Brevet FR2086433A1 — publié le 19711231

La présente invèntion concerne le mécanisme de commande déterminée d'ouverture et de fermeture d'un clapet purgeur de compresseur, destiné à un bloc moteur à turbine, assurant que les limites d'accélération et de décélération ne sont pas atteintes avant 5 l'ouverture du robinet purgeur. Il est courant de pouvoir un bloc moteur à turbine de clapets de purge de compresseur qui, jusqu'ici, servent à purger l'air de décharge du compresseur pendant certains régimes opérationnels du bloc moteur. En général, de telles commandes sont ac-10 tionnées durant l'élan, alors que le moteur accéléré et sont fermées lorsqu'une certaine condition est atteinte. Ainsi, au-dessus d'un point déterminé, les purges du compresseur sont maintenues fermées et sous un point déterminé, elles sont maintenues ouvertes. Le but de cette invention vise à prévoir la purge de ma-15 ni ère qu'en dessous d'une vitesse corrigiêe déterminée et au-dessus d'une viteœe corrigée déterminée supérieure, les clapets purgeurs s'ouvrent et se ferment respectivement. Entre ces deux points de vitesse corrigée, les clapets purgeurs s'ouvrent ou se ferment, selon que le moteur fonctionne au-dessus ou en-dessous d'un pour-20 centage déterminé de la ligne d'opération du moteur en régime permanent. De plus, ce système assure que la commande de carburant ne permet pas au moteur de fonctionner, lors de l'accélération ou de la décélération, avant l'ouverture du robinet de purge du moteur. 25 Un principal objet de la présente invention.vise â procu rer un moyen perfectionné permettant de prévoir 1'ouverture et la fermeture d'un clapet de purge de compresseur pour bloc-moteur à turbine. Une caractéristique de cette invention consiste à ouvrir 30 les clapets de purge de compresseur, en-dessous d'une certaine vitesse corrigée et à les fermer au-dessus d'une vitesse corrigée déterminée supérieure, puis à les ouvrir et les fermer entre les deux vitesses déterminées, lorsque le moteur marche au-dessus et en-dessous d'un certain pourcentage de sa ligne d'opération en 35 régime permanent. L'ouverture et la fermeture des purges pendant une accélération ou une décélération, tel que décrit précédemment permettent des accélérations ou décélérations plus rapides du moteur . Un autre objet de cette invention vise à assurer que la 40 commande de carburant empêche le moteur de marcher sur les lignes 71 15287 2 2086433 d'accélérations et de décélération, avant que les purges ne soient en position ouverte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre 5 de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: La Figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation privilégié. La Figure 2 est une représentation graphique du mécanisme 10 de programmation de la présente invention. La Figure 3 est une illustration schématique partiellement en coupe, du mode de réalisation privilégié de cette invention. Se référant à la Figure 1, on peut y voir un bloc-moteur à turbine comprenant une section compresseur généralement illus-15 trée par la référence numérique 10, une section brûleur désignée en général par la référence 12 et une section turbine désignée par 14. La commande de carburant illustrée par 16, sert à mesurer la quantité de carburant nécessaire â la marche du moteur â 1'intérieur de l'enveloppe ou des confins des lignes d'accélération 20 et de décélération illustrées en Fig.2, et à maintenir le moteur sur la ligne de régime permanent, lorsque celui-ci a atteint cette condition de façon à assurer une économie optimale de carburant à empêcher une brusque variation, ou un éclatement faible ou brusque Une commande de carburant appropriée est décrite dans le brevet 25 US No 2.822.666. La commande de carburant contrôle une pluralité de paramètres d'opération du moteur, comme par exemple, la vitesse du compresseur (Nç), la vitesse d'admission du compresseur ( CIT), la pression de décharge du compresseur (CDP), et la position du le-30 vier de commande, chacun étant schématiquement illustré par les li gnes en pointillé respectives 18, 20, 22 et 24, en vue de jauger la quantité correcte de carburant destinée à la section brûleur^ Aulieu de détecter la pression de décharge du compresseur, la commande de carburant détecte la pression d'admission de celui-ci ce 35 qui modifie simplement les pentes des courbes d'opération d'un