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La présente invention à trait à des dispositifs de réglage de moteurs et concerne des dispositifs de réglage qui empêchent la tempé- rature en un point choisi du moteur de dépasser une valeur choisie.
Dans les moteurs qui brûlent un combustible liquide, il est utile d'empêcher la température d'une partie du moteur de dépasser la valeur choisie en prenant les dispositions nécessaires pour que l'alimen- tation en combustible du moteur soit automatiquement réduite lorsque la température du fluide d'oeuvre en un point choisi tend à dépasser la valeur choisie. Semblablement, pour empêcher la température de tomber en dessous de la valeur choisie, on peut prendre les dispositions néces- saires pour que l'alimentation en combustible soit automatiquement augmen- tée lorsque la température tombe en dessous de la valeur choisie.
La présente invention fournit un régulateur perfectionné qui réduit l'alimentation en combustible lorsque la valeur choisie de la tem- pérature est dépassée. Dans certains cas, le régulateur peut aussi être agencé de manière à augmenter l'alimentation en combustible lorsque la température tombe en dessous de la valeur choisie, pour maintenir ainsi la température choisie.
Selon la présente invention, un régulateur de moteur de l'espèce où une alimentation en combustible liquide du moteur est réduite lorsque la température du fluide d'oeuvre en un point choisi, du moteur tend à dépasser une valeur choisie, est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif sensible à la température agencé de manière à être sensible à la température régnant audit point choisi., un élément de réglage de l'alimentation en combustible, un dispositif répondant à la pression et agencé de manière à charger ledit élément de réglage de l'alimentation en combustible de façon à modifier l'alimentation en combustible d'après la pression qu'il sent, une source de fluide sous pression reliée de manière à appliquer audit dispositif répondant à la pression une pression qui est en proportion avec la pression régnant à ladite source,
un dispositif destiné à régler la pression de ladite source, et un dispositif à soupape agencé de manière à être réglable pour modifier ladite proportion de la pression régnant à ladite source et dont la pression à laquelle ledit dispositif répondant à la pression est soumis, de façon que la modification dans un premier sens provoque une réduction-de l'alimentation en combustible, ledit dispositif à soupape étant relié de manière à être réglé par le dispositif sensible à la température de façon à être déplacé pour régler ladite proportion dans ledit premier sens lorsque ladite température choisie est dépassée.
Selon une particularité de l'invention, la modification de ladite proportion de la pression de la source de fluide sous pression dans le sens opposé audit premier sens peut être amenée à causer une augmentation de l'alimentation'en combustible, le dispositif à soupape étant relié de manière à être réglé pour modifier la proportion dans ledit sens opposé lorsque la température tombe en dessous de la valeur choisie.
Selon une particularité préférée de la présente invention, le dispositif destiné à régler la pression de ladite source de fluide sous pression est agencé de manière à maintenir la pression à une valeur qui dépasse la pression régnant dans l'entrée d'air du moteur, ou la pression atmosphérique ambiante, d'une grandeur choisie.
Dans un des agencements selon la présente particularité de l'invention, la source de fluide sous pression comprend une source de fluide sous pression primaire ayant une pression dépassant la pression désirée par ladite source de fluide sous pression, une soupape réductrice de pression disposée entre ladite source primaire et le dispositif à soupape modificateur de proportion, et un dispositif sensible à la pression et destiné à charger ladite soupape réductrice de pression, ledit dispositif sensible à la pression étant chargé dans le sens de la fermeture par la pression de fluide régnant en aval
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de la soupape réductrice de pression et étant chargé dans le sens de l'ouverture par la pression régnant dans l'entrée d'air du moteur, ou par la pression atmosphérique ambiante, et par un ressort.
Selon une autre particularité préférée de l'invention, le dispositif à soupape modificateur de proportion est réglable entre une première position limite dans laquelle ledit dispositif répondant à la pression est soumis à la pression de ladite source de fluide et une seconde position limite dans laquelle il est soumis à une pression intérieure.
Selon un agencement de cette particularité de l'invention, le dispositif à soupape modificateur de proportion comprend un élément à soupape-vanne agencé de manière à coopérer avec une paire d'orifices alignés, par l'un desquels ledit dispositif répondant à la pression est relié à ladite source de fluide sous pression et par l'autre desquels ledit dispositif répondant à la pression est relié à la pression régnant dans l'entrée d'air ou à la pression atmosphérique.
Dans un des agencements selon la présente particularité de l'invention, l'élément à soupape-vanne est agencé de manière à être chargé par un tube Bourdon contre la charge opposée d'un ressort, le tube de Bourdon faisant partie dudit dispositif sensible à la température, et le ressort étant pourvu d'une butée réglable au moyen de laquelle la charge qu'il oppose peut être réglée pour modifier la valeur de la température choisie.
Selon une autre particularité préférée encore de la présente invention, l'élément de réglage d'alimentation en combustible comprend une soupape de soutirage dans un servo-système agencé de manière à régler l'alimentation en combustible du moteur. Dans un des agencements selon la présente particularité de l'invention, l'élément à soupape de soutirage est porté par un levier pivotant auquel est reliée une càpsule dilatable à vide et, en opposition à celle-ci, une seconde capsule qui est soumise intérieurement à une pression qui, au coùrs du fonctionnement normal, est intermédiaire entre la pression de la source de fluide et la pression d'entrée d'air du moteur (ou la pression atmosphérique), d'après la position dudit dispositif à soupape.
