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" Perfectionnements apportés ou relatifs à des systèmes à combustible pour moteurs à turbine à gaz Il*
La présente invention a trait à des systèmes à combus- tible pour moteurs à turbine à gaz. De tels moteurs comprennent normalement un système à compresseur refoulant l'air dans un appareil de combustion dans lequel du combustible liquide est injecté au moyen de becs d'injection du combustible, les produits de la combustion passant à travers un système à turbine afin d'actionner le compresseur. Un tel moteur peut être utilisé pour
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la propulsion par réaction des aéronefs et/ou une puissance à l'arbre à utiliser à l'extérieur peut être obtenue du système à turbine, par exemple, pour attaquer une hélice.
Bien que l'in- vention s'applique tout d'abord à des systèmes à combustible pour moteurs à turbine à gaz pour aéronefs, elle trouve aussi son application aux moteurs à turbine à gaz employés dans d'au- tres buts.
Des formes connues de systèmes à combustible des- tinés à de tels moteurs comprennent une pompe refoulant du combustible liquide sous pression vers les injecteurs de com- bustible, par l'intermédiaire-d'un dispositif régulateur agencé pour modifier la pression du combustible au niveau des injec- teurs de combustible et pour commander ainsi le débit du com- bustible suivant la position du dispositif de régulation.
Une difficulté s'est produite avec de tels systèmes à combustible par le fait que l'alimentation en combustible du moteur dans des conditions transitoires, lors de l'accélération, peut être excessive par suite de la rapidité de l'ouverture du dispositif régulateur en comparaison de la lenteur relative de l'accélération du moteur. Le combustible en excès pendant l'accé- lération donne lieu à des phénomènes indésirables, par exemple, au surchauffage des organes de l'appareil de combustion et de la turbine et il peut aussi provoquer l'extinction de la combus- tion si le mélange air-combustible devient trop riche. En outre, avec certains moteurs, des températures de combustion excessi- ves survenant pendant l'accélération peuvent entraîner le " forçage " du compresseur.
On notera également que, dans le cas des moteurs à turbine à gaz d'aviation, le degré de suraliment tation.pendant l'accélération peut augmenter à haute altitude par suite de la réduction de la puissance disponible qui peut être développée pour l'accélération du rotor du moteur dans des conditions où la densité de l'air ambiant est réduite.
Il est par conséquent désirable de prévoir, dans le système à combustible d'un moteur à turbine à gaz tel que ceux
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employés pour la propulsion des aéronefs, un dispositif qui, pendant l'accélération du moteur, maintient l'alimentation en combustible entre des limites définies, si bien que les phéno- mènes indésirables susmentionnés sont évités.
Il a été proposé de prévoir un dispositif conçu dans ce but, comprenant un dispositif limitant la pression du combus- tible au niveau des becs d'injection pendant l'existence des conditions transitoires en établissant un équilibre entre la pression du combustible au niveau des becs d'injection et la pression instantanée de refoulement du compresseur du moteur.
Dans cet arrangement, les caractéristiques du dispositif de commande dépendent des caractéristiques d'écoulement sous pres- sion des becs d'injection employés dans le système à combusti- ble et, dans certains cas, cela s'avère désavantageux ; en outre, cet arrangement ne permet pas un choix aisé des caractéristiques de la commande de façon à faire face à différentes caractéris- tiques d'accélération de divers moteurs.
Selon la présente invention, un système à combustible de moteur à turbine à gaz comprenant une pompe à combustible, des injecteurs de combustible, un dispositif à marche continue destiné à commander l'écoulement du combustible vers les injec- teurs de combustible suivant un régime choisi de marche constan- te et un mécanisme déterminateur de régime destiné à choisir le régime, comprend un dispositif de commande de l'accélération destiné à commander l'écoulement du combustible à travers les injecteurs de combustible pendant l'accélération du moteur, lequel dispositif de commande de l'accélération comprend un dis- positif d'étranglement d'écoulement de combustible situé sur une conduite où passe le débit effectif du combustible s'écou- lant vers les injecteurs de combustible,
et ayant un étrangle- ment effectif que ne modifie pas directement le mécanisme déter- minateur de régime, un premier dispositif sensible à la pres- sion soumis à la chute de pression entre les deux côtés du dis- positif d'étranglement, et un second dispositif sensible à la
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soumis à la pression pression/de refoulement du système à compresseur ou bien à une partie de celle-ci, et un dispositif destiné à modifier l'écoule- ment du combustible, les dispositifs sensibles à la pression agissant de façon à exercer des charges opposées sur le disposi- tif modifiant l'écoulement du combustible pour limiter ainsi l'écoulement effectif du combustible d'après la pression de refoulement du compresseur.
Dans la présente description, le terme " pression atmosphérique " comprend la pression atmosphérique statique et la pression atmosphérique statique modifiée par la hauteur baro- métrique dynamique due au mouvement de l'aéronef vers l'avant ou par les conditions régnant dans la prise d'air du compres- seur du moteur ou bien à la fois par le mouvement vers l'avant et les conditions régnant dans la prise d'air.
De préférence, le second dispositif sensible à la pression est soumis à la pression de refoulement absolue du système à compresseur ou à une partie de celle-ci ou à une combinaison de la pression de refoulement absolue et de la pres- siom atmosphérique. Le dispositif déterminateur de régime peut, par exemple, comprendre un régulateur à main placé sur la con- duite de refoulement du combustible, ou bien le dispositif dé- terminateur de régime peut être agencé de façon à choisir une température en un point du moteur ou une vitesse de rotation du moteur, et le dispositif à marche constante, destiné à com- mander l'écoulement du combustible vers les injecteurs, peut être agencé de façon à maintenir la température ou la vitesse de rotation choisies,
le dispositif de commande de l'accéléra- tion venant à dominer la fonction de celui-ci pendant la durée des conditions transitoires de l'accélération.
Le choix de l'invention permet de rendre le fonction- nement du dispositif de commande de l'accélération indépendant des caractéristiques d'écoulement sous pression des injecteurs de combustible, le dispositif de commande d'accélération agis- sant en fonction de l'écoulement effectif de combustible vers
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les injecteurs.