type particulier de moteur. Selon le cas, il suffit de dire que la commande de carburant détecte la vitesse du compresseur et la position du levier de commande, pour produire un signal d'erreur de vitesse, et un signal indicateur de , pour commande de l'opéra-40 P 71 15287 3 2086433 tion du moteur en régime permanent, détecte la température d'admission du compresseur et la vitesse pour production d'un autre signal indicateur de _f , pour les limites d'accélération et de P décélération et multiplie ce signal par les pressions réelles de 5 décharge ou d'admission du compresseur. Puisque le fonctionnement de la commande de carburant n'est pas considéré faire partie de cette invention, la description détaillée en a été exclue dans un but de simplification, mais il est à noter dans la description à W suivre, que le signal d'erreur de vitesse _f est émis comme une in p ' entrée au mécanisme de commande de purge, pour commande du dispositif de mise en action de la purge. Ainsi, pour rendre les commandes de carburant efficaces, est-il nécessaire pour employer la présente invention, d'utiliser la position des cylindres de multiplication comme signal d'entrée. Par conséquent, dans le cadre de la présente invention il est seulement nécessaire de considérer que la position du cylindre de la commande de carburant divulguée dans le brevet No 2.822.666 représente une indication du paramètre p Tel qu'illustré par le graphique de la Fig.2, les program-mes d'accélération et de décélération indiqués conjointement à une température comprennent la courbe A représentant la ligne de température maximale, la courbe B représentant le point au-dessus duquel s'ensuit l'impulsion du compresseur, et la courbe C illustrant la ligne de décélération. La courbe D représente la ligne d'opérais tion du moteur en régime permanent et la zone ombrée du graphique représente cette portion, où il est souhaitable de prévoir l'ouverture des purges. De ce qui précède, il est à noter que la commande de carburant sert à s1 assurer que le moteur marche sur une ligne de régime permanent ou constant et que son opération a lieu 30 dans les limitations d'accélération et de décélération. Tel qu'illustré en Fig.2, les purges doivent s'ouvrir entre 0% et 78% de la vitesse corrigée N_ et se fermer entre 95% et V© 100% de N_ . Entre 78% et 95%, les purges sont ouvertes ou- fermees, v/s~ 35 selon l'écart des conditions requises du moteur, de la ligne de régime permanent présent. Tel qu'énoncé au-dessus et en dessous des lignes supérieure et inférieure E et F, les purges sont en position fermée. De la description à suivre, il ressort que ces conditions sont possibles par l'intermédiaire des mécanismes décrits ci-dessous 40 se référant maintenant à la Fig.l, le dispositif de mise 71 15287 4 2086433 en action de la purge illustré en général par la référence 30 sert à ouvrir et fermer les clapets de purge 32 du moteur (un seul est illustré). Ces clapets purgeurs peuvent prendre une forme quelconque, être par exemple du type divulgué dans le brevet US No 5 3.057.541. La Figure 3 illustre maintenant les détails de l'invention, dans laquelle la bielle 34 du dispositif de mise en action 30 est entraînée par le piston 36 localisé dans la cavité 38. La soupape pilote désignée généralement par la référence numérique 40, sert 10 à appliquer de forte et basse pressions de chaque côté du piston 36, en vue de son déplacement dans le sens d'ouverture ou de fermeture des purges. La soupape pilote 40 comprend une bobine 42 comportant des surfaces ou saillies 44 et 46 et 48 servant à faire communiquer les divers orifices, pour commande de l'écoulement 15 dans et hors de la cavité 38 du servo-moteur 30. Tel qu'illustré, la pression de débit (PS) provenant d'une source d'approvisionnement (non illustrée) est admise dans la couronne 50 par la canalisation 52 et dirigée dans la cavité 38, pour agir du côté droit du piston par l'intermédiaire de la conduite 54 et de la couronne 20 ou anneau 56. L'autre extrémité du piston 36 communique avec la pression de vidange (PD) dans la canalisation de vidange 58, par la voie de la tuyauterie de raccordement 60, des orifices annulaires 62 et 64 et de la canalisation 66. La bobine 42 est actionnée par un semi servo-piston 68, dont une extrémité 70 est 25 continuellement soumise à la pression régulée (Pn) qui y est ad-mise par la