L'élément à soupape-vanne est de préférence agencé de manière à se trouver à mi-chemin entre les orifices alignés, à la température choisie, de manière que la pression à laquelle la seconde capsule est soumise soit la moyenne des pressions régnant à la source et à l'entrée d'air du moteur (ou la pression atmosphérique). L'agencement est tel que la fermeture de la soupape de soutirage augmente l'alimentation du moteur en combustible, et que, lorsque la soupape-vanne se déplace vers la première position, la charge due aux capsules et tendant à fermer la soupape de soutirage soit augmentée, et lorsque la soupape-vanne se déplace vers ladite seconde position, la charge tendant à fermer la soupape de soutirage soit réduite.
Le levier est aussi relié à un organe .soumis à la perte de charge se produisant à l'étrangleur du moteur'pour appliquer une charge au levier, charge tendant à ouvrir la soupape de soutirage, et le levier est aussi soumis à une charge de ressort tendant à fe rmer la soupape de soutirage.
La présente invention a une application importante consistant à empêcher la température de parties de moteurs à turbine à gaz de dépasser une valeur choisie d'avance et à éviter ainsi les dommages entraînés par la surchauffe de ces parties.
Un dispositif de réglage selon la présente invention va maintenant être décrit dans son application à un moteur à turbine à gaz comportant une turbine à deux étages. La description se réfère aux dessins annexés .
La figure 1 représente schéma tiquement le moteur à turbine à gaz .
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La figure 2 représente un système typique à combustible pour turbine à gaz selon la figure 1.
La figure 3 représente une forme du régulateur selon la pré- sente invention, convenant au système à combustible selon la figure 1.
Il est maintenant fait référence à la figure 1 ; le moteur à turbine à gaz comprend un système à compresseur 10 ' qui aspire l'air d'une entrée d'air, un appareillage de combustion 11 relié de manière à recevoir l'air comprimé du système à compresseur et de manière que le combustible y soit brûlé, une turbine axiale 12 à deux étages, reliée pour recevoir les produits de la combustion de l'appareillage de combus- tion, et un assemblage d'échappement 13, destiné à recevoir les produits de la combustion de la turbine 12.
La turbine comprend un rang d'ailettes distributrices de haute pression 12a, un rang d'aubes de rotor 12b, portées par le disque de turbine de haute pression 12c, un rang d'ailettes distributrices de basse pression 12d et un rang d'aubes de rotor 12e portées par le disque de tur- bine de basse pression 12f, le fluide d'oeuvre passant à travers ces rangs, dans l'ordre.
Le système à combustible destiné à alimenter en combustible l'appareillage de combustion comprend une pompe à combustible 14 qui aspire le combustible par un tuyau d'aspiration 15 d'un réservoir à combus- tible 16 et le refoule par un tuyau à pression 17, au-delà d'un étrangleur de réglage 18 et d'un robinet de haute pression 19, vers les injecteurs de combustible 20 de l'appareillage de combustion.
La pompe est une pompe à déplacement positif et à plongeurs multiples de l'espèce (figure 2) dont le refoulement de combustible est modifié en modifiant la course des plongeurs de pompe 21. La course des plongeurs 21 est réglée par un mécanisme à plateau incliné 22 dont l'angle d'inclinaison est soumis au réglage d'un servo-piston 23 travaillant dans un cylindre 24 dont un espace de cylindre 24a est relié directement au refoulement 17 de la pompe et dont l'autre espace de cylindre 24b est relié au refoulement 17 de la pompe par un orifice étroit 25 et comporte aussi un tuyau d'é'coulement de sortie de soutirage 26, grâce à quoi une différence de pression est produite entre les deux côtés du piston qui règle la position du piston 23 dans le cylindre 24.
La sortie de soutirage mène de retour vers le tuyau d'aspiration 15 de la pompe 14 et le débit passant par la sortie de soutirage est réglé par une soupape de soutirage ayant la forme d'une demi-bille 27 et portée par un levier pivotant 28. Lorsque la demi-bille 27 s'élève, le débit de soutirage augmente et la pression régnant dans le second espace de cylindre 24b diminue ; l'agencement est tel que cette diminution de la pression est accompagnée d'un mouvement du servo-piston 23 ayant pour effet de diminuer la course des plongeurs 21 de la pompe et donc le refoulement de la pompe 14. Inversement, la fermeture de la demi-bille 27 provoque une augmentation du refoulement de combustible de la pompe.
Le levier pivotant 28 est réglé en position par trois charges principales.
La première charge est une charge, due à un ressort 29, appliquée au levier dans le sens de la fermeture de la soupape à demi-bille., au moyen d'un poussoir 30.
La seconde charge est aussi appliquée par le poussoir 30 et est appliquée au poussoir 30 au moyen d'un élément de piston 31 chargé, d'un côté, par l'intermédiaire d'un raccord 32, par la pression régnant en amont de l'étrangleur 18 et, du côté opposé, par l'intermédiaire d'un raccord 33, par la pression régnant immédiatement en aval de l'étrangleur
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18, l'agencement étant tel que la charge due à la différence des pressions de part et d'autre dia piston 31 s'oppose à l'effet du ressort 29. L'augmentation de cette charge réduit donc la charge qui est appliquée au levier 28 par le ressort.29 dans le sens de la fermeture de la soupape à déni-bille 27. Cette.charge peut être évidemment appliquée directement au levier 28 en disposant l'élément de piston 31 de l'autre côté du levier.
