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"Perfectionnements relatifs à des. systèmes d'alimentation en carburant pour moteurs à turbine à gaz,"
La présente invention a trait à des systèmes d'alimen- tation en carburant pour moteurs à' turbine à gaz.
Dans certains moteurs à turbine à gaz, il est pourvu à la combustion du carburant dans le fluide d'oeuvre après qu'il a passé par un ou plusieurs otages de turbine, afin d'augmenter la puissace du moteur,et un appareil de combustion supplémentaire alimenté par un système d'alimentation en carburant (appelé ci- dessous "système à carburant de réchauffe") est prévu à cet effet.
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Un tel appareil de combustion supplémentaire est quelquefois employé dans les réacteurs d'aviation, l'échappement de fluide d'oeuvre d'un moteur à turbine à gaz étant réchauffé dans la buse de jet avant d'être rejeté par la tuyère de jet. Il n'est pas habituel d'employer le système à carburant de réchauffe pen- dent l'entièreté du temps où l'installation motrice fonctionne; on ne l'emploie généràlement que lorsqu'il faut faire face à une demande exceptionnellement élevée de puissance. Il a été proposée en matière de systèmes à carburant de réchauffe, de prévoir un brûleur ou des brûleurs pilotes par lesquels passe une proportion comparativement petite du débit du carburant de réchauffe.
Le carburant passant par le brûleur ou les brûleurs pilotes maintient une flamme qui stabilise la combustion da car- burant fourni par les brûleurs principaux du système; un agence- ment convenable est celui qui est décrit, par exemple, dans le brevet belge u 495.419.
Il est habituel que la flamme pilote soit allumée avant que les brûleurs principaux ne scient alimentés en carbu- rant, de manière à assurer que/lorsque cette alimentation prin- cipale en carburant est injectée, elle soit aisément allumée et continue 4 brûler.
Le brûleur ou 'les brûleurs priâtes de carburant peuvent acheminer vers la buse du jet une petite proportion du carburant de réchauffe ou bien ile peuvent acheminer vers elle une propor- tion substantielle du carburant de réchauffe, mais en tous cas, lorsque l'appareil de combustion supplémentaire fonctionne, la ' buse de jet est continûment alimentée en carburant par le brûleur ou les brûleurs pilotes.
Dans le cas où le brûleur ou les brû- leurs pilotas de carburant fournissent seulement une petite pro- portion du carburant, le carburant est'apporté par les injecteurs principaux de carburant pendant tout le fonctionnement du système de réchauffe; mais lorsque le brûleur ou les brûleurs pilotes
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fournissent une grande proportion du carburant de réchauffe (les brûleurs étant, dans ce cas, 'généralement oonnus sous le nom d'injecteurs primaires), le brûleur ou les brûleurs peuvent fonc
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9pm,t" 1n;6pend"ment et les brûleurs principaux (,Ê-Oiîii5 51OLLS le- n:rlIiJI1 1iriJJ(Gtv ><àe $lÔR rezs tt:
iF' 'I11J1JB$" .1r1! 1.@lf\)4!'{tohJûJ!'!Juîrfti tjl,1J1Jt ]r1J J[i) Quààià%3Ô* i'}'!!'tir"'1F'lI)nvL tt'J" 1f*S' Il faut observer qac -.La fla,7amo du brûleur ou 49"... bru- leurs pilotes doit être maintenue stable en dépit des varsations des conditions régnant dans la buse de jet, conditions qui, dans le cas dun réacteur d'aviation, peuvent varier, par exemple, par suite de changements de l'altitude et de la vitesse de progression de l'avion.
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Dans le brevet britannique n* 88492440 se trouve dé- crit et revendiqué un système à carburant de réchauffe, destiné à alimenter un brûleur pilota d'une.manière qui donne lieu au maintien d'une flamme pilote stable en dépit de telles varia- tions des conditions régnant dans la buée de jet, et le système
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à oarbuTanit de réchauffe comprend notamment un dispositif destiné à alimenter en carburant le brûleur pilote de manière à garder
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8nes'iblemen% constant le rapport carburant/air à l'endroit du brûleur pilote.
Par exemple, le dispositif peut être agencé de manière à garder le débit de carburant vers le brûleur pilote
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proportionnel à la pression absolue de refoulement du uojnipf'Rseur, ce qui réalise le réglage désiré, car, dans les ,présent1!I constructions des moteurs, le débit massique d'e r (ainsi qu'il
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est plus complètement expra6 dans le brevet britannique n* 604.844 est directement r:oï Grionn3:. 1 ipvo# lé de refcàlemeùr absolue du compresseur, quelles que soient les conditions, lorsque le sys- tème de combustion de réchauffe fonctionne.
