BE531505A

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Publication number: BE531505A
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Description


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   L'invention a trait à des systèmes d'alimentation en carburant pour moteurs à turbine à gaz. 



   Le but principal de l'invention est de présenter un système d'alimentation en carburant pour moteurs à turbine à gaz présentant des qualités désirables en ce qui concerne l'installation de moteurs à tur- bine à gaz dans un avion; toutefois, l'invention peut être appliquée aux moteurs à turbine à gaz employés à d'autres usages, par exemple pour la propulsion de véhicules terrestres ou de vaisseaux marins. 



   Selon la présente invention, un système d'alimentation en car- burant pour moteurs à turbine à gaz comprend une pompe à déplacement positif de mise sous pression du carburant et une pompe centrifuge de mise sous pression du carburant, lesdites pompes refoulant le carburant en parallèle vers un dispositif de régqlation de débit de carburant, dispositif réglable afin de régler le débit du carburant vers le moteur, au moins ladite pompe à déplacement positif étant actionnée mécaniquement par le moteur, un conduit de by-pass de débit de carburant, destiné à renvoyer le carburant refoulé par l'une ou les deux dites pompes, directement ou indirectement vers le côté admission d'une ou des deux dites pompes,

   et un dispositifde réglage de débit situé dans ledit conduit de by-pass et destiné à maintenir la pression requise en amont dudit dispositif de régulation du débit de carburant. 



   Selon un agencement de la présente invention, la pompe   cen-   trifuge est actionnée par une turbine actionnée par un gaz, alimentée par le moyen d'oeuvre comprimé dans le moteur. Par exemple, la pompe centrifuge peut être actionnée par une turbine à air alimentée par l'air comprimé par un système à compresseur du moteur. Dans un autre agencement, la pompe centrifuge est actionnée mécaniquement à partir du moteur.

   Il faut observer que si la pompe est actionnée par une turbine actionnée par un gaz ou par une transmission mécanique à partir du moteur, la pompe centrifuge ne développe normalement pas, pour de faibles vitesses du moteur, une pression suffisante de carburant pour effectuer, par l'intermédiaire du dispositif de régulation de débit de carburant, une alimentation en carburant apte à maintenir le fonctionnement du moteur à ces faibles vitesses. La pompe à déplacement positif, actionnée mécaniquement, est employée à effectuer cette alimentation. 



   Toutefois, lorsque le moteur fonctionne dans la gamme supérieure de ses vitesses de marche, la pompe centrifuge développe des pressions et des débits de refoulement suffisants et, dans ces conditions, la totalité ou une partie du débit de refoulement de la pompe à déplacement positif peut être by-passée par les conduits de by-pass susmentionnés. 



   Le carburant by-passé peut être renvoyé à un réservoir d'alimentation en carburant du moteur ou, dans certains cas, être renvoyé directement aux conduites d'admission d'une ou des deux pompes. 



   Selon une particularité de la présente invention, le carburant by-passé peut être amené à passer par un dispositif échangeur de chaleur par lequel circule l'huile de lubrification du moteur à turbine à gaz. 



   Dans certaines réalisations préférées de l'invention, la capacité de la pompe à déplacement positif est choisie de manière qu'elle soit suffisante pour permettre le démarrage du moteur sans l'emploi d'une "pompe de surcharge" supplémentaire. Sous ce rapport, il est en- 

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 tendu que le démarrage d'un moteur à turbine à gaz est normalement effectué en faisant tourner un assemblage de rotor compresseur-turbine au moyen d'une source d'énergie motrice extérieure et en allumant le carburant introduit dans l'équipement de combustion, par suite de quoi l'assemblage de rotor compresseur-turbine devient auto-moteur. Dans certains agencements connus de moteurs à turbine à gaz, on a fait usage de "pompes de surcharge" pour introduire un débit suffisant de carburant dans l'équipement de combustion lors du démarrage.

