Brevet FR2007894A1 — publié le 19700116

La présente invention concerne une installation de dis tribution de combustible liquide pour un turbo-réacteur à gaz. L'installation selon la présente invention comprend une pompe centrifuge destinée à fournir du combustible liqui-5 de sous pression à des brûleurs et à faire fonctionner une source d'énergie auxiliaire ; un moyen d'entraînement commandé par fluide pour cette pompe ; un dispositif à soupape agencé pour faire varier le débit de fluide alimentant le moyen d'entraînement ; un premier moyen de régulation du débit qui règle 10 le débit du combustible vers les brûleurs ; et un second moyen de régulation du débit qui règle le débit du combustible vers la source d'énergie auxiliaire, le dispositif à soupape étant agencé de manière à faire varier la quantité de fluide fournie au moyen d'entraînement en fonction du débit de combustible 15 exigé par le premier moyen de régulation et -du débit de combustible exigé par le second moyen de régulation. Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'installation comprend une jonction de commande entre le premier moyen de régulation de débit et le dispositif à soupape et une 20 autre jonction de commande entre le second moyen de régulation et le dispositif à soupape, les deux jonctions de commande comportant un dispositif additionneur qui agit de manière à faire varier le débit du fluide alimentant le moyen d'entraînement, selon le débit de fluide total exigé par les brûleurs et 25 la source d'énergie auxiliaire. Le moyen d'entraînement commandé par fluide peut consister en une turbine à air qui reçoit de l'air comprimé de l'étage compresseur du réacteur. Les brûleurs peuvent consister en des brûleurs de ^0 post-combustion, et la source d'énergie auxiliaire comprend des moyens qui contrôlent l'aire de la tuyère de décharge du réacteur. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien com-35 prendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente un mode de réalisation d'une installation de distribution de combustible liquide pour un turbo-réacteur à gaz selon l'invention. La figure 2 représente un autre mode de réalisation 40 de l'invention. 69 î 4256 2 2007894 Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, une conduite 11 d'amenée de combustible dessert une pompe principale 12 qui peut être une pompe à engrenages et dont le refoulement est envoyé à travers une conduite 13 et un régulateur 5 de débit 14 dans les brûleurs principaux du réacteur dont l'un est indiqué en 15. La conduite 11 d'amenée du combustible sous pression comporte également une dérivation 16 qui alimente l'aspiration d'une pompe centrifuge 17. Une conduite d'alimentation 18 part de cette pompe 17 pour aboutir à un régulateur de débit 10 19 qui comporte un levier manuel de commande 21, alors que le combustible qui sort de ce régulateur alimente des brûleurs de post-combustion dont l'un est indiqué en 22. La pompe centrifuge 17 est équipée d'un moyen d'entraînement commandé par un fluide, ce moyen étant en l'oecurence une turbine à air 23 alimentée 15 par l'étage compresseur du réacteur à travers une conduite 24 dans laquelle est interposé un dispositif à soupape sous forme d'une soupape à papillon 25. L'obturateur de cette soupape comporte un levier de commande 26 dont le mode d'actionnement sera décrit plus loin. 20 La pompe centrifuge alimente également un circuit auxiliaire d'énergie qui fait fonctionner un certain nombre de vérins destinés à régler l'aire de la tuyère de décharge de ce réacteur. Un vérin 27 appartenant à une série de vérins de ce type, est représenté comme étant sous commande d'un autre régu-25 lateur de débit 28. Le vérin 27 de réglage de la tuyère comprend un piston 29 travaillant dans un cylindre 31 qui présente une chambre annulaire 32 recevant du combustible sous pression pour raccourcir le vérin 27 et réduire ainsi l'aire de la tuyère de décharge, et une chambre circulaire 33 qui reçoit du combustible 30 sous pression pour allonger le vérin et agrandir l'aire de la tuyère de décharge. Le régulateur de débit 28 comprend un tiroir 34 de soupape