Dans les réalisation* spécifiques de chacun de ces sys- ternes à carburant 'de réchauffe, les brûleurs de oarburant prin- cipaux sont alimentés par une pompe à carburant dont le refoule- ment est réglé de manière à maintenir le débit requis vers le brdleur pilote.
Ainsi, dans de tels agencements, tandis que le débit de carburant vers les brûleure principaux de carburant
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varie avec l'alimentation en carburant pilote, il n'est pas pour- vu au maintien de l'alimentation principale en carburant dans une relation donnée avec l'apport de carburant pilote sous tou- tes les,conditions de fonctionnement*
Selon la présente invention, un système' carburant de réchauffe pour moteur à turbine à gaz comprend plusieurs brû- leurs principaux, un brûleur pilote alimenté continûment en car- burant pendant que les brûleurs principaux sont alimentés en carburant,
un dispositif destiné à alimenter en carburant le brûleur pilote de manière à garder sensiblement constant le rapport carburant/air à l'endroit du brêleur pilote,et un dis- positif répondant aux débita de carburant Tara les brûleurs pilote et principaux et agencé de manière à garder lesdits dé- bits de carburant dans une relation prédéterminée.
Selon une particularité de l'invention, le sdispositif répondant à des débits de carburant peut comprendre un premier dispositif étrangleur situé dans. une conduite d'alimentation en carburant pilote et agencé pour/produire une ohute de pression qui est fonction du,débit de carburant pilote, un second dispo- sitif étrangleur situé dans une conduite d'alimentation en car- burant principal et agencé pour laisser passer un débit de car- burant vers les brûleurs principaux. qui est fonction de la chute de pression due audit second dispositif étrangleur,une soupape située dans ladite conduite d'alimentation en carburant princi- pal et agencée pour faire)varier la chute de pression due audit second dispositif étrangleur, et un.
dispositif de réglage relié pour régler la soupape et soumis 1,une première charge qui dé- pend de la chute de pression due au premier dispositif étrangleur et qui tend à ouvrir la soupape lorsque la ohute de pression aug- mente, et à une seconde charge qui dépend de la ohute de pres- sion due audit second dispositif étrangleur et qui tend à fermer )/la soupape lorsque cette dernière chut. de pression augmente, par
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suite de quoi la chute de pression due audit second dispositif étrangleur est gardée dans une relation prédéterminée à la chute des pression due audit premier dispositif étrangleur.
De préférence, dans les agencements selon la présente particularité de l'invention, la chute de pression due au premier dispositif étrangleur est directement proportionnelle au débit de carburant pilote, et le débit de carburant qui passe par le si second dispotif étrangleur est directement proportionnel à la chute de pression qui lui est due. De même, de préférence, le dispositif de réglage de soupape comprend des éléments répondant à la pression, un élément étant chargé par une charge qui est une fraction de la chute de pression due au premier dispositif étran- gleur et un second élément étant chargé directement par la chute de pression due au second dispositif étrangleur.
Dans un des agencements selon la particularité oi- dessus de la présente invention, le dispositif répondant à des débits de carburant comprend une autre conduite reliée à ladite conduite d'alimentation en carburant pilote en parallèle avec ledit premier dispositif étrangleur et contenant une paire d'on- fices étranglée disposés en série, et le dispositif de réglage ' destiné à la soupape disposée dans la conduite d'alimentation en carburant principal est soumis à une charge due à la différence ' des des pressions régnant de part et d'autre d'un premier/orifices étranglés Situés dans ladite autre conduite de manière à garder la différence des pressions de part et.
d' autre du second disposi- tif étrangleur proportionnelle à celle qui existe de part et d'au- tre dudit premier orifice étranglé. De préférence, un des orifices étranglés a une section sélectivement variable, par suite de quoi la différence des pressions de part et d'autre dudit second dispo- sitif étrangleur peut être gardés dans un rapport choisi à la chute de pression due au premier dispotitifétrangleur.
Un système d'alimentation en carburant de réchauffe se lon la présente invention va maintenant être décrit en se réfé- rant aux dessins annexés.
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La figure 1 rep résente le système d'alimentation en carburant de réchauffe.
La figure 2 représente une forme d'une partie de la figure 1.
