<Desc/Clms Page number 1>
"PERFECTIONNEMENTS APPORTES OU RELATIFS AUX SYSTEMES A COMBUSTIBLE
POUR MOTEURS A COMBUSTION INTERNE."
La présente invention a trait à des moteurs à combustion interne et, d'abord, bien que non exclusivement, à des moteurs à turbine à gaz, et plus particulièrement à des systèmes à combusti- ble pour de tels moteurs.
Un moteur à turbine à gaz comprend normalement un système à compresseur, un équipement de combustion où le combustible est brûlé dans l'air reçu du système à compresseur et un système à tur- bine recevant les produits de la combustion venant de l'équipement @
<Desc/Clms Page number 2>
de combustion et menant le système à compresseur. L'invention con- cerne d'abord les moteurs à turbine à gaz, comme on en emploie pour la propulsion des avions, dans lesquels la force propulsive est ob- tenue par réaction ou bien en faisant en sorte que le système à tur- bine actionne une hélice ou bien par une combinaison de ces arran- gements.
Dans de tels moteurs il est spécialement désirable du point de vue de la sécurité du fonctionnement et, dans certains autres cas, pour faciliter l'établissement des plans, de présenter un système à combustible où les pompes à combustible fournissant le combustible à l'équipement de combustion soient dédoublées.
Dans de tels arrangements, les pompes à combustibles sont menées indépendamment et chacune d'entre elles'fournit de préférence une quantité de combustible apte à assurer le fonctionnement du mo- teur à pleine puissance dans le cas de la défaillance de l'une des pompes.
Plus spécifiquement, la présente invention a trait aux systèmes à combustible pour moteurs à combustion interne,,systèmes de l'espèce comprenant un certain nombre de pompes à combustible menées indépendamment, dont le débit est modifié au moyen d'un sys- tème à pression hydraulique commandant la course des pompes, et a pour un de ses objets d'éviter des difficultés qui peuvent survenir par suite à la défaillance d'une pompe en fonctionnement.
Selon la présente invention, il est présenté un système à combustible de l'espèce susmentionnée où un certain nombre de pom- pes refoulent vers un point commun du système à combustible, et où le système à pression hydraulique comprend un dispositif régulateur actionné hydrauliquement pour chaque pompe,
un dispositif de com- mande hydraulique commun aux dispositifs régulateurs et un disposi- tif répondant à la différence de pression hydraulique survenant dans le système à pression hydraulique lors de la défaillance de la pres- sion dans un dispositif régulateur ou dans des dispositifs régula- teurs afin d'isoler ce dispositif régulateur ou ces dispositifs ré-
<Desc/Clms Page number 3>
gulateurs par rapport à la commande hydraulique tout en maintenant l'autre dispositif régulateur ou les autres dispositifs régulateurs en communication avec la commande hydraulique.
Avec un tel système à combustible, dans le cas d'une défaillance et de l'isolement ré- sultant d'une ou de plusieures pompes, le débit de la pompe ou des pompes restante ou restantes est augmenté et le dispositif de com mande hydraulique continue à commander les pompes.
Il peut convenir que ledit dispositif répondant à la pres- sion soit une vanne localisée entre un dispositif régulateur et le dispositif de commande hydraulique et qu'il soit soumis à la pression régnant dans le dispositif régulateur hydraulique et dans la commande hydraulique, étant normalement tenu ouvert de cette façon et étant actionné par la différence de pressions survenant lors de la défail- lance de la pression régnant dans le dispositif régulateur pour se fermer et isoler le dispositif régulateur de la commande hydraulique.
Selon une particularité de la présente invention, il est présenté un système à combustible de l'espèce susmentionnée, com- prenant deux pompes dont chacune est apte à couvrir sensiblement la pleine demande du moteur et dont chacune refoule vers un point com- mun du système à combustible, un dispositif régulateur hydraulique associé avec chaque pompe et destiné à régler son débit, un dispo- sitif de commande hydraulique commun destiné à commander lesdits dispositifs régulateurs, et un dispositif d'isolement normalement inactif situé entre les dispositifs régulateurs et leur commande hydraulique commune,
lequel dispositif d'isolement est actionné par la différence de pression survenant par suite de la défaillance de la pression dans un dispositif régulateur de manière à isoler ledit dispositif régulateur de la commande hydraulique commune tout en maintenant la communication entre l'autre dispositif régulateur et la commande hydraulique, grâce à quoi la pompe associée avec ledit autre dispositif régulateur augmente son débit.
