Brevet FR2924216A1 — publié le 20090529

La présente invention est relative à un dispositif de commande de débit de fluide, et se rapporte plus particulièrement à un système pour commander le débit de fluide pour réchauffer des brùleurs d'un moteur à turbine à gaz. Un système de réchauffage d'un moteur de turbine à gaz comporte généralement trois groupes de brûleurs qui sont alimentés en combustible par des collecteurs respectifs, les débits de combustible vers les collecteurs étant commandés par des dispositifs de dosage respectifs. En particulier, deux des groupes de brûleurs nécessitent des débits de combustible très élevés et les dispositifs de dosage et les collecteurs pour ces groupes doivent présenter une taille importante correspondante. Il est également connu de prévoir des vannes d'arrêt pour arrêter le débit en provenance des col-lecteurs vers les groupes de brûleurs respectifs. Etant donné qu'un système de réchauffage nécessite d'être amorcé rapidement, il est avantageux de dis-poser les vannes d'arrêt aussi près que possible des groupes de brûleurs. L'invention fournit un système de commande de débit de fluide qui peut avantageusement être appliqué à un dispositif d'alimentation en combustible de réchauffage d'un moteur à turbine à gaz en s'arrangeant pour que les dispositifs de dosage et les vannes d'arrêt soient combinés dans une seule unité suffisam- ment petite et légère pour être disposée à proximité des brûleurs. L'invention a donc pour objet un système de commande de débit de fluide comprenant une vanne.ayant un orifice de dosage, un premier élément de commande déplaçable pour réguler la surface de débit dudit orifice de dosage, un second orifice en série avec ledit orifice de dosage ainsi qu'un second élément de commande sensible à un accroissement de la pression de fluide en aval dudit orifice de dosage et à un accroissement d'une pression de commande pour respectivement accroître et décroître la surface de débit dudit second orifice, ledit système comprenant égale-ment un dispositif pour engendrer ladite pression de commande de manière qu'elle corresponde à une différence de pression désirée de part et d'autre dudit orifice de dosage. De préférence, ledit élément de commande est actionnable pour obturer ledit orifice de dosage. Un mode de réalisation de l'invention sera maintenant décrit seulement à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, sur lesquels . - la Fig.1 est une vue schématique d'un système pour alimenter en combustible un groupe de brûleurs de réchauffage d'un moteur à turbine à gaz; - la Fig.2 est un schéma d'un dispositif de commande de débit et d'arrêt combiné faisant partie du système de la Fig.1; et - la Fig.3 est une représentation d'une van- ne destinée à fournir un signal de pression correspondant à une différence de pression de dosage désirée dans le dispositif de la Fig.2. Le moteur 10 à turbine à gaz représenté à la Fig. 1 comprend des brûleurs de réchauffage du noyau agencés en cinq groupes de trois barres de pulvérisation, les groupes étant alimentés par des conduites de combustible 11 correspondantes. Le débit de combustible dans les conduites 11 est commandé par des dis-positifs 12 respectifs de dosage, d'arrêt et de commande de chute de pression 12 combinés, chacun des-quels étant sensible à un signal électrique de comman- de provenant d'un circuit 13. Le combustible parvient aux dispositifs 12 à travers un collecteur 14 qui est alimenté à partir d'une pompe centrifuge 15 ayant une vanne d'arrêt 16 à son entrée, la vanne 16 étant sensible à des signaux provenant du circuit 13. Chacun des dispositifs à vanne 12 est connecté au collecteur 14 par une conduite 17 dont les dimensions doivent être seulement suffisantes pour fournir un débit de fluide requis dans une conduite 11 correspondante. Comme représenté à la fig.2, chacun des dispositifs 12 comprend un manchon 20 ayant des ori- fices 21, 22 qui communiquent avec les conduites 17, 11, respectivement. Un élément de commande 23 est monté coulissant dans le manchon 20 et présente des orifices 24 qui coopèrent avec le manchon 20 pour définir un orifice de dosage variable. L'élément 23 porte un joint en élastomère 25 qui peut coopérer avec un épaulement 26 du manchon 20 pour arrêter le débit de fluide. Un élément 27 de commande à navette est monté coulissant dans le manchon 20 qui coopère avec l'orifice 22. L'élément 27 est sollicité vers une position totalement ouverte par la pression en aval des orifices 24 et il est sollicité à l'encontre de cette pression aval par la pression dans une condui- te 28, cette pression correspondant à une pression requise en aval des orifices 24 et obtenue d'une manière qui sera décrite par la suite. La pression dans la conduite 17 est appliquée à travers une chambre annulaire 30 et un étran- glement de débit 31 à un orifice 32. Le débit dans l'orifice 32 est commandé par un élément 33 qui est déplaçable de façon oscillante par un moteur couple 34 sensible à des signaux de courant provenant du circuit 13 (Fig.1). Un ressort 35 rappelle l'élément 33 vers une position de fermeture de l'orifice 32. La pression entre l'étranglement 31 et l'orifice 32 est appliquée à une extrémité de l'élément 23 par l'intermédiaire d'une chambre 36, cette pression étant assistée par un ressort 37. Un transducteur de position capacitif 38 fournit au circuit de commande 13 des signaux correspondant à la position de l'élément de commande 23. Comme représenté à la Fig.1, la pression dans la conduite 28 est fournie par une vanne 40 qui reçoit d'une conduite 41, une pression à partir de la sortie de la pompe 15. La vanne 40 est représentée plus en détail à la Fig.3 et comprend un étranglement de débit 42 à orifice fixe et un orifice variable 43 en série entre la conduite 41 et une conduite de retour 44 vers une zone à