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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.