De préférence, un dispositif est prévu pour rendre inactif le dispositif de commande d'accélération, soit automati- quement soit manuellement. Ainsi, suivant une autre particula- rité de l'invention, le dispositif de commande d'accélération peut être rendu inactif dans le cas où se trouve réalisée une condition de marche du moteur choisie d'avance, ou une condi- tion fonction de la première, par exemple, une vitesse de ro- tation du moteur choisie d'avance, un rapport de compression choisi d'avance du système à compresseur ou une condition choi- sie d'avance de l'écoulement du combustible dans le moteur.
Dans une variante ou en outre, une commande à main peut être prévue pour rendre inactif le dispositif de commande d'accélération dans certaines conditions.
Dans une forme de l'invention dans laquelle le dis- positif de commande d'accélération est rendu inactif lorsque se trouve atteinte une valeur prédéterminée du débit effectif de l'écoulement du combustible vers les injecteurs de combus- tible, le dispositif d'étranglement de l'écoulement comprend une combinaison de ce dernier dispositif ( dont la section peut varier selon le débit qui y passe) et d'une soupape destinée à by-passer le dispositif d'étranglement de l'écoulement, la- quelle soupape devient active lors de l'établissement d'un dé- bit choisi d'avance,
par suite de quoi la chute de pression entre les deux côtés du dispositif d'étranglement varie comme une fonction choisie du débit jusqu'à une valeur choisie d'a- vance du débit où la soupape de by-pass s'ouvre pour maintenir la chute de pression sensiblement constante pour les débits supérieurs à ladite valeur. De cette façon, la commande d'accé- lération peut être utilisée pour effectuer la commande de l'é- coulement du combustible à travers les injecteurs de combusti- ble jusqu'au débit pour lequel s'ouvre la soupape de by-pass, tandis que pour des débits supérieurs à ce débit, la commande devient inactive.
Puisque la soupape de by-pass s'ouvre à par-
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tir d'un débit choisi de combustible s'écoulant vers le moteur et puisque le débit de combustible nécessaire pour maintenir une vitesse choisie du moteur décroît avec l'augmentation de l'altitude ( ou la diminution de la pression atmosphérique), la vitesse du moteur à laquelle la commande d'accélération devient inactive augmente avec l'augmentation de l'altitude, si bien que la limite de la vitesse du moteur au-dessus de laquelle la commande est active augmente avec l'augmentation de l'alti- tude.
Dans un tel arrangement, la caractéristique du dispositif d'étranglement de l'écoulement, en dehors de la commande de by- pass, peut être agencée de façon à donner une relation linéaire entre la chute de pression et le débit, par exemple, en prévoyant un étrangleur à ressort qui soit actionné selon le débit qui y passe de façon à augmenter la section effective de l'orifice d'étranglement, lors de l'augmentation du débit du combustible.
Dans une variante, la commande d'accélération peut être rendue inactive à une vitesse choisie de rotation du mo- teur au moyen d'un dispositif à régulateur centrifuge lequel peut, par exemple, isoler le dispositif commandant l'écoule- ment du combustible par rapport à l'action des dispositifs sensibles à la pression.
Ainsi, dans une application de l'in- vention dans laquelle le système à combustible est de l'espèce connue et comprend une pompe à course variable dont le disposi- tif déterminateur de course est commandé par un serve-système hydraulique comprenant une soupape commandée par les disposi- tifs sensibles à la pression, une soupape d'isolement peut être prévue pour couper la communication avec le serve-système à une vitesse de rotation prédéterminée, rendant ainsi la comman- de d'accélération inactive sur le dispositif déterminateur de la course de la pompe à combustible. Dans un autre arrangement encore, une telle soupape d'isolement peut être actionnée à une valeur prédéterminée du rapport de compression du moteur.
En outre ou dans une variante, une telle soupape d'isolement peut être commandée à la main, si bien que la com-
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.mande d'accélération peut être rendue inactive, dans certaines conditions, par exemple, lors de l'envol de l'aéronef.
De préférence, et spécialement dans l'application de l'invention aux systèmes à combustible des moteurs à turbine à gaz employés pour la propulsion des aéronefs, la commande d'accélération selon l'invention est utilisée en combinaison avec un dispositif commandant la pression de refoulement de la pompe à combustible selon la pression atmosphérique ambiante, la pression de refoulement étant réduite lors d'une diminution de la pression atmosphérique, comme il en survient lors d'une augmentation de l'altitude, d'une manière propre à garder constante la vitesse du moteur ou la puissance du moteur, lors des variations de la pression atmosphérique, sans actionner le régulateur ou un dispositif déterminateur de régime équivalent.
Quelques réalisations de système à combustible de tur- bine à gaz de la présente invention vont maintenant être décri- tes en se référant aux dessins ci-joints où : la figure 1 est une illustration schématique d'un moteur à turbine à gaz simple, la figure 2 illustre schématiquement une disposition de système à combustible convenant à l'emploi avec le moteur à turbine à gaz de la figure 1, la figure 3 illustre une variante d'une partie de la figure 2, la figure 4 illustre schématiquement une seconde dis- position de système à combustible convenant pour l'emploi avec le moteur à turbine à gaz de la figure 1, la figure 5 illustre un détail d'une partie de la figure 4 et constitue une section suivant la ligne 5-5 de la figure 4, la figure 6 illustre une variante de la disposition du système à combustible de la figure 4,
la figure 7 est un graphique représentant la manière dont varie la chute de pression entre les deux côtés d'une par-
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tie du système à combustible illustré en fonction du débit du combustible à travers cette partie, et les figures 8 et 9 sont des représentations graphi- ques du débit du combustible s'écoulant vers le moteur pendant l'accélération, en fonction de la pression de refoulement du compresseur du moteur.
En se référant à la figure 1, le moteur à turbine à gaz, qui est de construction connue, comprend un compresseur 10, représenté comme un compresseur axial, un appareil de com- bustion ( non représenté) logé dans une enveloppe 11, une tur- bine 12 et un appareil d'échappement 13. Comme habituellement, l'air comprimé venant du compresseur 10 passe dans l'appareil de combustion pour servir à la combustion du combustible et l'air chauffé passe à travers la turbine et l'actionne. La tur- bine 12 actionne le compresseur 10 et les gaz d'échappement passent dans l'assemblage d'échappement et de là, dans une tuyère d'échappement ( non représentée).
