Brevet FR2005028A1 — publié le 19691205

i 2005028 L'invention se rapporte à un régulateur de débit de carburant pour des moteurs à turbine et notamment à un perfectionnement de la programmation de l'alimentation en carburant pendant la décélération, 5 D'une façon plus précise, le dispositif selon la pré sente invention produit un signal hydraulique dans le régulateur de débit de carburant qui sert à actionner un dispositif de commande fixé au moteur pour ouvrir des soupapes d'échappement du compresseur pendant la décélération du moteur. 10 les régulateurs de débit de carburant hydromécaniques qui sont utilisés pour régler la poussée des moteurs à turbine modernes ont une endurance et une sûreté de fonctionnement maximale et maintiennent le moteur dans ses limites de fonctionnement spécifiques. Ces régulateurs de débit de carburant calculent 15 l'alimentation en carburant du moteur d'une façon précise pendant la mise en marche, l'accélération et la décélération du moteur, En outre, le régulateur de débit de carburant maintient la vitesse du moteur à chaque altitude, la vitesse de l'avion et la température pour le fonctionnement à régime permanent pour 20 assurer que le moteur fonctionne dans ses limites d'opération. Il est évident que la fonction du régulateur de débit de carburant est de contrôler automatiquement le fonctionnement du moteur dans des limites spécifiées, pour permettre au pilote d'avoir à sa disposition un temps maximal pour le contrôle du fonctionne-25 ment de l'avion. la présente invention se rapporte à un perfectionnement du mode d'alimentation en carburant pendant la décélération, la plupart des régulateurs de débit de carburant connus produisent un signal pour commander les soupapes d'échappement du compres-50 seur en fonction de la position du levier de commande ou de la vitesse du moteur,, Une décélération a lieu quand la quantité de carburant alimenté au moteur devient plus petite que la quantité nécessaire pour le fonctionnement en régime permanent. Quand le moteur est décéléré d'une vitesse élevée à une vitesse plus 35 petite, on doit prendre soin d'utiliser la plus grande décélération possible. Une décélération trop rapide peut provoquer le calage du compresseur ou l'interruption de la combustion dans le brûleur. Il est souvent nécessaire d'ouvrir les soupapes d'échappement du compresseur pendant la décélération sans tenir 69 08856 2 2005028 compte du degré de la décélération. La décélération continue jusqu'à ce que la timonerie de commande surpasse la came pour la limitation de la décélération pour augmenter l'alimentation en carburant jusqu'à la quantité nécessaire pour le fonctionnement 5 en régime permanent. Le but de la présente invention est de produire un régulateur de débit de carburant dans lequel les soupapes d'échappement peuvent être ouvertes et maintenues dans la position ouverte sans la nécessité de mesurer le degré de la décélération. 10 Le régulateur de débit de carburant est d'une simple construction, et est caractérisé par une sûreté de fonctionnement élevée pour ouvrir les soupapes d'échappement en fonction du régulateur et/ou du mode de décélération du moteur. Une caractéristique de cette invention est de produire 15 un signal en fonction du mode de décélération du moteur. Une autre caractéristique de cette invention est la production d'un signal hydraulique en fonction du mode de décélération du moteur en addition au fonctionnement normal du dispositif de calculation de l'alimentation en carburant pendant 20 la décélération et l'utilisation de ce signal hydraulique pour actionner un dispositif de commande fixé au moteur pour ouvrir les soupapes d'échappement du compresseur. 23a outre, un dispositif de surpassement est prévu pour assurer qu'un signal indiquant que les soupapes d'échappement se trouvent dans la po~ 25 sition fermée est fournit au dispositif de commande quand le régulateur de débit de carburant alimente une quantité de carburant minimale au moteur. D'autres particularités de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation particulier donnée à 30 titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une représentation en coupe partielle d'un moteur à turbine ayant un régulateur de débit de carburant suivant la présente invention. la figure 2 est une représentation schématique d'une 35 timonerie de décélération dans un régulateur de débit de carburant utilisant la présente invention. La figure 1 représente un moteur à turbine moderne à flux axial qui utilise un régulateur de débit de carburant selon la présente invention, mais il est soas-entendu que la présente 69 08356 3 2005028 invention peut être utilisée également dans d'autrés constructions de moteur à turbine. Le moteur comprend un régulateur de débit de carburant 12 pour calculer et doser l'alimentation en carburant à la chambre de combustion 14 du moteur à turbine. 