   Il faut toutefois observer que la pompe à déplacement positif employée selon la présente invention peut être d'une capacité suffisante pour fournir un débit de carburant suffisant pour le démarrage, sans que l'on fasse usage d'une telle pompe de surcharge. L'introduction d'une pompe ayant une telle capacité peut donner lieu à un refoulement   excédentai-   re considérable pour de grandes vitesses de rotation du moteur et ce carburant peut être by-passé dans les agencements selon l'invention. 



   Une autre particularité de l'invention permet à la pompe à déplacement positif de fonctionner à une pression maximum relativement faible, telle que celle qui convient par exemple pour alimenter le moteur en carburant dans la gamme inférieure des vitesses de fonctionnement, tandis que la pompe centrifuge est agencée de manière à refouler le carburant à des pressions dépassant ladite pression de refoulement maximum de la pompe à déplacement positif pour maintenir une alimentation en carburant suffisante dans la gamme supérieure des vitesses. 



   De préférence, des agencements à soupapes automatiques sont employées pour régler le débit du carburant by-pass par les conduites de by-pass. Ces agencements à soupapes automatiques peuvent comprendre des soupapes de détente, des soupapes'de retenue et/ou des soupapes sensibles à la pression introduites dans le système de by-pass de carburant et dans les conduits de refoulement des pompes y associées, menant au dispositif de régulation de débit de combustible. 



   Par exemple, dans une réalisation simple de l'invention, le conduit de by-pass part du conduit de refoulement de la pompe à déplacement positif et ce conduit de by-pass comprend une soupape de détente qui est réglée de manière à déterminer une pression de refoulement maximum de la pompe à déplacement positif. Dans le conduit de refoulement associé, une soupape de retenue est prévue, grâce à quoi, lorsque la pression de refoulement de la pompe centrifuge dépasse la pression maximum, choisie d'avance, de la soupape de détente, la soupape de retenue se ferme.et la totalité du refoulement de la pompe à déplacement positif passe par le conduit de by-pass. 



   Selon une autre particularité encore de l'invention, le conduit de by-pass est relié au conduit de refoulement de la pompe centrifuge et un dispositif de réglage de débit est prévu pour amener la totalité du refoulement de la pompe centrifuge à passer par ledit conduit de by-pass jusqu'à ce que la pompe centrifuge refoule à une pression au moins égale à la pression de refoulement de la pompe à déplacement po-   sitif.   



   Un certain nombre de réalisations préférées de l'invention vont maintenant être décrites en se référant aux dessins annexés. 



   Les figures 1 à 4 représente respectivement une réalisation de l'invention. 



   La figure 5 représente une construction d'une partie des systèmes d'alimentation en carburant selon les figures 1 à 4. 

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   Dans chacune des réalisations représentées sur les dessins, le système d'alimentation en carburant pour moteurs à turbine à gaz comprend une pompe à déplacement positif 10, par exemple une pompe à   engrenages y actionnée   par le moteur par l'intermédiaire d'une transmis- sion mécanique convenable (non représentée). En outre, une pompe cen-   trifuge   11 est prévue qui est actionnée par une turbine à air 29 alimentée en air comprimé prélevé d'un système à compresseur du moteur. 



  Un tuyau d'aspiration 13 mène vers les orifices d'admission des pompes 10, 11 à partir d'un réservoir convenable d'emmagasinage de carburant 12, et une pompe de surcharge à faible pression 14 peut être prévue pour contribuer à l'aspiration du carburant du réservoir 12. Les deux pompes 10, 11 refoulent en parallèle respectivement, par les tuyaux de refoulement 15, 16 et ces tuyaux rejoignent un tuyau de refoulement à haute pression commun 17 en amont du dispositif de régulation de débit de carburant 18, agencé pour régler le débit du carburant vers le moteur du fait qu'il peut être manuellement réglé, par exemple par l'intermédiaire d'un levier 19, pour choisir le débit de carburant requis.

   Un tel dispositif de régulation de débit de carburant 18 peut être de toute espèce connue et convenable et il comprend de préférence un dispositif sensible à la pression barométrique pour compenser le débit de carburant selon les variations de l'altitude de l'avion et, peut-être, selon les variations de la vitesse du vol. De tels dispositifs sont bien connus et leur construction ne fait pas partie de la présente invention. 