qui, dans sa position centrale, obture un orifice 35 de distribution de fluide qui conduit à la chambre 33 et aussi deux orifices de distribution intercommunicants 36 et 37 qui con- 35 duisent à la chambre 32. Une dérivation 38 de la conduite d'alimentation 18 passe à travers un clapet de retenue 39 pour aboutir à une entrée 41 dans l'alésage de la soupape 28 entre les orifices 35 et 37. Une sortie 42 d'écoulement de retour s'ouvre dans l'alésage de la soupape entre les orifices 35-et 36 et communique 40 par une conduite 43 munie d'un clapet de retenue 44 avec la déri 69 14256 3 2007894 vation 16 elle-même raccordée à l'aspiration de la pompe centrifuge. Le tiroir 34 est servo-commandé par un piston 45 installé sur sa partie terminale inférieure et travaillant 5 dans un alésage comportant des chambres 46 et 47 sur les côtés opposés du piston 45. La servo-pression servant à actionner le piston 45 peut provenir du côté refoulement de la pompe principale 12 et ce fluide sous pression arrive à travers une conduite 48 qui forme une bifurcation dont les deux branches 10 desservent, à travers des modérateurs de débit 49 et 51> des ajutages 52 et 53. Ces ajutages sont étranglés de façon réglable par un volet 54 dont une extrémité passe entre les ajutages et dont l'autre extrémité est articulée en 55. Le mouvement du volet 54 est réglé par des capsules opposées dont l'une 56 15 est alimentée en pression de conduite de tuyère par une conduite de liaison 57 et dont l'autre 58 est alimentée avec une proportion variable de la pression de refoulement du compresseur par une conduite 60. Cette conduite 60 prend naissance sur une prise entre un modérateur préalablement réglé 59» dont le côté amont 20 reçoit la pression de refoulement du compresseur en 61, et un modérateur variable 62 dont l'extrémité aval est connectée à la basse pression à travers un passage 63 formant évent. Le modérateur variable comporte un orifice fixe et un obturateur profilé qui se déplace solidairement avec le tiroir 34. 25 Le papillon 25 règle la vitesse de la turbine à air 23 et, par voie de conséquence, la pression de refoulement de la pompe centrifuge 17, en réponse à des signaux d'entrée. Dans ce but, le levier 26 est accouplé à une bielle 64 qui est articulée en 65 à une extrémité d'un levier 66 constituant un disposi-30 tif additionneur. La partie intermédiaire du levier est articulée en 67 à un servo-piston 68 qui travaille dans un cylindre comprenant des chambres 69 et 71 dans lesquelles la pression du fluide peut être modifiée. Un ressort 72 logé dans la chambre 69 pousse vers le haut le piston 68. Les pressions du fluide dans les 35 chambres 71 et 69 sont les pressions qui existent en amont et en aval d'un modérateur fixe 73 à travers lequel passe le fluide provenant de la dérivation 38 par l'intermédiaire d'une autre dérivation Jh. Une conduite 70 fait partie d'une liaison . de commande entre le régulateur de débit et le papillon 25. Là 40 conduite 70 prend naissance dans la chambre 69 et aboutit à deux. 69 14256 4 2007894 rainures axialement espacées 75 et 76 creusées dans un alésage 77 de la soupape 28. Une tige 78 de piston partant de l'extrémité inférieure du piston 45 coulisse dans l'alésage 77 et présente une gorge 79 qui se relie à l'une ou l'autre des rainures 5 75 ou 76 quand le tiroir 34 se déplace dans l'un ou l'autre sens à partir de sa position neutre. La gorge 79 est reliée par un passage central 81, pratiqué dans la tige de piston, à l'extrémité inférieure de l'alésage 77 qui, grâce à un évent 82, est en communication avec l'étage basse pression de l'installation 10 de distribution du combustible. Si l'on prend en considération uniquement la distribution du combustible de post-combustion aux brûleurs 22, le mouvement du levier de commande 21 dans le sens dextrorsum oblige le régulateur de débit 19 à accroître le débit réglé et, 15 en même temps, agit sur l'extrémité 93 du levier 66 pour la soulever par l'intermédiaire d'une liaison de commande qui, pour une raison de simplicité, a été indiquée comme ayant liai par l'aitremise d'un câble Bowden 92. Le piston 68 