Dispositif de prise de courant pour tramways ou autres véhicules électriques. La présente invention se rapporte à un dispositif de prise de -courant pour tramways ou autres véhicules électriques, .destiné à transmettre le courant électrique d'une ligne d'alimentation aérienne ou d'un troisième rail aux moteurs de traction électriques du véhi cule.
Le but de l'invention est de réduire l'usure des lignes -d'alimentation aériennes ou des troisièmes rails, ainsi que celle des parties en contact de glissement dans un dispositif de prise -de courant, :de façon à économiser le temps qu'il faudrait et les frais qui seraient occasionnés pour remplacer ces parties usées par de nouvelles parties.
Les pièces -de contact d'un dispositif -de prise de .courant .employé ordinairement pour des véhicules électriques, sont faites générale ment en cuivre, en aluminium ou en un al liage -de ces métaux.
Les pièces de -contacts sont .destinées à se trouver, en service, toujours en contact de frottement ou glissement avec les lignes a6- riennes ou les troisièmes rails, de façon que l'usure des parties faisant contact l'une avec l'autre progresse d'une manière plutôt ra pide par suite de l'effet -de frottement entre ces parties et des étincelles électriques jaillis sant entre -celles-ci, et il est nécessaire de les remplacer souvent par -de nouvelles parties. En plus, les lignes d'alimentation aériennes ou les troisièmes rails s'usent également dans une grande mesure.
'Dans l'appareil suivant l'invention, ces usures ont été réduites d'une manière surpre nante pour les raisons qui ressortent de ce qui suit.
Au cours d'expériences faites sur l'abra sion, on a trouvé que les conditions d'usure entre trois matières dontdeux frottent sur la troisième sont grandement différentes de celles entre deux matières frottant l'une sur l'autre et que si des matières appropriées sont employées comme -composants .desdites trois matières, l'usure -de celles-ci -est beau coup moins grande que celle des deux ma tières.
Les fig. 1 à 10 -du dessin annexé montrent les résultats d'expériences faites dans ce do maine.
Pour les expériences faites, on a employé un fil en acier ou en cuivre dur d'une lon gueur -de 2,205 m, formé en boucle sur le .côté intérieur de laquelle on a amené à glisser con- curremment, à une vitesse de 122 tours par minute, deux pièces frottantes dont chacune possède une surface de frottement carrée dont un côté mesure 9 mm, chaque pièce étant pressée séparément contre le @eôté intérieur du fil avec une pression de 6 kg -et conduisant un courant alternatif de 50 ampères.
L'usure des pièces frottantes et du fil ser vant à l'expérience a été mesurée, en pesant ces éléments toutes les deux minutes, les va leurs indiquées aux .diagrammes représentés sur le .dessin annexé étant calculées, pour -ce oui concerne le fil .employé, pour une Lon gueur de 100 mm. , La fig. 1 est un diagramme montrant l'usure d'un fil en cuivre dur (ligne a) et -des pièces de contact en cuivre tendre (ligne b). Les abaisses représentent le temps et les ordonnées l'usure.
Comme on le sait, cette combinaison de matières est celle employée ordinairement dans des .dispositifs de prise de courant connus jusqu'à présent, l'usure des pièces de -contact (ligne b) étant très grande, comme il ressort du .diagramme; La fig. 2 est un diagramme montrant le résultat d'une expérience se rapportant à l'usure .de trois matières différentes, c'est- à-dire une combinaison -d'un fil en cuivre dur (ligne a) avec une pièce -de contact en cuivre tendre (ligne b) et une pièce frottante en fibre vulcanisée (ligne c);
La fig. 3 montre le résultat d'une expé rience faite avec une combinaison d'un fil en cuivre dur (ligne a) avec une pièce de contact en cuivre tendre (ligne b) -et une pièce frot- tante en résine artificielle (ligne d); La fig. 4 montre le résultat .d'une expé rience faite avec une combinaison d'un fil en cuivre -dur (ligne a) avec une pièce de -con tact en cuivre tendre (ligne b) et une pièce de contact en aluminium (ligne e).
Comme il ressort des fig. 2, 3 et 4, l'usure réciproque des matières en contact est d'une petitesse surprenante.
