Brevet FR2508547A1 — publié le 19821231

La prése lilt inventioll (C Olet rlie dus cu Olllllleisdes dle carburant pour une turbine à gaz;et, en particulier, un étranglemoent de ventilation eln dérivation permettant d'amorcer la pompe principale à carburant qui peut fonctionnerl à sec chaque fois que l'on passe d'un ré- servoir à l'autre. Un problème virtuel qui se pose lors du pas- sage d'un réservoir de carburant à l'autre, réside dans l'impossibilité d'atteindre une pression suffisante dans la pompe principale à carburant lorsque celle-ci fonctionne à sec Dans des systèmes de carburant connus jusqu'à présent, on prévoit une soupape d'éva- cuation ouverte et fermée manuellement pour expulser Ilair et permettre ainsi l'amorçage de la pompe Spé- cifiquement, cette soupape doit être ouverte par un opérateur occupant l'habitacle d'un aéronef au cas o on laisse en service un réservoir de carburant à sec avant de passer à un autre Ce système a pour but de permettre L'expulsion de l'air enfermé dans le système ZO O et permettre ainsi, à la pompe fonctionnant à sec, d'aspirer le carburant hors de l'autre réservoir pour s'amtorcer et pouvoir engendrer une pression suffisan- te, permettant ainsi d'ouvrir la soupape de pression nminimuml et d'arrêt habituellement installée dans la comnmande de carburant Si l'air n'était pas évacué, I a pompe ne serait pas en mesure de créer une pres- sion suffisante pour permettre l'ouverture dle cette soupape Bien entendu, dès que la pompe est amorcée, la soupape de ventilation doit être fermée par l'opé- rateur afin que le carburant ne soit pas éjecté atcci- dentellement par-dessus bord et, pour la même raison, la soupape de ventilation doit rester fermée à tout moment à moins qu'un réamorqage de la pompe ne s'impose. La Demanderesse a trouvé que 1 'on pouvai t résoudre les problêmes énoncés ci-dessus et, en palrti- culiel, (le nle pitus devo Oir imposer, a un opevateuiv, ouvr ir et de t'lnelme manluel I ll(enllt la soutpape de( voll- tilation; à cet effet, on incorpore une soupape dte ventilation automatique dans la commande principale de carburant Cette soupape de ventilation est judi- cieuseiment localisée de façon à mett Lve la soupape de pression minimum et d'arrêt en dérivation chaque fois que la commandle de carburant est actionnée dans la position de "mise en service", déchargeant ainsi l'air emprisonné dans les brûleurs de la turbine plutôt que de l'envoyer dans l'atmosphère Ce système est rela- tivement simple étant donné qu'il nécessite simple- ment 1 Iincorpor Iation d 'un étranglement fixe et des passages adéquats dans une commande classique de car- burant. Un objet de la présente invention est de fournir, pour une turbine à gaz, un système perfec- tionné d'évacuation d'air pour permettre l'amorçage ou le réamorçage de la pompe principa Le à carburant, en particulier, lorsqu'un réservoir de carburant est à sec et qutun autre est mis en service. Une caractéristique de l invention est (le prévoir une conduite de dérivation autour de la soupape de pression minimum et d'arrêt dtune commande classi- que de carburant (l'une turbine à gaz, cette conduite étant mise en service en même temps que la commanlde de carburant est dans la position de "mise en service" de façon à évacuer l'air emprisonné et permettre, à la pompe qui fonctionne à sec, dtaspirer le carburant dlu rs(ervoir et de créer une pression suffisante pour ouvrir la soupape de pression minimum et d'arrêt qlui, dans d'tautres conditions, reste fermée. D' autres caractéristiques et avantages ap- palaîtront à la lecture de la description ci-après donnóee en se retéfrant à l'unique figure annexée qui i l us tlcl un It foi-Iltc (lu r Ié l ialisat J ( de I i nl V(e Iition *-t qlui est une vue s(chtmatique partiell I e d UI; (-oll Ialdt' clatssique de carburant pour une turbine à gaz, (:ett( vue illustrant les détails de linvention. L invention sera mieux comprise en se l'el - rant à l'unique figure annexée qui illustre schénimati- quement et par une vue partielle la commande de carbu- rant désignée d'une manière généralle par le chiffre de référence 10 et qui dose le carburant d'un reser- voir 12 vers la turbine 16 via une pompe 14 Pour plus de conmmodité et de simplicité, on ne représente que la partie du système de commande et de distribu- tion (de carburant qui concerne l'invention et, pour obtenir une description plus détaillée d'une commande classique de carburant pour une tur Ibine à gaz, et