La troisième charge est appliquée par une paire de capsules dilatables élastiques 34,35 qui sont reliées entre elles par une tringle 36 et disposées de part et d'autre du levier 28, la tringle 36 comportant un ergot 37, destiné à venir en prise avec un côté du levier 28. La capsule 34, qui se trouve du même côté du levier que l'ergot 37, est à vide et l'autre capsule 35 est agencée de manière à être intérieurement soumise, par l'intermédiaire d'une conduite 59 à une pression qui est obtenue comne il est décrit ci-dessous. L'agencement est tel que l'augmentation de la pression régnant dans la capsule 35 réduit la charge appliquée par l'assemblage à capsules, par l'intermédiaire de l'ergot 37, sur le levier 28, de sorte que la demi-bille tend à fermer la soupape de soutirage, ce qui augmente le refoulement du combustible.
L'appareil décrit à ce point est bien connu.
La seconde capsule 35 est soumise intérieurement à une pression qui est normalement intermédiaire entre la pression atmosphérique ambiante ou la pression régnant dans l'entrée d'air du moteur et une pression qui est supérieure d'une grandeur prédéterminée à la pression atmosphérique ou à la pression régnant dans l'entrée d'air, et l'agencement comprend également un dispositif sensible. à la température destiné à régler la pression appliquée dans la seconde capsule 35.
Dans un agencement du dispositif sensible à la température servant à cet effet, la conduite 50 mène de l'intérieur de la seconde capsule 35 vers une chambre de soupape 51 (figure 3) ayant une paire d'orifices 52,53 qui s'y ouvrent, orifices qui sont alignés entre eux et avec lesquels coopère un élément 54 de soupape-vanne. Un des orifices 52, s'ouvre sur un espace 55 où règne sensiblement la pression de l'entrée d'air du moteur (ou la pression atmosphérique) et l'autre orifice, 53, s'ouvre sur une seconde chambre 56 reliée par une conduite 57 à une source d'alimentation en fluide sous pression.
Dans une des positions limites de l'élément 54 de soupape-vanne, l'un des orifices, 52, est fermé et, dans la seconde position limite de l'élément 54 de soupape-vanne, l'autre orifice 53 est fermé; il s'ensuit que le déplacement de l'élément 54 de la soupape-vanne permet de modifier la pression régnant à l'intérieur de la capsule entre la pression de la source et la pression de l'entrée d'air du moteur (ou la pression atmosphérique).
L'élément 54 de soupape-vanne est réglé par un mentonnet 58, mobile longitudinalement par rapport à l'élément de soupape et venant en prise avec une extrémité de celui-ci; le mentonnet est chargé par ressort, dans le sens contraire à la venue en prise avec l'élément de soupape-vanne, par un ressort 59 ayant une h1tée 60 sur le mentonnet et une seconde butée 61 sur un levier basculant 62 dont la position est réglée par une came 63 réglable à la main, par laquelle est choisie la valeur de la température à régler. Le mentonnet 58 est chargé vers l'élément 54 de soupape-vanne par un tube de Bourdon 64 agencé de manière que, lorsque le tube se dilate, la charge tendant à déplacer le mentonnet 58 vers le ressort 59" augmente.
Le tube de Bourdon lui-même est relié par une tubulure 65 à un ou plusieurs bulbes 38 qui sont logés dans les bords d'attaque des ailettes de l'assemblage d'ailettes distributrices de basse pression 12d et sont donc soumis à la température du fluide d'oeuvre régnant entre les étages de la turbine; les bulbes 38 et le tube de Bourdon 64 sont remplis de mercure.
Lorsque la température sentie par les bulbes 38 augmente, la tension de vapeur du mercure augmente, ce qui fait augmenter la pression,régnant dans
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le tube de Bourdon 64, ce qui l'amène à se dilater et à daplacer le men- tonnet 58 contre l'action du ressort 59?Lorsque la température dépasse la valeur choisie à laquelle la température doit être réglée, valeur déterminée par le réglage de la came 63, l'élément 54 de la soupape-vanne est poussé vers sa seconde position limite pour réduire l'orifice 53 me- nant à la source de fluide sous pression et pour ouvrir l'orifice 52 dans une plus grande mesure ; pression intérieure de la capsule 35 susmention- née se trouve donc réduite, l'élément 27 de la soupape à demi-bille est soulevé et l'alimentation du moteur en combustible est réduite.
Lorsque la température tombe en dessous de la valeur choisie, l'élément 54 de soupape-vanne est déplacé, du fait de la perte de charge à son endroit et de l'effet du ressort 59, vers sa première position limite, pour ouvrir davantage l'orifice 53 communiquant avec la source de fluide sous pression et pour réduire l'orifice 52 menant vers l'espace 55 se trouvant à la pres- sion d'entrée d'air du moteur ou à la pression atmosphérique; la pression régnant à l'intérieur de la capsule 35 est donc augmentée et l'élément
27 de la soupape à demi-bille est déplacé dans le sens de la fermeture et l'alimentation en combustible est augmentée.
