Brevet FR2328847A1 — publié le 19770520

L'invention se rapporte aux dispositifs pour le réglage de l'amenée de combustible à un turbomoteur à gaz, notamment aux dispositifs de distribution du combustible dans les collecteurs du turbomoteur à gaz avec chambre de combustion à prévaporisation. On connut des dispositifs assurant la distribution du combustible dans les collecteurs principal et de démarrage du turbomoteur, par exemple en fonction de la pression de l'air en aval du dernier étage du compresseur de moteur. Ces dispositifs comportent une douille avec un tiroir, placée dans le canal reliant la canalisation d'amenée du combustible, à partir de ltélément de dosage, avec le collecteur principal. le collecteur principal et le collecteur de démarrage sont reliés, respectivement, avec les injecteurs à évaporation et les injecteurs centrifuges de démarrage de la chambre de combustion du moteur. Le tiroir est lié cinématiquement à un soufflet auquel l'air est envoyé par le compresseur du moteur. Au début du démarrage du turbomoteur à gaz, le canal d'amenée du combustible, à partir de l'élément de dosage, au collecteur principal est obturé par le tiroir, et tout le combustible venant de la canalisation d'amenée du combustible depuis l'élément de dosage est reculé dans le collecteur de démarrage. Du collecteur de démarrage, le combustible est véhiculé à travers les injecteurs centrifuges dè démarrage vers la chambre de combustion du moteur. Lors de la combustion du combustible, la température des gaz en amont de la turbine staccroft, ce qui aboutit à l'augmentation de la vitesse du moteur au moment initial de son lancement. En même temps, la pression de l'air en aval du dernier étage du compresseur et dans le soufflet augmente. le soufflet s'allonge et fait déplacer le tiroir qui lui est relié. le déplacement du tiroir provoque l'ouverture de l'orifice de passage entre le tiroir et la douille, par lequel le combustible arrive, depuis la canalisation d'amenée du combustible à partir de l'élément de dosage, dans le collecteur principal. Du collecteur principal, le combustible parvient par les injecteurs à évaporation dans la chambre de combustion du moteur. Avec l'élévation de la pression d'air en aval du compresseur il se produit une augmentation ultérieure de la section de l'orifice de passage du dispositif de distribution et une augmentation de la quantité de combustible arrivant depuis la canalisation d'amenée du combustible, à partir de l'élément de dosage, dans le collecteur principal. L'inconvénient de ce dispositif consiste en l'impossibilité de régler la pression du combustible dans le collecteur de démarrage et la difficulté de régler le débit minimal du combustible dans le collecteur de travail. Ceci aboutit à une augmentation de la pression du combustible dans le collecteur de démarrage jusqu'à des valeurs très élevées qui entrassent des surchauffes locales du tube à flamme de la chambre de combustion du moteur, et une non-uniformité du champ de température de cette dernière, provoquant un lancement imparfait du turbomoteur à gaz. les dispositifs connus supprimant partiellement ces inconvénients ont une soupape placée dans le canal reliant la canalisation d'amenée du combustible à partir de l'élément de dosage avec le collecteur principal, et un gicleur situé dans le canal réunissant la canalisation d'amenée du combustible, à partir de l'élément de dosage, au collecteur de démarrage. La soupape maintient une certaine pression dans la canalisation d'amenée du combustible depuis l'éliment de dosage, en fonction de la surpression d'injection (ou chute de la pression du combustible au gicleur). Cependant, cette pression est variable et dépend de la modification du débit du combustible, par exemple à cause du changement du régime de fonctionnement du moteur (lors d'un changement de la vitesse ou de l'altitude de vol de l'avion). BD plus, la présence d'un gicleur et d'une soupape non shuntés dans les canaux réunissant la canalisation d'amenée du combustible à partir de 3'élément de dosage aux collecteurs principal et de démarrage, entrasse l'accroissement de la pression intérieure développée par la pompe à combustible et, par conséquent, la réduction de son potentiel de vie. Il est connu aussi que la modification de la température de l'air ambiant influe sur la finesse de pulvérisation du combustible à travers les injecteurs centrifuges. Dans les dispositifs connus de distribution du combustible, on ne tient pas compte de cette particularité, ce qui aboutit, lors de leur emploi, à une altération de la