étant immobile, l'autre extrémité 65 du levier descend et agit par l'entremise du levier 26 pour 20 ouvrir le papillon 25. Le débit d'air accru qui en résulte entraîne la turbine 23 à vitesse supérieure et accroît par conséquent la pression du refoulement de la pompe centrifuge 17 pour faire face à la demande accrue de débit. On considère maintenant le fonctionnement de la 25 soupape de réglage 28. Si le débit du combustible de post-combustion change, il en résultera un changement dans le rapport de la pression de refoulement du compresseur à la pression de conduite de tuyère, ce qui exige un changement de l'aire de la tuyère qui compense le premier. Une augmentation de la pression 30 de conduite de tuyère dans la conduite 57 et dans la capsule 56 aura pour effet de charger le volet 54 contre l'ajutage 52 de manière à augmenter la pression dans la chambre 47. De ce fait, le piston 45 se meut vers le bas pour ouvrir la communication entre l'orifice de pression 41 et l'orifice d'alimentation 35 35 et ouvrir la communication entre l'orifice d'alimentation 36 et l'orifice de retour 42. Le piston 29 se déplace dans le cylindre 31 pour augmenter l'aire de la tuyère. Le mouvement descendant du tiroir provoque un étranglement de plus en plus marqué du modérateur 62 et, il en résulte que la pression dans la capsu-40 le 58 augmente à la suite de quoi lé volet 54 est rappelé à sa 69 14256 5 20Q7894 position médiane entre les ajutages 52 et 53. L'obturateur dans le modérateur variable 62 est profilé de manière que le déplacement du tiroir à partir de sa position neutre soit proportionnel au changement du rapport du refoulement du 5 compresseur à la pression de conduite de tuyère. Ce déplacement détermine la vitesse à laquelle le piston 29 du vérin 27 se déplace vers le haut pour augmenter ainsi l'aire de la tuyère de décharge du réacteur. Quand l'aire de la tuyère augmente, le rapport 10 entre les pressions revient à sa valeur initiale et le changement de pression résultant dans la capsule 56 procure une réaction qui force le volet 54 à ramener le tiroir 34 dans sa position neutre. L'aire de la tuyère est donc déterminée par le 15 rapport entre la pression de refoulement du compresseur et la pression de conduite de tuyère. En raisonnant de façon identique, on peut montrer qu'une diminution de la pression de conduite de tuyère provoque une réduction correspondante de l'aire de la tuyère. 20 On voit donc qu'à chaque fois que le tiroir 34 est amené dans sa position neutre, la gorge dans la tige de piston 78 entre en communication avec l'une ou l'autre des rainures 75 ou 76 dans l'alésage 77 de manière proportionnelle au mouvement du tiroir. Il en résulte une réduction correspondante de la pres-25 sion dans la chambre 69 au-dessous du piston 68, qui se déplace alors vers le bas pour augmenter l'ouverture du régulateur 25. La vitesse de la pompe 17 s'accroît donc pour faire face à la plus grande demande de débit servant à commander la tuyère. Ainsi, quand la pompe centrifuge 17 ne fournit pas 30 une pression suffisanté pour faire fonctionner le régulateur 28 et le piton 68, état qui apparaît pour de faibles débits aux brûleurs de post-combustion 22, des dispositions sont prises pour assurer l'arrivée de la pression de fluide nécessaire à la pompe principale 12. Dans ce but, une dérivation 83 provenant de la conduite d'alimentation 13 traverse ion clapet de retenue 84 35 et un modérateur 85 pour aboutir à la dérivation 38 en aval du clapet de retenue 39, alors qu'une dérivation 86 en amont de la conduite d'amenée basse pression 11 comportant un clapet de retenue 87 et un modérateur 88 est reliée à la conduite de retour 43 en amont du clapet de retenue 44. 