Brevet FR2250023A1 — publié le 19750530

L'invention concerne un appareil de commande de f'alientation en carburant d'un moteur à turbine à gaz. Selon 'tinvention, un appareil de commande de l'alimentation en carburant dtun moteur à turbine à gaz co-porte un dispositif doseur de débit réglable à travers lequel le carburant s'écoule, en service, pour parvenir jusqu'au moteur, des moyens sensibles aux conditions de fonctionnement du moteur pour faire varier le débit de carburant à travers ce dispositif, des moyens sensibles à la vitesse du moteur pour commander la chute de pression à travers le dispositif et des moyens formant arrêtoir nobiles en réponse aux variations ae la chute de pression pour limiter l'importance dont le débit de carburant peut être modifié par le dispositif. Un exemple d'un appareil de commande selon l'invention sera décrit maintenant en se référant au dessin annexé dans lequel les figures 1 et 2 représentent schématiquement les diverses parties d'un appareil de commande de l'alimentation en carburant ; ces figures doivent etre considérées en combinaison. Les dessins représentent un ensemble de commande de l'alirnntation en carburant d'un moteur à turbine à gaz à trois étages, c'est-à-dire un moteur ayant trois compresseurs et trois turbines correspondantes portés sur des arbres concentriques. Une pompe centrifuge 11 alimente en carburant une pompe volumétrique 12 entraînée par le moteur 10. Un clapet de sureté à ressort 13 est monté en parallèle avec la pompe 12. En aval de la pompe, est montré un dispositif doseur de débit réglable 14 qui comprend un manchon 15a monté coulissant par rapport à un manchon fixe 15b. Dans les manchons 15a et 15b est monté coulissant un autre manchon 17. Le manchon 17 comporte des orifices triangulaires 18 qui peuvent se déplacer par rapport à un intervalle 19 formé entre les manchons 5a, 15b pour former un orifice doseur de débit réglable. Le manchon 15a peut être déplacé dans un sens par rapport au manchon 15b, afin de réduire le débit de fluide, par un ensemble de volant régulateur entraîné pr l'arbre à grande vitesse du moteur 10. Un levier 21 est en appui contre le manchon 15a, le levier 21, corne réprésenté sur la figure 1, etant monté mobile autour d'un axe fixe 22 et comportant un bras 23 muni sur un bord d'une surface de came 24. Un organe de came 25 comporte deux surfaces de came 26, 27 qui sont formées le long des cotés opposés de l'organe 25. Deux galets supports 28, 29 sont en appui contre la surface de came 27 et les positions des galets 28 et 29 sont réglables au moyen de tiges filetées. Un dispositif de transmission 30 comporte un organe support 31 sur lequel deux bras 32, 33 sont montés pivotants. Des galets d'appui 34, 35 respectivement montés sur les extrémités des bras 32, 33 sont en appui sur les surfaces de came 24 et 26. Les galets 34, 35 sont sollicités vers l'exterieur en appui contre leur surface de came respective par un ressort 36, la disposition étant telle que le ressort 36 agit, par l1inter- médiaire du levier 21, pour solliciter le manchon 15a à l'encon- tre d'un déplacement provoqué par le dispositif de volant régulateur 20. Le support 31 est monté de façon à se déplacer par pivotement autour d'un axe fixe entre les surfaces de came 24, 26 de sorte que le moment de la force du ressort 36 autour du pivot 22, et ainsi la force de sollicitation appliquée au manchon 15a, est variable. Le support 31 peut être déplacé par une came 37 qui est, à son tour, actionnée par un levier 38 mobile partir d'une position centrale de ralenti représentée sur la figure 1 dans l'un ou l'autre sens pour demander une poussée vers l'avant ou en sens inverse du moteur 10. il est bien entendu que la poussée en sens inverse est obtenue du moteur 10 par des déflecteurs (non représentés) actionnés en réponse au déplacement du levier 38. La réaction du galet 34 sur 11 organe de came 25 est telle qu'elle sollicite ce dernier vers le haut, en considérant la figure 1. L'organe de came 25 cependant est raccordé par une biellette 39 à une extrêmité d'un levier 40 mobile autour d'un axe 41. Un bras 42 est également susceptible d'etre déplacé autour de l'axe 41 par un moteur pas s pas 44. Le bras 42 peut venir en appui contre l'autre