la turbine elle-même, on se référera ici aux commandes de carburant JFC-60 et JFC-68, ainsi qu'aux turbines JT-8 D et JT-9 D faàbriquées respectivement par 1 "Hamilton Standard" et "Pratt & Whitney Aircraft Group" qui sont toutes deux des divisions de la "United Technologies Corporation", c lest-à-dire la Demanderesse de la pré- sente demande dle brevet. Conunmme on peut le constater annlexée, la pompe 14 achemine du carburant sous pres- sion à la commnande via La conduite 18 et, dans cette cotmmande, i I est dosé par un système de réglage conim- pliqué (non J-epréstenté) afin (le maintenir un rendement correl'ct et optimuiti le la turbine pour' I enveloppe t(le úonctionnc'te(t(lt e celleci Spécifiquement, cette commanide (de carburant renferree une soupape de pression minimum et d'arrêt 20, ainsi qu'une soupape de déti- vation à moulinet 22 La soupape de pression minimun et d'arrêt 20 a pour but diempêcher le carburant de stécouler vers la turbine avant d'avoir atteint uic- pression minimum prédéterminée Celle-ci est (établie Par I a prcts-s i on 1 et, I esoi 24 de li I a haîibire 26, q(* t tet prcss oi ou t ce es > it dgi s Sik t s-fl lit a ace. arr ièi-e de LI tefl emnt, dle soupape dlu type a pi stoni 26. Dans la posit ion il lustrée, l I p i-ess ion régnant (laits lat Conduite 3 conduite 32. L'unilque figure annexée miontr-e le système (le carburant dlans sone mode de fonctionnement normal dfans lequel la soupape de pressioni minimum et d' arrêt est ouverte, tandis que la soupape du (léVi- vitioià a moulinet 22 est fermée La soupape 22 a unie struc- ture essenti ellement identique à cel le (le I a soupape 20 et elle sert, à mnettre unt déeiivationi une quanitit'é dosée (le carburant pour la renvoyer à l 'admission (le l Ia pompe chaque foi S cque l a soupape de pression mii ni - iumet dl' tardrêt est commandée et) pos it ion (le fermeture. A cet effet, ont déplace la soupape la pr ess ion (le drainage (P) derî'1 ièî'e I II émeulct de. soupape à piston 42 en lijeu et place dle lat haiute pres- sion (F et la haute Pression (P F) derrière I télémieitt (le soupape 28 en li eu et pla ce de lit bas:îe press ion (P D) Colime de e necans le du miettre le carburant, er décrivation vis-à-vis de lat s-ou- pape 17 et à mn iI 1 admîriss ion de la pompe. Ainsi qu'ton L'a inxd iqué, lorsque I I c-oul I - Uleiten sazit It soupape 40) Vers Ia ltoit par 1-i appl icati on d'une haute pression (PF) au piston 46 clu tiroir 48, le cordon 50 met la chambre 52 eni colnmunulication avec l tévacuationi (PD) via la conduite 54 et la chambre 26, en communication avec la haute pression (PF) via la conduite 56 Dans ce cas, la soupape de dérivation à moulinet 22 peut être ouverte, tandis que la sou- pape de pression mninimum et d'arrêt 20 est poussee vers la position de fermeture. Si on laisse le réservoir de carburant 12 à sec avant que le réservoir 60 ne soit mis en ligne en actionnant la soupape 62, la pompe 14 peut fonctionner à sec et de l Vair vient alors s'emprisonner dans le système de commande et de distribution de carburant. Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, il est nécessaire d'évacuer l'air enfermé de telle sorte que la pompe 14 puisse aspirer le carburant du réservoir 60 en mnet- tant la conduite 30 sous pression, amenant ainsi la soupape de pression minimum et d'arrêt 20 en position d 'ouverture. A cet effet et, suivant la présente inven- tion, le solénoide de démarrage 64 est excité en ac- tionnant manuellement le levier 66 installé dans l'habitacle de l'aéronef L'excitation du circuit pouvant comporter un relais a pour effet de dép Jlacer le plongeur 68 vers la droite et permettre ainsi, a La soupape sphérique 70,de se dégager de son siège et d(le mettre la conduite 30 en communication avec la conduite 32 via la soupape de dérivation 20, les ecoi- duites 72 et 74, ainsi que l'étranglement de ventila- tion 73 afin d'expulser lair emprisonné dans les brâleurs de la turbine. L'excitation du solénorde de démarrage déclenche une succession de phénomènes Outre la mise en communication directe des conduites de carburant et des passages en amont de la soupape 20 avec les -2508547 bt'ûlculus, ce so 1 o' assurc tladmission (le la pr'es- sion (PF) dans la chambre 76 à l'extrenmite de droite du tiroir 48 via la conduite 78, déplaçant ainsi la soupape de commande séquentielle vers la gauche De la sorte, la pression PF est admise dans la chambre 52 en fermant la soupape de dérivation à moulinet 