5 La chambre à combustion du moteur comprend plusieurs brûleurs 16 et une tubulure de carburant 18 reliant le régulateur 12 aux brûleurs 16. Le carburant (^f) est alimenté d'un réservoir 20 à travers du régulateur de débit de carburant 12 à la tubulure 18 d'une façon conventionnelle. La vitesse de 10 rotation (N) du moteur est mesurée par le dispositif de mesure-ment 22 et ce signal est introduit dans un régulateur de débit de carburant 12. Une sonde 24 mesure la température à l'entrée du compresseur et ce signal est introduit dans le régulateur de débit de carburant. La sonde 26 mesure la pression dans le 15 brûleur (Pb) et introduit un signal en réponse à cette pression dans le régulateur de débit de carburant. La pression dans le brûleur est utilisée le plus souvent comme paramètre de contrôle pour le régulateur de débit de carburant. Tandis que la pression dans le brûleur est préférée 20 pour ce but, la pression de décharge du compresseur ou d'autres pressions dans cette région du moteur peuvent être utilisées pour la programmation de l'alimentation en carburant. Le système de contrôle est commandé et réglé par le levier de commande 32 qui se trouve dans le poste de pilotage de 25 l'avion. Le régulateur de débit de carburant fournit un signal, représentant le fonctionnement pendant la programmation de la décélération, par la conduite 30 vers plusieurs soupapes d'échappement 28 espacées autour du compresseur. Les différentes manières suivant lesquelles ces paramètres peuvent être utilisés pour 30 contrôler le moteur sont plus clairement décrites en connexion avec la figure 2. Un régulateur de débit de carburant suivant la présente invention est illustré schématiquement dans la figure 2. D'une façon générale, le régulateur de débit de carburant dose l'ali-35 mentation en carburant en fonction du rapport Wf/Pb. Par conséquent, le rapport de Wf/Pb est un paramètre de contrôle de base qui est programmé en fonction de la vitesse du compresseur. Gomme décrit ci-avant, la température à l'entrée du compresseur et 'des signaux semblables sont utilisés souvent pour polariser 69 08356 4 2005028 le rapport de Wf/Pb. Ce paramètre de contrôle est utilisé couramment dans des avions commerciaux avec plusieurs moteurs. La limitation de la décélération est obtenue par une force dans le système gui est proportionnel à Wf/Pb, qui est une fonction 5 de la vitesse de rotation (N) du moteur et' peut être polarisée par plusieurs paramètres par exemple la température de l'air à l'entrée du compresseur. La relation entre ces paramètres pendant la régulation du débit de carburant pour le mode de décélération est décrite ci-dessous. 10 Le système est représenté dans le mode de fonctionnement permanent. Pour décélérer, le levier de commande 32 est retiré par le pilote comme représenté par la flèche dans la figure 2. Ce mouvement provoque des signaux 34 et 35 par le dispositif de contrôle 34 pour la vitesse du moteur vers le levier 36 pour 15 provoquer un mouvement du levier 36 autour du pivot 38 dans le sens des aiguilles d'une montre. Cette rotation provoque un mouvement vers le bas du ressort 40 indiquant le rapport Wf/Pb et ce mouvement est introduit dans le multiplicateur représenté par le caractère 32. 20 La pression du brûleur est introduite dans le multipli cateur 42 d'une manière pour que le signal d'entrée du ressort peut être multiplié par la pression du brûleur pour produire un signal 44, correspondant à l'alimentation en carburant désirée, pour la soupape d'étranglément 46. Du carburant sous haute 25 pression entre par une conduite 48 dans la soupape d'étranglement 46 où le signal 44 règle la position du tiroir 50 d'une façon que l'aire ou l'ouverture 52 entre le tiroir et l'orifice 54 est contrôlée pour obtenir l'alimentation en carburant désirée. Un régulateur de pression (pas représenté) maintient une 30 différence de pression constante à travers de l'ouverture 52. Le multiplicateur produit des signaux pour placer le tiroir afin de doser le carburant sous pression élevée. Le carburant dosé sort de la soupape d'étrangement par une conduite 56 et. est alimenté à la tubulure 18 des brûleurs. Par conséquent, il res-35 sort qu'un mouvement dans le sens contraire des aiguilles d'une montre du levier de commande 42 peut provoquer une réduction de l'alimentation en carburant vers le moteur. On doit noter que les signaux d'entrée 34 et 35 sont limités par la timonerie de décélération de sorte que la rotation du levier 36 autour du 08856 5 2005028 pivot 38 ne peut pas déplacer le ressort 40 vers le bas au-delà d'une position désirée pendant la décélération» Le fonctionnement de la timonerie de décélération sera maintenant décrit. Quand le levier 36 tourne dans le sens des 5 aiguilles d'une montre, lé levier 58 doit tourner dans le sens contraire