Le combustible est fourni à l'appareil de combustion par un certain nombre de dispositifs d'injection 14 alimentés par des conduites 15 venant d'un collecteur 16 auquel le com- bustible est fourni sous la commande et par le système à com- bustible 17, d'une manière décrite ci-dessous de façon plus dé- taillée.
Le moteur est représenté logé dans une nacelle 18.
Les systèmes à combustible décrits ci-dessous sont du type qui comprend une pompe à combustible connue 20, du type à capacité variable, et un système de commande grâce au- quel une différence de pression du système à combustible est commandée de façon à faire varier le débit du combustible re- foulé d'après la pression atmosphérique, laquelle peut être la pression atmosphérique statique ou bien la pression stati- que modifiée par la hauteur barométrique dynamique due au dé- placement de l'aéronef vers l'avant ou par les conditions régnant dans la prise d'air 10a du compresseur 10 ou bien à
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la fois par le déplacement vers l'avant et les conditions régnant dans la prise d'air 10a. La commande à pression atmos- phérique est indiquée d'une manière générale en 21.
Chaque système à combustible comprend aussi une commande d'accélération indiquée d'une manière générale en 22, commande grâce à laquelle on empêche, pendant l'accélération du moteur, que le débit du combustible s'écoulant vers le mo- teur dépasse une valeur choisie d'avance pour être fonction d'une condition de marche instantanée, ce qui permet d'éviter la suralimentation du moteur en combustible.
Dans la disposition du système à combustible repré- sentée par la figure 2, la commande d'accélération 22 est dis- posée comme une unité séparée par rapport à la commande de pression atmosphérique. Dans la disposition représentée à la figure 4, les deux commandes sont combinées dans une même unité.
Dans les deux constructions, la pompe à combustible est représentée sous la forme d'une pompe du type à capacité variable, ayant un rotor 23 comportant un certain nombre de cy- lindres sensiblement axiaux contenant des plongeurs 24 dont la course dans les cylindres, lors de la rotation du rotor 23, est déterminée par l'angle d'inclinaison d'un mécanisme 25 à plateau de butée incliné. Le combustible arrive à l'orifice d'aspiration de la pompe par une conduite 26 et, comme à l'or- dinaire, une pompe de surcharge 27 est prévue pour retirer le combustible du réservoir à combustible ( non représenté) et pour le refouler vers l'orifice d'aspiration de la pompe à com- bustible principale 20.
La pompe à combustible principale 20 refoule le combustible par une conduite 28, par delà divers organes de commande décrits ci-dessous, vers un collecteur 16 et les injecteurs de combustible 14 du moteur.
L'angle d'inclinaison du mécanisme 25 à plateau de butée incliné est déterminé par la position du piston 29 dans un cylindre 30. Le piston 29 est chargé par un ressort 31 qui tend à solliciter le mécanisme 25 à plateau incliné vers une
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position; dans laquelle les plongeurs fonctionnent à pleine course et le piston est agencé de façon à être soumis à la pression du fluide sur ses deux côtés. Dans ce but, le cylindre 30 est relié à chaque extrémité par un passage 32 au côté re- foulement de la pompe à combustible principale 20, le courant de fluide vers le côté chargé de ressorts du piston passant par un étranglement 33. Des passages de soutirage sont prévus au départ du côté chargé de ressort du piston.
En fonctionnement, lorsqu'il n'y a pas de courant de combustible passant à tra- vers les passages de soutirage, les pressions de fluide agis- sant sur le piston 29 sont les mêmes et le ressort agit pour déplacer le piston vers une position correspondant à la pleine course des plongeurs. Toutefois, lorsqu'un écoulement survient à travers les passages de soutirage, la pression de fluide agissant sur le côté chargé de ressort du piston 29 tombe, si bien que le piston est déplacé contre l'action du ressort 31, réduisant la course des plongeurs 24.
La pompe à combustible principale 20 comprend, comme il est montré, un régulateur de vitesse de type connu dans le- quel le rotor 23 de la pompe agit comme un rotor de pompe centrifuge. Dans ce but, le rotor 23 comporte un passage cen- tral 34 qui communique, à une extrémité, avec le côté d'aspira- tion de la pompe et, à l'autre extrémité, avec une série de passages radiaux 35, de façon que lors de la rotation du rotor 23, le combustible est aspiré par le rotor à travers le pas- sage 34 et refoulé dans l'espace 36, à une pression accrue dé- pendant de la vitesse de rotation du rotor 23, ce qui soumet le diaphragme 37 à une certaine poussée.
Lorsque la poussée exercée sur le diaphragme 37 atteint une valeur choisie, dé- terminée par la résistance d'un ressort de tension 38 relié au diaphragme, un mentonnet 39, porté par le diaphragme, vient en prise avec un levier basculant 40 pour le faire basculer et lui faire ouvrir une soupape 41 à demi-bille, ce qui permet au fluide de s'écouler à petit débit en venant du côté chargé
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de ressort du piston 29 par un passage 42. Le fluide soutiré par le passage 42 retourne vers le côté d'aspiration de la pompe à combustible principale 20 par un passage 43.
Comme il est bien connu, un moteur à turbine à gaz exige moins de combustible pour maintenir une vitesse donnée du moteur dans des conditions de marche constante à haute altitude qu'il n'en exige aux niveaux faibles et, par conséquent, le système à combustible, comme indiqué ci-dessus, comprend une commande connue à pression atmosphérique qui agit pour réduire le débit d'alimentation en combustible du moteur lorsque la pression atmosphérique décroît.
Si l'on se réfère à la figure 2, la commande à pres- sion atmosphérique 21 comprend un corps 44 divisé en deux cham- bres 45 et 46 par un diaphragme 47. Le diaphragme porte un levier 48, dont une extrémité saillit dans la chambre 45 et dont l'autre extrémité saillit dans la chambre 46. La chambre 45 est reliée avec le côté chargé de ressort du piston 29 par une conduite de soutirage 49 et le courant passant dans la conduite de soutirage est commandé par une soupape 50 à demi- bille, portée par l'extrémité du levier 48 saillissant dans la chambre 45. Cette extrémité du levier 48 est chargée par un ressort 51. La chambre 45 est reliée par une conduite 52 au côté d'aspiration de la pompe à combustible principale 20.