qualité de pulvérisation du combustible aux basses températures ou à l'augmentation de la température des gaz en amont de la turbine au-dessus de la température admissible, en cas de hautes températures de l'air extérieur. le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés. On s'est donc proposé de mettre au point un dispositif de distribution du combustible dans les collecteurs principal et de démarrage d'un turbomoteur à gaz, qui assurerait le maintien d'une pression constante dans le collecteur de démarrage lors du démarrage du moteur, pour la préparation du fonctionnement du moteur à l'aide des injecteurs à évaporation du collecteur principal. Ce problème est résolu grtce à un dispositif de distribution du combustible dans les collecteurs principal et de démarrage d'un turbomoteur à gaz, à travers des canaux reliant les collecteurs à la canalisation d'amenée du combustible à partir d'un élément de dosage, comportant un gicleur et une soupape assurant la distribution du combustible entre lesdits collecteurs par maintien d'une pression prédéterminée dans la canalisation d'amenée du combustible depuis l'élément de dosage, ledit dispositif de distribution étant caractérisé, suivant l'invention, en ce que dans le canal reliant la canalisation d'amenée du combustible avec le collecteur principal, sont placés, parallèlement l'un à l'autre, ledit gicleur et ladite soupape, celle-ci s' ouvrant et shuntant ledit gicleur quand la pression dans la canalisation d'amenée du combustible atteint une valeur déterminée, ainsi qu'une soupape auxiliaire s'ouvrant et shuntant simultanément ledit gicleur et la première soupape quand la vitesse du moteur correspond à une combustion stable du combustible dans le collecteur principal. le dispositif proposé assure le maintien d'une certaine pression contante dans le collecteur de démarrage au moment initial de lancement du moteur et un passage fiable au régime de fonctionnement du moteur à l'aide des injecteurs à évaporation du collecteur principal de combustible. En outre, cette construction du dispositif entraine une diminution de la pression dans les canalisations de combustible du turbomoteur à gaz. Ceci contribue à l'augmentation du potentiel de vie de la pompe à combustible. le réglage du premier des soupapes précitées, pour une certaine pression dans le collecteur de démarrage, indépendante du régime de fonctionnement du moteur, permet d'assurer une pulvérisation stable du combustible au moyen des injecteurs de démarrage. le dispositif proposé, peut, suivant l'une des variantes de réalisation de l'invention, comprendre une première soupape précitée exécutée sous forme d'un plongeur placé dans une douille fixe et sollicité, du c8té de l'amenée du combustible depuis l'élément de dosage, par un ressort s'appuyant sur la tige mobile d'un capteur de température de l'air ambiant, tandis que de l'autre cté le plongeur est soumis à l'action d'un ressort s'appuyant sur la vis de réglage de la soupape. Cette construction de la soupape assure le maintien d'urne certaine pression constante du combustible dans le collecteur de démarrage lors du lancement du moteur à l'aide des injecteurs centrifuges de démarrage et un passage fiable de ce régime au régime de fonctionnement du moteur au moyen des injecteurs à évaporation du collecteur principal. Cette construction de la soupape assure, en outre, une pulvérisation du combustible à travers les injecteurs centrifuges de démarrage, nécessaire pour la combustion stable du combustible dans la chambre de combustion du moteur à différentestempératures de l'air ambiant. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaRtront à la lecture de la descrpiton détaillée suivante dtun exemple de réalisation non limitatif illustré par les dessins annexés qui représentent - la figure 1, le système de réglage de l'amenée du combustible au turbomoteur à gaz avec le dispositif de distribution du combustible, suivant l'invention - la figure 2 une variante de réalisation de la soupape (vue en coupe). le dispositif 1 (figure 1) de distribution du combustible dans les collecteurs du turbomoteur à gaz communique avec le canal 2 reliant la canalisation 3 d'amenée du combustible d'un élément de dosage 4 au collecteur principal 5 comportant les injecteurs à évaporation 6. Le canal 7 met la canalisation 3 en communication avec le collecteur de démarrage 8 et les injecteurs centrifuges de démarrage 9. le dispositif 1 comporte un corps 10 dans lequel sont placés, parallèlement l'un à l'autre, un gicleur 11 et deux soupapes 12 et 13. La soupape 12 