Brevet FR2632015A1 — publié le 19891201

Cette invention a trait à un système d'injecteurs pour moteur à turbine à gaz et en particulier à un système d'injecteurs adapté à un moteur à turbine à gaz pour l'industrie ou la marine. Il est courant de munir un moteur à turbine à gaz de deux distributeurs distincts afin d'alimenter en carburant rappareil de combustion du moteur. Un distributeur est dévolu à l'alimentation principale en carburant de l'appareil de combustion et l'autre à l'alimentation en carburant servant au démarrage du moteur. Ainsi, lorsque le moteur démarre, du carburant est fourni à rappareil de combustion par les deux distributeurs jusqu'à ce que la combustion soit initiée. L'alimentation en carburant par le distributeur principal est maintenue pour assurer le fonctionnement du moteur tandis que l'écoulement du carburant vers le distributeur de démarrage est réduite à un débit très bas. Pendant le fonctionnement normal du moteur, il est courant d'autoriser de petites quantités de carburant à continuer à s'écouler par le distributeur de démarrage jusque dans l'appareil de combustion du moteur afin de refroidir le distributeur de démarrage. Toutefois, il peut s'ensuivre une augmentation indésirable de la fumée produite par le moteur. Si l'écoulement de carburant est arrêté, les gicleurs de carburant de démarrage, qui sont alimentés en carburant par le distributeur de démarrage, peuvent être bouchés par du carbone et des "points chauds" localisés peuvent se développer à l'intérieur de l'appareil de combustion. La présente invention a pour but de fournir un système d'injecteurs pour moteur à turbine à gaz dans lequel l'écoulement de carburant par le distributeur de démarrage est supprimé pendant le fonctionnement normal du moteur, le bouchage par du carbone et les "points chauds" localisés étant ainsi considérablement réduits. Conformément à la présente invention, un système d'injecteurs pour un moteur à turbine à gaz comprend une source de carburant sous pression, des distributeurs de carburant principal et de démarrage reliés à ladite source et adaptés à recevoir d'elle du carburant, des moyens reliant chacun desdits distributeurs avec l'intérieur d'un appareil de-combustion dudit moteur à turbine à gaz et adaptés à diriger du carburant à rintérieur dudit appareil de combustion et des vannes adaptées à interrompre à volonté ralimentation en carburant dudit distributeur de carburant de démarrage, des moyens étant prévus pour relier ledit distributeur de carburant de démarrage avec un système de drains qui est placé de façon à être à une pression inférieure à celle régnant en fonctionnement dans ledit appareil de combustion de sorte que, lorsqu'en 2 2 632015 fonctionnement, l'écoulement de carburant vers ledit distributeur de démarrage est interrompu par lesdites vannes, des gaz sous pression provenant de l'intérieur dudit appareil de combustion s'écoulent à travers ledit distributeur de démarrage et lesdits moyens reliant ledit distributeur de démarrage et ledit appareil de combustion, les purgent et s'évacuent au sein dudit système de drains par lesdits moyens reliant ledit distributeur de démarrage et ledit système de drains, des moyens pour limiter l'récoulement étant prévus dans lesdits moyens reliant ledit distributeur de démarrage et ledit système de drains en vue d'au moins limiter la quantité de carburant s'écoulant au sein dudit système de drains lorsque ladite alimentation en carburant dudit distributeur de démarrage n'est pas interrompue par lesdites vannes. L'invention va à présent être décrite au moyen d'exemples en regard des dessins joints sur lesquels: - la figure I est une vue de côté d'un moteur à turbine à gaz ayant un système d'injecteurs conformément à la présente invention; - la figure 2 est un schéma d'un système d'injecteurs pour moteur à turbine à gaz conformément à la présente invention; - la figure 3 est un schéma d'un autre système d'injecteurs pour moteur à turbine à gaz conformément à la présente invention. D'après la figure 1 des dessins, un moteur à turbine à gaz portant le numéro 10 de référence d'ensemble présente une structure conventionnelle et comprend, en série dans le sens de l'écoulement, une entrée d'air 11, une section 12 de compresseurs d'air, un système 13 de combustion, une section 14 de turbines et une tuyère 15 d'échappement. Le moteur 10 fonctionne de façon conventionnelle, l'air entrant dans le moteur 10 par l'admission 11 d'air étant comprimé par la section 12 de compresseurs avant d'être dirigé à l'intérieur du système 13 de combustion qui comprend plusieurs chambres de combustion séparées (non représentées). Là, l'air est mélangé avec un carburant convenable et la combustion a lieu. Les gaz d'échappement qui en résultent se détendent au travers de la section de turbines (qui entraîne la section de compresseurs) avant d'être évacués par la tuyère 15 d'échappement. La tuyère 15 d'échappement dirige les gaz d'échappement vers une turbine de puissance (non représentée) qui peut servir à entraîner un générateur de puissance électrique convenable ou, à titre d'alternative, un engrenage relié par exemple à une hélice de bateau. Une partie du système d'injecteurs du moteur 10 à turbine à gaz est montrée schématiquement en 16 sur la figure 2. Du carburant, tel que du gas-oil comprimé par une pompe convenable (non représentée), s'écoule de long de la conduite 17 de carburant comme cela est indiqué par la flèche 18. Une jonction 19 en T divise 3 26320 15 l'écoulement de carburant en une partie s'écoulant le long de la conduite 20 de carburant vers une vanne 21 augmentant la pression et le reste s'écoule le long d'une autre conduite 22 de carburant vers une electro-valve 23. La vanne 21 augmentant la pression est d'une nature telle qu'elle permet un écoulement de carburant en son sein lorsque la pression du carburant dans la conduite augmente au-delà d'une valeur prédéterminée. Le carburant qui s'est écoulé à travers la vanne 21 augmentant la pression passe dans une conduite 24 de carburant qui dirige le carburant vers un distributeur 25 de carburant principal. Plusieurs brûleurs représentés schématiquement en 26 dirigent alors le carburant depuis le distributeur 25 principal à l'intérieur des chambres de combustion du système 13 de combustion, un brûleur 26 dirigeant du carburant dans une chambre de combustion. Les brûleurs 26 constituent la source principale de carburant pour le système de combustion et doivent fonctionner dans l'ensemble du domaine de fonctionnement du moteur 10 à turbine à gaz. L'électo-valve 23 est fermée en fonctionnement normal du moteur 10 à turbine à gaz de sorte que tout le carburant s'écoule le long des conduites 17,20 et 24 au sein du distributeur 25 de carburant principal. Toutefois, lors du démarrage du moteur 10 à turbine à gaz, l'électrovalve 23 est ouverte si bien que du carburant s'écoule le long de - la conduite 22 de carburant, au travers de l'électro-valve 23, puis dans une autre conduite 27 de carburarit. Une jonction 28 en T divise l'écoulement de carburant provenant de la conduite 27 de carburant en une partie s'écoulant vers une autre électro-valve 29 au travers d'une conduite 32 de carburant et en une partie restante s'écoulant vers un distributeur 30 de démarrage au travers d'une conduite 33 de carburant. A tout instant lorsque l'électro-valve 23 est ouverte, l'électro-valve 29 est fermée si bien que réellement tout le carburant passant au travers de rélectrovalve 23 est dirigé vers le distributeur 30 de démarrage. Plusieurs gicleurs représentés schématiquement en 31 dirigent ensuite le carburant provenant du distributeur 30 de démarrage à l'intérieur des chambres de combustion du système 13 de combustion, un gicleur 31 dirigeant du carburant à l'intérieur d'une chambre de combustion. Lorsque le moteur 10 à turbine à gaz démarre, l'rélectro-valve 23 est agencée pour être ouverte de sorte que du carburant s'écoule vers à la fois le distributeur 25 principal etle distributeur 30 de démarrage et, de là, vers le système 13 de combustion du moteur. La pression du carburant est choisie de façon que la vanne 21 augmentant la pression répartisse le carburant entre les distributeurs principal et de démarrage, une quantité suffisante de carburant étant amenée dans la zone convenable du système 13 de combustion pour y initier la combustion. Dès que la combustion a été initiée et entretenue, l'rélectro-valve 23 est fermée si bien que tout le carburant passe dès lors au travers des conduites 20 et 24 de carburant vers le distributeur 25 principal et les brûleurs 26. Afin de purger les conduites 32 et 33 de carburant en aval de l'rélectrovalve 23 du carburant qu'elles contiennent, l'rélectro-valve 29 est ouverte tandis que rélectro- valve 23 est fermée. L'électro-valve 29 relie la conduite 32 de carburant à une conduite 34 allant à un système de drains de carburant (non représenté). Les gicleurs 31 de carburant de démarrage sont disposés dans le système 13 de combustion de façon qu'ils se trouvent dans une zone d'air à pressions élevées et ne contenant pas de carburant. De la sorte, l'ouverture de l'rélectro-valve 29 place cet air à pressions élevées en communication directe avec une zone de basses pressions (le système de drains de carburant). Il s'ensuit que l'air à pressions élevées s'écoule par les gicleurs 31 de carburant de démarrage et les conduites 32, 33 et 34 jusque dans le système de drains de carburant. Cet écoulement de l'air à pressions élevées depuis le système 13 de combustion a deux effets: il purge les conduites 32 et 33, le distributeur 30 de démarrage