extrêmité du levier 40 de façon à s'opposer à son déplacement en réponse au déplacement vers le haut de l'organe de came 25. Le déplacement dans le sens des aiquilles d'une nontre du bras 42 par le moteur 44 permet ainsi le mouvement pas à pas vers le haut de l'organe 25 pour lui appliquer un réglage d'ajustement récits. Le moteur 44 est commandé par les impulsions de sortie d'un circuit de commande 45. Le circuit 45 est un circuit numérique qui fonctionne en reponse à la vitesse NH de 1 t arbre à grande vitesse du moteur 10, à la température T1 à l'entrée du compresseur du moiteur, au nombre de .ach tZin et à l'altitude de l'avion dans lequel le moteur 10 est monté, à la température d'échappement T7 de la chambre de combustion du moteur et à la position du levier 38. Dans le cas d'une panne du circuit 45, l'organe de came 25 peut être repoussé vers le haut au moyen d'un autre bras 47 qui peut être actionné pour soulever le levier 40 hors de contact avec le bras 42. Le bras 47 peut etre actionné par un levier 48, lorsque ce dernier est déplacé à la position dési- gnée A sur la figure 2. Le manchon 17 du dispositif doseur de débit réglable 14 peut etre déplacé par un levier 5G qui est couplé à un ensemble de soufflets comportant une paire de soufflets montés en série 51 et 52. Le soufflet 50 est sous vide et le soufflet 51 est soumis intérieurement à une pression intermédiaire P3 fournie par le compresseur du moteur. Les deux soufflets 51,52 ont soumis extérieurement à une pression P4P qui est fournie par un potentiomètre fluidique qui comprend des étranglements 53, 54 raccordés en série entre la pression P3 et une pression P4 prélevée à la sortie de l'étage de copression final du moteur. n service, par conséquent, le dispositif doseur de débit réglable 14 fonctionne en réponse un accroissement de la pression P4P ou a une diminution de la pression P3 pour accroitre le débit de carburant. Le dispositif 14 fonctionne également en réponse à un accroissement de la vitesse NH de l'arbre à grande vitesse du moteur pour réduire le débit du carburant et le manchon 15a est sollicité, à l'encontre de son déplacement par l'ensemble de volant régulateur 20, par le ressort 36 agissant par l'intermédiaire du levier 21.La forcé de sollicitation appliquée par le ressort 36 est accrue par le déplacement du levier 38 dans l'un ou l'autre sens à partir de sa position centrale de ralentit Le déplacément du manchon 15a est limité par des butées d'arrêt réglables 55, 56 qui servent à limiter respectivement l'accélération et la déccélaration. Des moyens servant à régler automatiquement la butée 56 seront décrits en détail ultérieurement. Le déplacement du manchon 17 dans le sens qui provoque la diminution du débit de carburant est limité par la venue en contact d'un organe d'extrêmité du soufflet 51 avec une cale 58 qui peut être tournée par le levier sélecteur 48. La came 58 est telle qu'elle comporte une première position limite sélectée par la position B du levier 48, telle que représentée sur la figure 2, et une seconde position limité sélectée par les positions C ou D du levier 48. La position B du levier 48 correspond à la marche normale du moteur et les positions C et D correspondent respectivement aux conditions de démarrage du moteur 10 avec un mélange "riche en carburant" et "pauvre en carburant. La came 58 assure, pour une vitesse donnée du moteur telle que manifestée par la position du manchon 15a, un débit minimal de carburant à travers le dispositif doseur de débit 14. Une tige 60 qui s'étend axialement dans le manchon 17 se termine axialement par un élément de piston 61 monté dans un alésage en gradin 62. Les extrêmités de l'alésage 62 comnuniquent respectivement avec les côtés amont et aval du dispositif doseur de débit 14. L'alésage 62 comporte des orifices 63 qui communiquent, par l'intermédvere d'un passage 64, avec les cOtés amont de la pompe 12. L'élément 61 coopère avec les orifices 63 pour former une vanne de décharge pour le dispositif doseur de débit 14. Un autre élement de piston 65 est monté coulissant dans l'élément de piston 61. Le mouvement de coulissement de l'élément de piston 65 par rapport à l'élément de piston 61 est limité dans les deux sens. L'élément de piston 65 