Le levier 48 est aussi agencé de façon à être chargé en fonc- tion de la pression de refoulement du combustible, laquelle, dans ce cas, est la différence de pression entre la pression régnant immédiatement en amont du régulateur à main 53 et la pression régnant du côté aspiration de la pompe à combustible principale 20. Dans ce but, une conduite auxiliaire 54 mène - de la conduite de refoulement du combustible 28 à un petit cylindre ménagé dans le corps de l'unité 21, de sorte que la pression régnant immédiatement en amont du régulateur 53 agit sur la tête du mentonnet 55. Il est évident que lorsque la pres- sion régnant immédiatement en amont du régulateur 53 augmente,
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la charge exercée sur le levier 48 par le mentonnet 55 augmente proportionnellement.
L'extrémité du levier 48 saillissant dans la chambre 46 subit l'action d'une capsule dilatable à vide 56 et la cham- bre 46 est en communication, par une conduite 57, soit avec un point de l'aéronef où règne la pression statique, soit avec un dispositif à tube de Pitot, tel que représenté en 58 à la figure 1, soit avec un point de la prise d'air du compresseur 10 du moteur. Ainsi, lorsque la pression atmosphérique tombe, la cap- sule 56 se dilate en augmentant sa poussée effective sur le levier 48.
On voit que les poussées exercées par la capsule 56 et le mentonnet 55 agissent dans le sens contraire à celui de la poussée exercée sur le levier 48 par le ressort 51. Ainsi, dans des conditions atmosphériques stables,,si la pression du combustible régnant immédiatement en amont du régulateur à main 53 augmente au-dessus d'une valeur choisie, les poussées com- binées de la capsule 56 et du mentonnet 55 vont vaincre la pous- sée du ressort 51 et la soupape 50 va s'ouvrir, soutirant du combustible du côté chargé de ressort du piston 29 et permet- tant à la course de la pompe d'être réduite, afin de ramener la pression du combustible à une valeur choisie.
De même, lors d'un changement de pression atmosphérique, par exemple, lors d'une chute de la pression atmosphérique, la capsule 56 se dilate, augmentant la charge exercée sur le levier 48 de façon que les charges combinées de la capsule 56 et du mentonnet 55 vainquent l'action du ressort, permettant l'écoulement à pe- tit débit du combustible en provenance du côté chargé de res- sort du piston 29, de façon que la pression de combustible régnant immédiatement en amont du régulateur à main 53 tombe jusqu'à ce que des conditions d'équilibre soient de nouveau at- teintes. En d'autres mots, lors d'un changement de pression atmosphérique, la commande à pression atmosphérique 21 agit pour modifier la pression de refoulement du combustible de la
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manière désirée.
Avec un système à combustible tel qu'il a été décrit jusqu'ici en se rapportant à la figure 2, des difficultés peu- vent survenir dans le fonctionnement d'un moteur à turbine à gaz pendant l'accélération, par suite du fait qu'un excès de combustible est fourni au moteur. Par exemple, si du combusti- ble en excès est fourni au moteur pendant l'accélération, un surchauffage de l'appareil de combustion et des éléments de la turbine peut survenir, avec les dommages qui s'en suivent, et, en outre, le mélange air-combustible devient trop riche, ce qui peut entraîner l'extinction de la combustion. En outre, avec certains moteurs, des températures de combustion exces- sives pendant l'accélération peuvent entraîner le " forçage " du compresseur.
La présente invention vainc ces difficultés en prévoyant la commande d'accélération 22 qui sera décrite dans la suite, commande qui limite la quantité de combustible qui peut être fournie au moteur, en fonction de l'augmentation de la pression dans le compresseur du moteur.
La commande d'accélération 22 comprend une soupape située sur la conduite 28, la soupape comprenant un corps de soupape 60, à travers lequel passe le combustible s'écoulant dans la conduite 28, un siège de soupape 61 prévu autour d'une ouverture d'un passage du corps de soupape reliant l'admis- sion vers le corps de soupape 60 et l'échappement de celui-ci, et un organe de soupape 62 chargé par un ressort 63 pour obtu- rer l'ouverture. L'écoulement du combustible à travers le corps de soupape 21 provoque l'ouverture de l'organe de soupape 62 qui, de façon appropriée, a une tête conique, ce qui crée une chute de pression entre les deux côtés du corps de soupape.
La forme de la tête 62a de l'organe de soupape 62 et la force du ressort 63 sont choisies de façon qu'il y ait une relation sen- siblement linéaire entre la chute de pression à travers la soupape et le débit de combustible qui y passe. Si l'on se ré- fère à la figure 7, un graphique montre les caractéristiques de
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la soupape 62 et sur ce graphique, les débits de combustible F passant par la soupape sont portés en abscisse et les chutes de pression correspondantes entre les deux côtés de la soupape sont portées en ordonnée. Comme il est montré par la ligne 64, la chute de pression entre les deux côtés de la soupape est une fonction linéaire du débit.
Le corps de soupape 60 comprend aussi un second siège de soupape 65 entourant une ouverture du passage 66 by-passant l'organe de soupape 62 .L'ouverture entourée par le siège 65 est normalement obturée par un organe de soupape 67 qui est maintenu sur le siège 65 par un ressort 68. Les dimensions de l'organe de soupape 67 et la force du ressort 68 sont choisies de façon que, lorsque la chute de pression entre les deux cô- tés de l'ouverture commandée par l'organe de soupape 62 at- teint une valeur prédéterminée, la soupape s'ouvre et la chute de pression entre le côté d'admission et le côté sortie du corps de soupape 60 reste sensiblement constante, indépendam- mant d'une augmentation subséquente du débit du combustible.
Cet effet est représenté dans la courbe de la figure 7, par la ligne horizontale 69, le point 70 étant le point où la soupape de by-pass 67 s'ouvre.
La commande d'accélération comprend aussi une unité ayant un corps 71 divisé en deux chambres 72 et 73 par un diaphragme 74. Le diaphragme porte un levier 75 dont les ex- trémités saillissent respectivement dans les chambres 72 et 73. Le levier 75 porte sur son extrémité saillissant dans la chambre 73 une soupape 76 à demi-bille commandant l'écoulement du combustible par une conduite auxiliaire 77 à partir de la conduite de soutirage 49, et commandant ainsi l'écoulement du combustible venant du côté chargé de ressort du piston 29.