La fi g. 5 montre le résultat d'une expé rience faite avec une combinaison ordinaire d'un fil de fer (ligne h). avec .des pièces de contact ,en cuivre (ligne b). L'usure de ces pièces est très grande dans .ce cas; La fig. 6 montre le résultat d'une expé rience faite avec une combinaison d'un fil de fer (ligne la) avec une pièce .de contact en cuivre tendre (ligne b) et une pièce frot- tante en bois .de chêne (ligne d'). Dans ce cas, l'usure des matières en contact -est très pe tite; La fie. 7 montre le résultat d'une exilé- .
rience faite avec une combinaison ordinaire d'un fil de fer (ligne h) avec des pièces de contact en fonte (ligne g), l'usure étant, dans ce cas, très grande, comme il ressort de cette figure; La fig. 8 montre le résultat d'une expé rience faite avec une combinaison .d'un fil de fer (ligne la) avec une pièce en fonte (ligne g) et une pièce en cuir (ligne f ).
Comme on peut le voir dans cette figure, l'usure est ici plus petite que pour le cas sui vant la fig. 7; La fia. 9 montre le résultat .d'une expé rience faite avec une .combinaison -d'un fil de fer (ligne h) avec des pièces en:
acier (ligne i.) et la fig. 10 celui d'une expérience faite avec la combinaison d'un fil de fer (ligne la) avec une pièce en acier (ligne i) et une pièce en bois de gaïac (ligne<I>7e).</I> Par compa raison -des fig. 9 et 10, on voit que l'usure des pièces frottantes de la deuxième combinaison est beaucoup plus petite que celle de 1a pre mière combinaison.
Les exemples .donnés .ci-dessus ,et plu sieurs autres expériences ont démontré que lorsque deux pièces frottantes faites en des matières différentes sont amenées concurem- ment en contact âe glissement avec un fil ou ligne aérienne d'alimentation ou un troisième rail, l'usure, tant bien .des pièces frottantes que du fil ou -du rail, peut être très petite en comparaison de l'usure dans le cas ordinaire où une seule ou deux ou plus -de deux pièces frottantes faites d'une seule et même matière sont employées.
Dans ce qui précède, on n'a parlé que de l'abrasion entre trois éléments, c'est-à-dire entre un élément -d'alimentation de courant et deux pièces frottantes en des matières dif férente,, mais il est entendu que les mémes conditions valent aussi par rapport à l'abra sion entre quatre ou plus de quatre pièces, c'est-à-dire un élément d'alimentation de -cou rant et trois ou plus de trois pièces frottantes en des matière: -différentes. Toutefois, pour simplifier les choses, on n'a décrit essentielle ment que les conditions se rapportant à l'a brasion entre trois éléments.
La présente invention se base sur la dé couverte signalée ci-dessus. Le dispositif éta bli suivant cette invention comporte deux ou plusieurs pièces frottantes faites respective ment en une matière conductrices au point de vue électrique et d'une autre matière dif férente de ladite matière conductrice et qui ne constitue pas un lubrifiant en elle-même, ces deux ou plusieurs pièces frottantes étant disposées de façon à être maintenues séparé ment et indépendamment l'une de l'autre en contact de glissement avec une ligne d'ali mentation aérienne ou un troisième rail.
La, ligne d'alimentation aérienne, ou le troisième rail, peut être fait en cuivre, en aluminium, en fer, en acier ou en un alliage contenant un quelconque des métaux susmen tionnés comme composant principal.
Quant aux pièces frottantes, celles-ci peuvent être faites en cuivre, en aluminium, en fer, en acier, en plomb, en zinc, en étain, en antimoine, en un alliage -contenant l'un quelconque de ces métaux comme composant principal, en bois, en bambou, en cuivre, en caoutchouc dur, en amiante, en fibre vulca nisé, en résine artificielle ou en toutes autres matières solides, sauf les matières consti tuant, en elle-mêmes, un lubrifiant, et lors que deux ou plusieurs de ces matières dont une au moins est une matière conductrice au point de vue électrique, sont employées en combinaison convenable l'une avec l'autre,
l'usure de ces matières en contact peut être grandement réduite.