coopère avec des orifices 67 formés dans l'élément de piston 61 pour définir ourle vanne 'tran-lment en série avec le dispositif doseur de débit 14. es orifices 57 communiquent, par I'intermdiaire d'un passage 6E, avec un autre ensemble de vanne 69 qui sera décrit ulterieurement. L'élément 65 est sollicité drns une direction dans laquelle il drcouvre~les orifices 67, par la pression régnant en aval du dispositif doseur de débit 14 et dans le sens opposé, par un ressort 70 qui est également en appui contre l'élé- ment de piston 61. a dispositni-est telle que l'espace situé entre les léments 61, 65 est toujours soumis à la pression du passage. 68. Un autre ensemble de volants régulateurs 71 qui est également entraîné à la vitesse NH de l'arbre à grande vitesse du moteur est-en appui contre l'élément de piston 61. Chacun ses volants 71 est en deux parties 71a, 71b mobiles l'une par rapport à l'autre. Des ressorts de torsion 72 sont en appui contre les deux parties 71a, 71b de façon à solliciter l'élément de piston 61 vers lehaut même lorsque les volants 71 sont au repos. Les ressorts établissent ainsi une force minimale sur la tige 60 et, en sollicitant cette dernière vers le haut, établissent une chute de pression minimale à travers le dispositif doseur de débit 14. Un niveau de débit convenable à l'allumage est ainsi établi. Ce niveau ae débit à l'allumage est sensible à l'altitude grâce au déplacement du manchon 17 par les soufflets 51, 52. Le côté aval du dispositif doseur de débit 14 communique, par l'intermédiaire à'un passage 73 et d'un robinet d'arrêt 74, avec les brûleurs pilotes du moteur 10. Le robinet 74 est actionné par le levier sélecteur 48 de façon à être ouvert dans toutes les positions du levier 48 sauf dans la position E qui correspond à l'arrêt du moteur. L'élément de piston 51 est sollicité, à l'encontre de la pression de refoulenent de la pompe 12, dans une direction dans laquelle il réduit le débit de décharge, par un ressort 75. La force exercée par le ressort 75 peut être modifiée par une came 76 qui peut être déplacée en rotation par le levier sélecteur 48 de sorte que, dans la position C du levier 48, (corresnondant au démarrage a-vec un mélange riche en carburant) la force du ressort est accrue et le débit de décharge est réduit. Lors du démarrage, la pression en aval du dispositif doseur de débit est faible et le ressort 70 surmonte cette pression pour solliciter l'élétfent de piston 65 dans le sens de fermeture de la vanne d'étranglement. Pratiquement la totalité du carburant refoulé par la pompe 12 est ainsi fournie par le passage 73 aux brûleurs pilotes du moteur 10. Aux faibles niveaux de débit de carburant par le dispositif doseur de débit 14, la vanne d'étranglement agit ainsi comme une vanne de mise sous pression pour maintenir la pression régnant dans le passage 73 supérieure à celle du passage 68 d'une valeur qui ne tombe pas au-dessous d'une valeur minimale établie par les ressorts 70. Lorsque la vitesse du moteur s'accroit à un niveau auquel les volants 71 fonctionnent, le débit de fluide fourni par le dispositif 14 s'accroit et le débit de fluide refoulé par la pompe 12 s'accroit également. Les prissions en amont et en aval du dispositif doseur de débit 14 s'accroissent. La pression aval surmonte la force exercée par le ressort 70 et l'élément 65 vient en butée contre l'élément 61. Ces éléments se dcplacent alors sensiblement comme un seul bloc et fonctionnent en réponse à la différence des pressions entre l'entrée et la sortie du dispositif de dosage de débit 14. Les éléments de piston 61, 65 fonctionnent égale.raent en réponse à la vitesse NH du moteur, grâce à l'action des volants 71. Dans les conditions, par conséquent, les éléments 61, 65 agissent dans le sens tendant à maintenir la différence de pressions entre l'entrée et la sortie du dispositif doseur de débit sensiblement constante pour toute vitesse NH donnée. Un piston 95 est sensible à la différence de pression ente l'entrée et la sortie du dispositif doseur de débit 14, une réduction de impression en aval du dispositif 14 servant à déplacer le piston 95 à l'encontre de l'action d'un ressort 96. Le piston 95 comporte une tige 97 qui est munie de dents de crémaillère et qui engrène