Le mentonnet 58, relié au tube de Bourdon 64, est monté au centre d'une paire de diaphragmes métalliques souples 66,67, reliés à l'enveloppe à leurs périphéries. De cette manière, la grandeur du mouvement du mentonnet 54 pour un changement donné de la force exercée par le tube de Bourdon 64 peut être augmentée au-delà des limites de mouvement en fonctionnement. L'espace compris entre les diaphragmes 66,. 67 est relié à l'espace 55 de manière à se remplir d'huile de moteur sans capter d'air, ou encore, il peut être rempli d'un fluide au silicone dont la viscosité est constante avec la température. Les diaphragmes et les parois qui s'étendent entre elles ont un effet amortisseur sur le mouvement de l'assemblage.
Dans cet agencement particulier, la source de fluide sous pression est réglée de manière à avoir une pression qui dépasse la pression régnant dans l'entrée du moteur d'une grandeur choisie, par exemple, de 7 livres anglaises par pouce carré et, à cet effet, l'agencement suivant peut être employé. On fait usage d'une enveloppe 70 divisée par une paire de diaphragmes métalliques souples 71,72 en trois espaces 73,74,75 dont un espace terminal 73 est relié à l'entrée d'air par une conduite 76 de manière que la pression qui y règne soit la pression régnant dans l'entrée d'air, tandis que l'espace central 74 est relié à l'autre espace terminal 75 qui, à son tour, est relié par une conduite 57 à la seconde chambre 56 du dispositif à soupape-vanne.
L'emploi d'une paire de diaphragmes 71,72 résulte en l'avantage susmentionné, également dans la présente application.
Les diaphragmes et les parois comprises entre eux fonctionnent en amortisseur.
Les deux diaphragmes 71, 72 ont des surfaces utiles égales et sont reliés entre eux par une-tringle 77 portant un étrier 78 qui saillit dans le second des espaces terminaux et l'assemblage à diaphragmes 71, 72, 77 est chargé par un ressort de compression 79 logé dans le premier des espaces terminaux.
L'étrier 78 porte, à l'intérieur, un élément 80 de soupape à aiguille, agencé de manière à coopérer avec l'orifice de sortie 81 d'un tuyau $2.venant de la source de fluide sous pression primaire à haute pression, de manière que, lorsque l'assemblage à diaphragmes 71, 72 77 est déplacé par l'augmentation de la pression dans le premier espace terminal, l'élément 80 de soupape à aiguille se déplace dans le sens de l'ouverture des orifices 81 et viue ersa. La source de fluide sous pression primaire peut être constituée par toute source convenable de fluide sous pression, par exemple par l'alimentation sous pression en huile de lubrification du moteur.
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Lorsque la charge due à la pression régnant dans le premier espace terminal 73 et la charge de ressort dépassent ensemble la charge due à la pression régnant dans le second espace terminal 75, la soupape
80 s'ouvre pour augmenter la pression régnant dans le second espace terminal 75 et, lorsque la pression régnant dans le second espace terminal est la-plus grande la soupape a tendance à se fermer. Ainsi, l'agencement est tel que la pression régnant dans le second espace terminal 75 dépasse la pression régnant dans le premier espace terminal 73 d'une grandeur sensiblement constante, dépendant de la charge due au ressort 79.
Ainsi, lorsque la soupape-vanne 54 susmentionnée se trouve dans la position dans laquelle elle réduit également les orifices 52, 53, la pression régnant dans la seconde capsule dépasse la pression de l'entrée d'air du moteur de la moitié de la grandeur constante susdite; l'agencement peut être tel que cette grandeur soit compensée par la charge du ressort agissant sur le levier qui porte la soupape à demi-bille 27 et, ainsi, dans chaque état de la soupape-vanne, le débit du combustible est modifié d'après la pression régnant dans l'entrée d'air du moteur.
Dans un autre agencement, on utilise une seconde soupape telle que la soupape 80, qui est reliée entre l'espace 55 et un point du moteur où règne la pression de l'entrée d'air du moteur, et qui est agencée de manière que la pression régnant dans l'espace 55 soit la pression de l'entrée d'air du moteur, plus, par exemple, 5 livres anglaises par pouce carré, et la conduite 57 est maintenue à la pression de l'entrée d'air du moteur,plus, par exemple, 10 livres anglaises par pouce carré. De cette manière, la pression régnant dans la chambre 51 varie entre 5 et 10 livres anglaises par pouce carré, au-dessus de la pression de l'entrée d'air du moteur.
L'élément sensible à la température 38 peut être placé de ma- nière à être soumis à toute température voulue des produits de la combus- tion que l'élément peut supporter, telle que la température de la sortie de la chambre de combustion si elle n'est pas excessive, ou la température de la sortie de la turbine.
En.outre, au lieu d'une soupape-vanne comme celle qui est décrite ci-dessus, le dispositif sensible à la température peut comprendre une connexion étroite de la source de fluide sous pression vers la capsule et un soutirage réglable, réglé d'après la'température. La source de fluide sous pression est, dans ce cas, maintenue à une pression qui est supérieure d'une grandeur fixe à la pression régnant dans l'entrée d'air, et le sou- tirage est agencé de manière à faire décroître le débit du combustible lors de l'augmentation de la température et vice versa.