Les combinaisons des matières pour les pièces dé .contact peuvent être celles données dans les exemples suivants: 1o Pour une ligne d'alimentation aérienne ou un troisième rail en cuivre, une pièce @de contact en cuivre, fer, acier ou en alliage con tenant l'un quelconque de ces métaux comme composant principal, combinée avec une se conde pièce frottante en aluminium, plomb, zinc, l'étain, l'antimoine ou en un alliage contenant l'un quelconque de ces métaux comme composant principal;
20 Pour une ligne d'alimentation ou un troisième rail en cuivre, une pièce de contact en aluminium ou en un alliage d'aluminium combinée avec. une seconde pièce frottante en plomb, zinc, étain, antimoine ou en un alliage contenant l'un quelconque de ces mé taux composant principal; 30 Pour une ligne d'alimentation aérienne ou un troisième rail en cuivre, pièce de con tact en cuivre, fer, acier, aluminium ou en un alliage contenant l'un quelconque de ces métaux comme ,composant principal, combinée avec une seconde pièce frottante en bois, bambou, cuir, caoutchouc dur, amiante, fibre vulcanisée ou en résine artificielle;
40 Pour une ligne d'alimentation aérienne ou un troisième rail en fer, en acier ou en un alliage d'acier, une pièce de contact en fer, acier .ou en un alliage d'acier, combinée avec une seconde pièce frottante en fonte, cuivre, aluminium, plomb, zinc, étain, anti moine ou en un alliage contenant l'un quel conque de ces métaux comme .composant prin cipal;
<B>50</B> Pour une ligne d'alimentation aé rienne ou un troisième rail en fer, en acier ou en un alliage -d'acier, une pièce de contact en fer, acier ou en un alliage .d'acier ou :de fonte combinée avec une seconde pièce frot- tante en bois, bambou, cuir, caoutchouc dur, amiante, fibre vulcanisée ou en résine artifi- cielle;
6o Pour une ligne d'alimentation aé rienne ou un troisième rail en fer, en acier ou en un alliage .d'acier, une pièce de contact en cuivre, aluminium ou en un alliage conte nant l'un quelconque de ces métaux comme composant principal combinée avec une se conde pièce frottante en bois, bambou cuir, caoutchouc dur, amiante, fibre vulcanisée ou en résine artificielle.
Dans les exemples donnés ci-dessus, l'a cier peut être remplacé par de la fonte mal léable. Il y a plusieurs possibilités pour dis poser de différents genres de pièces frottantes indépendamment l'une de l'autre le long d'un élément d'alimentation encourant, de façon à les faire glisser concurremment sur ce der nier.
Dans tout cas, les pièces frottantes doi vent être .disposées pour glisser le long -de l'élément d'alimentation en courant d'une ma nière indépendante sans être fixées l'une à l'autre.
Ires fig. 11 à 13 montrent schématique ment des exemples de la disposition des pièces frottantes.
Suivant la fig. 11, la pièce de contact A du dispositif de prise .de courant .d'un véhi cule, par exemple d'un tramway, est montée sur le même support que la seconde pièce frottante B, #s .deux pièces étant faites, comme on l'a déjà fait remarquer, endeux matières différentes.
(Suivant la fig. 12, la pièce de contact Al et la seconde pièce frottante Bl sont montées sur deux supports différents prévus sur un et le même véhicule.
Il est entendu qu'une des pièces frottantes peut être faite en une matière non-conductrice, telle que du bois, de l'amiante ou tout autre matière mentionnée dans les exemples don nés plus haut, et même au cas où les deux pièces frottantes seraient faites en -des ma tières conductrices, il est possible que l'une d'elles ne soit pas destinée à recevoir un cou rant électrique.
Suivant la fig. 13, la pièce de contact AZ du dispositif de prise de -courant et 1a seconde pièce frottante Y sont montées sur,4es sup- ports prévus sur deux différents véhicules ac couplés l'un à l'autre, la- pièce A= pouvant être faite par exemple en acier et la pièce B2 en fonte.
Dans les dispositifs décrits,- l'usure des pièces frottantes est beaucoup plus petite que dans les dispositifs ordinaires employés jusqu'à présent, -ces dispositifs permettant aussi de réduire grandement l'usure des élé ments d'alimentation en courant avec lesquels ils sont -destinés à coopérer.
