Brevet FR2162541A1 — publié le 19730720

L'invention concerne un frein électropneumatique à air comprimé pour véhicules ferroviaires, comportant un distributeur pilote qui comporte des soupapes d'arrêt à fermeture automatique pouvant être ouvertes manuellement et servant à commander volontairement une pression pilote et des dispositifs de contact pouvant être actionnes avec les soupapes d'arrêt de- manière à exciter chacun un circuit électrique de freinage ou de desserrage, ainsi qu'une soupape-relais cohmandée par la pression pilote et surveillant la pression dans une conduite principale et des électrovalves de freinage et de desserrage pouvant être excitées respectivement par les circuits de freinage et de desserrage et qui, lorsqu'elles sont excitées,relient respectivement la conduite principale à l'atmosphère et à une source d'air comprimé. L'invention a pour but de donner par des moyens simples à un frein électropneumatique à air comprimé du genre cidessus une structure telle que, la commande électrique étant prête à fonctionner, la soupape-relais ne puisse pas contrarier les variations de pression causées dans la conduite principale par les électrovalves de desserrage et de freinage. Toutefois, le reste du temps, le maintien de la pression de la conduite principale doit être assuré grâce à la soupape-relais. Seulement en cas de defaillance de la commande électrique de frein, il faùt que la soupape-relais assume aussi la commande de la pression dans la conduite principale pendant les processus de commande de frein. On connatt déj des freins électropneumatiques à air comprimé dans lesquels un transformateur pneumatique pouvant être réglé à volonté contrôle une pression pilote qui d'une part commande par l'intermEdiaire d'un commutateur pneumatique l'excitation du circuit de freinage ou de desserrage et qui d'autre part est amenée à une soupape-relais pour commander de façon purement pneumatique la pression de la conduite principale. Dans ces freins à air comprimé, il est déjà connu de prévoir des dispositifs qui assurent que la soupape-relqis ne puisse pas contrarier la commande électrique de pression de la conduite principale. Mais ces dispositifs connus ne peuvent pas être appliqués à un frein électropneumatique à air comprimé du genre indiqué plus haut. Le problème enoncé ci-dessus se trouve résolu selon l'invention, pour un frein électropneumatique à air comprimé du genre susmentionné, par une électrovalve pouvant être excitée en même temps que les circuits respectifs de freinage et de desserrage et qui, pendant son excitation, ouvre une communication entre une cavité où règne la pression pilote et la conduite principale. Selon une forme de réalisation de l'invention, il peut être avantageux que l'électrovalve présente une plus grande section d'ouverture que les soupapes d'arrêt et qu'en outre un conducteur électrique contenant une diode relie chacun des circuits de freinage et de desserrage à la bobine d'excitation de ltélectro- valve, les deux diodes conduisant le courant dans le même sens. Le dessin représente schématiquement une forme de réalisation d'un frein électropneumatique à air comprimé selon l'invention. Selon le dessin, le frein électropneumatique à air comprimé présente un distributeur pilote I muni d'un levier à main 2 que l'on peut faire pivoter à volonté hors de la position de repos représentée autour de son centre de rotation fixe situé en 5, pour l'amener à la position 3 en vue du freinage ou à la position 4 en vue du desserrage. A son extrémité opposée à la poignée 6, le levier à main 2 est accouplé à une tige de soupape tubulaire 7 qui est sollicité du coté du levier 2 par un ressort 8, débouche par l'intermédiaire d'une chambre 9 dadas l'atmosphère, traverse de façon étanche une paroi II séparant la chambre I d'une chambre IO et se termine dans la chambre IO devant un clapet double I2.Le clapet double I2 se trouve dans une cavité I3 