avec un élément denté 98. L'élément 98 comporte également une surface de came qui est en appui contre un galet suiveur de came ou analogue monté sur a butée de décélération 56. Comme précédemment expliqué, la différence de pression entre l'entrée et la sortie du dispositif doseur de débit 14 est fonction de la vitesse NH du moteur. La position de la butée de décélération 56 dépend également de la vitesse NH. Le programme de décélération est, par conséquent, variable en fonction de la vitesse NH d'une manière qui dépend de la configuration de la-surface de came de l'élément 98. La vanne 69 montée entre le passage 68 et les brûleurs principaux du moteur comporte une paire d'orifices de sortie 77, 78 qui communiquent respectivement avec le passage 64 et avec les brûleurs principaux. Un tiroir de commande 79 peut etre déplacé de façon à diviser le débit du passage 68 entre les sorties 77, 78. Le tiroir 79 est sensible à la pression régnant dans le passage 68 et comporte des plages de diamètres différents. Le tiroir 79 est sollicité par la pression régnant dans le passage 73 et par un ressort 80 dans une direction dans laquelle il accroit lendébit de la sortie 77 et reduit le débit de la sortie 78.Le tiroir 79 est sollicité dans le sens inverse par un signal de pression de servocommande dans une chambre 82 dérivé de la pression de la canalisation 73 avec interposition d'un étranglement 83. La chambre 82 communique par l'intermédiaire d'un orifice 84, d'un passage 85 et d'un dispositif de valve pilote 86 avec le passage 68. L'orifice 84 est placé de façon à former une vanne, en coopération avec une plage de tiroir 79. Une condition peut ainsi exister dans laquelle-, avec l'orifice 84 partiellement fermé, les forces agissant sur le tiroir 79 sont en équilibre. Dans cette condition d'équilibre, l'orifice 78 reste au moins partiellement ouvert de sorte que les brûleurs principaux ne sont pas éteints. La"valve pilote 86 est actionnée par un moteur à couple constant 87 qui est commandé par un circuit de commande électronique 88. Le circuit 88 recoit des signaux qui sont fonction des vitesses NL et NI des arbres du moteur basse vitesse et vitesse intermédiaire et également de la température T7 de sorte qu'un accroissement au-delà de niveaux prédéterminés de ces valeurs ouvre la valve pilote 86 pour réduire la pression de servocommande dans la chambre 82 et pour réduire, de ce fait, l'écou- lement de carburant aux brûleurs principaux du moteur.Un res sort 92 est monté entre le tiroir 79 et l'léflent de commande 93 de la valve pilote 86. La disposition est telle que le déplacement de l'élément 93 dans le sens de fermeture de la-valve 86, et de ce fait, de l'accroissement de laApression dans la chambre 82 est opposé par le déplacement résultant du tiroir 79. L'éle- ment 93 adopte ainsi une position d'équilibre dans laquelle la force appliquée par le moteur à couple constant 87 est équilibrée par la force nette exercée par le ressort 92 et par un ressort antagoniste 94. La force exercée par le ressort 92 est fonction du courant fourni au moteur à couple constant 87. Un levier 89 comporte un pivot 90 dont la position est réglable (figure 1) et agit sur l'élément de commande 93 de la valve pilote 86 et peut également être déplacé par le levier 50 du dispositif doseur de débit 14, lorsque le levier 50 a été déplacé d'une distance supérieure à une distance prédéterminée en réponse aux pressions P3 et P4P. Le levier 89 sert ainsi à réduire le débit de carburant fourni au moteur afin de limiter la différence entre les pressions P3 et P4P et, par conséquent, à permettre l'obtention d'une pression de refoulement maximale des compresseurs. La chambre 82 de la vanne 69 communique également par l'intermédiaire d'un passage 90A et d'un robinet d'arrêt 91 avec le passage 68. Le robinet d'arrêt 91 est actionné par le levier sélecteur 48 de façon à n'être ouvert que lorsque ce dernier est dans la position E, c'est-à-dire lorsque le moteur est arrêté. Lorsque le robinet 91 est ouvert, la pression de servocommande dans. la chambre 82 tombe pour provoquer la fermeture complète de 1-' orifice de sortie 78 et le retour de la totalité du débit de carburant fourni à la vanne 69 au coté amont de la pompe 12. Il est