Brevet FR2074757A1 — publié le 19711008

La présente invention se rapporte aux mécanismes de commande du combustible pour circuits de réchauffe de moteurs à turbine à gaz et elle a pourbut de réaliser un tel mécanisme de commande sous une forme appropriée. Un mécanisme de commande du combustible selon l'inver- tion comprend un distributeur de commande du débit du combustible qui détermine le débit total de combustible à envoyer au brftleur de réchauffe du moteur et qui comprend au moins une preo mière, une deuxième et une troisième sorties qui sont respective ment associées à une première, une deuxième et une troisième en trées d'alimentation du brûleur de réchauffe; ce distributeur coL prenant un premier, un deuxième et un troisième orifices à travers lesquels le combustible s'écoule, en utilisation, vers la première, la deuxième et la troisième sorties, une première soupape qui comprend un élément mobile chargé par ressorts et qui commande le débit du combustible qui sort par la deuxième sortie, cette première soupape répondant à la perte de charge à travers le premier orifice de telle sorte que le combustible ne sort pas par le deuxième orifice tant que la perte de charge à travers le premier orifice est insuffisante pour surmonter la sollicitation élastique de la première soupape, une deuxième soupape comprenant un élément mobile chargé par ressorts qui commande le débit de combustible sortant par le troisième orifice, cette deu rible soupape répondant à la perte de charge à travers le deu xième orifice de telle sorte que le combustible ne sort pas par le troisième orifice tant que la perte de charge à travers le deuxième orifice est insuffisante pour surmonter la sollicitation élastique de la deuxième soupape, cette première et cette deuxième soupapes étant munies de moyens permettant de faire varier leur sollicitation élastique, et un dispositif d'actionne- ment commun qui est relié aux moyens de modification de la solli- citation élastique, ce dispositif d'actionnement répondant à des signaux qui sont fournis par le moteur avec lequel ledit dispositif de commande est associé en utilisation. La description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés surtout à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. La Figure unique du dessin annexé est une représenta tion schématique du mécanisme de commande du combustible de r chauffe. Le mécanisme de commande représenté comprend un distributeur de commande 10 (soupape de commande) du débit de commun tible qui comporte lui-mame un tiroir Il capable de se déplacer angulairement et axialement par rapport à une fourrure 12 dans lequel le tiroir est monté coulissant. le tiroir Il est en fait creux et le débit total de combustible est déterminé par le re couvrement d'ouvertures à profil rectangulaire, 13, 14, qui sont formées respectivement dans le tiroir Il et dans la fourrure ?, Ces ouvertures définissent en coxabinaison un orifice à section variable à travers lequel le combustible sous pression peut nas- ser de l'entrée 15 du distributeur 10 à l'intériewr 8= tiroir 11. Le combustible est fourni à l'entrée 15 par une pompe centri- fuge 16 entraînée par une turbine à air 17.Pour passer de la pompe 16 à l'entrée 15, le combustible traverse une soupape 18 commandée par une perte de charge et comprenant un élément mo- bile 19 qui se déplace dans le sens qui réduit le débit de combustible envoyé à l'entrée 15 sous l'action de la pression du combustible apparaissant à l'entrée 15 et dans le sens qui aug- sente le débit de combustible arrivant à l'entrée 15 sous l'ac- tion de la pression qui règne à l'intérieur du tiroir 11 une liaison appropriée étant établie entre la cavité intérieure du tiroir Il et la soupape 18 à travers des orifices 20 pratiqués dans le tiroir 11 et une gorge annulaire 21 formée dans la fox rure 12.L'élément mobile 19 est sollicité par des ressorts et il est muni d'une came 22 de réglage de la charge plastique qui est commandée par un levier 49. Le distributeur 10 comprend quatré sorties 23, 24, 2, et 26. En utilisation, la sortie 23 est reliee directement à une première entrée du brailleur de réchauffe. Les sorties 24, 25 et 26 sont reliées à travers des soupapes 27, 28 et 29 respect tivement à une première, une deuxième et une troisièze entrées du brûleur de réchauffe.Des ccamunications sont établies entre la cavité intérieure du tiroir 11 et les sorties 23; 24, 25 et 26 par des orifices 30, 31, 32 et 33 réspectivement. La section de ces orifices peut varier sous lteffet de la coopération entre le tiroir 11 et la fourrure 12, par déplacement axial du tiroir 11, mail le mouvement angulaire de ce tiroir n'affecte pas cette section. Le déplacement angulaire du tiroir Il est commandé par un servo-mécanisme 34. Ce servo-mécanisme