Dans un autre agencement, qui peut être utilisé dans les cas où il y a un apport convenable de fluide, tel que l'air ou l'huile sous pres- sion, convenant à cet effet, au li.eu que la conduite 57 soit reliée au dispositif à soupape réductrice de pression décrit ci-dessus, elle peut être reliée à une chambre dans une des parois de laquelle se trouve prévue une soupape de détente chargée par ressort et chargée de son côté aval par la pression d'entrée d'air du moteur (ou la pression atmosphérique); la chambre étant aussi reliée par l'intermédiaire d'un trou présentant quelque degré d'étroitesse, à une source de fluide sous pression primaire .à haute pression, telle que l'alimentation en huile lubrifiante du moteur ou le compresseur d'un moteur à turbine à gaz.
Ainsi, la pression régnant dans la conduite 57 dépend de la pression d'entrée d'air du moteur (ou de la pression atmosphérique) et de la charge du ressort de la soupape de détente. Un orifice étroit de petite section peut être prévu dans la conduite menant à la source de fluide sous pression primaire, pour rendre minimum la perte de fluide. Cet agencement peut, dans certains cas, pré- senter un débit passant par la soupape de détente, qui est grand par comparaison avec le débit passant par l'orifice 53, ce qui rend minimum
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la possibilité d'action réciproque entre cette soupape et la soupape 53, 54.
Dans les revendications annexées, on entend que l'expression "pression atmosphérique" s'étende à la pression régnant dans l'entrée d'air du moteur, qui est la pression atmosphérique modifiée par le mouvement du moteur.
REVENDICATIONS
1. Régulateur de moteur de l'espèce où une alimentation en combustible liquide du moteur est réduite lorsque la température du fluide d'oeuvre en un point choisi du moteur tend à dépasser une valeur choisie, comprenant un dispositif sensible à la température agencé de manière à être sensible à la température régnant audit point choisi, un élément de ré- glage de l'alimentation en combustible, un dispositif répondant à la pres- sion et agencé de manière, à charger ledit élément de réglage de l'alimen- tation en combustible de façon à modifier l'alimentation en combustible d'après la pression qu'il sent, une,source de fluide sous pression reliée de manière à appliquer audit dispositif répondant à la pression une pres- sion qui est en proportion avec la pression régnant à ladite source,
un dispositif destiné à régler la pression de ladite source et un dispositif à soupape agencé de manière à être réglable pour modifier ladite proportion de la pression régnant à ladite source et donc la pression à laquelle le- dit dispositif répondant à la pression est soumis, de façon que la modifi- cation dans un premier sens provoque une réduction de l'alimentation en combustible, ledit dispositif à soupape étant relié de manière à être réglé par le dispositif sensible à la température de façon à être déplacé pour régler ladite proportion dans ledit premier sens lorsque ladite température choisie est dépassée.
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The present invention relates to control devices for motors and relates to control devices which prevent the temperature at a selected point of the motor from exceeding a selected value.
In engines which burn liquid fuel, it is useful to prevent the temperature of any part of the engine from exceeding the selected value by arranging for the fuel supply to the engine to be automatically reduced when the temperature is reached. of the working fluid at a chosen point tends to exceed the chosen value. Similarly, to prevent the temperature from falling below the selected value, provision can be made for the fuel supply to be automatically increased when the temperature falls below the selected value.
The present invention provides an improved regulator which reduces the fuel supply when the selected value of temperature is exceeded. In some cases, the regulator can also be arranged to increase the fuel supply when the temperature drops below the selected value, thereby maintaining the selected temperature.
According to the present invention, an engine governor of the kind where a liquid fuel supply to the engine is reduced when the temperature of the working fluid at a selected point of the engine tends to exceed a selected value is characterized in that 'it comprises a temperature sensitive device arranged to be sensitive to the temperature prevailing at said chosen point., an element for adjusting the fuel supply, a device responding to the pressure and arranged so as to charge said element with adjusting the fuel supply so as to vary the fuel supply according to the pressure it feels, a source of pressurized fluid connected to apply to said pressure responsive device a pressure which is in proportion to the pressure prevailing at said source,
a device for adjusting the pressure of said source, and a valve device arranged so as to be adjustable to modify said proportion of the pressure prevailing at said source and of which the pressure to which said pressure-responsive device is subjected, so that the modification in a first direction causes a reduction in the fuel supply, said valve device being connected so as to be adjusted by the temperature sensitive device so as to be moved to adjust said proportion in said first direction when said selected temperature is exceeded.
According to a feature of the invention, the modification of said proportion of the pressure of the source of pressurized fluid in the direction opposite to said first direction may be caused to cause an increase in the fuel supply, the valve device being connected so as to be set to change the proportion in said opposite direction when the temperature falls below the selected value.
According to a preferred feature of the present invention, the device intended to regulate the pressure of said source of pressurized fluid is arranged so as to maintain the pressure at a value which exceeds the pressure prevailing in the air inlet of the engine, or the ambient atmospheric pressure, of a chosen quantity.