canalisation 72^ De préférence, un régulateur de pression approprié (non illustré) est à utiliser pour la pression (PR) constante. Cette pression régulée est entraînée ver un clapet à charnière désigné généralement par 74 par la canalisation 76, 30 le limiteur fixé 78 et le passage foré 80. Lorsque l'orifice de l'extrémité de canalisation 76 contrôlée par le clapet 77 est tel qu'illustré par la Fig.3, en position fermée aucune chute de pression n'a lieu à travers le limiteur 78 et la pression d'amont appliquée du câtë droit du piston 68, par la voie de bifurcation 86, 35 la soupape de sélection 88 et la voie 90, est égale à la pression de débit PR. Puisque, la surface du piston, du côté droit, est le double de celle du côté gauche, la semelle 42, se déplace pleinement vers la gauche contre la butée 92 réglable et fixe. Lorsque le clapet à boisseau et le servo-moteur se trouvent dans la posi-40 tion illustrée en Fig.3, les purges sont maintenues ouvertes. Dans 71 15287 5 ' 2086433 cette position, la saillie 49 de la bobine 42 se trouve sur la droite de l'orifice annulaire 51, débloque la chambre 96, qui communique avec la pression régulée y étant admise par la voie 72. Ceci sert à désarmer les clapets à charnière 98 et 100, qui commu-5 niquent à l'aide de la canalisation 102 et des voies de raccordement 104 et 106. Il est à noter aussi que la bille 108 de la soupape de sélection 88 repose contre l'extrémité de la canalisation 110, de façon à empêcher tout écoulement à l'intérieur. Les injec-teurs 112 et 114 sont commandés par les clapets à charnières res-10 pectifs 115 et 116, chacun contrôlant la zone ou surface située entre l'extrémité de l'injecteur et leur surface respective de marche ► Le fonctionnement des clapets est décrit ci-dessous. Tel qu'observé, le galet 118 porté par le levier d'appui 119 relié pour pivoter au pivot 120, est ajusté à l'aide d'une 15 came à 3 dimensions 122, qui se déplace linéairement en fonction de la vitesse, et tourne en fonction de la température d'admission du compresseur. Pour une description plus détaillée des cames à 3 dimensions, se référer au brevet No 2.822.666. La coupe de la came est ainsi faite en vue de fournir un signal indicateur de la 20 vitesse corrigée. Le galet d'entraînement 118 actionné par le . ressort 124 pour épouser le contour de la came, commande la mise en place du clapet 77 pour que lorsque le galet d'entraînement se trouve sur un rayon plus fort de came 122, il tourne vers la droite et ouvre le clapet 77, faisant alors sortir le servo-fluide de 25 la canalisation 76 et accroissant ainsi la chute de pression à travers le limiteur 78. La pression alors la plus basse dans la voie 76, se fait alors ressentir derrière le piston 68, après s'être acheminée dans la soupape de sélection 88 et la voie 90, puis la pression supérieure, en action dans la chambre 70; chasse 30 la semelle vers la droite contre la butée réglable 126, ce qui contribue à faire communiquer le côté gauche du piston 36 avec la haute pression, puis son côté droit avec la basse pression, et à chasser le piston 36 vers la droite, en vue d'ouvrir la purge du servo-moteur . Il est évident que les surfaces 44 et 46 étant dë-35 placées vers la droite, la voie de vidange 60 est bloquée de la voie 66, et la pression d'alimentation, en canalisation 52, s'écoule vers la gauche de la surface ou saillie 46, dans la canalisation 66, en ouvrant la voie de vidange 60 à la canalisation 54, par l'intermédiaire des anneaux 130 et 56. La pression régulée, 40 en canalisation 72, est par conséquent mise en communication avec 71 15287 6 2086433 la voie 102, par la saillie 49 et la couronne ou anneau 51, pour armer les clapets 98 et 100. De ce qui précède, il est à noter que la purge est mise en action et d'abord ouverte, est ensuite fermée lorsque le dispositif 5 d'entraînement 118 se trouve élevé d'un certain degré par la came 122. Puisque, cette dernière est réglée à l'aide de la vitesse corrigée, la purge se ferme donc à une vitesse corrigée déterminée disons 78%. De même, apparait-il que les clapets 115 et 116 se trouvent armés â cette condition, et ces clapets écartés des in-10 jecteurs respectifs 112 et 114 par le choc de l'écoulement du fluide s'en déchargeant sont commandés par la barre 134 ayant une configuration d'ensemble en T. Une extrémité de cette barre 134 est rattachée, pivotante, au