    Il est maintenant fait référence à la figure 1 ; la pre-   mière réalisation de l'invention, des conduites de by-pass séparées 21, 22 sont prévues à partir des tuyaux de refoulement 15, 16 de chacune des pompes et ces conduites de by-pass sont connectées à une conduite 23 menant vers l'entrée d'un des parcours d'écoulement passant par le refroidisseur d'huile de lubrification 20, refroidi au carburant. La conduite de by-pass 21, partant du tuyau de refoulement 15 de la pompe à engrenages 10, porte une soupape de détente chargée par ressort 24 qui y est ajustée et qui est réglée à la pression de refoulement maximum désirée de la pompe à engrenages 10, et la conduite de by-pass 22, partant du tuyau de refoulement 16 de la pompe centrifuge 11, comprend un étrangleur.

   La conduite de by-pass 22 et le tuyau de refoulement 16 de la pompe centrifuge 11 sont associés à un dispositif à soupape automatique qui fonctionne pour fermer le parcours passant par le tuyau de refoulement 16 et ouvrir le parcours passant par la conduite de by-pass 22 lorsque la pression en aval du dispositif à soupape,   c'est-à-dire   en amont du dispositif de régulation de débit de carburant 18 est supérieure à la pression de refoulement de la pompe centrifuge 11. Le dispositif à soupape et l'étrangleur sont indiqués sous la forme d'un bloc 25 dont une variété va être décrite cidessous en se référant à la figure 5.

   L'étrangleur fonctionne pour établir la pression de refoulement de la pompe 11 lors de l'augmentation du débit de refoulement de la pompe et l'agencement est tel qu'on atteint, lors de l'augmentation de la vitesse du moteur, un état où la pression de refoulement de la pompe 11 dépasse la pression régnant dans le tuyau de refoulement 17 immédiatement en amont du dispositif de régulation de débit de carburant 18. Le dispositif à soupape fonctionne alors automatiquement pour fermer le parcours passant par la conduite de by-pass 22 et pour permettre le passage d'un débit de refoulement de la pompe centrifuge 10 vers le dispositif de régulation de débit de carburant 18.

   Une augmentation subséquente de la pression de refoulement de la pompe centrifuge 11 peut rendre la pression ré- 

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 gnant immédiatement en amont du dispositif de régulation de débit de carburant plus élevée que le réglage de la soupape de détente 24 de la pompe à engrenages 10, par suite de quoi la totalité du refoulement de cette pompe passe par la conduite de   by-pass   21 associée. Une soupape de retenue 26 est prévue pour empêcher un écoulement de la pompe centrifuge 11 vers le tuyau de refoulement 15 et donc par la soupape de détente 24. Un tuyau de retour 27 ramène le carburant du refroidisseur d'huile 20 au réservoir à carburant 12. Les tuyaux'à huile menant au refroidisseur 20 sont indiqués en 28. 



   Dans une seconde réalisation de l'invention (figure 2), la pompe 10 a une conduite de by-pass 30 menant de son côté refoulement au   cote   admission, et la pompe 11 a une conduite de by-pass correspondante 31. La soupape de détente   24,   le bloc à dispositif:! soupape automatique et à étrangleur 25, et la soupape de retenue 26 sont employés de la manière décrite dans la réalisation de la figure 1, la soupape 24 étant située dans la conduite   30,   et le bloc 25 étant situé à la jonction de la conduite 31 avec le tuyau de refoulement 16.

   En outre, une autre conduite de by-pass 32 mène d'un endroit situé dans le tuyau de refoulement commun 17, en amont du dispositif de régulation de débit de carburant 18, vers le refroidisseur d'huile de lubrification 20 et le carburant est ramené du refroidisseur 20 au réservoir d'emmagasinage 12 par le tuyau   27.   La conduite de by-pass 32 porte une soupape de détente 33 qui y est ajustée et qui est agencée de manière à s'ouvrir à une pression prédéterminée, inférieure à la pression de réglage de la soupape de détente 24 située dans la conduite de by-pass 30 de la pompe à engrenages 10. La soupape de détente 33, lorsqu'elle est ouverte, constitue un étranglement réglant le débit de carburant de by-pass passant par le refroidisseur 20.