bien entendu qu'une butée mobile en fonction de la vitesse NH du moteur pourrait également être utilisée à la place de la butée d'accélération réglable 55 de telle sorte que les programmes d'accélération et de décélération du moteur puissent être tous deux rendus dépendants de la vitesse du moteur. REVENDICATIONS 1 ) - Un appareil de commande de l'alimen- tation er carburant d'un moteur à turbine à gaz caractértsé en ce qu'il comporte un dispositif doseur de débit réglable à travers lequel le carburant s'écoule, en service, pour parvenir jusqu'au moteur ces moyens sensibles aux cord tions de fonction nement du moteur pour faire varier le débit de carburant à travers ce dispositif, des moyens sensibles à la vitesse du moteur pour commander la chute de pression à travers le dispositif et des moyens formant arrêtoir mouilles en réponse aux variations ae la chute de pression pour limiter l'importance dont le débit de car bu -ant peut être modifié par le dispositif. 20) - Appareil selon la revendication 1, ca ract-risé er. ce que le dispositif doseur comporte un organe de commande susceptible d'être deplacé dans des ScfS opposés respectivement pour acroitre et pour rduire le débit de carburant à travers le dispositif et en ce que les moyens formant arrêtoir comprennent une butée contre laquelle cet organe de commande peut venir en ônui pour limiter le déplacement de cet organe dans le sens ae réduction du débit de carburant. 30) - Appareil selon la revendication 2, caractérisé an ce que les moyens formant arrêtoir comprennent un piston soumis sur ses faces opposées aux pressions régnant en amont et en aval du dispositif doseur, le piston coopérant avec la butée pour faire varier la position de cette dernière. 4 ) - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens formant arrêtoir comprennent une came susceptible de tourner en réponse au déplacement du piston et un élément suiveur de came qui oelt partie de la butée précitée. -50) - a Appareil selon l'une des revendications 2 à 4, carac--érisé en ce qu il comporte une pompe pour alimenter le dispositif doseur en carburant, et un ensemble dé vanne de commande disposé an aval du dispositif doseur, l'ensemble de vanne de commande comprenant un orifice d'entre communiquant avec le dispositif- doseur, un- premier orifice de sortie par lequel le carburant peut s'écouler jusqu'au moteur, un second orifice de sortie par lequel le carburant peut s'couler jusqu'au moteur, un second orifice de sortie communiquant avec le côté amont:: de la pompe et un élément de commande mobile en réponse à un accroisse- ment d'na pression Je servocommande pour accroître le débit du premier orifice de sortie et pour rédu re sir.ultanérent le débit du second orifice de sortie et une valve pilote sensible à un accroissement de la vitesse au moteur pour réduire le signal de pression de servocommande. 60) - Appareil selon la revendication 5, ca ractérisé en ce qu'il comporte des moyens sensibles au déplacement au-delà d'une limita predéterminée de l'organa de commande précité dans le sens d'un accroissement du débit de carburant, pour provoquer la rection par la valve pilote du signal de pression de servocomr.ande. 70) - Appareil selon la revendication 6, caractérIsé en ce outil comporte un circuit de commande sensible à la vitesse du moteur pour produira un signal de commande électrique, un dispositif d'actionnement fonctionnant en réponse à ce signal de commande et un élément de commande de la valve pilote susceptible d'être déplacé par le dispositif d'actionnement. ) - Appareil selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'vil comporte une vanne régulatrice qui est progressivement fermée par l'élément de vanne de commande lorsque ce dernier se déplace dans le sens de fermeture du premier orifice de sortie, la vanne reOulatrice étant montée en érie avec la valve pilote de telle sorte que la réduction de la pression de servocommande par la valve pilote est limitée par la vanne régulatrice. 9 ) - Appareil selon l'une des revendications 5 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte une autre vanne montée en parallèle avec la valve pilote et qui est actionné lorsque le moteur est arrêté our réduire le signal de pression de servocommande.