et est poussé par un ressort I4 contre un siège de soupape I5 solidaire du corps du distributeur. Le clapet double I2 forme ainsi avec la tige de soupape tubulaire 7 une soupape d'arrêt 7, I2 qui contrôle la coinmunication entre la chambre IO et l'atmosphère et avec le siège I5 une deuxième soupape d'arrêt I2, 15 qui contrôle la communication antre les chambres I3 et IO. Sur le levier 2 se trouvent deux dispositifs de contact I6 et I7 qui peuvent être fermés alternativement quand le levier à main 2 est basculé: lorsqu'on fait rivoter le levier 2 dans la position 3, la soupape d'arrêt 7, I2 s'ouvrant simultanément, le dispositif de contact I6 se ferme et lorsqu'on fait pivoter le levier 2 dans la position 4, la soupape d'arrêt I2, I5 s'ouvre et le contact I7 se ferme. D'une source d'air comprimé non représentée part une conduite de remplissage I8 qui passe par tous les véhicules attelés formant un train. Sur le véhicule qui comporte le distributeur pilote I, la conduite de remplissage I8 est reliée par une conduite dérivée I9 à une soupape-relais 20 et par un détendeur 2I réglé à la pression de réglage du frein à air comprimé et par une conduite 22, à la chambre I3 du distributeur pilote I. De la chambre IO du distributeur pilote I part une conduite de commande 23 menant à un réservoir de compensation 24 et à la chambre de commande 25 de la soupape-relais 20. La chambre de commande 25 de la soupape-relais 20 est séparée par un piston 26 d'une chambre 27 reliée à la conduite principale.Le piston 26 est traversé par un tige de soupape 28 tubulaire qui se termine d'une part dans l'atmosphère et d'autre part devant un clapet double 29. Le clapet double à ressort 29 forme, avec la tige tubulaire 28 et un siège 30 solidaire du corps, une soupape double 28, 29, 30 qui contrôle la liaison de la chambre 27 reliée à la conduite principale d'une part avec une chambre 31 reliée à la conduite derivée I9 et d'autre part avec l'atmosphère. De la chambre 27 reliée à la conduite principale part une conduite 32 menant à la conduite principale 33 et qui, comme la conduite de remplissage I8, traverse tous les véhicules attelées formant le train. La chambre IO du distributeur pilote I est reliée à la conduite principale 33 par une conduite 34 dans laquelle est disposée une électrovalve 35 fermée au repos. L'électrovalve 35 présente une plus grand section d'ouverture que les soupapes d'arrêt 7, I2 et I2, I5. A la conduite principale 33 est relié de façon usuelle, sur chaque véhicule, un distributeur 36 qui, conformément aux conditions de pression régnant dans la conduite principale 33, relie un cylindre de frein 37 à l'atmosphère, le ferme ou l'alimente en air comprimé provenant d'un réservoir d'air auxilaire 38 qui, comme indiqué, peut être conçu pour être rempli par la conduite de remplissage I8 par l'intermédiaire d'une soupape de retenue 39. Un câble 41 relie une source de courant 40 aux deux dispositifs de contact I6 et I7. Le dispositif de contact I6 est relié d'autre part à un câble 42 appartenant à un circuit de frei-nage et le dispositif de contact I7 à un câble 43 appartenant à un circuit de desserrage 3. Les câbles 42 et 43 ainsi qu'un câble 44 relié d'autre part à la source de courant 40 traversent tous les véhicules attelés formant un train. Sur chacun des véhicules sont disposées une électrovalve de freinage 45 et une électrovalve de desserrage 46.Les bobines des électrovalves de freinage 45 sont reliées aux câbles 42 et 44 et les bobines des électrovalves de desserrage 46 aux câbles 43 et 44. Ls-électrovalves de freinage 45 lorsqu'elles sont excitées, ouvrent chacune une sortie 47 mettant la conduite principale à l'atmosphère; les électrovalves de desserrage 46, qui ne s'ouvrent également que lorsqu'elles sont excitées, sont disposées par centre dans des conduites de liaison 48 entre la conduite-de remplissage I8 et la conduite principale 33. De chacun des deux câbles 