   Avec le présent agencement, lorsqu'on fait démarrer le moteur, aucun écoulement du carburant n'a lieu par le refroidisseur 20 jusqu'à ce que la pression régnant en amont du dispositif de régulation de débit de carburant 18 atteigne la pression de détente de la soupape de détente 33. Dans certains cas, il peut être désirable de prévoir une conduite 34 partant du tuyau de refoulement commun 17, en parallèle avec la soupape de détente 33, pour rejoindre la conduite 32 en aval de la soupape 33 et de prévoir dans la conduite 34 un étrangleur fixe 35 permettant l'écoulement d'un petit débit à travers le refroidisseur 20 sous toutes les conditions de fonctionnement du moteur, y compris le démarrage. 



   Dans une troisième réalisation de l'invention (figure 3), l'agencement des parties est généralement semblable à celui qui est décrit en se référant à la figure 1, mais, dans le présent cas, au lieu des conduites de by-pass 21,22 et 23, une conduite de by-pass 40 (contenant la soupape de détente 24) est établie entre le tuyau de refoulement 15 de la pompe à engrenages 10 et le tuyau de retour 27 et une conduite de by-pass 41 est établie entre le tuyau 16 et le refroidisseur d'huile 20 (le bloc 25 étant situé à la jonction de la conduite 41 et du tuyau 16). Dans ce cas, le carburant de by-pass de la pompe à engrenages ne passe donc pas par le refroidisseur d'huile de lubrification 20. 



   Dans une quatrième réalisation de l'invention (figure 4), on fait usage dedl'agencement   à   conduite de by-pass inverse et il y a une conduite de by-pass 42 qui va du tuyau de refoulement 16 au tuyau de retour 27 et une conduite de by-pass 43 qui va du tuyau 15 au refroidisseur 20. La soupape de détente 24 se trouve dans la conduite 43 et le bloc 25 se trouve à la jonction du tuyau 16 et de la conduite 42. 

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   Une construction convenable du bloc à dispositif à soupape automatique et à étrangleur 25, destiné à régler le débit du carbu- rant provenant de la pompe centrifuge 11 de la manière décrite, est représentée figure 5. Le bloc comprend un corps 50 ayant un alésage
51 faisant partie du tuyau de refoulement de pompe 16; l'alésage 51 porte une soupape de retenue 52 qui y est ajustée et qui se ferme lorsqu'il y a une différence de pressions tendant à provoquer un écou- lement de combustible de la conduite de refoulement commune 17 vers la pompe 11. Un alésage latéral 53 mène vers la conduite de by-pass 22 (ou 31 ou 41 ou 42) et porte un étrangleur 54 qui y est ajusté. L'a- lésage latéral 53 comprend également un siège de soupape 55 destiné à coopérer avec une soupape 56 actionnée par piston. 



   Le piston 57 de la soupape 56 se trouve dans une chambre 58 qui comporte les connections nécessaires pour que le piston soit soumis d'un côté à la pression régnant en amont de la soupape de retenue
52 et, de l'autre côté, à la pression régnant du côté aval de la soupape de retenue 52. Dans les conditions du démarrage et de la marche à petite vitesse du moteur, la soupape de retenue 52 est fermée car la pression régnant à l'aval de la soupape 52 dépasse la pression régnant en amont de la soupape; il s'ensuit que la soupape 56, actionnée par piston, qui règle le débit dans la conduite de by-pass 22, est déplacée vers la gauche dans la figure pour permettre l'écoulement du débit de refoulement de la pompe centrifuge par la conduite de by-pass associée 22.

   Lorsque, du fait de la présence de l'étrangleur 54, la pression régnant en amont de la soupape de retenue 52 augmente de fa- çon à dépasser la pression de son côté aval, la soupape 56, actionnée par piston, se ferme, si bien que la pompe centrifuge 11 refoule par la soupape de retenue 52. Un ressort 59 peut être prévu pour charger le piston 57 de manière à solliciter la soupape 56 à s'appliquer contre son siège 55. 