In one of the arrangements according to the present feature of the invention, the source of pressurized fluid comprises a source of primary pressurized fluid having a pressure exceeding the pressure desired by said source of pressurized fluid, a pressure reducing valve disposed between said primary source and the proportion-modifying valve device, and a pressure sensitive device for charging said pressure reducing valve, said pressure sensitive device being charged in the closing direction by the pressure of the fluid prevailing downstream
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of the pressure reducing valve and being loaded in the opening direction by the pressure prevailing in the engine air inlet, or by ambient atmospheric pressure, and by a spring.
According to another preferred feature of the invention, the proportion-modifying valve device is adjustable between a first limit position in which said pressure-responsive device is subjected to the pressure of said source of fluid and a second limit position in which it is subjected to internal pressure.
According to an arrangement of this feature of the invention, the proportion modifying valve device comprises a valve element arranged so as to cooperate with a pair of aligned orifices, through one of which said device responding to the pressure is connected to said source of pressurized fluid and by the other of which said device responding to the pressure is connected to the pressure prevailing in the air inlet or to atmospheric pressure.
In one of the arrangements according to the present feature of the invention, the valve element is arranged so as to be loaded by a Bourdon tube against the opposite load of a spring, the Bourdon tube forming part of said device sensitive to pressure. the temperature, and the spring being provided with an adjustable stop by means of which the load which it opposes can be regulated to modify the value of the selected temperature.
According to yet another preferred feature of the present invention, the fuel supply adjustment element comprises a draw-off valve in a servo system arranged to adjust the fuel supply to the engine. In one of the arrangements according to the present feature of the invention, the draw-off valve element is carried by a pivoting lever to which is connected a vacuum-expandable capsule and, in opposition thereto, a second capsule which is subjected internally. at a pressure which, during normal operation, is intermediate between the pressure of the fluid source and the engine air inlet pressure (or atmospheric pressure), depending on the position of said valve device.
The gate valve element is preferably arranged so as to lie midway between the aligned orifices, at the selected temperature, so that the pressure to which the second capsule is subjected is the average of the pressures prevailing at the source and engine air inlet (or atmospheric pressure). The arrangement is such that closing the draw-off valve increases the fuel supply to the engine, and that when the gate valve moves to the first position the load due to the capsules tending to close the draw-off valve is increased, and when the gate valve moves to said second position, the load tending to close the draw-off valve is reduced.
The lever is also connected to a member subject to the pressure drop occurring at the engine choke to apply a load to the lever, which load tends to open the draw-off valve, and the lever is also subjected to a load of spring tending to close the draw-off valve.
The present invention has an important application of preventing the temperature of gas turbine engine parts from exceeding a pre-selected value and thus preventing damage caused by overheating of these parts.
An adjustment device according to the present invention will now be described in its application to a gas turbine engine comprising a two-stage turbine. The description refers to the accompanying drawings.
FIG. 1 schematically represents the gas turbine engine.
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Figure 2 shows a typical gas turbine fuel system according to Figure 1.
Figure 3 shows one form of the regulator according to the present invention, suitable for the fuel system according to figure 1.
Reference is now made to Figure 1; the gas turbine engine comprises a compressor system 10 'which draws air from an air inlet, a combustion apparatus 11 connected to receive the compressed air from the compressor system and so that the fuel y is burned, a two-stage axial turbine 12, connected to receive the combustion products of the combustion apparatus, and an exhaust assembly 13, intended to receive the combustion products of the turbine 12.
The turbine comprises a row of high pressure distributor fins 12a, a row of rotor blades 12b, carried by the high pressure turbine disk 12c, a row of low pressure distributor fins 12d and a row of vanes of rotor 12e carried by the low pressure turbine disc 12f, the working fluid passing through these rows in order.
The fuel system for supplying fuel to the combustion apparatus comprises a fuel pump 14 which sucks the fuel through a suction pipe 15 of a fuel tank 16 and delivers it through a pressure pipe 17, beyond an adjustment throttle 18 and a high pressure valve 19, towards the fuel injectors 20 of the combustion apparatus.
The pump is a positive displacement, multiple plunger pump of the kind (Figure 2), the fuel delivery of which is changed by changing the stroke of the pump plungers 21. The plunger stroke 21 is adjusted by an inclined plate mechanism. 22 of which the angle of inclination is subject to the adjustment of a servo-piston 23 working in a cylinder 24 of which one cylinder space 24a is directly connected to the discharge 17 of the pump and the other cylinder space 24b of which is connected to the discharge 17 of the pump through a narrow orifice 25 and also has a draw-off outlet pipe 26, whereby a pressure difference is produced between the two sides of the piston which regulates the position of the piston 23 in cylinder 24.
The draw-off outlet leads back to the suction pipe 15 of the pump 14 and the flow passing through the draw-off outlet is regulated by a draw-off valve in the form of a half-ball 27 and carried by a pivoting lever 28. As the half-ball 27 rises, the draw-off rate increases and the pressure in the second cylinder space 24b decreases; the arrangement is such that this decrease in pressure is accompanied by a movement of the servo-piston 23 having the effect of reducing the stroke of the plungers 21 of the pump and therefore the discharge of the pump 14. Conversely, the closing of the pump. half-ball 27 causes an increase in fuel delivery from the pump.
The pivot lever 28 is adjusted in position by three main loads.
The first load is a load, due to a spring 29, applied to the lever in the direction of the closing of the half-ball valve, by means of a plunger 30.