Socket device for trams or other electric vehicles. The present invention relates to a current-taking device for trams or other electric vehicles, intended to transmit the electric current from an overhead power line or from a third rail to the electric traction motors of the vehicle.
The object of the invention is to reduce the wear of the overhead power lines or of the third rails, as well as that of the parts in sliding contact in a power outlet device, so as to save the time that 'and the costs that would be incurred to replace these worn parts with new parts.
The contact parts of a current-taking device ordinarily employed in electric vehicles are generally made of copper, aluminum or an alloy of these metals.
The contact parts are intended to be, in service, always in frictional or sliding contact with the overhead lines or the third rails, so that the wear of the parts making contact with each other progresses rather steeply as a result of the friction effect between these parts and the electric sparks flowing between them, and it is necessary to replace them often with new parts. In addition, the overhead power lines or the third rails also wear out to a great extent.
In the apparatus according to the invention, this wear has been surprisingly reduced for the reasons which emerge from the following.
In experiments with abrasion, it has been found that the wear conditions between three materials with two rubbing against the third are greatly different from those between two materials rubbing against each other and that if materials Suitable components are used as components of said three materials, the wear of these -is much less than that of the two materials.
Figs. 1 to 10 -of the accompanying drawing show the results of experiments carried out in this field.
For the experiments carried out, a steel or hard copper wire of 2.205 m long, formed in a loop on the inner side of which was made to slide concurrently, at a speed of 122, was used. revolutions per minute, two rubbing parts each of which has a square friction surface with one side measuring 9 mm, each part being pressed separately against the inner side of the wire with a pressure of 6 kg - and conducting an alternating current of 50 amps.
The wear of the rubbing parts and of the wire used in the experiment was measured, by weighing these elements every two minutes, the values indicated in the diagrams represented in the appended drawing being calculated, for this yes relates to the wire used, for a length of 100 mm. , Fig. 1 is a diagram showing the wear of a hard copper wire (line a) and soft copper contact pieces (line b). Lowers represent time and ordinates wear.
As is known, this combination of materials is that ordinarily employed in socket-outlet devices known hitherto, the wear of the contact parts (line b) being very great, as can be seen from the diagram; Fig. 2 is a diagram showing the result of an experiment relating to the wear of three different materials, i.e. a combination of a hard copper wire (line a) with a contact piece in soft copper (line b) and a rubbing part in vulcanized fiber (line c);
Fig. 3 shows the result of an experiment made with a combination of a hard copper wire (line a) with a soft copper contact piece (line b) -and an artificial resin rubbing piece (line d) ; Fig. 4 shows the result of an experiment made with a combination of a hard copper wire (line a) with a soft copper touch piece (line b) and an aluminum contact piece (line e ).
As can be seen from fig. 2, 3 and 4, the mutual wear of the materials in contact is surprisingly small.
The fi g. 5 shows the result of an experiment made with an ordinary combination of a wire (line h). with .contact pieces, in copper (line b). The wear of these parts is very great in this case; Fig. 6 shows the result of an experiment made with a combination of a wire (line la) with a soft copper contact piece (line b) and a rubbing piece of oak wood (line d '). In this case, the wear of the materials in contact is very small; The fie. 7 shows the result of an exile-.
rience made with an ordinary combination of an iron wire (line h) with cast iron contact pieces (line g), the wear being, in this case, very great, as shown in this figure; Fig. 8 shows the result of an experiment made with a combination of a wire (line 1a) with a cast iron part (line g) and a leather part (line f).
As can be seen in this figure, the wear here is smaller than for the case following fig. 7; The fia. 9 shows the result of an experiment made with a .combination of a wire (line h) with parts made of:
steel (line i.) and fig. 10 that of an experiment made with the combination of a wire (line la) with a piece of steel (line i) and a piece of guaiac wood (line <I> 7th). </I> By compa reason -of fig. 9 and 10, it is seen that the wear of the friction parts of the second combination is much smaller than that of the first combination.
The examples given above and several other experiments have shown that when two rubbing parts made of different materials are brought together in sliding contact with a wire or overhead power line or a third rail, the The wear, both of the friction parts and of the wire or the rail, can be very small compared to the wear in the ordinary case where only one or two or more -than two friction parts made of one and the same material are used.
