Brevet FR2528935A1 — publié le 19831223

Dispositif de dosage et de répartition d'un gaz sous pression entre n sorties La présente invention a trait à un dispositif de dosage et de répartition d'un gaz sous pression entre N sorties. De tels dispositifs peuvent être utilisés pour alimenter les in- jecteurs d'une turbine à gaz. Des dispositifs connus comportent une première valve d'arrêt et de première détente suivie d'une seconde valve à ouverture progréessive et d'un tore comportant N sorties. Dans les dispositifs connus, le gaz subit déjà une forte perte de charge dans les deux valves, si bien que la perte de charge dans les injecteurs est insuffisante pour que la répartition entre les N sorties soit équilibrée, surtout aux faibles débits de gaz. Dans le dispositif selon l'invention, la totalité de la perte de charge est utilisée pour répartir le gaz sous pression entre les n sorties. Le dispositif selon l'invention appliquant ce principe est carac- térisé en ce qu'il comporte un piston coulissant à l'intérieur d Vun cylindre, ledit piston ayant son pourtour inférieur arrondi et étant relié à un axe qui sert à son positionnement, ledit cylindre comportant un fond muni d'une entrée de gaz et une partie latérale dans laquelle sont prévues N fentes qui s'étendent sur une hauteur inférieure à celle du piston et dont la profondeur va en croissant en s'éloignant dudit fond, chaque fente étant reliée dans sa partie éloignée dufond à une sortie de gaz et déterminant avec le piston une tuyère convergente diver- gente, ledit piston en position basse interrompant la communication entre entrée et sorties. L'écoulement au niveau du col de chaque tuyère (c'est-à-dire du pourtour inférieur arrondi du piston) est sonique tout au moins au démar- rage et aux faibles débits, si bien que la répartition entre les n sorties est équilibrée, car les débits ne dépendent que de la pression amont unique pour chaque tuyère et de la section au col qui est identique pour chaque tuyère. Selon une réalisation préférentielle de l'invention le cylindre est muni d'un couvercle et le piston qui sépare le cylindre en deux 2 - chambres est muni d'un ou plusieurs trous mettant en communication les deux chambres, ledit piston étant monté sur un axe traversant d'une façon étanche le couvercle et le fond du cylindre. Ainsi le piston est équilibré et les variations de pression de gaz n'agissent pas directement sur le piston De plus, le déplacement du piston n'a aucune influence transitoire sur les débits. On peut utiliser le dispositif selon l'invention pour une turbine à gaz comportant N chambres de combustion en reliant les sorties du dispositif aux N injecteurs des chambres de combustion. Le dispositif selon l'invention peut également gtre utilisé pour l'alimentation des N brûleurs d'une chaudière. La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la des-: cription qui va suivre, dans laquelle la figure 1 représente une coupe longitudinale du dispositif de dosage et de répartition selon l'inven- tion selon le plan II-II. La figure 2 représente une coupe transversale de ce dispositif selon le plan I-I. Le dispositif comporte un piston 1 mobile à l'intérieur d'un cylindre 2 Ce cylindre 2 comporte un fond 3, un couvercle 4 et une partie latérale 5. Le.piston 1 est relié à un axe vertical 6 traversant le fond 3 et le couvercle 4 Des moyens d'étanchéité 7 sont prévus au niveau de cette traversée - Le piston 1 divise le cylindre 2 en deux chambres 8, 9 mises en communication par un trou 10 traversant le piston 1. Le haut 11 du piston 1 est entouré d'un joint d'étanchéité 12 La partie latérale 5 du cylindre 2 est creusée d'une fente 13 dont le fond 14 s'écarte de la verticale en allant de bas en haut, la largeur des fentes 13 restant constante De préférence le fond 14 est plat. La hauteur de la fente 13 est inférieure à la hauteur du piston 1 et dans chaque fente 13 vers sa partie supérieure débouche une sortie 15. Le fond 3 est muni d'une entrée de gaz sous pression 16 entourée d'un joint d'étanchéité 17. Lorsque le piston 1 est en position basse, c'est-à-dire que le bas 18 du piston 1 est en contact avec le fond 3, toute communication entre l'entrée 16 et les sorties 15 est interrompue. 3- Le pourtour 19 de la partie inférieure du piston est arrondi et forme avec chaque fente 13 une tuyère convergente-divergente, lorsque le piston 1 est écarté du fond 3. Selon l'écartement on admet plus ou moins de gaz dans chaque fente 13. L'écoulement est sonique au col des tuyères tout au moins au démar- rage et aux faibles débit Aux forts débits il faudra peut-être augmenter la pression du gaz envoyé dans la chambre 8 si l'on veut conserver un écoulement sonique au col - Le débit interressant chaque sortie 15 dépend de la pression amont (dans la chambre 8) unique et de la section au col identique pour chaque sortie 15 Il s'ensuit que la répartition entre les sorties sera équili- brée puisqu'elle ne dépend pas des pressions aval qui peuvent être diffé- rentes, par exemple, lorsque les sorties 15 sont reliées à des injecteurs dont certains sont encrassés. Lorsque le fond 14 de chaque fente est plat le débit varie linéai- rement avec le déplacement du piston. Grâce au trou 10, les pressions et les forces de part et d'autre du piston 1 sont équilibrés. Lorsque, par un servo-moteur, on agit sur l'axe 6 pour positionner le piston 1 dans le cylindre, grâce à l'équilibrage des pressions de part et d'autre du piston 1, le déplacement du piston n'a aucune influence transitoire sur les débits. Grâce au dispositif selon l'invention, on peut répartir d'une façon équilibrée le gaz entré par l'entrée 16 entre les N sorties 15 qui peuvent être, selon les applications, reliées, par exemple, aux injec- teurs d'une turbine à gaz ou encore aux brûleurs d'une chaudière. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de dosage et de répartition d'un gaz sous pression entre n sorties ( 15), caractérisé en ce qu'il comporte-un piston ( 1) coulissant à l'intérieur d'un cylindre ( 2) ledit piston ( 1) ayant son pourtour infé- rieur ( 19) arrondi et étant relié à un axe ( 6) qui sert à son positionne- ment, ledit cylindre ( 2) comportant un fond ( 3) muni d'une entrée ( 16) de gaz et une partie -latérale ( 5) dans laquelle sont prévues N fentes ( 13) qui s'étendent sur une hauteur inférieure à celle du piston ( 1) et dont la profondeur va en croissant en s'éloignant dudit fond ( 3), chaque fente ( 13) étant reliée dans sa partie éloignée du fond ( 3) à une sortie de gaz ( 15) et déterminant avec le piston ( 1) une tuyère convergente-divergente, ledit piston ( 1) en position basse interrompant la communication entre entrée ( 16) et sorties ( 15). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre ( 2) est muni d'un couvercle ( 4) et que le piston ( 1) qui sépare le cylindre ( 2) en deux chambres ( 8, 9)-est muni d'un ou plusieurs trou ( 10) mettant en communication les deux chambres ( 8, 9), ledit piston ( 1) étant monté sur un axe ( 6) traversant d'une façon étanche le couvercle ( 4) et le fond ( 3) du cylindre ( 2). 3/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sorties de gaz ( 15) sont reliées aux injecteurs d'une turbine à gaz. 4/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sorties de gaz ( 15) sont reliées aux brûleurs d'une chaudière.