comprend un élément d'entrée mécanique 35 qui est couplé à la manette 36 manoeuvrée parle pilote. Un piston 37 est agencé d'une façon connue pour suivre les mouvements de l'élément d'entrée 35. Un deuxième élément d'entrée mécanique 38 est couplé au mécanisme de commande de l'aJutage final de la tuyère de réaction du moteur avec le- quel le circuit de réchauffe doit être utilisé. Le déplacement du piston 37 vers la gauche, dans le sens qui tend à augmenter le débit de combustible, est limité par l'élément d'entrée 38 de sorte que le débit de combustible ne peut pas être augmenté audelà d'une limite qui est fixée par la position existante de l'ajutage final. Le déplacement axial du tiroir Il est commandé par un piston 39 porté par ce tiroir et qui est soumis sur sa face supérieure, de petite section à l'action d'une pression prise sur le côté amont de la soupape 18 qui tend à déplacer le tiroir dans le sens qui provoque une augmentation de section des orifices 13, 14 et des orifices 30, 31, 32 et 33. La pression qui est exercée sur l'autre face du piston 39 est engendrée par l'é- coulement du combustible à travers un orifice 40 pratiqué dans le piston et à travers un orifice variable 41 en série avec le premier. L'orifice 41 peut varier sous l'action d'un levier 42. Un ressort 43 exerce son action entre le levier 42 et le tiroir Il pour solliciter le levier dans le sens qui tend à fermer l'orifice 41 et à faire monter le tiroir (c'est-à-dire à déplacer le tiroir dans le sens qui réduit le débit de combustible). Un autre ressort 44 agit sur le levier 42 pour le solliciter dans le sens opposé. Le levier 42 est sollicité par une capsule à soufflet 45 vidée d'air dont la surface externe est soumise à un signal de pression d'air qui est fourni par le c8té de sortie du compresseur du moteur avec lequel le dispositif de commande est utilisé. Il va de soi que le tiroir Il est en équilibre lorsque l'orifice 41 est suffisamment ouvert pour laisser'passer un débit suffisant pour engendrer à travers cet orifice une perte de charge qui compense la différence entre les sections de la face supérieure et de la face inférieure du piston 39, et l'effet du ressort pour le tiroir. Les forces élastiques qui agissent sur le levier 42 équilibrent exactement la force qui est appliquée à ce levier par la capsule 45. Tout accroissement du signal de pression d'air mentionné plus haut détermine l'ouverture de l'orifice 41, ce qui fait croître la perte de charge à travers l'orifice 40. Le tiroir se déplace donc vers le bas jusqu'à ce que la charge plus forte qui est appliquée au ressort 43 fasse fermer l'orifice 41 suffisamment pour que l'équilibre soit rétabli. De m%Le, la décroissance du signal de pression d'air détermine un mouvement d'élévation du tiroir 11. Chacune des soupapes 27, 28 et 29 comprend un élément mobile 46 chargé par des ressorts, qui présente un orifice 47 pour la commande du débit de combustible. Le débit de combustible est augmenté dans chaque cas par le mouvement d'élévation de l'élément mobile 46. Dans chaque soupape, la face inférieure de l'élément mobile 46 est sou8sise à l'action de la pression de combustible qui règne à l'intérieur du tiroir 11, des liaisons avec la gorge annulaire 21 étant établies à cet effet. Les extrémités supérieures des éléments mo- biles 46 des trois soupapes 27, 28 et 29 sont soumises aux prise sions qui regnent aux sorties 23, 24 et 25 respectivement.L'ef fet net des pressions de combustible sur les soupapes 27, 28 et29 est donc régi par les pertes de charge à travers les orifices 30, 31 et 32 respectivement La sollicitation élastique de chaque soupape 27, 28, 29 peut etre réglée au moyen d'une came 48 manoeuvrée par un levier 49. Tous les leviers 49 sont couplés à un dispositif de commande commun 50. Ce dispositif 50 comprend un vérin pneuma- tique à piston et cylindre, à une face du piston 51 duquel est transmis un signal de pression d'air pris sur le moteur immédiatement en amont des brftleurs de réchauffe.L'autre face du piston est reliée, à travers un étranglement 52 à une prise de pression branchée sur le c8té de refoulement du compresseur du moteur. Cette autre face du piston 51 est également mise à lté- happement à travers un orifice 53 qui est commandé par une aiguille à section décroissante 54 portée par le piston 51. Â chaque valeur du rapport entre les signaux de pressions d'air qui sont transmis au piston 51, correspond une position d'équilibre de ce piston 51 qui est telle que les pression agissant sur les faces opposées de ce piston soient égales entre elles. Le piston 51 s'élève (vu sur le dessin) lorsque la pression de refoulement du compresseur croit (sauf s'il se produit une élé- vation proportionnelle de la pression de la chambre de réchauffe Le piston 