In the foregoing, we have only spoken of abrasion between three elements, that is to say between a current supply element and two rubbing parts made of different materials, but it is understood that the same conditions also apply with regard to abrasion between four or more than four parts, that is to say one power supply element and three or more rubbing parts in materials: - different. However, to simplify matters, only the conditions relating to the brasion between three elements have been described essentially.
The present invention is based on the discovery reported above. The device established according to this invention comprises two or more friction parts made respectively of an electrically conductive material and of another material different from said conductive material and which does not constitute a lubricant in itself, these two or more rubbing parts being arranged so as to be maintained separately and independently of one another in sliding contact with an overhead power line or a third rail.
The overhead power line, or third rail, can be made of copper, aluminum, iron, steel or an alloy containing any of the above metals as a major component.
As for the rubbing parts, these can be made of copper, aluminum, iron, steel, lead, zinc, tin, antimony, an alloy - containing any of these metals as the main component. , of wood, bamboo, copper, hard rubber, asbestos, vulcanized fiber, artificial resin or any other solid material, except those which constitute, in themselves, a lubricant, and when two or more of these materials, at least one of which is an electrically conductive material, are employed in suitable combination with each other,
the wear of these contacting materials can be greatly reduced.
The combinations of materials for the contact parts can be those given in the following examples: 1o For an overhead power line or a third copper rail, a contact part made of copper, iron, steel or an alloy containing any of these metals as a main component, combined with a second friction piece of aluminum, lead, zinc, tin, antimony or an alloy containing any of these metals as a main component;
20 For a power line or a third copper rail, an aluminum or aluminum alloy contact piece combined with. a second rubbing piece of lead, zinc, tin, antimony or an alloy containing any of these main component metals; 30 For an overhead power line or a third copper rail, contact piece made of copper, iron, steel, aluminum or an alloy containing any of these metals as the main component, combined with a second friction piece made of wood, bamboo, leather, hard rubber, asbestos, vulcanized fiber or artificial resin;
40 For an overhead power line or a third rail made of iron, steel or a steel alloy, a contact piece of iron, steel or a steel alloy, combined with a second friction piece of cast iron , copper, aluminum, lead, zinc, tin, anti-monk or an alloy containing any of these metals as a main component;
<B> 50 </B> For an overhead supply line or a third rail of iron, steel or a steel alloy, a contact piece of iron, steel or a steel alloy or: of cast iron combined with a second rubbing piece of wood, bamboo, leather, hard rubber, asbestos, vulcanized fiber or artificial resin;
6o For an overhead power line or a third rail made of iron, steel or a steel alloy, a contact piece of copper, aluminum or an alloy containing any of these metals as a component main combined with a second rubbing piece in wood, bamboo leather, hard rubber, asbestos, vulcanized fiber or artificial resin.
In the examples given above, the steel can be replaced by poorly legible cast iron. There are several possibilities for arranging different kinds of rubbing parts independently of each other along an incurring feed element, so as to slide them concurrently over the latter.
In any case, the rubbing parts must be arranged to slide along the current supply element independently without being attached to each other.
Ires fig. 11 to 13 schematically show examples of the arrangement of the rubbing parts.
According to fig. 11, the contact piece A of the power socket. Of a vehicle, for example a tram, is mounted on the same support as the second rubbing piece B, #s. Two pieces being made, as it has already been pointed out in two different materials.
(According to Fig. 12, the contact piece A1 and the second friction piece B1 are mounted on two different supports provided on one and the same vehicle.
It is understood that one of the rubbing parts can be made of a non-conductive material, such as wood, asbestos or any other material mentioned in the examples given above, and even in the case where the two rubbing parts would be made of conductive materials, it is possible that one of them is not intended to receive an electric current.
According to fig. 13, the contact part AZ of the current-taking device and the second friction part Y are mounted on, 4es supports provided on two different vehicles ac coupled to each other, the part A = being able to be made for example in steel and part B2 in cast iron.
In the devices described, - the wear of the friction parts is much smaller than in the ordinary devices used until now, - these devices also make it possible to greatly reduce the wear of the current supply elements with which they are used. - intended to cooperate.