Dans une construction, lesdits dispositifs régulateurs sont en communication avec un point commun de la commande hydrauli-
<Desc/Clms Page number 4>
que et ledit dispositif d'isolement comprend une vanne située en ce point de façon à répondre à la pression régnant dans les dispo- sitifs régulateurs et à isoler un dispositif régulateur lors de la défaillance de la pression dans ledit dispositif régulateur. De préférence, ladite vanne comprend une paire de sièges de soupapes entourant les orifices menant respectivement aux dispositifs régu- lateurs et une pièce apte à occuper une certaine position entre ces orifices et, lors d'une défaillance de la pression dans un disposi- tif régulateur, à être déplacée pour s'asseoir sur le siège placé autour de l'orifice conduisant audit dispositif régulateur.
Ladite pièce peut être une bille qui est normalement située de façon à être hors de contact avec les sièges et qui, lors d'une défaillance de la pression dans un dispositif régulateur, est déplacée pour s'asseoir sur le siège associé avec ledit dispositif régulateur.
Une réalisation préférée de la présente invention va main- tenant être décrite à titre d'exemple, appliquée à un système à com- bustible connu auparavant pour moteur de propulsion par réaction à turbine à gaz pour avion. La description se réfère aux dessins ci- annexés où : la fig. 1 est une vue schématique du système à combustible et du moteur dans leur ensemble, la fig. 2 est une vue schématique à une plus grande échel- le de la partie du système à combustible qui concerne l'invention, et la fig. 3 est une coupe à travers une réalisation pratique d'un dispositif à vanne d'isolement.
En se rapportant à la fig. 1, le moteur à turbine à gaz à réaction 5 comprend un compresseur 6, les chambres de combustion 7, une turbine 8 et une tuyère 9. Le combustible est fourni aux chambres de combustion 7 à partir d'un réservoir 10 par l'intermé- diaire d'un filtre 11, d'une commande de fourniture de combustible entourée sur la figure par une ligne pointillée 12, un robinet 13 et une conduite principale 15. Le combustible est fourni sous pres-
<Desc/Clms Page number 5>
sion par une paire de pompes 16, 17 qui font partie de la commande ainsi qu'il est expliqué en détail plus loin. Les deux pompes sont menées indépendamment à partir du moteur 5, ou bien l'une peut être menée par le moteur à turbine à gaz et l'autre par un moteur élec- trique par exemple.
Ainsi que le montre clairement la fig. 2, les pompes 16, 17 sont du type à plateaux oscillants et chacune d'entre elles com- prend un corps de pompe 18, un certain nombre de plongeurs 19 à l'intérieur du corps, un ressort 20 pour chaque plongeur, ressort qui le pousse contre la plaque oscillante 21, une admission commune 22 vers les barillets des plongeurs et un orifice de refoulement commun 23. Le plateau oscillant 21 est réglable angulairement par une connexion 24 afin de modifier la course effective des plongeurs et par là, le débit de la pompe. Chaque pompe est menée par un ar- bre 25.
Chaque pompe 16, 17 reçoit le combustible à basse pression d'un réservoir 10 par l'intermédiaire de la conduite principale 26 et des conduites secondaires 27, et elles refoulent toutes deux le combustible à haute pression vers une conduite principale 28 par l'intermédiaire d'une vanne régulatrice 29 et de là vers la conduite 15 et le moteur 5. La vanne régulatrice permet la commande désirée du moteur de la manière habituelle, étant réglée pour la fermeture et l'ouverture par le levier 30. Une conduite 30A constitue un tuyau de drainage conduisant le combustible provenant des fuites de la vanne régulatrice 29 à la conduite d'admission de la pompe 27.
La conduite 30A constitue aussi un tuyau de drainage pour le liquide provenant des fuites du robinet 13.
Des orifices de refoulement communs 23 de chaque pompe, part une conduite 31 qui les relie à la conduite principale 28, et chaque conduite 31 communique avec un- dispositif régulateur hydrau- lique indiqué en 32, par l'intermédiaire d'une ouverture 33. Le dispositif régulateur comprend un piston 34 relié à la connexion 24, et un ressort 35 sollicitant le piston 34 de façon à ce qu'il dispos
<Desc/Clms Page number 6>
le plateau oscillant 21 de manière que la pompe donne son débit maximum. Les,deux côtés du piston 34 communiquent avec l'ouverture 33, un des côtés (celui qui est soumis à l'action du ressort), com- muniquant par l'intermédiaire d'un orifice réduit 36 et l'autre com- muniquant librement.
Cet arrangement fait que le piston 34 sera déplacé par la différence des pressions régnant des deux côtés du piston, le dépla- cement vers la gauche causant une augmentation du débit de la pompe (et, par conséquent, celle de la pression de refoulement de la pom- pe, en supposant que la vanne régulatrice 29 reste dans la même po- sition) tandis que le déplacement vers la droite résulte en une ré- duction du débit de la pompe.
