Brevet FR2059650A1 — publié le 19710604

La présente invention concerne les systèmes de commande à circuit logique fluides ou système "fluidique8" „ Le système fluidique de l'invention comprend un organe d'actionne ment à pression de fluide, un élément logique dont une entrée d'alimentation 5 reçoit une première pression de fluide et dont deux entrées de commande reçoivent,respectivement, une seconde et une troisième pression de fluide, l'élément logique étant sensible à la pression différentielle qui existe entre ses deux entrées de commande pour commander proportionnellement le dispositif d'action-nement, et un venturi dont le col fournit la seconde pression de fluide, le 10 venturi étant connecté de manière à recevoir un fluide à une pression sensiblement proportionnelle à la première pression de fluide, de façon que l'organe d'actionnement soit commandé lorsque le rapport entre la première et la troisième pression de fluide atteint une valeur prédéterminée. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un système 15 comprend une turbine à gaz équipée d'un étage de soufflante et d'un étage compresseur haute pression, un élément fluidique bistable comportant une entrée d'alimentation, deux entrées de commande, deux branches de sortie et un évent d'échappement, l'entrée d'alimentation recevant la pression de l'étage haute pression du compresseur et la première entrée de commande recevant la pression 20 de l'étage de soufflante , un venturi étant connecté de manière à recevoir la pression de 1'évent d'échappement et son col étant relié à la seconde entrée de commande, le système comprenant en outre un organe d'actionnement sensible à la j pression différentielle entre les branches de sortie de l'élément bistable pour modifier le fonctionnement de la turbine à gaz lorsque le rapport des pressions 25 produites par l'étage de soufflante et par l'étage compresseur atteint une valeur prédéterminée„ D'autres caractéristiques et avantages de l'invention assortiront plus clairement de la description détaillée d'une forme de réalisation et des dessins annexés sur lesquels 5 30 La figure 1 est un schéma du système de commande fluidique de l'invention. La figure 2 est un schéma d'une variante de système de commande fluidique» La figure 3 est un schéma d'une autre variante de système de 35 commande fluidique. 70 30790 2 2059650 La figure 4 est un graphique des divers rapports de pression apparaissant dans le système de commande de la figure 1» Le système de commande fluidique de la figure 1 est principalement destiné à la régulation du rapport existant entre la pression P^ d'un étage 5 haute pression 7> et la pression FF d'un étage de soufflante 9, du compresseur d'une turbine à gaz 11, Comme le montre la figure 1, un élément bistable 6 réalisé en logique fluidique comporte une entrée 8 connectée de manière à recevoir la pression P. à travers un sélecteur de rapport de pression 10„ Le sélecteur 10 a pour 10 effet de faire chuter la pression P^ de façon que la pression réellement appliquée à l'entrée 8 soit P „ L'élément 6 comporte deux entrées de jet de commande 12 et b l4,dont l'une (12) reçoit la pression PP. L»évent 16 de l'élément bistable est relié à un venturi 18 dont le col est relié à l'autre entrée de jet de commande l4„ L'échappement du venturi 15 est à une pression égale ou inférieure à PP. L'élément bistable 6 comporte également deux branches de sortie 20 et 22 que l'on utilise pour commander différentiellement le piston 25 d'un organe d'actionnement 24. Ainsi, sur la figure 1, la pression P02 du fluide de la branche 20 sollicite le piston 25 vers la gauche, alors que la pression 20 poi du fluide de la branche 22 le sollicite vers la droite. L'organe d'actionnement 24 est disposé de manière à actionner un interrupteur 26. Le sélecteur de rapport 10 c omprend une plaque de base percée d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie, une plaque réglable comportant plusieurs paires d'orifices de diamètres différents et une plaque de serrage. 25 Toutes les paires de trous de la plaque réglable sont reliées par un passage torique formé dans la plaque de serrage, de façon qu'en faisant tourner la plaque réglable, on puisse mettre en communication les différentes paires de trous avec les orifices d'entrée et de sortie de la plaque de base pour régler de manière correspondante la perte de charge introduite par le sélecteur. 30 En service, le fluide à la pression P^ est introduit dans le sélecteur de rapport 10 dont le réglage correspond à la pression voulue P S à l'entrée 8 de l'élément fluidique 6= Si le rapport de pression P^/PF est relativement faible, la pression PV de 1'évent est également relativement faible. La pression de sortie du venturi 18 étant égale ou inférieure à FF, 35 la pression PR,qui règne au niveau de son col, est inférieure à la'pression PF 70 30790 3 2059650 à cause de l'effet de dépression. Le fluide de la source de pression est ainsi aiguillé dans la branche de sortie 20 et agit sur l'organe d®actionnement 24 pour maintenir ouvert l'interrupteur 26. Lorsque la pression P^ augmente par rapport à la pression FF, la pression PR, qui règne au niveau du col du venturi., 5 continue à diminuer jusqu'à ce que le fluide atteigne la vitesse du son au niveau du col,bloquant le venturi. A partir de cet instant, toute augmentation de la pression P^ provoque une augmentation de la pression PR au niveau du col, jusqu'à ce que cette dernière finisse par devenir supérieure à la pression PP. A ce moment, le fluide qui circulait dans la branche 20 est aiguillé vers la 10 branche 22 et l'organe d1actionnement ferme l'interrupteur 26. L'interrupteur 26 est ainsi actionné pour indiquer que le rapport P^/PF a atteint une valeur prédéterminée. Si la pression diminue suffisamment pour que la pression PR devienne inférieure à la pression FF, le jet de fluide qui traverse l'élément 15 bistable 6 est à nouveau aiguillé vers la branche 20. Cependant, la valeur du rapport P^/FF à laquelle se produit cette commutation est légèrement inférieure à la valeur du