des aiguilles d'une montre autour du pivot 60 par la connexion au pivot 62. Ce mouvement provoque un déplacement essentiellement vers la droite du point 64. Le mouvement du point 64 au levier 58 provoque une réaction combinée du levier coudé 10 66 et du levier 68. Le pivot 70 relie le levier coudé 66 au le-vier 68. Quand le point 64 se déplace vers la droite, le levier 68 tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre autour du pivot 70 jusqu'à ce que le palpeur 78 s'engage contre la came 80. Pendant cette série de mouvement, le levier coudé 66 15 engage la soupape à clapet 76 en raison de la force produite par le ressort 82. Quand le palpeur 78 s'engage contre la came 80, le moment produit par le ressort 82 au levier coudé 66 est éliminé, et le ressort 40 et la pression de la soupape à clapet a-gissant à l'aire de la soupape à clapet provoquent un mouvement 20 du levier coudé 66 dans le sens des aiguilles d'une montre pour ouvrir la soupape à clapet. A ce moment, le rapport Wf/Pb de l'alimentation en carburant ne peut plus être réduit jusqu'à ce que la came 80 est tournée ou déplacée axialement. 25 Un liquide hydraulique sous pression élevée est fourni par la conduite 82 qui comprend un étranglement 84. La conduite 82 est reliée au-delà de l'étranglement à une pièce en ï 92. Une conduite 86 reliée à ia pièce en T 92 connectée par une soupape représentée par le caractère 88, qui sert à surpasser les sou^ 30 papes d'échappement 28, à une conduite 90 reliée à la soupape à clapet 76. L'autre bras de la pièce en ï est connecté à une conduite 30.qui est reliée aux soupapes d'étranglement fixées au moteur comme représenté dans la figure 1. La conduite 30 forme un circuit fermé. Quand .la soupape à clapet 76 est fermée, du liqui-35 de sous pression élevée de la conduite 82 remplit.les conduites 86, 90 et 30. Lors de l'ouverture de la soupape à clapet, du liquide sous pression élevée dans la conduite 30 s'écoule du système, en aval de l'étranglement 84, dans la cavité de contrôle. Cet écoulement crée un signal de pression réduite dans la 69 08856 S 2005028 conduite 30 qui est relié au dispositif de commande pour les soupapes d'échappement du compresseur « L'étranglement 84 dans la conduite 82 prévient que la pression du liquide dans la conduite 30 augmente aussi longtemps que le liquide s'écoule par la 5 soupape à clapet dans la cavité de contrôle .- La came tridimensionnelle a un contour pour définir la programmation de la décélération (Wf/Pb)„ La came tridimensionnelle représentée est déplacée dans la direction verticale en fonction de la vitesse du compresseur et elle est tournée en 10 fonction de la température à l'entrée du compresseur. La posit-ifea de la came détermine la position de la timonerie pour la limitation de la décélération pour établir le rapport Wf/Pb. Par conséquent, la case définit le mode de décélération du moteur pour éviter le calage du rotor et l'interruption de la combustion 15 dans les brûleurs pendant la décélération sans compromettre le temps nécessaire pour la décélération du aoteur. Une sonde 24 pour mesurer la température fournit un signal qui est introduit dans le régulateur de débit de carburant. Ce signal est responsable pour la rotation de la came tri™ 20 dimensionnelle. Par exemple, pendant une décélération maximale, le levier de commande est retiré. Ceci tourne le levier 36 et déplace le ressort 40 vers le bas d'une distance permise par la timonerie de décélération, parce que le palpeur 78 eagage la came 80 pour évi-25 ter d'atteindre un rapport plus petit» Le mouvement vers le bas du ressort 40 contrôle l'alimentation en carburant pendant la décélération par la position du tiroir 50 de la soupape d'étranglement 46. La soupape à clapet ?6 ouvre, pour drainer la conduite 90 à la cavité de contrôle afin de créer un signal de 30 pression réduite dans la conduite 30 reliée aux soupapes d'échappement du compresseur. Le mode de fonctionnement permanent est obtenu en comparant la vitesse de rotation effective avec la vitesse de rotation désirée sélectée par le pilote par le levier de commande. 35 La comparaison a lieu dans le dispositif de contrôle 34- pour la vitesse du moteur. Comme indiqué ci-dessus, la came tridimensionnelle 80 est déplacée axialement en réponse à la vitesse effective, le palpeur 92 mesure la vitesse effective et transmet un signal de réintroduction 94 dans le dispositif de contrôle 69 08856 7 2005028 pour la vitesse 34. Quand la vitesse effective est égale à la vitesse désirée, le dispositif de contrôle pour la vitesse du moteur élimine le signal 35 ce qui relâche la force qui tend à tourner le levier 36. La timonerie de décélération revient dans 5 la position normale pour le mode de fonctionnement permanent et la soupape à clapet est fermée. Le dispositif de contrôle pour la vitesse du moteur ne fait pas