comprend un tiroir 14 appliqué par un ressort 15 sur un siège 16. L'effort du ressort 15 est choisi de manière à obtenir dans le collecteur de démarrage 8 la pression de combustible nécessaire pour une combustion stable sur les injecteurs centrifuges de démarrage 9. la section de l'orifice de passage du gicleur i1 est choisie de façon à assurer le remplissage en combustible du collecteur principal 5 jusqu'au moment de l'ouverture de la soupape 12. la section de l'orifice de passage de la soupape 13 dépasse considérablement la section de 1' orifice de passage du gicleur 11 ainsi que la section de l'orifice de passage de la soupape 12. L'élément de dosage 4 possède un tiroir 17 et une douille 18. le tiroir 17 est lié mécaniquement à un ensemble 19 commandant le fonctionnement de l' lément de dosage 4. L'ensemble 19 comprend un soufflet 20 et deux chambres 21 et 22. la chambre 21 est reliée à l'entrée du compresseur de moteur (non représenté sur les figures). La chambre 22 est reliée par une conduite 23 à une chambre 24. L'air est refoulé par le compresseur du moteur dans la chambre 24 à travers la conduite 25. Dans l'une des parois de la chambre 24 est pratiqué un orifice 26 faisant communiquer la chambre 24 avec l'atmosphère. La section de l'orifice de passage 26 est réglée par une soupape 27 qui est commandée par un capteur centrifuge 28 de la vitesse du moteur (non représenté sur les figures). L'élémXent de dosage 4 est relié par une conduite 29 à une pompe 30 d'amenée du combustible. La pression créée par la pompe 30 est limitée par un clapet de dérivation 31. Dans le canal 7 est placé un robinet 32 pour l'arr8t de l'amenée du combustible au collecteur de démarrage 8. le dispositif 1 fonctionne de la manière exposée ci-après. Au moment initial de lancement, le combustible est refoulé par la pompe 30, à travers l'élément de dosage 4, dans la canalisation 3. De la canalisation 3, une portion de combustible parvient par le canal 7 au collecteur de démarrage 8, et de ld, à travers les injecteurs centrifuges 9, dans la chambre de combustion de moteur (non représentée sur les figures). la combustion du combustible injecté par les injecteurs centrifuges 9 provoque l'élévation de la température des gaz en amont de la turbine du moteur, et, par conséquent, l'augmentation de la vitesse du moteur.Une autre portion de combustible est véhiculee, depuis la canalisation 3, par le canal 2, le gicleur 11 et le collecteur principal 5, aux injecteurs à évaporation 6. le remplissage préalable en combustible du collecteur principal 5 et des injecteurs à évaporation 6 prépare le processus de combustion sur ces injecteurs 6. L'augmentation de la vitesse du moteur provoque l'accroissement de la pression d'air en aval du dernier étage du compresseur et une augmentation correspondante de la pression dans la chambre 24. Le soufflet 20 s'allonge et fait déplacer le tiroir 17 en augmentant la section de l'orifice de passage de 1' élément de dosage 4. Ceci aboutit à un accroissement du débit de combustible à travers l'élément de dosage 4 et, par conséc1uent, à une élévation de la pression dans la canalisation 3.Lorsque la pression du combustible dans la canalisatioh 3 atteint une certaine valeur déterminée par l'effort du ressort 15 de la soupape 12, une portion. de combustible arrive en supplément, à travers la soupape 12 indiquée, dans le collecteur principal 5 et dans les injecteurs à évaporation 6.A- l'injection du combustible à travers les injecteurs 6 dans la chambre de combustion, il se produit son évaporation et la préparation du mélange combustible-air. A une certaine concentration du combustible dans ce mélange, il se produit l'inflammation du mélange. Pendant l'accélération ultérieure du moteur, la soupape 12 assure le maintien d'une pression constante dans la canalisation 3. En méme temps, avec l'augmentation du débit de combustible à travers l'élément de dosage 4, le débit du combustible à travers la soupape 12, le collecteur principal 5 et les injecteurs à évaporation 6 staccroSt lui-aussi progressivement. L'augmentation du débit du combustible à travers le collecteur principal 5 aboutit à une combustion stable sur les injecteurs à évaporation 6 du collecteur principal 5. Quand le moteur atteint une vitesse à laquelle la combustion sur les injecteurs à évaporation 6 devient stable, le compte-tours ou capteur de vitesse du moteur (non représenté sur les figures) fournit un signal d'ouverture de la soupape 13. Du fait que la sectionne l'orifice de passage de la soupape 13 est considérablement plus grande que les sections