basse pression en amont de la pompe 15. Le débit à travers l'orifice 43 est commandé par un plongeur 45 qui est sensible à la pression dans la conduite 41 et qui est sollicité à l'encontre de cette pression par un ressort 46. La conduite 28 communique avec une zone entre l'orifice d'étranglement 42 et l'orifice 43. La force du ressort 46 et la surface du plongeur 45 qui est soumise à la pression dans la conduite 41 sont choisies de manière que la pression dans la conduite 28 soit inférieure à celle régnant dans la conduite 41 d'une valeur qui est égale à la différence de pression de dosage désirée à travers les orifices 24 de l'élément de commande 23. Un empilage de disques bimétalliques élastiques 47 est sensible à la température du combustible pour modifier la tension du ressort 46. En fonctionnement, le débit de combustible de réchauffage nécessaire pour le groupe de brûleurs alimentés par les conduites 11 est indiqué sur la ligne 48 provenant du circuit 13 en réponse aux conditions de fonctionnement du moteur 10 et à un dispositif sélecteur de réchauffage 50 (Fig.1). L'élément de commande 23 est sollicité dans une direction d'ouverture par la pression en aval des orifices 24 et par la pression dans la conduite 17, dans une direction de fermeture par le ressort 37 et la pression régnant dans la chambre 36, cette dernière pression dépendant de l'intensité du courant dans la ligne 47, ce courant étant sensible au signal de réaction provenant du transducteur 38 et à un signal de consigne de débit provenant du dispositif sélecteur 50. Le débit à tra- vers les orifices 24 est ainsi réellement fonction du courant circulant dans la ligne 47. Si la différence de pression de dosage croît, la pression en aval des orifices 24 tombe au-dessous de celle régnant dans la conduite 28, l'élément de commande 27 se déplace pour réduire le débit à travers les orifices 28, en rédui- sant la différence de pression de dosage à son niveau requis. L'élément 27 se déplace de façon correspondante pour accroître le débit à travers les orifices 22 si la chute de pression de dosage détroit. Lorsque le système de réchauffage est coupé, la vanne 16 de coupure de l'entrée de la pompe (Fig.1), est fermée et la pression dans la conduite 17 et en aval de celle-ci tombe. Le ressort 37 sollicite l'élément 23 de telle sorte que le joint en élastomère 25 est appliqué contre l'épaulement 26, en arrêtant le débit vers la conduite 11. Dans le cas d'une panne d'alimentation électrique sur la ligne 47, l'orifice 32 est fermé sous l'influence du ressort 35 et la pression dans la chambre 36 croit pour devenir égale à celle régnant dans la conduite 17. Le dispositif 12 5 10 15 n'assure pas la condition d'arrêt dans le cas d'une panne électrique. On comprendra que les autres brûleurs de réchauffage, c'est à dire les brûleurs principaux et de dérivation comprennent également une série de barres de pulvérisation agencées en un ou plusiers groupes qui sont alimentés à partir du collecteur 14, une vanne 12 étant prévue pour chaque groupe comme décrit ci-dessus. La prévision d'une vanne 12 pour chaque groupe permet aux groupes d'être alimentés sélective-ment en combustible, de sorte que l'efficacité du dosage à des faibles débits de réchauffage est améliorée. L'agencement réduit le poids des conduites de liaison en ne nécessitant qu'un seul collecteur 14 au lieu de trois collecteurs utilisés jusqu'ici. REVENDICATIONS 1. Système de commande de débit de fluide, caractérisé en ce qu'il comporte une vanne (12) ayant un orifice de dosage (20,24), un premier élément de commande (23) déplaçable pour réguler la surface,de débit dudit orifice de dosage, un second orifice (22) en série avec ledit orifice de dosage (20,24), et un second élément de commande (27) sensible à un accroissement d'une pression de fluide en aval dudit orifice de dosage (20,24) et à un accroissement d'une pression de commande pour respectivement accroître et décroître la surface de débit dudit second orifice (22),ledit système comprenant également un dispositif (40) pour engendrer ladite pression de commande de manière qu'elle corresponde à une différence de pression désirée de part et d'autre dudit orifice de dosage (20, 24). 2. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit (13) pour engendrer un signal électrique correspondant à un débit requis à travers ladite vanne (12) et un dispo- sitif (32, 33, 34) pour engendrer un signal de pression de fluide qui dépend de la valeur dudit signal électrique, ledit premier élément de commande (23) étant déplaçable par ledit signal de pression de fluide. 3. Système suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce que ledit premier élément de commande (23) est actionnable par des moyens de rappel (37) pour fermer ledit orifice de dosage (20,24). 4. Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (40) pour engendrer ladite pression de commande comprend des orifices à débits fixe et variable (42,43) en série entre une source de pression 5 10 15et une liaison de pression de retour inférieure (44), ladite pression de commande étant prélevée de celle régnant entre lesdits orifices (42,43) et le débit à travers ledit orifice variable (43) étant sélectivement modifiable par un ressort (46). 5. Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ladite source de pression (15) fournit du fluide à ladite vanne (12) et ledit ressort (46) est choisi de manière qu'une différence entre la pression de la source (15) et ladite pression de commande est en relation constante avec la différence de pression de part et d'autre dudit orifice de dosage (20,24). 6. Système suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs desdites vannes (12), le second élément de commande (27) de chacune desdites vannes (12) étant sensible à la pression de commande provenant dudit dispositif (40).