La pression sur le côté chargé par le ressort de chaque piston 34 est déterminée par la soupape à disque 41 qui constitue le dispositif de commande hydraulique commun aux deux dispositifs régulateurs. Cette soupape 41 est poussée vers sa position fermée par un ressort 42. La soupape 41 est située à l'extrémité de la conduite 44B qui communique par les branches 44A avec chaque dispo- sitif régulateur 32. Les conduites 31 portant la pression de refou- lement du combustible communique par une conduite commune 37 avec un cylindre 38 contenant un piston 39 agissant sur le bras oscillant 40 portant la pièce obturante de la soupape 41. Le bras 40 trouve son point d'appui sur le diaphragme d'étanchéité 14 et sa position est ajustée par la capsule barométrique 43 qui modifie la poussée du ressort 42 selon les changements d'altitude de l'avion.
L'arran- gement décrit ci-dessus, qui était connu et utilisé auparavant, est tel que lorsqu'une pression prédéterminée est atteinte dans le cy- lindre, c'est-à-dire lorsque la pression de refoulement du combus- tible atteint une certaine valeur, le piston 39 soulève le bras- 40 contre l'action du ressort afin d'ouvrir la soupape 41.
Le courant de sortie par la soupape 41 est corrélatif du courant passant par l'orifice 36 et si le courant de sortie par la soupape 41 tend à surpasser le courant par l'orifice 36, la pres- sion sur le côté chargé de ressort du piston 34 tombe et le piston
<Desc/Clms Page number 7>
34 se déplace afin de diminuer la course de la pompe et, donc, sa pression de refoulement. La réduction de la pression de refoulement fait que le piston 39 réduit sa poussée sur le bras 40 si bien que la soupape 41 tend à se fermer sous l'action du ressort 42, augmen- tant par là la pression dans les conduites 44 jusqu'à ce que une pression désirée de refoulement de la pompe soit atteinte et la main- tenant à cette valeur.
Si la pression régnant dans les conduites de refoulement 31 tombe, la séquence des opérations est renversée, la soupape 41 se fermant afin de faire augmenter la pression de re- foulement de la pompe. Le combustible s'écoulant par la soupape 41 est rendu à la conduite d'admission 27.
En outre, le côté chargé par le ressort de chaque piston
34 est pourvu d'un orifice d'admission 45 commandé par la soupape à disque 46 commandée par un diaphragme. Le diaphragme est soumis à la pression centrifuge engendrée dans la chambre 18 de la pompe et l'agencement est tel qu'à une vitesse de rotation prédéterminée de la pompe, cette pression ouvre la soupape 46 pour permettre au combustible de s'échapper du dispositif régulateur et d'effectuer une réduction de la course de la pompe et de sa pression de refou- lement.
Le disque de la soupape 46 est porté par un bras oscillant et est sollicité vers la position fermée par un ressort 48 et, ou- tre qu'elle est ouverte par une pression prédéterminée s'exerçant sur le diaphragme 47, la soupape peut aussi être ouverte par la pression du combustible régnant dans la conduite de sortie 45 et agissant sur le disque lorsqu'une pression de refoulement du combus- tible prédéterminée est atteinte et lui est transmise à travers cette conduite de sortie.
Le fonctionnement de l'installation des pompes est bien @ connu et ne constitue pas par lui-même une particularité de l'in- vention.
On notera que les pompes ont des dispositifs régulateurs séparés 32 qui sont commandés dans leur fonctionnement par un sys-
<Desc/Clms Page number 8>
tème hydraulique commun, constitué par la conduite 44B et la soupape à disque 41, par qui les pompes sont commandées indépendamment, si- multanément et semblablement.
Chaque pompe 16, 17 est capable d'un tel débit qu'elle peut couvrir sensiblement la demande de pleine puissance du moteur 5 si, pour une raison quelconque, l'autre pompe cesse de fonctionner.
Cette invention fournit un dispositif pour isoler par rap- port à la commande hydraulique commune une pompe qui, pour quelque raison, a une défaillance. Dans sa forme préférée, ce dispositif comprend un corps de soupape 49 ayant une paire d'ouvertures oppo- sées 50 où s'abouchent les conduites 44A conduisant aux dispositifs régulateurs 32 et une troisième ouverture 51 disposée latéralement par rapport aux deux autres ouvertures et où s'abouche la conduite 44B menant à la soupape 41. Les ouvertures 50 sont conformées comme des sièges de soupape et une bille 52 est placée dans le corps 49 de façon à être apte à obturer l'une des deux conduites menant aux dispositifs régulateurs 32 tout en laissant en communication l'autre de ces conduites avec la conduite menant à la soupape 41. La sou- pape à bille fait ainsi office de vanne.