   REVENDICATIONS. 



   1. Système d'alimentation en carburant pour moteur à turbine   à   gaz, comprenant une pompe à déplacement positif de mise sous pression de carburant et une pompe centrifuge de mise sous pression de carburant, lesdites pompes refoulant le carburant en parallèle vers un dispositif de régulation de débit de carburant, dispositif réglable afin de régler le débit du carburant vers le moteur, au moins ladite pompe à déplacement positif étant actionnée mécaniquement par le moteur, un conduit de by-pass de débit de carburant, destiné à renvoyer le carburant refoulé par l'une ou les deux dites pompes vers le côté admission d'une ou des deux dites pompes , et un dispositif de réglage de débit situé dans ledit conduit de by-pass et destiné à maintenir la pression requise en amont dudit dispositif de régulation de débit de carburant. 



   2. Système d'alimentation en carburant selon la revendication 1, dans lequel ledit conduit de by-pass de débit de carburant mène directement du côté refoulement desdites pompes aux orifices d'admission desdites pompes. 

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Claims

3. Système d'alimentation en carburant selon la revendication 1, dans lequel le conduit de by-pass de débit de carburant mène du refoulement desdites pompes au dispositif à réservoir à carburant d'où le carburant est aspiré par lesdites pompes. <Desc/Clms Page number 6>

4. Système d'alimentation en carburant selon la revendication 1, dans lequel le conduit de by-pass de débit de carburant comprend une première conduite de by-pass dont l'entrée est reliée au refoulement de ladite pompe à déplacement positif et qui contient une soupape de détente agencée de manière à s'ouvrir à une pression de refoulement maximum choisie de ladite pompe à déplacement positif, et une seconde conduite de by-pass dont l'entrée est reliée au refoulement de ladite pompe centrifuge de mise sous pression de carburant et à laquelle est reliée une soupape agencée de manière à se fermer lorsque la pression de refoulement de carburant de la pompe centrifuge atteint une valeur choisie,

un premier dispositif à soupape de retenue situé entre ladite pompe à dé placement positif et ledit dispositif de régulation de débit de carburant et agencé pour empêcher l'écoulement du carburant refoulé par ladite pompe centrifuge à travers ladite première conduite de by-pass, et un second dispositif à soupape de retenue situé entre ladite pompe centrifuge et ledit dispositif de régulation de débit de carburant et agencé de manière à empêcher l'écoulement du carburant refoulé par ladite pompe à déplacement positif par ladite seconde conduite de by-pass.

5. Système d'alimentation en carburant selon la revendication 4, comprenant aussi un échangeur de chaleur agencé de manière à être relié au système de lubrification du moteur et destiné à la circulation de l'huile de lubrification chauffée dans le moteur, et dans lequel lesdites première et seconde conduites de by-pass sont reliées audit échangeur de chaleur pour permettre la circulation, par ledit échangeur de chaleur, du carburant by-passé afin de refroidir l'huile de lubrification chauffée.

6. Système d'alimentation en carburant selon la revendication 4, comprenant aussi un échangeur de chaleur agencé de manière à être relié au système de lubrification du moteur et destiné à la circulation de l'huile de lubrification chauffée dans le moteur, et dans lequel ledit échangeur de chaleur est branché dans une desdites conduites de by-pass pour permettre la circulation, par ledit échangeur de chaleur, du carburant by-passé s'écoulant dans cette dernière conduite de by-pass pour refroidir l'huile de lubrification chauffée.

7. Système d'alimentation encarburant selon la revendication 4, ou la revendication.- 5 ou la revendication 6, dans lequel lesdites première et seconde conduites de by-pass sont reliées à leurs extrémités de sortie de manière à mener le carburant by-passé au dispositif à réservoir à carburant d'où le carburant est aspiré par:les- dites pompes.

