Brevet FR2289743A1 — publié le 19760528

L'invention concerne un système de commande de combustible pour moteur à turbine à gaz. L'invention a pour objet un système de commande de combustible pour moteur à turbine à gaz, caractérisé par le fait qutil comprend une pompe à débit variable, un dispositif sensible au débit de fluide à travers lequel du combustible fourni par la pompe peut affluer au moteur et qui comprend un anémomètre à élément chaud servant à engendrer un premier signal électrique qui est fonction du débit traversant ce dispositif, des moyens servant à engendrer un deuxième signal électrique qui est fonction d'un afflux désiré de combustible au moteur et des moyens qui, en fonction d'une différence entre les premier et deuxième signaux électriques, font varier le débit de combustible de la pompe. On décrira maintenant un exemple de l'invention à propos du dessin annexé qui représente schématiquement un système de commande de combustible. Un moteur à turbine à gaz 10 reçoit du combustible d'une pompe à débit variable Il qui est entratnée par le moteur 10 à une vitesse dépendant de la vitesse N du moteur. La pompe Il amène du combustible au moteur 10 en passant par un dispositif sensible au débit qui comprend un oscillateur fluidique 12 de type connu comportant une buse d'entrée 13 qui s'ouvre à la jonction de deux passages inclinés 14, 15. Deux orifices de commande reliés entre eux 16, 17 sont disposés auprès de la buse 13 de manière à dévier le jet venant de celle-ci quand du fluide sort de l'un des orifices 16, 17. Ainsi, en service, une impulsion de fluide venant de l'orifice 16 dévie le jet vers le passage 15 où il reste en vertu de l'effet de paroi. De même, une impulsion de fluide venant de l'orifice 17 dévie le jet vers le passage 14. Les deux passages 14, 15 sont reliés entre eux à une sortie commune 18 par l'intermédiaire de deux chambres de filtre 19, 20. Chacune des chambres 19, 20 comprend un élément filtrant cylindrique ou autre 21, par Te passage central auquel le fluide peut s'écouler sans obstruction. Toutefois, du fluide peut être aspiré par des sorties auxiliaires 22, 23 et ce fluide doit traverser les éLéments filtrants 21. Idéale ment, les éléments filtrants 21 ont une épaisseur nulle, auquel cas ils ne peuvent pas etre obstrués par des particules contenues dans le courant principal de fluide. En pratique, bien entendu, un élément d'épaisseur nulle est irréalisable et des particules tendent à se rassembler sur les éléments et ainsi à les bloquer. les sortes 22, 23 sont reliées entre elles par deux étrangleurs identiques 24, 25. La jonction des étrangleurs 24, 25 est reliée, par 1'intermédiaire d'un autre étrangleur 26 et d'une chambre de tranquillisation 27, à un passage auxiliaire de sortie 28. Un accumulateur à ressort 50 est relié au passage 28 de manière à maintenir la pression du combustible filtré à l'intérieur du passage 28. En service, l'écoulement venant de la buse 13 est commuté entre les passages 14, 15 à une vitesse déterminée par l'écoulement total traversant ltoscillateur. Il existe ainsi une différence de pression dans les chambres 19, 20 et le sens de cette différence s'inverse pour chaque action de commutation de lloscillateur. A cause de cette différence de pression,il se produit un écoulement de fluide qui va alternativement de la chambre 19 à la chambre 20 et vice versa, en passant par les étrangleurs 24, 25. Cet écoulement tend à maintenir les éléments filtrants 21 dégagés de particules. Pour détecter ltoscillation de I'oscillateur 12, on a prévu à l'intérieur de la chambre 20 un anémomètre à élément chaud 29. Dans l'exemple considéré, l'anémomètre 29 est sous la forme d'un morceau de feuille mais dans d'autres modes d'exécution,-l'anémomètre 29 pourrait être sous la forme d'un fil. Les signaux de sortie de l'anémomètre 29 varient avec la température de celui-ci, cette température dépendant à son tour du débit de fluide qui passe par l'anémomètre 29. A l'anémomètre 29 est associé un circuit 30, faisant partie du dispositif sensible au débit et qui est sensible au courant passant par l'anémomètre 29 de manière à engendrer, sur une ligne 31, un signal électrique qui a la méme fréquence que celui de ltoscil- lateur 12. On comprend que l'anémomètre 29 peut être placé dans toute partie de l'oscillateur 12 qui est soumise à un écoulement pulsé de combustible, par exemple à l'intérieur des chambres 19, 20, à l'extérieur des éléments filtrants 21. Ou encore, l'anémomètre 29 peut titre placé entre les étrangleurs 23, 24 en amont de l'étrangleur 26. le dispositif sensible au débit comprend un autre anémomètre à élément chaud 32, situé à l'intérieur de la chambre de tranquillisation 27 de l'oscillateur 12. Un circuit de commande associé 33 comprend un convertisseur analogique-numérique servant à engendrer, sur une ligne 34, un signal électrique dont la fréquence est fonction de l'écoulement filtré affluant au passage 28. Les signaux des lignes 31, 34 constituent des entrées respectives d'un amplificateur-sommateur 35 qui engendre, sur une ligne 36, un signal représentant le débit d'afflux de combustible au moteur 10. le signal de la ligne 36 est amené à un dispositif de lecture 37 qui donne une indication de l'afflux de combustible au moteur à tout moment. le dispositif 37 peut comprendre un circuit intégrateur, ce qui permet de lire la consommation totale de combustible. Le signal de la ligne 36 est aussi appliqué à un circuit de commande et de comparaison 38. Un autre circuit de commande 39 obéit à la vitesse N du moteur, à la température T1 à l'aspiration du compresseur du moteur, à la pression P2 au refoulement du compresseur du moteur et à la position &commat; G d'une d'une commande de demande de puissance du moteur 40, de manière à engendrer un signal