levier coudé, et l'autre extrémité est reliée pour pivoter, à 15 l'articulation 138. Cette articulation est couplée au levier 140 qui est commandé en fonction de produit par la commande de P~ carburant, tel que décrit précédemment. Le galet 142 commandé par la came 144 qui peut être reliée à un arbre commun à la came 122, 2Q est déplacé en fonction de la vitesse et de la température d'admission du compresseur. Ce signal combiné est transmis à l'articulation 138 par le levier coudé 150. Il ressort que la barre en ëquerre en T, 134 tourne autour du pivot 152 toutes les fois ou la biellette 138 se déplace hori-zontalement. Ainsi, toutes les fois ou le levier 140 ne concorde pas avec la position du galet 142, c'est-à-dire, si le signal ne concorde pas avec le signal produit par la came à 3 dimen- P~ sions 144, 1'ëquerre en T 134 se déplace horizontalement contre la butée réglable 154 ou la butée 156, selon que le signal provient 30 du dessus ou du dessous de la ligne de régime constant. Dans les deux cas, la rotation du Té 134 débouche un des clapets 115 ou 116 réduisant alors la chute de pression à travers les limiteurs fixes 158 ou 160. Le sélecteur 162 détermine la plus forte des deux pressions des canalisations 104 ou 106, et transmet ce signal, par . 35 l'intermédiaire de la voie 110, dans la voie 90, pour agir contre le piston qui à son tour, déplace la semelle 42 vers la gauche Ceci entraîne les saillies de la bobine .42 à inverser les communications des voies 54 et 66, à travers le piston 36, de façon à relier celle branchée à la pression de vidange, à la pression 40 d'approvisionnement, et l'autre précédemment reliée à la pression 71 15287 7 2086433 d'approvisionnement, à la pression de vidange, pour mise en place et ouverture du servo-moteur 34, tel qu'illustré en Fig.3 Ainsi à un certain pourcentage déterminé, andessus et en-dessous de la ligne de régime constant, le servo-moteur, entraîne les purges à 5 s'ouvrir, disons entre 78% et 95% de la vitesse corrigée. Pour s'assurer que la commande de carburant n'atteint pas la ligne d'accélération, avant l'ouverture du servo-moteur de purge du compresseur on a recours à une rétroaction réglée. La bielle 170 convient particulièrement bien en communiquant le mou-10 vement de mise en action à l'équerre. Le cylindre 172 porté par la bielle de connexion 170, appuie contre le bras incliné du levier coudé 136, qui porte le pivot flottant 152 en vue d'une mise en place rectiligne. Lorsque le dispositif de mise en action 30 se trouve en position de purge fermée, l'équerre 136 se trouve à un 15 court intervalle des clapets de commande 115 et 116, lequel intervalle est déterminé par le pourcentage de la distance d'ëloi-gnement des lignes E et F de la Figure 2, de celle de régime constant. Tel que noté précédemment lorsque le levier de l'équerre 136 forme un angle résultant de la différence de et de la came 20 P~ à trois dimensions 144, les clapets 115 ou 116 sont en position fermée. Tel que mentionné antérieurement, la soupape-pilote 42 se trouve contre la butée 92, pour entraîner l'ouverture des clapets purgeurs de compresseur. Lorsque le servo-moteur de purge du com-25 presseur 34 se déplace en position d'ouverture, le cylindre 172 porté par la bielle de connexion 170, traduisant la surface angulaire du levier coudé 136, entraîne le pivot flottant 152 à s'éloigner ou à reculer des clapets 115 et 116. A son tour, ce déplacement permet à l'équerre 134 de former un angle plus important que celui formé sous l'action du levier 140 et de la came à trois dimensions 144. Le mouvement du levier de l'équerre contribue à permettre à la commande de carburant d'atteindre la limite d'accélération, assurant ainsi que cette commande guide le servo-moteur de purge vers la limite d'accélération ou vers celle de décé-lération, mais aussi que les purges du compresseur s'ouvrent avant que ces limites ne soient atteintes. Au-dessus d'une vitesse corrigée de 95%, il est nécessaire que les purges soient toujours fermées. Par conséquent, tout déplacement angulaire de régime constant du levier d'ëquerre 136 .n doit ne pas actionner les clapets 115 et 116. Dans ce but, une 71 15287 8 2086433 autre montée de came est réalisée sur la came â trois dimensions 122, correspondant à la vitesse corrigée de 95%. A ce moment, en fait, de l'emplacement d'extrême droite de la came 122, le