42 et 43 part un conducteur électrique 49, 50 qui assure chacun,par l'intermédiaire d'une diode 51, 52, la liaison avec une borne de la bobine d'excitation 53 de l'électrovalve 35; les deux diodes 51 et 52 conduisent le courant dans le même sens.D'autre part, la bobine d'excitation 53 est reliée par un conducteur électrique 54 au deuxième pôle de la source de courant 40. Quand le frein à air comprimé est desserre et prêt à fonctionner, ses differentes parties occupent les positions indiquées au dessin. Toutes les soupapes sont fermées, les électrovalves ne sont pas excitées et les dispositifs de contact I6 et I7 sont ouverts. La conduite de remplissage I8, la chambre 31 de la soupape-relais 20 et le réservoir auxiliaire à air 38 sont remplis d'air comprimé à haute pression. Par l'intermédaire du détendeur la chambre I3 du distributeur pilote I et aussi, par actionnement préalable du distributeur pilote I, sa chambre IO ainsi que le réservoir de compensation 24 et la chambre de commande 25 de la soupape-relais 20, ont été remplis à la pression de réglage.De même, la chambre 27 reliée à la conduite principale de la soupape-relais 20 et la conduiteprncipale33 sont sournisesà la pression de réglage. Le distributeur 36 maintient le cylindre de frein 37 vide et en communication avec l'atmosphère. Pour le freinage, on fait pivoter le levier à main 2 dans la position 3. Le dispositif de contact I6 se ferme et ainsi le circuit de freinage se ferme depuis un pôle de la source de courant 40, par le câble 41, le dispositif de contact I6, le câble 42, l'électrovalve de freinage 45 et le câble jusqu'au deuxième pôle de la source de courant 40. L'électrovalve de freinage 45 est donc excitée et la sortie 47 de la conduite principale 33 vers l'atmosphère est ainsi ouverte. En même temps, par la liaison électrique 49 et la diode SI, la bobine 53 de l'électro- valve 35 est excitée de sorte que l'électrovalve 35 s'ouvre. La diode 52 empêche ainsi le câble 43 de recevoir aussi la tension. Lorsqu'on déplace le levier 2, la soupape d'arrêt 7, I2 s'ouvre aussi de sorte que de l'air comprimé s'echappe de la chambre IO par la tige de soupape tubulaire 7 et la chambre~9 vers l'atmosphère et qu'il se produit une diminution de pression dans la chambre IO. Par les électrovalves de freinage 45 réparties dans toutes les voitures des trains de l'air comprimé s'échappe de la conduite principale 33 et ainsi, la pression qui règne dans cette conduite 33 est diminuée; par l'électrovalve ouverte 35 et la conduite 34, cette diminution de pression se propage aussi dans la chambre IO du distributeur pilote I de sorte que dans la chambre IO, indépendamment de la quantité d'air comprimé qui s'échappe par la tige de soupape tubulaire 7, il se produit un abaissement de pression égal à celui de la conduite principale 33. Par la conduite de commande 23, la diminution de pression provoquée dans la chambre IO est transmise au réservoir de compensation 24 et à la chambre de commande 25 de la soupape-relais 20.Etant donné qu'une diminution similaire de pression est aussi provoquée dans la chambre 27 reliée à la conduite principale de la soupape-relais 20, depuis la conduite principale 33, par l'intermédiaire de la conduite 32, une pression égale règne encore de part et d'autre du piston 26 et la soupape-relais 20 reste en repos. La diminution de pression qui se produit dans la conduite principale 33 a pour effet que de façon usuelle, le distributeur 36 sépare le cylindre de frein 37 de l'atmosphère et l'alimente en air comprimé venant du réservoir auxiliaire à air 38. Aussitôt que la diminution de pression désirée est atteinte dans la conduite principale 33 et que la force de freinage voulue est donc atteinte, on libère le levier à main 2; sous la force du ressort 8, la tige deoupape tubulaire 7 retourne alors à la position représentée en fermant la soupape d'arrêt 7, I2 et le levier à main 2 retourne aussi à sa