partie de la présente invention et ne sera pas décrit en détail. Un système de surpassement fonctionnant pendant une 10 alimentation de carburant minimale est prévu pour éviter la production d'un signal de pression réduite. Quand le moteur fonctionne avec une alimentation en carburant minimale, l'arrêt 96 évite que le tiroir 50 se déplace au-delà d'une position prédéterminée définie par une ouverture 52 qui correspond à l'ouver-15 "ture de la soupape d'étranglement nécessaire pour doser l'alimentation en carburant minimale. Quand le tiroir 50 s'engage contre l'arrêt pour l'alimentation minimale 96, la projection 98 appuie contre le lâvier coudé 100. Le levier coudé 100 tourne autour du pivot 102 pour ouvrir la soupape à clapet 104. La force 20 exercée par la protection 98 est suffisante pour déplacer le levier coudé 100 contre la force du ressort 110 qui maintient la soupape à clapet 104 dans la position fermée pendant le fonctionnement normal. Du moment que la soupape à clapet est ouverte, le liquide dans la conduite 108 s'écoule dans la cavité de contrôle. 25 Une conduite d'alimentation en liquide sous pression élevée 110 ayant un étranglement 112, fournit un liquide à l'a conduite 108. Là conduite d'alimentation 110 est reliée à la conduite 108 par une soupape représentée par le caractère 88 qui sert à dépasser là commande des soupapes d'échappement. La soupape 88 pour sur-30 passer les soupapes d'échappement comprend un piston 114 qui définit une chambre 116 contenant du liquide sous pression élevée. Quand la soupape à clapet 104 ouvre, du liquide sous pression élevée s'écoule de la conduite en aval de la restriction 112 pour réduire la pression dans la chambre 116. A cet instant le 35 ressort 118 agissant contre le piston 114 déplace la tige 120 de la soupape Vers le bas pour fermer la conduite 86, et pour ramener la pression dans la conduite 30 à sa valeur maximale. A titre d'exemple on assume que la soupape à clapet 76 ouvre pendant la décélération. Quand le régulateur de débit de 69 08856 8 2005028 carburant a programmé une alimentation en carburant minimale, la soupape à clapet 104 fonctionnant en réponse à cet alimentation en carburant ouvre afin de réduire la pression dans la chambre 116. La tige 120 de la soupape se déplace vers le bas pour fer-5 mer la conduite 86. Par conséquent, le liquide sous haute pression dans la conduite 82 ne peut pas s1 écouler par les conduites 86 et 90. Et par conséquent, un signal de pression réduite n'est pas fourni parla conduite 30 aux soupapes d'échappement du compresseur. En résumant, ce dispositif de dépassement assure qu'un 10 signal normal de haute pression est appliqué au dispositif de commande pour les soupapes d'échappement quand le régulateur de débit de carburant alimente une quantité de carburant minimale au moteur pendant le mode de décélération. Une augmentation de l'alimentation en carburant au-dessus de la quantité minimale 15 permet un mouvement du tiroir 50 vers le haut pour que le ressort 106 tourne le levier coudé afin de fermer la soupape à clapet. Quand la soupape à clapet est fermée, du liquide sous haute pression remplit la chambre 116 et la conduite 108 afin de déplacer la tige ,de la soupape 120 vers le haut. Il est évident 20 que pendant le fonctionnement du régulateur de débit de carburant à une alimentation au-dessus de la quantité minimale le signal est produit d'une, manière normale. Il va de soi que de nombreuses modifications pourraient être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, 25 sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 69 08856 9 2005028 Eevendications. 1. Un moteur à turbine comprenant des moyens d'échappement au compresseur et un régulateur de débit de carburant ayant un dispositif de programmation pour la décélération avec dss moyens 5 pour calculer l'alimentation en carburant pendant la décélération du moteur caractérisé par un moyen fonctionnant en réponse du dispositif de programmation pour la décélération pour fournir un signal du régulateur de débit de carburant aux moyens d'échappement du compresseur. 10 2. Un dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen fonctionnant en réponse du dispositif de programmation pour la décélération comprend une première conduite avec un étranglement pour fournir du liquide sous haute pression, une pièce en T connectée à la première conduite en 15 avaîli de l'étranglement, une seconde conduite connectée à la pièce en T et reliant celle-ci à une soupape à clapet, et une troisième conduite connectée à la pièce en T et reliant celle-ci à un dispositif de commande pour les moyens d'échappement du compresseur® 3. Un dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé 25 par des moyens de surpassement pour éviter la production du signal pendant l'alimentation d'une quantité minimale de carburant au moteur.