Le levier 75 est commandé pour son mouvement bascu- laire par l'application des trois poussées suivantes : (a) une poussée qui dépend, au moins en partie, de la pression absolue de refoulement du compresseur,
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(b) une poussée dépendant de la chute de pression à travers le corps de soupape 60, et (c) une poussée due à un ressort.
La poussée dépendant de la pression absolue de refou- lement du compresseur est appliquée en mettant la chambre 72 en communication, par une conduite 78, avec le côté refoulement du compresseur 10 ( figure 1) et en prévoyant, en tant que par- tie de la paroi de la chambre 72, un diaphragme 79 séparant celle-ci d'une autre chambre 80, où la pression est une pres- sion atmosphérique, laquelle, dans la construction illustrée, est la pression régnant dans la prise d'air du compresseur, la communication entre la chambre 80 et la prise d'air 10a étant établie par la conduite 81. Le diaphragme 79 est relié à une capsule à vide 82 logée dans la chambre 80, et un ressort 62a, logé à l'intérieur de la capsule 82, sollicite le diaphragme vers le levier 75 et, par l'intermédiaire d'une pointe 79a, exerce sur le levier une poussée qui tend à ouvrir la soupape 76.
En fonctionnement, si les surfaces effectives du diaphragme 79 et de la capsule 82 sont choisies égales, la poussée appli- quée sur le levier par le ressort 82a est progressivement dimi- nuée, à mesure que la pression absolue de refoulement du com- presseur augmente d'une valeur proportionnelle à la pression absolue de refoulement du compresseur. Si les surfaces effecti- ves du diaphragme 79 et de la capsule'$2 sont inégales, la dimi- nution de la poussée du ressort appliquée au levier 75 est en partie déterminée par la pression absolue de refoulement du compresseur et en partie, par la pression atmosphérique.
Par conséquent, la disposition est telle qu'à mesure que la pres- sion absolue de refoulement du compresseur augmente, la poussée tendant à ouvrir la soupape 76, appliquée au levier 75, décroît, ou, en d'autres termes, la pression de refoulement du compres- seur agit dans le sens où elle contribue à obturer la soupape 76.
La poussée proportionnelle à la chute de pression à
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travers le corps de soupape 60 est appliquée au levier en reliant, par une conduite 83, le corps de soupape 60 en amont de l'ouver- ture commandée par l'organe de soupape 62 à un cylindre contenant la tête d'un mentonnet 84, semblable au mentonnet 55 de la com- mande à pression atmosphérique 21 et également au côté inférieur d'un diaphragme 85, contenu dans une chambre auxiliaire 86, dont une le côté opposé est relié, par/conduite 87, au côté aval du corps de soupape 60. Le diaphragme est poussé vers le levier 75 par un ressort 90 et les mouvements du diaphragme 85 dus aux changements de la chute de pression sont communiqués au levier 75 par un mentonnet 88 situé entre le diaphragme et le levier.
La disposition de ces organes est telle que le res- sort 90 tend à maintenir la soupape 76 obturée et que les pous- sées s'exerçant sur le diaphragme 85 et le mentonnet 84 et dues à la chute de pression entre les deux côtés du corps de soupape 60 tendent à ouvrir la soupape 76 à demi-bille. La chute de pression agit ainsi dans le sens où elle contribue à ouvrir la soupape 76, c'est-à-dire dans un sens opposéà celui de la pression de refoulement du compresseur.
La troisième poussée, c'est-à-dire la poussée exercée par ressort, est due aux effets combinés du ressort 82a et du ressort 90, ce dernier ressort s'appuyant d'un côté sur le dia- phragme 85 et de l'autre, sur une plaque s'appuyant elle-même sur une vis de réglage 91. La poussée effective due aux ressorts est telle qu'elle tend à tenir la soupape 76 à demi-bille obtu- rée.
Le fonctionnement du dispositif a lieu comme suit.
A mesure que la pression de refoulement du compresseur augmente, la poussée effective s'exerçant sur le levier 75,appliquée par l'intermédiaire de la pointe 79a, diminue, si bien que la pous- sée due à la chute de pression à travers le corps de soupape 60 doit augmenter pour que la soupape 76 à demi-bille soit ou- verte contre la poussée exercée par ressort. Ainsi, pendant l'accélération, pour chaque pression de refoulement du compres- seur, le débit à travers la soupape 62 peut augmenter seulement
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jusqu'à ce que la soupape 76 s'ouvre, quand un courant de com- bustible de soutirage s'établit par la conduite de soutirage 49 et la conduite auxiliaire 77, de retour vers le côté aspi- ration de la pompe, par une conduite de retour 92, provoquant la réduction de la course de la pompe à combustible principa- le 20.
Ainsi, pendant l'accélération, le débit effectif du com- bustible s'écoulant vers les injecteurs de combustible 14 est limité en fonction de la pression de refoulement instantanée du compresseur et, à mesure que le moteur accélère et, par conséquent,à mesure que la pression de refoulement du compres- seur augmente, la chute de pression admise maximum à travers le corps de soupape 60 et le débit effectif admis maximum du combustible augmentent.
Comme il est dit plus haut, lorsque le débit passant à travers le corps de soupape 60 atteint une valeur prédétermi- née, l'organe de soupape 67 quitte son siège et, après cela, la chute de pression reste constante.
L'effet de la commande d'accélération sur la rela- tion entre le débit effectif du combustible et la pression de refoulement du compresseur est illustré graphiquement aux fi- gures Ô et 9, dans lesquelles le débit du combustible F est re- présenté en fonction de la pression de fefoulement du compres- seur CDP. En se rapportant à la figure 8, la courbe 93 indique le débit maximum du refoulement de la pompe à combustible pour diverses pressions de refoulement du compresseur. La ligne en trait mixte 94 représente les besoins du moteur en combustible dans des conditions de marche constantes et la ligne 95 repré- sente le débit effectif du combustible pendant l'accélération, lorsque la pression de refoulement du compresseur augmente.