des orifices de passage du gicleur Il et de la soupape 12, elle les shunte en s' ouvrant et termine la distribution du combustible dans les collecteurs 5 et 8 du moteur, en assurant la diminution de la pression dans les canalisations de combustible du moteur. La figure 2 montre une variante de réalisation de la soupape 1R du dispositif 1. La soupape 12 comprend une douille immobile 33 avec des trous 34 de dérivation, à l'intérieur de laquelle se trouve un plongeur mobile creux 35 avec trous de dérivation 36 dans ses surfaces en bout et latérale. Le plongeur 35 est sollicité par les ressorts 37 et 38. le ressort 38 s'appuie sur une vis 39 de réglage de la soupape 12 à la pression voulue dans le collecteur de démarrage 8. Le ressort 37 s'appuie sur la tige 40 d'un capteur de température 41 et est disposé dans une enceinte 42 communiquant par le canal 2 avec la canalisation 3 d'amenée du combustible depuis 1' élément de dosage 4. Le capteur de température 41 possède une bouteille 43 rempli d'un liquide à un haut coefficient de dilatation thermique.La bouteille 43 est reliée par une conduite 44 à un soufflet 45, auquel est liée rigidement la tige 40. la soupape 12 décrite fonctionne de la manière exposée ci-après. Lorsque la température de l'air ambiant baisse, le liquide dans la bouteille 43 se comprime, ce qui entraîne la compression du soufflet 45. Lors de la compression du soufflet 45, la tige 4O se déplace et diminue la compression du ressort 37. La diminution de la compression du ressort 37 provoque l'augmentation de la pression du combustible dans l'enceinte 42, à laquelle se produit l'ouverture de la soupape 12. La pression dans la canalisation 3 d'amenée du combustible depuis l'élément de dosage 4 et dans le collecteur de démarrage 8 staceroRt respectivement. L'augmentation de la pression dans le collecteur de démarrage 8 aboutit à une amélioration de la pulvérisation du combustible, plus visqueux aux basses températures, dans les injecteurs centrifuges 9. De cette façon, le processus de combustion du combustible dans la chambre de combustion s'améliore et le lancement du moteur devient plus sar. En cas d'éléiation de la température de l'air ambiant, le liquide dans la bouteille 43 se dilate, le soufflet 45 se décomprime et fait déplacer la tige 40 en sens inverse. Ceci a un effet inverse : la compression du ressort 37 augmente et la pression du combustible dans l'enceinte 42, à laquelle se produit l'ouverture de la soupape 12, diminue. la pression dans le collecteur de démarrage 8 diminue jusqu'à une valeur assurant une combustion stable et le lancement du moteur à une température déterminée de l'air ambiant. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui nta été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si elles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVERTDICATIONS 1. Dispositif de distribution de combustible dans les collecteurs principal et de démarrage d'un turbomoteur à gaz à travers des canaux reliant lesdits collecteurs à une canalisation d'amenée de combustible depuis un élément de dosage, du type comportant un gicleur et une soupape assurant la distribution du combustible entre lesdits collecteurs par maintien d'une pression prédéterminée dans la canalisation d'amenée du combustible depuis l'élément de dosage, caractérisé en ce que dans le canal reliant au collecteur principal la canalisation d'amenée du combustible sont placés, parallèlement l'un à l'autre, ledit gicleur et ladite soupape, laquelle s'ouvre et shunte ledit gicleur quand la pression dans la canalisation d'amenée du combustible atteint une valeur prédéterminée, ainsi qu'une soupape auxiliaire s'ouvrant et shuntant simultanément ledit gicleur et la soupape citée en premier quand la vitesse du moteur correspond à une combustion stable du combustible dans le collecteur principal. 2. Dispositif de distribution de combustible suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape citée en premier comporte un plongeur placé dans une douille immobile, et un capteur sensible à la température de l'air ambiant et comportant un élément de travail, ledit plongeur étant sollicité, du cté de la canalisation d'amenée du combustible, par un ressort prenant appui sur l'élément de travail dudit capteur de température, qui modifie la compression de ce ressort en fonction de la température de l'air ambiant, tandis que de l'autre côté ledit plongeur est soumis à l'action d'un ressort prenant appui sur une vis de réglage de ladite première soupape à une pression déterminée du combustible dans ladite canalisation.