nière usuelle ou qui peut être étalonné de fa çon à indiquer directement l'effort de trac tion de la barre d'attelage exercé par la. 1o- eomotive, étant donné que l'effort de traction sur la barre d'attelage est directement pro- portionnel à. la, pression dans chacun des tuyaux 39 et 40.
Afin de ramener le fluide du réservoir 67 au circuit hydraulique, un mécanisme de soupape ,de ramenage 76 est relié à. chacun des tuyaux 39 et 40 et au réservoir 67. Comme représenté à la fig. 10, ce mécanisme de sou pape de ramenage comporte une chambre à soupape 7 7 disposée horizontalement et ayant une ouverture d'admission. latérale 78 près: de son centre qui est reliée au réservoir 67.
Des ouvertures de sortie 79 et 80 sont prévues aux extrémité de la chambre 77 et sont re. liées aux tuyaux 39 et 40 respectivement. Un corps de soupape 81 est prévu dans la chambre<B>77.</B> Lorsque la pression est exercée par la pompa 41 dans le tuyau 40, le corps de soupape 81 est forcé à la position représentée à. la. <U>fi-.</U> 10 en fermant ainsi un pass:
..a.ge de communication 83 entre le tuyau 40 et le réservoir 67 et en ouvrant un passage de communication 82 entre le ré servoir 6 7 et le tuyau 39. Tant que l'aspira tion s'exerce sur le tuyau 39 par ,la. pompe 41, le fluide peut .être aspiré du réservoir par l'orifice d'admission 78 dans le tuyau 39 afin de suppléer à. toutes les pertes qui pour raient s'être produites par suite de fuites ou par la soupape de sûreté 65.
Mais, lorsqu'une pression est exercée par la pompe dans le tuyau 39, le corps de soupape 81 sera dé placé vers :le bai, en considérant la fig. 10, de façon à ouvrir le passage 83 et fermer le passage 82 pour relier le tuyau 40 au réser voir 67.
Pour utiliser le dispositif de déplacement en va-et-vient à. l'extrémité gauche de la, lo- eomotive, comme représenta à la fig. 7, le mé canicien n'a. qu'à tourner les robinets<B>37,</B> 38 et 49 pour couper la connexion du cylin dre 2:5 -et du mécanisme de renversement 52 à l'extrémité droite de la locomotive avec la pompe 41 et son mécanisme de commande et pour relier le cylindre 25 de gauche et le mé canisme de renversement 52 correspondant à la pompe 41 et à. son mécanisme de commande.
Lorsqu'on désire manmuvrer une 1:ocomo- tiv6 intercalée dans un train, comme repré senté à la fig. 9:, c'est-à-dire avec des wa gons accouplés :à chaque extrémité de la lo comotive, le circuit hydraulique peut être établi comme représenté à la fig. 8, de fa çon à comporter des moyens pour actionner le dispositif de déplacement en va;
.et-vient simultanément à chaque extrémité de la lo comotive. Comme représenté à la fig. 8, les tuyaux 36 et 40 sont directement reliés pour permettre d'exercer une pression sur la. face de droite de chaque piston 32 et les tuyaux 3;
9 et 35 sont reliés pour permettre d'exercer une pression! sur la, face gauche de chacun des- dits@ pistons. Il est donc évident que lors qu'une pression est appliquée par la pompe 41 au tuyau 40, la locomotive sera mue vers la ,droite par rapport aux wagons à partir de la position A ,à la position B comme représenté à la fi-. 9.
Suivant une autre foi-me d'exécution, le déplacement en va-et-vient- du mécanisme à barre ,d'attelage peut être réalisé par des moyens mécaniques, comme représenté à la fig. 6.
A cet effet, on a prévu un arbre 91 qui peut être relié au mécanisme à barre d'at- tcla.ged'une manière similaire à. la connexion employée entre la, tige de piston 26 et le mé canisme d'accouplement 9.
Pour mouvoir l.'ar- hre 91 par rapport au châssis 2 de la loco- motive, la surface extérieure de l'arbre est munie -d'un filetage 92 venant se visser dans un écrou 94 avec un taraudage correspondant 93. L'écrou 94 est logé dans le châsss 2 entre des pièces de guidage 95 et est pourvu, à sa.
surface extérieure, de dents de roue hélicoï dale 96 qui engrènent avec un pignon. hé12- coïdal 97 pour faire tourner l'écrou. Afin d'empêcher l'arbre 91 de tourner avec- l'écrou 94, une rainure 98 est prévue à son extré mité pour recevoir une clavette 99 qui est fixée sur le châssis 2 de la locomotive. Un moteur électrique peut être relié au pignon 97 pour actionner le dispositif de déplacement mécanique. et un mécanisme- à.
interrupteur inverseur peut être appliqué à l'arbre 91 en vue de commander le sens de rotation dudit moteur et de commander ainsi le mouvement du mécanisme à barre d'attelage, alternative ment en directions opposées.