8. Système d'alimentation en carburant selon la revendication 1, dans lequel ledit conduit de by-pass de débit de carburant comprend une première conduite de by-pass menant directement du refoulement de ladite pompe à déplacement positif à l'admission de celleci et une soupape de détente située dans ladite première conduite de by-pass, agencée de manière à s'ouvrir lorsque la pression de refoulement de carburant de ladite pompe à déplacement positif atteint une valeur maximum choisie,

une seconde conduite de by-pass menant directement du refoulement de ladite pompe centrifuge à l'admission de celle-ci et dans laquelle est branchée une soupape agencée de"maniè- re à être fermée lorsque la pression de refoulement de ladite pompe centrifuge dépasse la pression régnant immédiatement en amont duditdispositif de régulation de débit de carburant, un premier disposi- <Desc/Clms Page number 7> tif à soupape de retenue situé entre ladite pompe à déplacement posi- tif et ledit dispositif de régulation de débit de carburant pour em- pêcher l'écoulement de combustible durefoulement de ladite pompe centrifuge par ladite première conduite de by-pass,

et un second dis- positif à soupape de retenue situé entre ladite pompe centrifuge et ledit dispositif de régulation de débit de carburant pour empêcher l'écoulement de combustible de ladite pompe à déplacement positif par ladite seconde conduite de by-pass.

9. Système d'alimentation en combustible selon la revendi - cation 8, comprenant aussi un échangeur de chaleur agencé de manière à être relié au système de lubrification du moteur et destiné à la cir- culation de l'huile de lubrification chauffée dans le moteur, et ayant une troisième conduite de by-pass reliée au refoulement commun desdi- tes pompes et audit échangeur de chaleur pour permettre la circulation du carburant by-passé, s'écoulant dans ladite troisième conduite de by-pass, par ledit échangeur de chaleur pour refroidir l'huile de lubrification chauffée dans le moteur.

10. Système d'alimentation en carburant selon la revendication 9, comprenant aussi une soupape de détente située dans ladite troisième conduite de by-pass et réglée de manière à s'ouvrir à une pression dudit refoulement de carburant, inférieure à ladite pression de carburant maximum choisie de la pompe à déplacement positif.

11. Système d'alimentation en carburant selon la revendication 10, comprenant une quatrième conduite de by-pass reliée à ladite troisième conduite pour by-passer la soupape de détente y située, ladite quatrième conduite contenant un étrangleur fixe de débit.

12. Système d'alimentation en carburant selon une quelconque des revendications 4 à 11, dans lequel ledit second dispositif à soupape comprend une soupape de retenue chargée par:ressort, ladite seconde conduite de by-pass étant reliée au refoulement de la pompe centrifuge en amont de ladite soupape de retenue, et ladite soupape située dans ladite seconde conduite est reliée pour actionnement à un dispositif sensible à la pression, agencé pour répondre à la différence des pressions de l'amont à l'aval de ladite soupape de retenue et à charger la soupape située dans ladite seconde conduite de bypass, dans le sens de la fermeture, par une charge correspondante à ladite différence des pressions.

13. Système d'alimentation en carburant selon une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel ladite pompe centrifuge à carburant est agencée de manière à être actionnée par une turbine actionnée par un gaz, alimentée par le moyen d'oeuvre comprimé dans le moteur.

14. Système d'alimentation en carburantselon une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel ladite pompe centrifuge est mécaniquement actionnée à partir du moteur.

15. Système d'alimentation en carburant pour moteurs à turbine à gaz, sensiblement comme il est décrit ci-dessous en se référant à la figure 1 des dessins annexés et comme il y est représenté.

16. Système d'alimentation en carburant pour moteurs à turbine à gaz, sensiblement comme S. est décrit ci-dessus en se référant à la figure 2 des dessins annexés et comme il y est représenté.

17. Système d'alimentation en carburant pour .Tuteurs à tur- <Desc/Clms Page number 8> bine à gaz, sensiblement comme il est décrit ci-dessus en se référant à la figure 3 des dessins annexés et comme il y est représenté.

18. Système d'alimentation en carburant pour moteurs à turbine à gaz,sensiblement comme il est décrit ci-dessus en se référant à la figure 4 des dessins annexés et comme il y est représenté. en annexe 2 dessins.