22. La chambre 26 est mise en communication avec la pres- sion PD pour permettre, au carburant dosé par la sou- pape 16, de s'écouler vers les brûleurs Le passage 80 ménagé dans le tiroir 48 est libéré pour envoyer la pression PF vers le côté de droite du piston 46, verrouillant ainsi hydrauliquement la soupape en posi- tion de fonctionnement De la sorte, le solénoïde de démarrage 64 peut éventuellement être désexcité, fer- nant ainsi le parcours d'écoulement à travers l'ori- fice de ventilation, tout en réduisant quelque peu la pression exercée sur la petite surface du piston de la soupape de conmmiande séquentielle 40 pour I tame- ner à la valeur de la pression régnant en aval de la soupape de pression minimum et d'arrêt 20 Le solé- notde de démarrage 64 ne doit pas nécessairement être désexcité, puisqutaussi bien la commande exerce exac- tement la même fonction et ce, que le solénoïde de démarrage 64 soit désexcité ou non. La séquence dtarrêt est la suivante: le solénoide dfarrêt 84 est excité pour mettre l a chaim- bre 86 du piston 46 en communication avec l a pression PF qui, à soni tour, amène le tiroir 48 de la soupape de commande séquentielle 40 à se déplacer vers la droite, mettant ainsi la chambre 26 de la soupape 20 en communication avec la pression PF en amenant cette soupape en position de fermeture et en arrêtant l'écoulement d(u carburant vers les brûleurs de l a turbine, tandis que la chambre 52 de la soupape 22 est mise en conuiiunicationr avec la pression PD' pelllrmet- tan t ains i 1 foliv en vo Vèc veus 1 'admi ss ion cie la pompe A ce niioment L, s'il ne l'est pas déjà, le sol énorde de démiarrae ()4 doit être dlésexcité pour' arrêter l'écoulemnent de carburant dans les brûleurs de la turlhinte via I rétian- giceunent de ventilation 73. Il est entendu que l invention rilest, niu Iie- nient limitée aux formes (le réalisation part icuilière Cs il lustrées et décrites ci-dessus, niais que différentes iuiodifications peuvent être envisagees sans se dé- partir de l'esprit et du cadre rie ce nouveau concept tel qu'il est défini dans les revendications ci-après. R L'V LN 11 CATI UN S 1 *Sys t ème de cahîîa poii (rmnl tii e b ilin 'a 1 z, comlp iiifllail(de de carburauît et le brûleur, au moins un réservoir dle c arbuvant et un autre reèseirvoi r (le carburanît ala S i qu 1 un élé ment enl vue de mîettre 1 u Ln ou I t aut re res cirvoi v de carburant cii I i gaiîe de Manière sequentielie pour le ve I i eî à cette coritilfafld de carburant, un élément de pompage de carburant ins- taillé dfans la conduite de carburant et relié alterna- tivenient à l'un ou l'autre de ces réser'voirs, eîî comn- biîîaisonî avec la commande (le carbuvant qui comporte une soupape de pression minimum et dliarrêt cnt ce t L'élément (le dosage (le carburant de la conuinande de carburant et le br Ol cur de t el le soi-te (lue le uimcl>u- ranct soi t admis à ce dernier uniquement I or-Squ i I atteint une pression minimum prédéterminée,, tit e mei eni vue d 'expulseri lai r emprisonné dans i 6 élèmenît, d' al Ii mentat ion de carburant, cet é lément (J exp>uls >ion comportant une conduite mettant en déri vation une par- tie ià-vis (le ta soupape (le pression minimum et d'arrêt, un e Élémeît en vue d' act ionner lta commande de car-bu- rant, ainsi qu'umn ci émîcnt -installé lans lita conduite dle déri vation et réagissant à I é 1 I ément de commuanîde pour- mettre 1 1 éléinent (le dérivat ion en circuit afiiî qu' i achemine t ialir au brûleur cri cont ournant la soupape de pression m 111 nimum et, d'arrêt. 2 *Système de, carbur-ant survivatla r Lt 1 eveîndi- cation i, caractérisé en ce qu'i i comprend un trag e ment fixe et une soupape mobile installés dlans lita con- dutite (le dérivation, cette soupape mobile réagissant a i 6 Iément de commrande. 3 Système dle car'burant suivant la revendi- cation 2, caractérisé en ce qui:l 1 comprend une soupape de dérivation à moulinet mettant le carburant en aval de lélénment de dosage en communication avec ll'admis- sion de la pompe et monté en relation parallèle d'écou- lement avec la soupape de pression minimum et d'arrêt, une soupape de sélection réagissant également à l'télé- ment de commande pour que cette soupape de dérivation à moulinet soit obérante chaque fois que la soupape de pression minimum et d'arrêt est amenée en position de fermeture et que la soupape de dérivation à moulinet est amenée en position d'ouverture pour conduire l'air vers le braleur.