51 comprend une tige de piston 55 qui comman- de un servo-piston 56 suiveur classique commandé par le combus- tible sous pression. Le piston 56 s'élève également lorsque la pression de sortie du compresseur s'élève et il est couplé aux soupapes 27, 28 et 29 de telle façon que la sollicitation élas- tique de ces soupapes qui tend à les placer en position fermée soit augmentée lorsque le piston 56 s'élève. Il existe des liaisons 57, réglables indépendamment les unes des autres, entre les leviers 49 et les biellettes qui relient ces leviers au piston 56.En outre, les ressorts 58 qui agissent sur les éléments mobiles 46 des soupapes pour tendre à placer ces derniers éléments en position ouverte peuvent être réglés indépendamment. Il est également prévu un servo-dispositif 59 qui actionne un papillon de réglage 61 intercalé dans l'arrivée de l'air à la turbine à air 17. Le servo-dispositif 59 comprend un piston 60 à une face duquel est transmise la totalité de la pression de sortie de la pompe 16. La pression de combustible de la gorge 21 est appliquée à l'autre face du piston 60. Le piston 60 est chargé par un ressort dans le sens dans lequel il est également sollicité par cette dernière pression de combustible. Ie piston 60 est relié au papillon d'air 61 par un bras fendu 62 qui fait tourner le papillon 61 et par une biellette 63. Cette biellette 63 tourne sous l'action de la manette du pilote de fa- çon à faire varier la distance radiale entre l'axe du papillon 61 et le point d'action de la biellette 63 sur le bras 62. En utilisation, le tiroir Il du distributeur est posi- tionné, ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, en fonction de la position de la manette du pilote, de la position de réglage de l'aJutage final'et en fonction de la pression de refoulement du compresseur. Initialement, c'est-à-dire lorsque le débit de combustible est faible, la totalité du combustible est débitée à la première sortie 23. Lorsque le débit total de combustible eroîts la perte de charge à travers l'orifice 30 croit jusqu'à ce que la soupape 27 commence à s'ouvrir. De même, les soupapes 28 et 29 oommencent à s' ouvrir des valeurs de débit total qui dépendent de la valeur de la pression de refoulement du comprer:- seur qui est elle-même captée par la capsule 45 et égelement en fonction de la valeur du rapport des pressions captées par le dispositif 50. Le papillon de réglage 61 est réglé automatiquement d'une façon qui garantit que la vitesse de la poupe est suffi- saute pour fournir le débit voulu de oombustible à la pression sécessaire. - REVENDICÂTIONS - 1 - Mécanisme de commande du combustible pour un circuit de réchauffe pour moteur à turbine à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend un distributeur de réglage du débit du combustible qui détermine le débit total de combustible à envoyer au brûleur de réchauffe du moteur et qui comprend au moins une première, une deuxième et une troisième sorties qui sont respectivement associées à une première, une deuxième et une troisième entrées d'alimentation du brûleur de réchauffe, ce distributeur comprenant une première, une deuxième et une troisième sorties, une première soupape qui comprend un élément mobile chargé par ressorts et qui commande le débit du combustible qui sort par la deuxième sortie, cette première soupape répondant à la perte de charge à travers le premier orifice de telle sorte que le combustible ne sort pas par le deuxième orifice tant que la perte de charge à travers le premier orifice est insuffisante pour surmonter la sollicitation élastique de la première soupape, une deu axiome soupape comprenant un élément mobile chargé par ressorts et qui commande le débit de combustible sortant par le troisième orifice, cette deuxième soupape répondant à la perte de charge à travers le deuxième orifice de telle sorte que le combustible ne sort pas par le troisième orifice tant que la perte de charge à travers le deuxième orifice est insuffisante pour surmonter la sollicitation élastique de la deuxième soupape, cette première et cette deuxième soupapes étant munies de moyens permettant de faire varier leur sollicitation élastique, et un dispositif d'actionnement commun qui est relié aux moyens de modification de la sollicitation élastique, ce dispositif d'actionnement répondant à des signaux qui sont fournis par le moteur avec lequel ledit dispositif de commande est associé en utilisation. 2 - Mécanisme de commande du combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit distributeur de commande du débit comporte un quatrième orifice à travers lequel, en utilisation, le combustible s'écoule en direction d'une quatrisme sortie qui est associée à une quatrième entrée d'alimen- tation du brûleur de réchauffe. 