Toutes ces courbes se rapportent aux conditions régnant au ni- veau du sol. On voit qu'à mesure que la pression de refoulement du compresseur augmente, le débit du combustible F augmente proportionnellement jusqu'à ce que le point 96 est atteint, point qui représente le point où l'organe de soupape 67 s'ouvre.
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Après cela, le débit du combustible devient le débit de refou- lement maximum de la pompe à combustible, comme il est indi- qué par la partie renforcée 93a de la ligne 93.Le point 96 est choisi d'après les caractéristiques du moteur qui peuvent être telles que le moteur soit apte à faire face au plein débit de refoulement du combustible aux vitesses supérieures du moteur, par suite d'un choix convenable de la poussée du ressort 68.
Si l'on se réfère à la figure 9, des courbes similai- res sont montrées pour les conditions régnant aux hautes alti- tudes, les courbes correspondantes aux courbes 93, 94 et 95 étant indiquées respectivement par 193, 194 et 195. Puisque les débits de combustible à haute altitude sont beaucoup plus petits que ceux du niveau du sol, l'organe de soupape 67 ne quitte pas son siège jusqu'à ce que les grandes vitesses soient atteintes, si bien que le débit F du combustible est toujours proportionnel à la pression de refoulement du compresseur CDP.
En d'autres termes, le choix du point de changement où la sou- pape 67 quitte son siège et rend inactive la commande d'accé- lération assure, sur la base du débit, que la vitesse de rota- tion à laquelle la commande d'accélération devient inactive aug- mente avec l'augmentation de l'altitude et que dans les condi- tions de haute altitude, la commande d'accélération est active sur toute la gamme d'accélérations. Cela est désirable car la puissance qui peut être développée pour l'accélération du ro- tor du moteur diminue avec l'augmentation de l'altitude, tandis que l'inertie du rotor reste constante.
Si l'on se réfère de nouveau à la figure 2, un robi- net 97 est prévu sur la conduite auxiliaire 77, si bien que la commande d'accélération peut, si on le désire,être rendue inac- tive. Ce robinet peut être actionné de toute manière convena- ble, soit automatiquement, soit autrement, et il peut être agencé de façon que sa position dépende de la vitesse de rota- tion du moteur, de manière à être fermé lorsqu'une vitesse de
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rotation du moteur choisie d'avance est atteinte ou lorsqu'un rapport de compression prédéterminé est atteint dans le com- presseur, ou encore, manuellement.
Si, par exemple, le robinet 97 doit être fermé à une vitesse du moteur choisie d'avance, il peut être relié à un régulateur centrifuge ou il peut être relié à l'armature d'un dispositif électromagnétique dont le circuit est fermé ou ouvert lorsque la vitesse monte au-dessus ou descend en dessous de la vitesse du moteur choisie d'avance.
Si la commande doit être rendue inactive lorsqu'un rapport de compression prédéterminé est atteint dans le compresseur du moteur, le robinet peut être fonctionnellement relié à un dis- positif répondant aux pressions de prise d'air et de refoule- ment du moteur, comprenant, par exemple, une paire de capsules à vide soumises respectivement à ces pressions et agencées pour actionner, par exemple, un bras basculant pour fermer des contacts électriques complétant le circuit d'un dispositif électromagnétique destiné à actionner le robinet 97.
Le régulateur 53 est représenté monté dans un corps 98, dans lequel est prévu également un robinet d'arrêt 99 qui est entièrement ouvert pendant le fonctionnement du moteur.
Si l'on se réfère maintenant à la figure 3, il y est illustré une variante de la méthode pour charger le levier 75 en fonction de la pression absolue de refoulement du compres- seur. Dans "cet arrangement, la chambre 72 est reliée, par une conduite 100, à l'entrée d'un dispositif à Venturi 101, dont l'entrée 102 est en communication avec le conduit de re- foulement du compresseur. Le dispositif à Venturi 101 est agencé de manière à arriver à l'état critique pendant le fonctionnement normal du moteur et la gorge du Venturi 101 est reliée, par une conduite 103, à une chambre 104, qui est séparée de la chambre 72 par le diaphragme 79.
Comme on le comprend bien, lorsque le Venturi est à l'état critique, la pression à la gorge du Venturi est en relation constante avec la pression absolue à l'entrée du Venturi, si bien que la charge exercée
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sur le diaphragme 79 est toujours proportionnelle à la pres- sion absolue de refoulement du compresseur.
Si l'on se réfère maintenant aux figures 4 et 5, il y est illustré un arrangement dans lequel la commande à pres- sion atmosphérique 21 est combinée, en tant qu'unité, avec la commande d'accélération 22. Les deux unités fonctionnent indé- pendamment et sont essentiellement similaires, en ce qui concer- ne leur construction, aux dispositifs correspondants représen- tés à la figure 2.
Dans cette construction, le régulateur 53 est, comme indiqué à la figure 2, situé dans un corps 98. qui loge aussi un robinet d'arrêt 99. Dans cette construction, le corps 98 comprend aussi une soupape 105 de surpression, qu'un ressort pousse vers son siège 106 et qui commande l'écoulement du com- bustible dans la conduite principale 107 menant au jet princi- pal d'un brûleur à double jet d'une forme bien connue.
Pendant la marche au ralenti, le combustible passe uniquement par la conduite 107a, vers le jet de marche au ralenti du brûleur, et lorsque la pression de refoulement du combustible au niveau des brûleurs 14 augmente jusqu'à une valeur prédéterminée, la soupape 105 est soulevée de son siège 106 pour permettre au combustible de passer vers les jets principaux des brûleurs 14. Un tel arrangement ne constitue pas une partie essentielle de l'invention.
Dans la construction illustrée à la figure 4, au lieu que la commande à pression atmosphérique commande la pression de refoulement du combustible immédiatement en amont du régula- teur 53, son agencement est tel qu'elle commande la chute de pression à travers le régulateur 53.
Dans ce but, une paire de conduites auxiliaires 108, 109 sont reliées à la conduite principale du combustible 28 des deux côtés du régulateur 53, leurs autres extrémités étant reliées à une chambre contenant un diaphragme 110.de façon à
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déboucher de part et d'autre du diaphragme. Le diaphragme 110 est, par conséquent, chargé en fonction de la chute de pres- sion à travers le régulateur 53 et cette charge est transmise par un mentonnet 110a à un levier 148, qui correspond au levier 48 du dispositif 21 montré à la figure 2. Le levier 148 est chargé par une capsule barométrique 156, logée dans une chambre 146, et par un ressort 151, logé dans une chambre 111, la char- ge du ressort étant transmise au levier 148 par un mentonnet 112.