ainsi que les gicleurs 31 de carburant et assure que tout carburant venant à s'infiltrer au-delà de l'électro-valve 23 s'écoule au sein du système de drains de carburant et non à l'intérieur du système 13 de combustion. Bien que l'air utilisé pour purger les conduites 32, 33 et 34 de carburant soit prélevé depuis une source à forte température (le système 13 de combustion), le fait qu'il passe au travers des gicleurs 31 o il est soumis à une chute de pression et une détente, garantit que sa température a été réduite au moment o il passe dans les conduites 32, 33 et 34 et l'électro-valve 29. La forme de réalisation du système d'injecteurs selon la présente invention portant la référence générale 35 sur la figure 3 comprend des parties communes avec la forme de réalisation de la figure 2 et, pour plus de commodité, ces parties portent des numéros de référence communs. Le système 35 d'injecteurs se distingue du système 16 d'injecteurs montré sur la figure 1 par le fait que l'électro-valve 29 du système 16 d'injecteurs est remplacée par un réducteur 36 d'écoulement. Ce changement assure que, lorsque l'électro-valve 23 restante est ouverte pendant le démarrage du moteur 10 à turbine à gaz, une petite quantité de carburant passe au travers du réducteur 36 et à rintérieur du système de drains de carburant et est ainsi perdue. Toutefois, en pratique, l'électro-valve 23 est ouverte seulement un court instant si bien que la quantité de carburant perdue est insignifiante. Lorsque l'électro-valve 23 est fermée en fonctionnement normal du moteur, le réducteur 36 est suffisamment grand pour permettre un écoulement convenable de l'air de purge à travers les conduites 32, 33 et 34, le distributeur 30 de démarrage et les gicleurs 31. L'avantage qu'il y a à utiliser un réducteur 36 d'écoulement plutôt qu'une électro-valve réside dans la moindre complexité du système et l'augmentation de sa fiabilité. 6 263201S Revendications: 1.- Système d'injecteurs pour un moteur à turbine à gaz comprenant une source de carburant sous pression, des distributeurs de carburant principal et de démarrage reliés à ladite source de carburant sous pression et adaptés à en recevoir du carburant, des moyens reliant chacun desdits distributeurs avec l'intérieur d'un appareil de combustion dudit moteur à turbine à gaz et adaptés à diriger du carburant à l'intérieur dudit appareil de combustion et des vannes adaptées à interrompre à volonté l'alimentation dudit distributeur de carburant de démarrage, caractérisé en ce que des moyens (32, 33, 34) sont prévus pour relier ledit distributeur (30) de carburant de démarrage avec un système de drains qui est disposé pour être à une pression inférieure à celle régnant en fonctionnement dans ledit appareil (13) de combustion tandis que, lorsqu'en fonctionnement, ladite alimentation en carburant dudit distributeur (30) de démarrage est interrompue par lesdites vannes (23), des gaz sous pression provenant de l'intérieur dudit appareil (13) de combustion s'écoulent au travers dudit distributeur (30) de démarrage, desdits moyens (32, 33, 34) reliant ledit distributeur (30) de démarrage et ledit appareil (13) de combustion, les purgent et s'évacuent dans ledit système de drains par lesdits moyens (32, 33, 34) reliant ledit distributeur (30) de démarrage et ledit système de drains, des moyens limitant l'écoulement étant prévus dans lesdits moyens reliant ledit distributeur de démarrage et ledit système de drains pour au moins limiter la quantité de carburant s'écoulant dans ledit système de drains lorsque ladite alimentation en carburant dudit distributeur (30) de démarrage n'est pas interrompue par lesdites vannes (23). 2.- Système d'injecteurs pour un moteur à turbine à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites vannes (23) sont constituées par une électro-valve. 3.- Système d'injecteurs pour un moteur à turbine à gaz selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (29) limitant l'écoulement sont adaptés à empêcher l'écoulement du carburant au travers desdits moyens (32, 33, 34) reliant ledit distributeur (3Q) de démarrage et ledit système de drains lorsque ladite alimentation en carburant dudit distributeur (30) de démarrage est interrompue par lesdites vannes (23). 4.- Système d'injecteurs pour un moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (29) limitant l'écoulement consistent en une électro-valve. 5.- Système d'injecteurs pour un moteur à turbine à gaz selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (29) limitant l'écoulement consistent en un réducteur d'écoulement fluide. 7 2632015 6.- Système d'injecteurs pour un moteur à turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits gaz sous pression provenant de l'intérieur dudit appareil (13) de combustion sont au moins principalement de rair.