69 14256 6 2007894 Une vanne d'arrêt 89 interposée dans la dérivation d'alimentation 16 comporte un bras de commande 91 accouplé à la bielle 64, de sorte que l'alimentation en combustible à l'entrée de la pompe centrifuge 17 s'interrompt quand aucune demande 5 de combustible ne provient des brûleurs de post-combustion 22 et du vérin 27 de réglage de l'aire de la tuyère. L'intallation de distribution représentée sur la figure 2 est fondamentalement la même que sur la figure 1 et, par conséquent, on a consevé les mêmes références numériques 10 pour les principaux organes de l'installation, par exemple la. pompe principale, le régulateur de débit assurant l'alimentation des brûleurs principaux, la pompe centrifuge commandée par turbine qui alimente les brûleurs de post-combustion et le circuit auxiliaire comportant le régulateur et le 15 vérin. Cette installation comprend une vanne d'arrêt 89 présentant des orifices axialement espacés 80 et 90 entre la conduite 16 d'alimentation de combustible et l'aspiration 17 de la pompe centrifuge, et également des orifices axialement 20 espacés 95 et 96 entre la conduite 24 d'amenée d'air comprimé et la turbine à air 23. Les orifices 90 et 96 peuvent être ouverts et fermés simultanément par des méplats 97 et 98 respectifs formés sur un tiroir 99» le tout sous l'action d'un piston 101 servo-moteur qui est monté sur une extrémité du tiroir 99 et qui 25 coulisse dans un cylindre 102. L'orifice 96 est relié à un orifice 103 de commande d'une soupape 104 de réglage de l'air. Un tiroir 105 coulisse de manière à faire varier l'ouverture de l'orifice 103 de commande et par conséquent le débit d'air à travers un orifice 30 de sortie 106 vers la turbine à air 23. La conduite de distribution 18 partant de la pompe centrifuge 17 fournit du combustible sous pression aux brûleurs de post-combustion 22 par l'entremise de moyens de réglage du débit. Ces moyens de réglage du débit sont d'ion modèle connu 35 et permettent de faire varier l'alimentation en combustible des brûleurs à l'aide d'un levier de commande 107. Les moyens de réglage comprennent dans la conduite de distribution 18, une soupape 108 de réglage de débit dans laquelle est formé un orifice de commande 109 dont un tiroir 111 peut modifier l'aire. Le 40 tiroir est commandé par les pressions du fluide dans deux ajuta 69 14256 7 2007894 ges opposés 113 et 114 d'un servo-dispositif 112. Ce dernier comprend un levier 115 articulé en 116. Le levier passe entre les ajutages et est chargé par une capsule 117 sous vide et par une capsule 118 en regard de la capsule 117 dont la pression du 5 fluide peut être modifiée par une manipulation du levier de commande 107. Dans ce but, le levier 107 agit sur une tige de commande 119 portant un obturateur tronconique 121 qui étrangle de façon variable un orifice 122. La pression de refoulement du compresseur du réacteur arrive dans un modérateur fixe 123 et la 10 pression qui règne dans une canalisation 125 entre le modérateur fixe 123 et l'orifice à étranglement variable 122 est appliquée à la capsule 118 par une conduite 124. Le combustible qui sort du régulateur 108 passe à travers une soupape doseuse 126 entre un orifice 127 et un obtu-15 rat eut* mobile 108 monté sur un levier articulé 129. Une tige de torsion élastique 132 coaxiale à l'articulation 131 du levier applique un signal de réaction au levier 115 correspondant au débit. Le servo-fluide est appliqué aux ajutages 113 et 114 à partir d'une conduite 133 d'alimentation en pression comportant 20 des dérivations qui contiennent des modérateurs fixes 134 et 135. La conduite 133 est reliée à la dérivation d'alimentation 38 provenant de la pompe centrifuge 17 en aval du clapet de retenue 39. Etant donné que le régulateur de débit est d'une construction connue, il suffira de dire que le mouvement du levier de commande 107 fait varier la pression du fluide dans la capsule 25 118 de sorte que le tiroir 111 du régulateur 108 est actionné par la pression du fluide dans les ajutages 113, 114 afin de régler le débit du combustible à travers l'orifice de commande 109 pendant que la soupape doseuse 126 envoie au moyen de la tige de torsion 132 un signal de réaction indiquant le débit du combustible vers la servo-soupape de commande 112 qui stabilise l'écou-30 lement du combustible de post-combustion à une valeur prédéterminée . La façon dont le débit d'air provenant du compresseur du réacteur et allant vers la turbine 23 est réglé par la soupape 104 sera maintenant décrite. Le tiroir 105 comporte