The second load is also applied by the pusher 30 and is applied to the pusher 30 by means of a piston element 31 loaded, on one side, through a connector 32, by the pressure prevailing upstream of the 'restrictor 18 and, on the opposite side, via a connection 33, by the pressure prevailing immediately downstream of the restrictor
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18, the arrangement being such that the load due to the difference in pressures on either side of the piston 31 opposes the effect of the spring 29. The increase in this load therefore reduces the load which is applied to the piston. lever 28 by the spring. 29 in the direction of closing of the ball valve 27. This load can obviously be applied directly to the lever 28 by arranging the piston element 31 on the other side of the lever.
The third load is applied by a pair of elastic expandable capsules 34, 35 which are interconnected by a rod 36 and arranged on either side of the lever 28, the rod 36 comprising a lug 37, intended to engage with one side of the lever 28. The capsule 34, which is on the same side of the lever as the lug 37, is empty and the other capsule 35 is arranged so as to be internally subjected, via a pipe 59 at a pressure which is obtained as described below. The arrangement is such that increasing the pressure in the capsule 35 reduces the load applied by the capsule assembly, through the lug 37, on the lever 28, so that the half-ball tends to close the draw-off valve, which increases fuel backflow.
The apparatus described at this point is well known.
The second capsule 35 is internally subjected to a pressure which is normally intermediate between the ambient atmospheric pressure or the pressure prevailing in the air inlet of the engine and a pressure which is greater by a predetermined magnitude than the atmospheric pressure or the pressure. pressure in the air inlet, and the arrangement also includes a sensitive device. at the temperature intended to regulate the pressure applied in the second capsule 35.
In one arrangement of the temperature sensitive device serving for this purpose, the line 50 leads from the interior of the second capsule 35 to a valve chamber 51 (Figure 3) having a pair of ports 52,53 therein. open, orifices which are aligned with one another and with which a valve element 54 cooperates. One of the orifices 52 opens onto a space 55 where the pressure of the engine air inlet (or atmospheric pressure) substantially prevails and the other orifice, 53, opens onto a second chamber 56 connected by a line 57 to a pressurized fluid supply source.
In one of the limit positions of the gate valve element 54, one of the ports, 52, is closed and, in the second limit position of the gate valve element 54, the other port 53 is closed; it follows that the displacement of the element 54 of the gate valve makes it possible to modify the pressure prevailing inside the capsule between the pressure of the source and the pressure of the air inlet of the engine (or atmospheric pressure).
The valve member 54 is adjusted by a chin 58, movable longitudinally with respect to the valve member and engaging with one end thereof; the chin is spring loaded, in the direction opposite to engagement with the valve member, by a spring 59 having a stop 60 on the chin and a second stop 61 on a rocking lever 62 whose position is regulated by a manually adjustable cam 63, by which the value of the temperature to be regulated is chosen. Chin 58 is loaded to gate valve member 54 by Bourdon tube 64 so arranged that as the tube expands the load tending to move chin 58 toward spring 59 "increases.
The Bourdon tube itself is connected by a tubing 65 to one or more bulbs 38 which are housed in the leading edges of the fins of the low pressure distributor fin assembly 12d and are therefore subjected to the temperature of the valve. working fluid prevailing between the stages of the turbine; the bulbs 38 and the Bourdon tube 64 are filled with mercury.
As the temperature sensed by the bulbs 38 increases, the vapor pressure of the mercury increases, which increases the pressure, prevailing in
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Bourdon tube 64, which causes it to expand and move the chin bar 58 against the action of spring 59? When the temperature exceeds the chosen value to which the temperature must be set, value determined by the setting from the cam 63, the gate valve member 54 is pushed to its second limit position to reduce the port 53 leading to the source of pressurized fluid and to open the port 52 to a greater extent; The internal pressure of the above-mentioned capsule 35 is therefore reduced, the element 27 of the half-ball valve is raised and the fuel supply to the engine is reduced.
When the temperature falls below the selected value, the valve element 54 is moved, due to the pressure drop at its location and the effect of the spring 59, to its first limit position, to open further. the orifice 53 communicating with the source of pressurized fluid and for reducing the orifice 52 leading to the space 55 at the engine air inlet pressure or at atmospheric pressure; the pressure prevailing inside the capsule 35 is therefore increased and the element
27 of the half-ball valve is moved in the closing direction and the fuel supply is increased.
The chin cup 58, connected to the Bourdon tube 64, is mounted in the center of a pair of flexible metal diaphragms 66,67, connected to the envelope at their peripheries. In this way, the amount of movement of the chin cup 54 for a given change in the force exerted by the Bourdon tube 64 can be increased beyond the limits of movement in operation. The space between the diaphragms 66 ,. 67 is connected to the space 55 so as to fill with engine oil without capturing air, or else it can be filled with a silicone fluid whose viscosity is constant with temperature. The diaphragms and the walls which extend between them have a damping effect on the movement of the assembly.
In this particular arrangement, the source of pressurized fluid is adjusted so as to have a pressure which exceeds the pressure prevailing in the inlet of the engine by a selected magnitude, for example, 7 English pounds per square inch and, at this indeed, the following arrangement can be employed. Use is made of a casing 70 divided by a pair of flexible metal diaphragms 71,72 into three spaces 73,74,75, an end space 73 of which is connected to the air inlet by a pipe 76 so that the pressure which reigns there is the pressure prevailing in the air inlet, while the central space 74 is connected to the other terminal space 75 which, in turn, is connected by a pipe 57 to the second chamber 56 of the device gate valve.