position initiale. Ainsi, l'évacuation d'air de la chambre IO par la tige de soupape tubulaire 7 est interrompue et le dispositif de contact I6 s'ouvre à nouveau. Le passage du courant par les électrovalves 45 et par la bobine d'excitation 53 de l'électrovalve 35 est interrompu et toutes les électrovalves 45 ainsi que l'électrovalve 35 se ferment. Ainsi, le niveau de pression qui règne momentanément dans la chambre IO et dans le réservoir de compensation 24 et qui est égal à celui de la conduite principale 33 se maintient. Si après coup, par suite de fuites quelconques, il se produit de nouvelles diminutions de pression dans la conduite principale 33, ces diminutions sont transmises par la conduite 32 à la chambre 27 reliée à la conduite principale de la soupape-relais 20. Par suite, sur le piston 26, il apparaît une différence de pression qui fait coulisser le piston 26 de manière à ouvrir le clapet double 29, 30. De l conduite de remplissage I8,par la conduite I9, la cavité 31, le clapet ouvert 29, 30 et la chambre de conduite pTinci- pale27, de l'air afflue alors à la conduite principale 33 jusqu'à compenser cette diminution indésirable de pression.Ainsi, par l'intermédiaire de la soupape de relais 20, le maintien de la pression de la conduite principale 33 est assuré. Pour desserrer le frein, on fait pivoter le levier à main 2 dans la position 4. Le dispositif de contact I7 se ferme et la soupape d'arrêt I2, I5 s'ouvre. Par l'intermédiaire du dispositif de contact I7, le circuit de desserrage se ferme et par l'intermédiaire du câble 43, les électrovalves de desserrage 46 sont excitées et s'ouvrent. Par l'intermédiaire des électrovalves de desserrage 46 de chaque véhicule, de l'air comprimé afflue de la conduite de remplissage I8 à la conduite principale 33 et assure dans celle-ci une augmentation de pression.Par l'intermédiaire de la soupape d'arrêt ouverte I2, I5, de l'air comprimé afflue aussi de la chambre I3 à la chambre IO du distributeur pilote I; par l'intermédiaire de l'électrovalve ouverte 35 et de la conduite 34, l'augmentation de pression dans la cavité IO se déroule exactement comme l'augmentation de pression dans la conduite principale 33. De la chambre IO, l'augmentation de pression est transmise par la conduite de commande 23 au réservoir de compensation 24 et à la chambre de commande 25 de la soupape-relais 20.Etant donné que par la conduite 32 l'augmentation de pression est aussi transmise de la conduite principale 33 à la chambre reliée à cette conduite 27 de la soupape de relais 20, il règne encore de part et d'autre du piston 26 le même niveau de pression et la soupape de relais 20 reste au repos. Quand le niveau de pression de réglage est atteint, on libère à nouveau le levier 2. Sous la force du ressort I4, la soupape d'arrêt I2, I5 se ferme et le levier à main 2 revient à la position représentée, avec ouverture du dispositif de contact I7. Ainsi, le circuit de desserrage est à nouveau interrompu et les électrovalves de desserrage 46 ainsi que l'électrovalve 35 se ferment. Ainsi, l'amenée d'air comprimé à la conduite principale 33 et à la chambre IO est interrompue. Par suite de l'augmentation de pression dans la conduite principale 33, le distributeur 36 relie à nouveau le cylindre de frein 37 à l'atmosphère et les freins se desserrent. Si par suite de fuites li se produit des pertes d'air comprimé et donc des diminutions de pression dans la conduite principale 33, celles-ci sont compensées par la soupape-relais 20, de la façon déjà decrite plus haut pour l'état de freinage, grâce à une ouverture brève du clapet 29, 30. S'il se produit un defaut dans l'installation électrique de commande du frein à air comprime, on actionne le levier à main 2 de façon décrite plus haut pour le freinage et le desserrage purement pneumatiques après avoir séparé le câble 41 de la source de courant 40. Par les soupapes d'arrêt 7, I2 et I2, I5, la pression