une queue de commande 136 raccordée au pivot central 137 d'un levier 35 oscillant 138. Un pivot 139 à une extrémité du levier est actionné par un premier dispositif de commande 141 alors qu'un pivot 143 à l'autre bout du levier oscillant est actionné par un second 69 14256 8 2007894 dispositif de commande 142. Ce dernier.comporte un piston 144 qui est servo-commandé par la pression dans la conduite 133 agis-? sant sur un côté du piston, et par une pression réglée de façon variable ainsi que par la charge d'un ressort 145 agissant star 5 l'autre face du piston. La pression à réglage variable est la pression qui existe entre un modérateur fixe 146 alimenté en servo-pression et un ajutage 145 qui est étranglé de façon variable par une demi-bille -148. Cette demi-bille est portée par une extrémité d'un levier 149 comportant une articulation centrale 10 151. L'autre extrémité du levier subit l'action du ressort 145 par l'entremise d'un poussoir 152 et, dans le sens opposé, l'action d'un ressort 153 dont la charge peut être modifiée par déplacement de la tige 119. Quand on fait pivoter le levier 107 dans le sens 15 destrorsum pour augmenter le débit, la charge accrue sur le ressort 153 oblige le levier 149 à décoller la demi-bille 148 de 13 ajutage 147, à la suite de quoi la pression du fluide baisse à l'extrémité de droite du piston 144. Si l'on considère que le pivot 139 est alors immobile, le mouvement du piston 144 20 vers la droite a pour effet d'obliger 1® tiroir 105 à augmenter 15ouverture de l'orifice de commande 103» de sorte que 1'alimentation en air de la turbine 23 augmente et que la puissance pour 12entraînement de la pompe centrifuge 17 augmente également. Alors que le piston 144 se déplace vers la droite, la charge du 25 ressort 145 augmente et le poussoir 152 qui agit sur le levier 149 tend à rétablir la charge de fermeture de la demi-Mile 148 sur l'ajutage 147. Le piston 144 se stabilise ainsi dans une nouvelle position et, de façon identique, le tiroir 105 se stabilise dans une nouvelle position qui assure l'accroissement 30 de la distribution d'air en fonction de la position du levier de commande 107. Le second dispositif de réglage de débit 142 comprend une soupape-pilote 154 qui est actionnée par le levier de commande 107 poux3 provoquer 13ouverture de la vanne d'arrêt 89 35 au début du mouvement du levier 107 à partir de sa position 107' qui correspond à un débit nul. Quand le levier est dans cette position, la soupape 154 relie la basse pression à une conduite 155 qui part d'une chambre 156 à 1 ''extrémité de gauche du piston 101. Cette chambre communique - avec la conduite 133 d'amenée de pres-40 sion à travers un modérateur fixe 157. L1 extrémité de droite du 69 14256 9 2007894 piston 101 est mise à l'échappement vers la basse pression, mais un ressort 158 agit en l'absence de pression dans la chambre 156 pour maintenir le tiroir 99 dans la position dans laquelle ce dernier ferme à la fois l'orifice de combustible 90 et l'orifice 5 d'amenée d'air 96. Quand le levier de commande est en premier lieu déplacé de sa position 107', la soupape-pilote 154- se ferme de sorte qu'une pression d'alimentation agit dans la chambre 156 pour déplacer le tiroir 99 à 1'encontre de la charge du ressort 158, en ouvrant ainsi les orifices 90 et 96. 10 Le premier dispositif de réglage 141 comporte un piston 159 sur l'extrémité de gauche duquel agit la pression d'alimentation dans la conduite 133, alors que l'extrémité de droite dé ce piston subit l'action d'un ressort 161 et d'une pression de fluide variable. La pression variable est celle qui 15 règne en aval d'un modérateur fixe 162 dans une conduite 163 montée entre la conduite d'alimentation de pression 133 et les rainures axialement espacées 75, 76 de l'alésage 77 de la soupape 28. Quand le tiroir 34 est dans sa position neutre, la rainure 79 se trouve entre les rainures 75 et 76 mais est isolée de ces 20 dernières. La pression dans la conduite 133 agit alors sur l'extrémité de droite du piston 159 pour le maintenir dans sa position extrême à la gauche sur le dessin. Quand le tiroir 34 se déplace