levier 119 est chassé vers le haut, pour embrayer le plongeur 178 qui, 5 tel qu'illustré schématiquement, embraye le bras incliné du levier coudé 136 et le fait tourner dans le sens des aiguilles d'une montre déplaçant le pivot flottant 152 vers la droite. Ceci assure que les clapets 115 et 116 sont rendus inopérants. Tel qu'observé, lorsque le levier 119 tourne dans le sens 10 des aiguilles d'une montre autour du pivot 120, il éloigne le clapet 77 de l'injecteur 74 et accroît la chute de pression à travers le limiteur 78, pour faire baisser la pression agissant sur le côté droit du piston 68, le faisant se déplacer vers la droite contre la butée 126. Ceci permet la communication de la voie 66 15 avec la servo-pression et de la voie 54 avec la pression de vidange entraînant le piston vers la droite, donc le servo-moteur à se déplacer en position fermée de purge. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent 20 d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 25 71 15287 9 2086433 REVENDICATIONS 1. Commande pour ouverture et fermeture des purges de compresseur, pour -un bloc-moteur à turbine comportant un compresseur, une commande de carburant régulant l'écoulement de ce carburant, 5 pour établissement des conditions d'opération de ce bloc-moteur en régime constant, accélération et décélération? cette commande comprenant un servo-moteur pour réglage des purges en position ouverte et fermée est caractérisée par le fait qu'elle comprend un moyen sensible à la vitesse de rotation du bloc-moteur, pour 10 commande dudit servo-moteur, de façon à ouvrir les purges entre u-ne première gamme déterminée de vitesses de rotation, et à les fermer au-dessus d'une gamme supérieure déterminée de vitesses de rotation, un moyen sensible à une condition de la commande de carburant, pour commande dudit servo-moteur et fermer les purges à un 15 certain pourcentage de condition opérationnelle en régime constant entre lesdites vitesses déterminées de rotation, puis ouvrir ces purges avant lesdites conditions d'opération du bloc-moteur en accélération et décélération, entre lesdites vitesses déterminées de rotation. 20 2. Commande selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le moyen sensible à la vitesse de rotation du bloc-moteur est sensible aussi à la température d'admission au compresseur du moteur . 3. Commande selon la revendication 2, caractérisée par le fait 25 que le moyen sensible à la vitesse de rotation comprend une soupape-pilote à commande hydraulique, une servo-pression et une pression de vidange, puis un accouplement hydraulique, pour application de pression de vidange et servo-pression audit servo-moteur, et commande de son déplacement. 30 4. Commande selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la soupape-pilote ou témoin comprend un semiservo-piston, une pression régulée, continuellement appliquée à un côté du semiservo-piàbn et un moyen pour contrôle de la pression sur l'autre côté de ce piston, et mise au point rectiligne de la soupape pilote. 35 5. Commande selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le moyen sensible à la vitesse de rotation du moteur et à la température d'admission du compresseur consiste en une came à 3 dimensions.' 6. Commande selon la revendication 5, caractérisée par le fait 40 71 15287 10 2086433 que le moyen sensible à une condition de commande de carburant comprend des moyens â soupape reliés hydrauliquement et parallèlement, puis un connecteur mécanique, pour actionner sélectivement l'un ou l'autre des-moyens-soupapes et mieux contrôler la pression 9 sur l'autre côté dudit semiservo-piston. 7. Commande selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la soupape-pilote comprend un moyen pour aimer et désarmer les moyens-soupapes, parallèlement reliés. 8. Commande selon la revendication 7, caractérisée par le fait 10 que le moyen de couplage relie les moyens-soupapes parallèlement espacés et la came à 3 dimensions, et par le fait qu'il comprend un levier d'équerre fixé pour rotation autour d'un pivot et dont un jambage positionne un des moyens-valves et dont l'autre montant positionne l'autre moyen-soupape. 15 9. Commande selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le servo-moteur comprend un élément-piston, des moyens de rétroaction, couplant celui-ci au levier d'équerre pour mise au point dudit pivot. 20