La chambre 111 est reliée par une conduite 113 à la con- duite auxiliaire 109 afin de compenser la différence des sur- faces effectives des côtés du diaphragme 110. Le levier 148, dans les conditions de marche constantes, commande le courant du combustible quittant le côté chargé de ressort du piston 29, par la conduite de soutirage 49 en agissant sur une soupape de soutirage qui est représentée de façon plus détaillée à la figure 5.
La soupape de soutirage comprend un levier basculant 114, portant une demi-bille 115, qui obture l'orifice de sortie de la conduite de soutirage 49, le levier 114 étant normale- ment sollicité par un ressort 116, vers une position dans la- quelle la demi-bille 115 obture l'orifice de sortie de la con- duite de soutirage 49.
Le levier 114 est pourvu d'une partie ayant la forme d'une tablette 114a, avec laquelle vient en contact un doigt porté par l'extrémité du levier 148, afin de faire basculer le levier 114.
La commande à pression atmosphérique fonctionne d'une manière semblable à celle qui a été décrite avec référence à la figure 2, afin de réduire la chute de pression maximum possi- ble à travers le régulateur 53 à mesure que la pression atmos- phérique décroît, faisant ainsi face aux modifications de la consommation du combustible accompagnant les modifications de la pression atmosphérique.
L'unité de commande d'accélération comprend un levier
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175, porté par le diaphragme 174, séparant les deux moitiés d'une chambre 173, qui sont en communication par les ouvertu- res 174a pratiquées dans le diaphragme.
Le levier 175 est agencé de manière à être chargé en fonction de la chute de pression à travers le corps de soupape 60 au moyen d'un diaphragme 185 contenu dans une chambre 117, un côté du diaphragme étant chargé par la pression régnant en amont du corps de soupape 60 par la conduite 83, et l'autre côté du diaphragme étant chargé par la pression régnant en aval du corps de soupape par la conduite auxiliaire 108, la chambre située d'un côté du diaphragme 110 et la conduite de liaison 118. La charge est transmise du diaphragme 185 au levier 175 par un mentonnet 184.
Le levier 175 est aussi chargé par un ressort 190 par l'intermédiaire d'un mentonnet 188, le ressort étant logé dans une chambre 186, qui est reliée, par une conduite 119, au côté supérieur du diaphragme 185, cet arrangement étant adopté pour compenser la différence des aires effectives des côtés du diaphragme 185.
Le levier 175 est aussi chargé en fonction de la pression absolue de refoulement du compresseur, en reliant un côté du diaphragme 179, par une conduite 78, avec le côté re- foulement du compresseur, le diaphragme étant relié à une cap- sule à vide 182. La chambre 173 est reliée, par une conduite 192, au côté aspiration de la pompe à combustible principale 20, et l'aire effective de la capsule 182 est choisie égale à l'aire effective des côtés du diaphragme 179.
Si on le désire, les ouvertures 174a peuvent être supprimées et la chambre contenant la capsule 182, râiée à la pression atmosphérique. Dans ce cas, si les aires effectives de la capsule 182 et du diaphragme 179 sont égales, la charge sur le levier 175 dépendra uniquement de la pression absolue de refoulement du compresseur tandis que si les aires effecti- ves sont inégales, la charge dépendra de la pression absolue
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de refoulement du compresseur et de la pression atmosphérique.
Le levier 175 est agencé de façon à venir en contact avec la partie en forme de tablette 114a du levier 114 pendant l'accélération, afin de commander l'écoulement du combustible sortant de la conduite de soutirage 49 pendant l'accélération et de dominer ainsi la commande à pression atmosphérique pen- dant l'accélération.
Ainsi qu'il est évident, les charges qui s'exercent sur le levier 175 et qui sont dues au ressort 190 et à la pression de refoulement du compresseur, agissent dans le sens où la soupape 115 est tenue obturée, et la charge s'exer- çant sur le levier 175 et due à la chute de pression entre les deux côtés du corps de soupape 60 agit dans le sens opposé pour tendre à ouvrir la soupape 115, et la commande d'accéléra- tion agit ainsi de la même manière que celle qui a été décrite avec référence à la figure 2, donnant des caractéristiques de débit de combustible F en fonction de la pression de refoule- ment du compresseur CDP semblables à celles qui sont repré- sentées en 95, 96, 93a et 195, aux figures 8 et 9.
Dans certaines circonstances, il peut être désirable de prévoir une commande additionnelle dans le système à com- bustible comme décrit ci-dessus. Par exemple, si les caracté- ristiques de la commande d'accélération sont choisies de façon à donner des conditions d'accélération satisfaisantes jusqu'à ce que le rapport de compression dans le compresseur du moteur atteigne la valeur de 3:1, il peut arriver, à haute altitude et pour des vitesses de rotation du moteur élevées, que, pen- dant l'accélération, il y ait tendance à la sous-alimentation du moteur en combustible.
Pour vaincre cette difficulté, les systèmes à combus- tible décrits ci-dessus peuvent être modifiés en prévoyant une commande qui, lorsqu'un certain rapport de compression est atteint dans le compresseur, augmente la charge effective exer- cée sur le levier basculant de la commande d'accélération et due à la pression absolue de refoulement du compresseur, si
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bien qu'une plus grande chute de pression est nécessaire à travers leocorps de soupape 60, avant que la commande d'accé- lération commence à fonctionner afin de soutirer du combusti- ble d'en-dessous du côté chargé de ressort du piston 29. Par suite de cela lorsque le rapport de compression prédéterminé est atteint, des débits de combustible plus grands peuvent s'écouler vers le moteur.
Un arrangement destiné à réaliser cette commande est illustré à la figure 6, dans une application au système à combustible décrit avec référence à la figure 4.