rapport P^/FF à laquelle s'était effectuée la commutation initiale, du fait de l'hystérésis du dispositif. L'interrupteur électrique 26 est utilisé pour commander le débit de carburant de la turbine à gaz de façon 20 à maintenir le rapport de pression P^/PF au-dessus ou au-dessous de la valeur prédéterminée, selon le cas. En variante, l'interrupteur électrique peut servir à commander une soupape de décharge 13 ou toute autre pièce mobile de la turbine à gaz. La figure 4 est un graphique des caractéristiques du système 25 de commande fluidique de l'invention. Pour la courbe A, les ordonnées indiquent le rapport de la pression différentielle de commande PR-PF à la pression de commande PF et les abscisses le rapport de pression PS/FF. Pour la courbe B, les ordonnées indiquent le rapport de la pression différentielle de sortie P01-P02 à la pression de commande FF. Les courbes mettent en évidence une 30 décroissance initiale des rapports due à la dépression au niveau du col du venturi, puis, après le blocage du venturi, une augmentation de pression suivie du basculement de l'élément bistable, l'effet d'hystérésis apparaissant clairement. La figure 2 représente une variante du système de commande 35 fluidique de l'invention, dans lequel les éléments correspondant à ceux de la 70 30790 4 2059650 figure 1 portent les mêmes références» Sur la figure 2, le venturi 18 n'est pas alimenté par 1'évent 16» mais reçoit directement la pression à travers un sélecteur de rapport de pression 30» Dans un tel système, on dispose d'une pression de fluide supé-5 rieure pour commander l'organe d"actionnement (non représenté) du fait que le sélecteur 10 n'est plus dans le circuit de pression qui va de la source à l'élément fluidique» On voit cependant que cette disposition augmente la consommation totale de fluide du système» 10 La figure 3 représente un autre système de commande fluidique fournissant une sortie proportionnelle à l'écart du rapport de pression P^/PF d'une valeur prédéterminée. Dans ce cas, l'élément bistable est remplacé par un amplificateur proportionnel 32. Comme dans le système de la figure 2, une entrée de jet de commande 38 reçoit la pression à travers un orifice variable 15 36 et un venturi 34, tandis que l'autre entrée de jet de commande 40 reçoit la pression FF. Les deux branches de sortie 42 et 44 de l'amplificateur proportionnel commandent un vérin 46 en fonction de la pression différentielle existant entre les deux entrées de jet de commande. L'évent d'échappement de l'amplificateur proportionnel 32 comporte un limiteur 48 qui permet d'augmenter 20 ie rendement de l'amplificateur 32. Le vérin 46 est relié à l'orifice variable 36 de façon que, lorsque le rapport des pressions d'entrée P^/PF augmente au-dessus d'une valeur de référence» le piston se déplace et fasse varier le limiteur d'entrée pour ramener le rapport P^/PF à la valeur de référence. Le vérin s'arrête 25 lorsque P^/EF est à la valeur de référence. Il va de soi que le système fluidique décrit peut servir à la commande d'une machine ou d'un dispositif autre qu'une turbine à gaz» 70 30790 5 2059650 REVENDICATIONS 1„ Système de commande à logique fluide,, caractérisé en ce qu'il comprend un organe d"actionnement à fluide (24) „ un élément logique (6), dont une entrée (8) reçoit une première pression (P^)» et dont deux entrées de commande (12, 14) reçoivent,respectivement^une seconde et une troisième pression 5 de fluide (PS, PR), l'élément logique (6) étant sensible à la pression différentielle (PS-PR) qui existe entre les deux entrées de commande (12, 14) pour commander proportionnellement l'organe d®actionnement (24)s et un venturi (18) au col duquel est prise la seconde pression de fluide (PR)» le venturi (18) étant connecté de manière à recevoir un fluide à une pression (PV) qui est 10 sensiblement proportionnelle à la première pression de fluide (P^) pour faire fonctionner l'organe d'actionnement (24) lorsque le rapport de la première à la troisième pression de fluide (P^/PF) atteint une valeur prédéterminée. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément logique comporte un évent d'échappement (16) qui est directement relié à l'entrée 15 du venturi (18). 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première pression de fluide (P^) est transmise au venturi (18) à travers un orifice variable (30). 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3» 20 caractérisé en ce que l'élément logique (6) comprend un élément fluidique j bistable qui commande le fonctionnement de l'organe d'actionnement (24) en mode tout ou rien„ 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,' caractérisé en ce que l'organe d'actionnement (24) commande un interrupteur 25 électrique (26). 6. Système selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément logique (6) comprend un amplificateur fluidique proportionnel qui commande le fonctionnement de l'organe d'actionnement .(24) proportionnellement à la différence de la seconde et de la troisième pression 30 (PS-PR). 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement (24) est relié à un limiteur de débit de fluide qui règle la 1 BAD ORIGINAL 70 30790 6 2059650 première ou la troisième pression (E^ ou FF), de façon à réguler à une valeur constante le rapport de la première à la troisième pression» 8» Turbine à gaz comprenant un étage de soufflantes d'entrée et un étage de compresseur haute pression, caractérisée en ce qu'elle comporte 5 également tin système de commande à logique fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 7* dans lequel la première pression de fluide (P^) provient de l'étage de compresseur haute pression (7) et la troisième pression de fluide (PF) provient de l'étage de soufflante d'entrée (9)° « 9. Turbine à gaz selon la revendication 8 comprenant une soupape 10 de décharge d'air dont le fonctionnement modifie l'écoulement du fluide à l'intérieur de la turbine, caractérisé© en ce que ladite soupape (13) est commandée par l'organe d'actionnement (2^) du système de commande à logique fluide □ \ BAD ORIGINAL