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Il est d'abord fait--l-4-f6rence à la figure 1; le moteur à turbine à gaz comprend un compresseur 10 qui;aspire l'air de l'atmosphère, le comprime et refoule l'air comprimé dans l'appa- reil de combustion 11 où le carburant est brûlé.avec l'air. Les produits de la combustion passent .de l'appareil de combustion 11 dans une turbine 12 qui-.est employée à actionner le compresseur 10 et les gaz d'échappement de la turbine passent dans une struc- ' ture d'échappement.
La structure d'échappement comprend une paroi
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extérieure 1S, une paroi intérieure conique 14 qui est coaxiale à la aproi extérieure 13 et forme avec elle un passage de conduit d'échappement annulaire, une buse de jet 15, qui est reliée à l'extrémité aval de la paroi extérieure 13 et reçoit les gaz d'échappement dudit passage de conduit d'échappement annulaire et une tuyère de réaction 16 disposée a l'extrémité de sortie de la buse de jet 15:
La tuyère de réaction 16 est représentée . sous la forme d'une tuyère de jet à section variable.
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le carburant est introdiuit dans l'appareil de combue-w-e .tion principal 11 du moteur par des injecteurs 17 qui sont alAman.
''tés par un collecteura carburant 18 par l'intermédiaire de tuyaux auxiliaires 18a. Le carburant est-introduit dans le collec-
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teur par un tgyau à carburant 19 sous .l'effet d'une pompe à, car"* '**' burant 2C et le tuyau à carburant "Î9 é-et relié .à un bloc de ré- glage al qui règle de débit vers les injecteurs 17, et a un robinet 22,
Le moteur comprend aussi un-appareil de combustion de
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réchauffe comprenant deux jeux d'injecteurs de carburant.-& savoir:
les injecteurs primaires , (ou brûleurs pilotes) 23et les injeo-
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tours secondaires (ou brûleurs prilipaux)'z4* Les injecteurs de
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carburant primaires 23 sont alimentés en carburant par un tuyau d'alimentation 25 et les injeoteurs de carburant secondaires
24 sont alimentés par un tuyau d'alimentation 26.
Le système à carburant de réchauffe associé à l'appa- reil de combustion de réchauffe est construit comme suit :
On fait usage d'un réservoir à carburant 27 pourvu d'une pompe de surcharge de réservoir à carburant 28, refoulant dans une canalisation 29 menant à l'entrée d'une pompe centri- fuge à carburant 30 dont la sortie est reliée à la canalisation de refoulement principale 51, menant à un bloc de réglage 32.
Le bloc de réglage 32 est agencé pour garder le débit de Barbu- rant vers les injecteurs primaires 23 directement proportionnel à la pression de refoulement absolue du compresseur 10 du moteur et la partie 32a du boc de réglage peut être construite et peut fonctionner comme il est décrit dans.le brevet britannique n 684.244 ou comme il est montré figure 8 des dessins.
Le carburant passant par la canalisation de refoule- ment principale 31 et pénétrant dans,le bloc 32 est divisé en deux débits dans le bloc de réglage, en aval d'une soupape de retenue 85, une partie du carburant s'écoulant dans la canalisa- tion 25 et le restant du carburant s'écoulant dans la canalisa- tion 26. La canalisation 26 est reliée à un mécanisme à soupape 133 qui règle l'alimentation en carburant des injecteurs secon- daires 24.
La pompe centrifuge à carburent 30 est actionnée par une turbine à air 34 qui est représentée comme étant alimentée. en air sous pression par la conduite 35, depuis l'extrémité de refoule- ment du compresseur 10 ; le débit de l'air vers la turbine est réglé par une vanne à air 36. Il est évident que le débit de re- foulement de carburant dans le tuyau de refoulement principal 31 dépend de la vitesse de rotation de la pompe centrifuge 30 et de la turbine à air et, donc, du réglage de la vanne 36.
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La vanne à air 36 est actionnée par le piston 37 d'un servo-dispositif actionné par pression de liquide. Le piston a des sections différentes sur ses deux côtés et se déplace dans un cylindre 38 contre l'action d'un ressort 39, l'extrémité 38a du cylindre, du côté de petite section du piston, étant directe- ment connecté par un tuyau 40 à une source de liquide sous pres- sion (dans le présent cas, le tuyau de refoulement de carburant 19 du système d'alimentation en carburant de l'appareil de com- bustion principal) et l'autre extrémité 36b du cylindre étant connectée à la mené source de liquide sous pression, mais par l'intermédiaire d'un étrangleur'41.