Si l'on se réfère à la figure 6, il y est représenté une turbine à gaz similaire à celle qui est montrée à la figu- re 1, ayant des conduites de soutirage 81 et 78 menant de la prise d'air et du conduit de refoulement du compresseur 10 du moteur. Cette figure représente aussi la partie à commande d'accélération de l'unité combinée groupant la commande à pres- sion atmosphérique et la commande d'accélération. A cette fi- gure, les chiffres de référence employés sont les mêmes que ceux des figures 1 et 4, pour les éléments qui ne sont pas mo- difiés.
Le diaphragme 179 auquel est appliquée la pression de refoulement du compresseur par la conduite de soutirage 78 subit aussi l'action d'un mentonnet 200, reliant le diaphragme 179 à un autre diaphragme 201 situé dans une chambre 202. La partie supérieure du diaphragme 201, comme on le voit au des- sin, est agencée de façon à être soumise à la pression d'admis- sion du compresseur par l'intermédiaire d'une conduite auxi- liamre 203 branchée sur la conduite de soutirage 8l. Le côté inférieur du diaphragme 201 est relié, par une conduite 204, à une soupape permutatrice 205, dont l'organe 206 de soupape ayant la forme d'un piston est relié à l'armature 207 d'un dis- positif électromagnétique 208.
Lorsque le piston 206 est dans la position montrée à la figure 6, position qui correspond à l'état du dispositif électromagnétique 208 avec le circuit coupé,
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la conduite 204 est reliée par la soupape permutatrice 205 à la conduite de soutirage 81 et , de cette façon, à la prise d'air du compresseur, de sorte que les charges agissant sur le diaphragme 201 sont équilibrées, si bien que, par consé- quent, il n'y a pas de charge appliquée par le diaphragme 201 par l'intermédiaire du mentonnet 200 au diaphragme 179. Par conséquent, dans ces conditions, la commande d'accélération fonctionne exactement de la manière décrite avec référence à la figure 4.
Si, toutefois, l'organe de soupape en forme de piston 206 se déplace vers la droite, comme on le voit au dessin, lors de la fermeture du circuit du dispositif électro- magnétique 208, la communication entre la conduite de soutirage 80 et la conduite 204 est interrompue et la conduite 204 est reliée à une conduite auxiliaire 209 branchée sur la conduite 78, si bien que le c8té inférieur du diaphragme 201 est en communication avec le conduit de refoulement du compresseur.
La charge agissant sur le levier 175 et due au diaphragme 179 est ainsi augmentée de la charge résultante qui s'exerce sur le diaphragme 201, laquelle est transmise au diaphragme 179 par le mentonnet 200.
La permutation de l'organe de soupape en forme de piston 206 est effectuée de la manière suivante. Le disposi- tif électromagnétique 208 est connecté dans un circuit électri- que 210, comprenant une paire de contacts 211, 212 dont le contact 211 est un contact fixe et dont le contact 212 est porté par un arbre basculant ou levier 213. Le levier pivote autour d'un point de sa longueur tel que le rapport de la longueur de ses bras égale le rapport de compression pour le- quel on désire augmenter le débit du combustible vers le moteur afin d'éviter la sous-alimentation à grandes vitesses et à hau- te altitude.
Le bras le plus court du levier 213 est relié par articulation à une capsule à vide 214 ayant une butée réglable 215, la capsule étant située dans une chambre 216 qui est en
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communication par la conduite 217 avec la conduite de souti- rage 78, et, par suite, avec le conduit de refoulement du compresseur. Le long bras du levier 213 est relié par articula- tion à une autre capsule 218, ayant une butée réglable 219, laquelle capsule est logée dans une chambre 220 reliée à la conduite 203 et, par suite, à la conduite de soutirage 81 et à la prise d'air du compresseur 10a.
En fonctionnement, la pression à l'intérieur de la chambre 220 reste sensiblement constante dans des conditions atmosphériques constantes, tan- dis que la pression régnant dans la chambre 216 augmente avec le rapport de compression du compresseur, si bien qu'à mesure que le rapport de compression augmente, la capsule 214 incline graduellement le levier basculant 213 autour de son pivot et approche graduellement le contact mobile 212 du contact 211.
Lorsque le rapport de compression dans le compresseur atteint la valeur choisie d'avance, le contact 212 entre en contact avec le contact 211, fermant le circuit du dispositif électro- magnétique 208, par suite de quoi l'armature 207 de ce der- nier est attirée vers la droite, comme on le voit au dessin; la communication entre la conduite 204 et la conduite de sou- tirage 81 est coupée et une communication est établie entre la conduite 204 et la conduite 209 et la conduite de soutirage 78.
L'effet de cette commande est illustré graphiquement aux figures 8 et 9. A la figure 8, le prolongement en pointillé 221 de la caractéristique en ligne droite 95 illustre l'effet qui serait obtenu dans les conditions régnant au niveau du sol avec n'importe lequel des systèmes à combustible décrits avec référence aux figures 2 et 4, la soupape de by-pass 67 étant tenue en permanence sur son siège.
L'effet d'accroître la char- ge exercée sur la commande d'accélération et due à la pression de refoulement du compresseur, à une valeur prédéterminée du rapport de compression, introduit une discontinuité dans la caractéristique du débit du combustible exprimé en fonction de la pression de refoulement du compresseur, comme il est
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indiqué en 221a, et donne ainsi lieu à un débit augmenté, représenté par la caractéristique en pointillé 221b pour les pressions de refoulement du compresseur supérieures à celle où la permutation a lieu.
Tomtefois, par suite des grands débits de combustible ayant lieu dans les conditions régnant au niveau du sol, la soupape de by-pass 67 s'ouvre, rendant la commande d'accélération inactive avant que le rapport de com- pression dans le compresseur n'atteigne la valeur prédéter- minée, si bien qu'il est évident qu'à de basses altitudes, la commande permutatrice illustrée et décrite avec référence à la figure 6 n'a pas d'effet sur le débit du combustible s'é- coulant vers le moteur.
En se rapportant maintenant à la figure 9, on voit que, par suite du fait que la consommation de combustible par le moteur est beaucoup moindre, le débit du combustible pour lequel la soupape de by-pass 67 s'ouvre n'est pas atteint, et ainsi, lorsque le rapport de compression prédéterminé est atteint dans le compresseur du moteur, le mécanisme de permu- tation devient actif et des débits de combustible plus élevés peuvent s'écouler vers le moteur, comme il est indiqué par la caractéristique en pointillé 222.