The use of a pair of diaphragms 71,72 results in the aforementioned advantage, also in the present application.
The diaphragms and the walls included between them function as a shock absorber.
The two diaphragms 71, 72 have equal working areas and are interconnected by a rod 77 carrying a yoke 78 which projects into the second of the terminal spaces and the diaphragm assembly 71, 72, 77 is loaded by a spring loaded. compression 79 housed in the first of the terminal spaces.
The caliper 78 carries, inside, a needle valve element 80, arranged to cooperate with the outlet orifice 81 of a pipe $ 2 coming from the source of high pressure primary pressurized fluid, so that when the diaphragm assembly 71, 72 77 is moved by increasing the pressure in the first end space, the needle valve member 80 moves in the direction of the opening of the ports 81 and viue ersa. The source of primary pressurized fluid may be any suitable source of pressurized fluid, for example by the pressurized supply of lubricating oil to the engine.
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When the pressure load in the first end space 73 and the spring load together exceed the pressure load in the second end space 75, the valve
80 opens to increase the pressure in the second end space 75 and, when the pressure in the second end space is greater the valve tends to close. Thus, the arrangement is such that the pressure prevailing in the second terminal space 75 exceeds the pressure prevailing in the first terminal space 73 by a substantially constant magnitude, depending on the load due to the spring 79.
Thus, when the above-mentioned gate valve 54 is in the position in which it also reduces the orifices 52, 53, the pressure prevailing in the second capsule exceeds the pressure of the air inlet of the engine by half the magnitude. constant above; the arrangement may be such that this magnitude is compensated for by the spring load acting on the lever which carries the half-ball valve 27 and, thus, in each state of the gate valve, the fuel flow rate is changed by after the pressure in the engine air inlet.
In another arrangement, a second valve such as valve 80 is used, which is connected between the space 55 and a point on the engine where the pressure of the air inlet of the engine prevails, and which is arranged so that the pressure prevailing in the space 55 is the pressure of the air inlet of the engine, plus, for example, 5 English pounds per square inch, and the line 57 is maintained at the pressure of the air inlet of the engine. engine, plus, for example, 10 English pounds per square inch. In this way, the pressure in chamber 51 varies between 5 and 10 pounds per square inch, above the pressure of the engine air inlet.
The temperature sensitive element 38 can be positioned so as to be subjected to any desired temperature of the products of combustion that the element can withstand, such as the temperature of the combustion chamber outlet if it is. is not excessive, or the temperature of the turbine outlet.
In addition, instead of a gate valve like that described above, the temperature sensitive device may include a tight connection from the source of pressurized fluid to the capsule and an adjustable, regulated draw-off. after temperature. The source of pressurized fluid is, in this case, maintained at a pressure which is greater by a fixed magnitude than the pressure prevailing in the air inlet, and the suction is arranged so as to decrease the flow. fuel when the temperature rises and vice versa.
In another arrangement, which can be used in cases where there is a suitable supply of fluid, such as air or pressurized oil, suitable for this purpose, the li.eu line 57 is connected to the pressure reducing valve device described above, it can be connected to a chamber in one of the walls of which there is provided a spring loaded expansion valve and charged on its downstream side by the inlet pressure of engine air (or atmospheric pressure); the chamber also being connected, through a hole having some degree of tightness, to a source of high pressure primary pressurized fluid, such as the lubricating oil supply to the engine or the compressor to an engine gas turbine.
Thus, the pressure prevailing in the pipe 57 depends on the air inlet pressure of the engine (or on the atmospheric pressure) and on the load of the spring of the expansion valve. A narrow orifice of small section may be provided in the line leading to the source of primary pressurized fluid, to minimize fluid loss. This arrangement may in some cases have a flow rate passing through the expansion valve which is large compared to the flow rate passing through orifice 53, thus minimizing
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the possibility of reciprocal action between this valve and the valve 53, 54.
In the appended claims, it is meant that the expression "atmospheric pressure" extends to the pressure prevailing in the air inlet of the engine, which is the atmospheric pressure modified by the movement of the engine.
CLAIMS
1. An engine governor of the kind in which a liquid fuel supply to the engine is reduced when the temperature of the working fluid at a selected point on the engine tends to exceed a selected value, comprising a temperature sensitive device so arranged. to be sensitive to the temperature prevailing at said chosen point, an element for regulating the fuel supply, a device responding to the pressure and arranged so as to load said element for regulating the supply with fuel. fuel so as to modify the fuel supply according to the pressure it feels, a source of pressurized fluid connected so as to apply to said pressure-responsive device a pressure which is in proportion to the prevailing pressure at said source,
a device for adjusting the pressure of said source and a valve device arranged so as to be adjustable to modify said proportion of the pressure prevailing at said source and therefore the pressure to which said pressure-responsive device is subjected, from whereby the change in a first direction causes a reduction in the fuel supply, said valve device being connected so as to be adjusted by the temperature sensitive device so as to be moved to adjust said proportion in said first meaning when said selected temperature is exceeded.