3 - Mécanisme de commande du combustible selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième soupape comportant un élément mobile chargé par ressorts1 qui commande le débit de combustible qui sort par ledit quatrième orifice, ladite troisième soupape répondant à la perte de charge à travers ledit troisième orifice de telle sorte que le combustible ne sort pastar la quatnème sortie tant que la perte de charge à travers le troisième orifice est insuffisante pour surmonter la sollicitation par ressorts de la troisième soupape, ladite troisième soupape comprenant des moyens qui permettent de faire varier sa sollicitation par ressorts, et ledit dispositif d'actionnement commun étant couplé aux moyens de variation de la sollicitation par ressorts de la troisième soupape. 4 - Mécanisme de commande du combustible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le distributeur de commande du débit du combustible comprend un tiroir creux monté dans une fourrure, cette fourrure et ce tiroir coopérant pour définir les orifices associés auxdites sorties. 5 - Dispositif de commande du combustible selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps et le tiroir définissent également un orifice d'entrée à travers lequel ladite quantité totale du combustible pénètre à l'intérieur du tiroir. 6 - Mécanisme commande du combustible selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le tiroir peut se déplacer angulairement par rapport au corps pour faire varier la section de l'orifice d'entrée et peut se déplacer axialement par rapport au corps pour faire varier la section des orifices qui sont associés auxdites sorties. 7 - Dispositif de commande du combustible selon la revendication 6, caractérisé en ce que la position axiale du tiroir dépend de la valeur d'un signal de pression pris sur le mo- teur. 8 - Mécanisme de commande du combustible selon la revendication 6, caractérisé en ce que le signal de pression d'air ent pris sur le côté de refoulement du compresseur du moteur. 9 - Mécanisme de commande du combustible selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la position angulaire du tiroir dépend dXla position d'un levier de commande et de la position d'un ajutage de commande de la tuyère prévu sur le moteur0 10 - Dispositif de commande du combustible selon i'ure des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une soupape pilotée par la perte de charge à travers lequel, en utilisation le combustible est fourni à ladite soupape de comma de de l'alimentation, ladite soupape de commande de la perte de charge comprenant un élément de commande chargé par ressorts qui commandent le débit du combustible envoyé à la soupape de commande de l'alimentation, ladite soupape de commande pilotée par la perte de charge étant sensible à la perte de charge produite à travers une entrée de la soupape de commande de l'alimentation et étant équipé de moyen qui permettent de faire varier la sollicitation élastique de son élément de commande, ledit dispositif d'actionnement commun étant relié aux moyens de variation de la sollicitation élastique de ladite soupape de commande pilotée par la perte de charge. Il - Mécanisme de commande du combustible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe centrifuge qui fournit le combustible à ladite soupape de réglage du débit de combustible et à un moyen qui répond à la pression de sortie de la pompe et à la pression qui règne dans la soupape de commande de débit du combustible en faisant varier la puissance fournit à la pompe. 12 - Mécanisme de commande du combustible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement commun comprend un servo-piston suiveur qui est sollicité par la pression du combustible prise sur une conduite d'alimentation principale qui fournit le combustible au moteur. 13 - Mécanisme de commande du combustible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signaux auxquels le dispositif d'actionnement commun est sensible sont des signaux de pression d'air qui sont émis respectivenent par le c8té de refoulement du compresseur et par un point immédiatement en amont des brûleurs de réchauffe. 14 - Mécanisme de commande du combustible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des liaisons réglables indépendamment entre chaque moyen de variation de la sollicitation élastique et son point de liaison avec moyen d'actionnement commune 15 - Mécanisme de commande du combustiole selon l'ur- des revendications précédentes s caractérisé en ce que chaque mo- yen de variation de la charge élastique comprend une came qui tourne sous 11 action d'un levier. 16 - Mécanisme de commande du combustible Selon la r vendication 15, caractérisé en ce que chaque levier de commande d'une came est relié par une biellette å l'organe d'actionnemento commun.