L'extrémité 38b du cylindre 38 oomporte un tuyau d'évent 42 et le débit. qui sort par ce der nier est réglé par une soupape à dami-bille 43 oontenue dans la partie 32a du bloc 32 (figure 2). Lorsque la soupape s'ouvre et que le débit passant par le tuyau d'évent 48 est augmenté, la pression régnant à l'extrémité 38b du cylindre décroit et, de ce.fait, le piston se déplace vers la droite (dans le dessin); lorsque la soupape se ferme ! ' et que la débit dans le tuyau d'évent décroît, le piston 37 se déprace vers la gauche. De cette manière, des mouvements de réglage appropriés-sont communiquée à la vanne à air 36 pour diminuer ou augmenter la vitesse de rotation de la pompe 30.
Il est maintenant fait référence à la figure 2; la sou- pape a demi-bille 4S est représentée portée par un levier pivo- tant 44 qui est aussi soumis à des charges opposées qui dépendent respectivement du débit du refoulement'du carburant vera lee in- jecteurs primaires de carburant..33 et de la pression de refoule- ment absolue du compresseur.
Une extrémité du levier 44 saillit dans une chambre 45 et l'extrémité opposée du levier saillit dans une chambre 46. La chambre 45 est séparée d'une autre chambre 47 par un diaphragme Boule 48 qui est soumis à la chute de pression due à une soupape
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à écoulement linéaire par laquelle passé le carburant en s'écou- lant vers les injecteurs primaires 23.
La soupape à écoulement linéaire comprend un orifice 49, un élément de soupape ayant une tête façonnée--50 coopérant avec l'orifice 49 pour varier sa sec- . tion efficace et agencée pour être déplacée dans le sens de l'aug- mentationde la section efficace par l'écoulement du carburant passant par l'orifice 49, et un ressort 51 agencé pour oharger la soupape dans le sens où la section efficace de l'orifice 49 décroît. La forme de la tête 50 et la force du ressort 51 sont choisies de manière que la chute de pression due à l'orifice 49 soit directement proportionnelle au débit du carburant passant par l'orifice.
La chute de pression due à cet orifice est appli- quée au diaphragme 48 par un conduit 52 reliant la chambre 45 au coté amont de l'orifice 49 et par un conduit 53 reliant la chambre 47 au coté aval de l'orifice 49. Le diaphragme 48 est dis- rectement relié au levier 44 et l'agencement est tel que la char- ge due à la chute de pression provoquée par l'orifice 49 tend à soulever la soupape à demi-wille 43 à l'écart de son siège. '
La chambre 46 est/séparée d'une chambre 54 par un autre diaphragme souple 55 qui est relié par une tringle 56 au levier
44 et auquel est reliée Une butée 57 destinée à un ressort 58 qui trouve une seconde but'e sur une embase intérieure à la chan. bre 54.
Le ressort agit dans le sens où il tend à fermer la soupa- pe à demi-bille 43.
Les chambres 46, 54, disposées de part et d'autre du dise- phragme 55, contiennent un liquide sous pression et l'agencement est tel que la différence des pression agissant dans ces chambres est directement proportionnelle à la pression de refoulement du compresseur. A cet effet, la chambre 46 est reliée par un conduit
59 à une autre chambre 60 à laquelle est reliée un tuyau d'entrée de liquide sous'pression 61, le débit d'entrée étant réglé par un éléménet de soupape % demi-bille 62. Le tuyau d'entrée de liquide sous pression est relié au tuyau d'apport de liquide sous pression
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40 du servo-mécanisme de la vanne à air 36 et, donc, au tuyau d'a- limentation en carburant 19.
La churbre 60 comporte aussi'un conduit de sortie 63 contenant deux étrangleurs à section fixe 64, 65 disposés en sé- rie , qui mènent à uen chambre 66 et çatte dernière a un tuyau de sortie 67 qui ramène au réservoir de carburant 27. Une prise de pression,88 relie la partie du conduit 63 qui est située en- tre les deux étrangleurs 64, 65, à la chambre 54, d'un côté du diaphragme 55. la
On voit ainsi que/différence des pressions régnant dans la chambre 46 et dans la chambre 54 est égale à la chute de prs sion due à l'étrangleur fixe 64.
La soupape à demi-bille 62 est portée par un bras 69 qui saillit latéralement depuis une barre 70 qui est fixée à ses extrémité². une paire de diaphragmes.souples 71, 72. Le dcaphrag- me 71 sépare la chambre 60 d'une autre chambre 73 qui est reliée par une conduite 74 à la conduite à air 35, en aval de la vanne à air 36, si bien que la pression régnant dans la chambre 73 est la pression de refoulement du compresseur 10.