qui règne dans la chambre IO est augmentée ou diminuée selon la durée d'actionnement de la poignée 2; ces variations de pression sont transmises de la chambre IO par le tuyau de commande 23 à la chambre de commande 25 de la soupaperelais 20 ce qui fait qu'il apparaît sur le piston 26 une différence de pression qui fait coulisser celui-ci et cause ainsi l'ouverture de l'une des parties 28, 29, 30 de la soupape double 28, 29, 30.Par l'intermédiaire de la soupape double 28, 29, 30, ilse produit ainsi, dans la chambre 27 reliée à la conduite principale et donc, par l'intermédiaire de la conduite 32, dans la conduite principale 33, une variation de pression égale à celle de la chambre de commande 25; les variations de pression de la conduite principale 33 ont pour effet, comme indiqué plus haut, que les distributeurs 36 des différents véhicules alimentent en air comprimé ou vident de façon correspondante les cylindres de frein 37.L'électrovalve 35 reste fermée pendant ces processus de sorte qu'en ouvrant volontairement l'une des soupapes d'arrêt 7, I2 ou I2, I5, il est possible de commander de façon simple la pression dans la chambre IO sans qu'elle soit influencée par la pression de la conduite principale 33; par l'intermédiaire de la soupape-relais 20, la pression qui règne dans la conduite principale 33 est égalisée avec celle qui est établie dans la cavité IO. Du fait que l'électrovalve 35 est disposée entre la conduite principale 33 et, en fin de compte, la chambre de commande 25 de la soupape-relais 20, on arrive ainsi, par une disposition constructive simple, à ce que, lorsque l'installation électrique de commande est en état de marche, la soupape-relais 20 reste au repos pendant les processus de commande et que les processus de commande se déroulent sous commande électropneumatique; la soupape-relais 20 compense seulement les variations indésirables de pression dans la conduite principale 33. Si par contre l'installation électrique de commande du frein à air comprimé est défectueuse, une commande purement pneumatique du frein à air comprimé est possible. Bien entendu, le frein électropneumatique à air comprimé peut être complété par des appareils supplémentaires usuels, par exemple des dispositifs de freinage rapide ou de freinage d'urgence ou des contacteurs à relais servant à alimenter directement en courant les câbles 42 et 43 et donc à décharger les dispositifs de contact I6 et I7 de charges élevées de courant. REVENDICATIONS I) Frein électropneumatique à air comprimé pour véhicules ferroviaires, comportant un distributeur pilote qui présente des soupapes d'arrêt à fermeture automatique pouvant être ouvertes manuellement et servant à commander volontairement une pression pilote et des dispositifs de contact pouvant être actionnés avec les soupapes d'arrêt de manière a cxciter chacun un circuit électrique de freinage ou de desserrage, ainsi qu'unie soupape-relais commandéc par la pression pilote et contrôlant la pression dans une conduite principale et des électrovalves de freinage et de desserrage pouvant être excitées respectivement par les circuits de freinage et de desserrage et qui, lorsqu'elles sont excitées, relient respectivement la conduite principale l'atmosphère et à une source d'air comprimé, caractérisé par une électrovalve peut être excitée en même temps que les circuits de freinage et de desserrage et qui, pendant son excitation, ouvre une communication entre une chambre où règne la pression pilote et la conduite principale. 2) Frein selon la revendication I, caractérisé par le fait que l'électrovalve présente une plus grande section d' ouverture que les soupapes d'arrêt. 3) Frein selon l'une des revendications I et 2, caractérisé par le fait qu'un conducteur électrique contenant une diode relie chacun des circuits de freinage et de desserrage à la bobine d'excitation de l'électrovalve, les deux diodes conduisant le courant dans le même sens.