électrique sur une ligne 41. Il est prévu que le signal de la ligne 41 ait une grandeur égale à celle du signal de la ligne 36 quand la quantité de combustible passant par ltoscillateur 12 est suffisante pour que les paramètres de fonctionnement N, Tî et P2 du moteur soient proportionnés au signal &commat; venant de la commande de demande de puissance 40.Le signal de sortie du circuit 39 fournit un deuxième signal d'entrée au circuit de commande et de comparaison 38. Entre la sortie 18 et le moteur 10 est branché en série un débitmètre massique 42 qui, en fonction de la masse de com bustible qui le traverse, engendre un autre signal d'entrée qui va par une ligne 43 au circuit 38. Le signal de la ligne 43 sert à modifier un signal de sortie qui va du circuit 38 à l'organe d'actionnement 19. Les temps de réponse relativement longs des débitmètres massiques connus sont acceptables quand on les utilise dans le système décrit car il suffit que le débitmètre 42 assure une correction pour la densité. du carburant dans les conditions d'état stable, cette correction n'étant pas nécessaire pendant des variations du débit de combustible, lorsqu'on accélère ou qu'on décélère. En service, le signal de la ligne 41 est effectivement une indication du niveau désiré d'écoulement de combustible. Si ce signal est supérieur à celui du débitmètre, c'est-à-dire si les paramètres N, 11 et 12 du moteur indiquent que le moteur 10 engendre une puissance inférieure à celle qui est indiquée par le signal de demande e, le circuit 38 fournit un signal de sortie d'erreur par suite duquel l'organe d'actionnement 19 augmente le débit de la pompe Il jusqu'à ce que la quantité de combustible qui passe par le débimètre 12 soit suffisante pour que les paramètres N, T1 et P2 deviennent proportionnés au signal de demande e. L'organe d'actionnement 19 est conçu pour se bloquer hydrauliquement en position lorsque le circuit 38 ne donne aucune sortie. Etant donné que le signal de sortie de l'élément 29 a une fréquence égale à celle de l'oscillateur 12, l'exactitude de l'appareil n'est pas affectée par de légères variations dues à la turbulence à l'intérieur de la chambre 20. La pompe 11 peut titre une pompe à piston axial ou radial de forme connue dont la course est variable sous l'action d'un élément de commande. La position de cet élément de commande est prévue de manière à donner un signal de réaction sur une ligne 44 qui aboutit au circuit 38. Ou encore, la pompe. Il peut etre une pompe centrifuge comportant une valve d'étranglement entre son aspiration et son refoulement, auquel cas la position de cette valve d'étranglement donne lieu au signal de réaction sur la ligne 44O On comprend qu'il est possible de remplacer l'oscillateur 12 par d'autres formes d'oscillateurs fluidiques bistables à effet de paroi, sans toucher au principe de l'invention0 REVEND IC AT IONS 1. Système de commande de combustible pour moteur à turbine à gaz, caractérisé par le fait qu'il comprend une pompe à débit variable, un dispositif sensible au débit de fluide à travers lequel du combustible fourni par la pompe peut affluer au moteur et qui comprend un anémomètre à élément chaud servant à engendrer un premier signal électrique qui est fonction du débit traversant ce dispositif, des moyens servant à engendrer un deuxième signal électrique qui est fonction d'un afflux désiré de combustible au moteur et des moyens qui, en fonction d'une différence entre les premier et deuxième signaux électriques,font varier le débit de combustible de la pompe. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif sensible au débit de fluide constitue un oscillateur fluidique dont la fréquence d'oscillation dépend du débit qui le traverse et que l'anémomètre à élément chaud est situé à l'intérieur de l'oscillateur, à un endroit où il existe, en service, un écoulement pulsé de combustible. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'oscillateur comprend des moyens permettant de tirer, de l'écoulement qui le traverse une source de combustible filtré. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens servant à faire varier le débit de la pompe comprennent un organe d'actionnement commandé par la source de combustible filtré. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend un réservoir permettant de maintenir le combustible filtré à une pression voulue. 6. Système selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens servant à engendrer un troisième signal électrique qui aépend du débit de combustible filtré. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens permettant d'engendrer un quatrième signal électrique dépendant de la différence entre les premier et troisième signauxélectriques. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens permettant d'assurer un affichage visuel qui dépend de la grandeur du quatrième signal électrique. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les moyens d'affichage visuels comprennent un intégrateur, de sorte que l'affichage indique une quantité de combustible amené au moteur. 10. Système selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que les moyens permettant de faire varier le débit de la pompe comprennent un circuit de commande obéissant aux premier et quatrième signaux électriques. 11. Système selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le circuit de commande obéit à la position des moyens de variation du débit de la pompe. 12. Système selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens reliés en série à l'oscillateur et à la pompe et servant à engendrer un cinquième signal électrique dépendant du débit massique en combustible affluant au moteur. 13. Système selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le circuit de commande obéit au cinquième signal électrique.