En fonctionnement, la bille est normalement maintenue dans une position centrale où elle ne ferme aucune des ouvertures 50, puisqu'un courant passe à travers le corps 49 de chacune des conduites 44a vers la conduite 44b.
Toutefois, si la pression dans l'une des conduites 44a tombe par suite d'une défaillance de la pompe, la bille est déplacée de façon à obturer l'ouverture correspondante 50, isolant ainsi la pompe associée de la commande hydraulique commune, tandis qu'elle laisse l'autre pompe en communication avec la commande.
La défaillance de la pression dans les conduites 44a peut se produire par suite de causes diverses. Par exemple, la soupape 46 peut se caler en position ouverte, ou bien le dispositif menant la pompe peut défaillir, ou bien une des conduites 44a peut être percée. Dans tous ces cas, la pompe défaillante est isolée de la
<Desc/Clms Page number 9>
commande hydraulique et l'autre pompe augmente automatiquement sa course afin de satisfaire autant que possible, la pleine demande en combustible du moteur. De cette façon, une fuite excessive de combustible sous pression en provenance du côté chargé par le res- sort du piston 32 et la chute de la pression du refoulement du com- bustible qui en résulte sont évitées.
En se rapportant maintenant à la fig. 3, on y voit illus- trée une forme pratique de la soupape d'isolement à bille.
La soupape d'isolement comprend un corps principal 60 comportant une chambre 61 destinée à recevoir la bille 62. La pa- roi de la chambre comprend un certain nombre de saillies centrales 63 espacées suivant la circonférence, sur lesquelles la bille repose et cette paroi comporte à une extrémité un siège de soupape 64 situé à l'extrémité de l'ouverture 65. Le corps comporte un rebord exté- rieur 66 entourant l'ouverture 65 et la soupape d'isolement est por- tée par un couvercle terminal 67 d'une des pompes 16, 17 par l'in- termédiaire du rebord 66 s'engageant dans un évidemment du couvercle 67 entourant l'orifice de refoulement 68 du cylindre du piston du dispositif régulateur 32 de la pompe.
Le corps 60 de la soupape d'isolement porte aussi une pla- que terminale 69 comportant une saillie 70 qui s'adapte à l'inté- rieur de l'extrémité de la chambre 61 et est percée d'un trou cen- tral 71 qui s'achève en un deuxième siège de soupape destiné à la bille 62. Un raccord 73 est prévu dans la face extérieure de la plaque terminale 69 pour la conduite 44a menant à l'autre pompe.
Le corps de soupape 60 est foré latéralement afin d'of- frir un conduit 74 s'ouvrant à son extrémité intérieure dans la chambre 61 par une ouverture située entre une paire de saillies 63 et comportant à son extrémité extérieure un raccord pour la conduite 44b.
Des joints convenables 75 sont prévus entre le corps 60 et le couvercle 67 et la plaque terminale 69.
<Desc/Clms Page number 10>
Bien que la réalisation préférée de l'invention décrite en relation avec les dessins comprenne une forme connue de dispo- sitif de commande hydraulique, à savoir une soupape soumise à l'ac- tion combinée d'un ressort et d'une capsule barométrique, on notera que d'autres dispositifs connus ou convenables peuvent être utilisés en coopération avec les dispositifs régulateurs des pompes. Par exemple, une forme connue de système à combustible pour moteur à turbine à gaz comprend deux ou plusieurs pompes selon l'illustration, ayant des dispositifs régulateurs 32 et un système de commande hy- draulique comprenant des conduites 44a et 44b, dont le courant de sortie est réglé par une soupape similaire de celle qui est montrée en 41.
La soupape 41 est toutefois chargée selon la chute de pres- sion existant entre les deux côtés de la vanne régulatrice placée sur la conduite menant le combustible au moteur. Un tel arrangement assure essentiellement le maintien d'une chute de pression constante entre les deux côtés de la vanne régulatrice. Dans un tel arrange- ment, l'aire de l'orifice d'étranglement de la vanne régulatrice peut être une fonction à la fois de l'altitude et de la position du levier de puissance choisie par le pilote.
Dans l'application de l'invention à un tel système un avantage considérable est obtenu grâce au maintien du dispositif régulateur restant sous contrôle du dispositif de commande hydrau- lique dans le cas de la défaillance de l'un des dispositifs régula- teurs.