dans l'un ou l'autre sens de manière que la rainure 79 soit partiellement ouverte à la rainure 75 ou à la rainure 76, on obtient 25 une chute de pression à l'extrémité de droite du piston 159. Le piston se déplace donc vers la droite sur le dessin et provoque un mouvement proportionnel du pivot central 137. Le tiroir 105 augmente donc l'ouverture de l'orifice de commande 103 de la soupape 104 de réglage d'air, de sorte qu'un excès de puissance 30 entraîne la pompe centrifuge 17 quand de l'énergie fluide est exigée pour manoeuvrer le vérin 27. La soupape de réglage d'air 104 est ainsi réglée par le dispositif additionneur 138 pour faire varier l'énergie fluide alimentant la turbine à air 23 selon le débit total de 35 combustible vers les vérins 27 de commande des tuyères et vers les brûleurs de post-combustion 22, la demande en combustible des vérins 27 étant transmise à la soupape 104 par une liaison de commande qui comprend la conduite 163 et le dispositif de commande 141, et la demande résultante en combustible de post-combustion 40 étant transmise à la soupape 104 par une liaison de commande qui comprend la tige de commande 119 et le dispositif de commande 142. 69 14256 10 2007894 REVENDICATIONS 1Installation de distribution de combustible liquide pour un turbo-réacteur à gaz, caractérisée en ce qu'elle comprend une pompe centrifuge destinée à fournir du combustible liquide 5 sous pression à des brûleurs et à faire fonctionner une source d'énergie auxiliaire ; un moyen d'entraînement commandé par fluide pour cette pompe ; un dispositif à soupape agencé pour faire varier le débit'de fluide alimentant le moyen d'entraînement ; un premier moyen de régulation du débit qui règle le 10 débit du combustible vers lejs brûleurs ; et un second moyen de régulation du débit qui règle le débit du combustible vers la source d'énergie auxiliaire, le dispositif à soupape étant agencé de manière à faire varier la quantité de fluide fournie au moyen d'entraînement en fonction du débit de combustible 15 exigé par le premier moyen de régulation et du débit de combustible exigé par le second moyen de régulation. 2„- Installation de distribution selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une jonction de commande entre le premier moyen de régulation de débit et le dispo-20 sitif à soupape et taie autre jonction de commande entre le second moyen de régulation et le dispositif à soupape, les deux jonctions de commande comportant un dispositif additionneur qui agit de manière à faire varier le débit du fluide alimentant le moyen d'entraînement, selon le débit de fluide total 25 exigé par les brûleurs et la source d'énergie auxiliaire. 3»- Installation de distribution selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'elle comprend une vanne d'arrêt interposée dans la canalisation d'amenée du combustible à l'aspiration de la pompe centrifuge et dans la canalisation 30 d'amenée de fluide moteur au moyen d'entraînement, un servomoteur qui actionne la vanne d'arrêt, et une soupape-pilote qui règle le sevo-moteur en réponse au premier moyen de régulation du débit, de sorte que la soupape d'arrêt se ferme quand le premier moyen de régulation du débit choisit une alimen-35 tation nulle vers les brûleurs et s'ouvre au cours du stade initial de sélection du débit. 4-.— Installation de distribution selon la revendication 3, caractérisée en ce que le premier moyen.de régulation du débit comprend un organe de commande mobile qui choisit le 40 débit du combustible pour actionner la liaison de commande 69 14256 n 2007894 vers le dispositif à soupape et pour actionner la soupape-pilote. 5.— Installation de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le moyen 5 d'entraînement commandé par fluide consiste en "une turbine à air qui reçoit de l'air comprimé de l'étage compresseur du réacteur. 6.- Installation de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 5-$ caractérisée en ce que les 10 brûleurs consistent en des brûleurs de post-combustion, et la source d'énergie auxiliaire comprend des moyens qui contrôlent l'aire de la tuyère de décharge du réacteur.