Le diaphragme 72 sépare la chambre 66 d'une autre charnu bre 75 qui est vidée d'air. On voit que la chambre 75 se trouve . sur le côté du diaphragme 72 éloigné du diaphragme 71 et que la chambre 73 se trouve sur le côté du diaphragme 71 éloigné du dia- phragme 72; les diaphragmes 71 et 72 ont la même surface, de sorte que le système à diaphragmesest soumis à une charge due aux. pressions régnant dans les chambres 73, 75 et proportionnelle à la pression de refoulement absolue du compresseur 10.
On voit que cet agencement garde la différence des pres- sions entre la chambre 60 et la chambre 66 directement propor- tionnelle à la pression de refoulement absolue du compresseur.
Si la différence des pressions tend à augmenter, la soupape à demi-bille 62 de ferme davantage, réduit donc la pression régnant dans la chambre 60 et réduit la différence des pressions. Au con- traire, si la différence des pressions de carburant tend à dé- croître, la soupape à demi-bille 62 s'ouvre davantage et
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permet ainsi. à la pression régnant dans la chambre 60 d'augmen- ter, Du fait que la chute de pression due aux étrangleurs 64,
65 est gardée directement proportionnelle à la pression de re- foulement du compresseur, la ohute de pression due à l'étrangleur fixe 64 (et, donc,'la chute de pression entre les deux côtés du diaphragme 55) est aussi gardée directement proportionnelle à la pression de refoulement absolue du compresseur.
Le fonctionnement du mécanisme décrit à ce point a lieu comme suit. Une augmentation de la pression de refoulement du compresseur provoque une augmentation correspondante de la diffé- rence des pressions agissant sur le diaphragme 55, ce qui ferme davantage la soupape à demi-bille 43 et réduit le débit passant par le tuyau d'évent 42, oe qui provoque l'ouverture de la vanne air 36 et une augmentation du refoulement du carburant par la pompe à carburant 30.
L'augmentation du refoulement du carburant provoque une augmentation correspondante de la ohute de pression due à l'orifice 49 et dont une augmentation de la charge de pression de liquide agissant sur le diaphragme 48 et tendant à ou-' vrif la Soupape à demi-bille 43 pour provoquer une diminution du refoulement de la pompe à carburant 30, ce qui tend à garder l'élis mentation encarburaue des Injecteurs pilotes 23 directement pro- portionnelle à la pression de refoement absolue du compresser, la proportion étant déterminée par les surfaces efficaces des diaphragmes 48 et 55, par la longueur des bras de leviers par.' lesquels ses diaphragmes agissant sir le'levier 44 et par les étranglements effectifs des étrangleurs 64 et 65.
Le système à carburant de réchauffe représenté figure 1 comprend aussi un dispositif de réglage' selon la présente invention, qui garde le débit de refoulement de carburant vers les injecteurs secondaires 24 dans une proportion choisie d'avance au débit de refoulement de carburant vers les injecteurs primaires 23 et, dans la construction représentée, cela est relise en disposant une sou- pape de réglage de débit dans le tuyau d'alimentation 26 et en
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réglant la soupape au moyen des chutes de pression qui sont res- pectivement représentatives des débits de carburant effectifs vers les injecteurs primaires 23 et les injecteurs secondaires 24, respectivement.
La chute de pression, qui.est proportionnelle au débit de carburant effectif vers les injeoteurs'primaires 23, est une proportion choisie de la chute de pression due à la soupape à écoulement'linéaire 49, 50, 51, décrite ci-dessous et faisant partie du bloc 32, et est obtenue de la manière suivante. Une conduite 86 est reliée à la canalisation 25 en des points respeo tivement situés en amont et en aval de'l'orifice 49 de manière à être en parallèle.avec l'orifice, et l'on prévoit, en série d'écoulement, dans la conduite 86, un étrangleur de débit à sec- tion fixe 87 et un étrangleur de débit à section variable, ayant la forme d'une vanne à aiguille 88 dont la seotion efficace est choisie par un levier 89 actionné à la main.
La ohute de pression due à l'étrangleur fixe 87 constitue donc une proportion de la chute de pression due à l'orifice 49; la proportion dépendant de la section effectivement choisie de l'étrangleur 88. En augmen- tant la section efficace de l'orifice 88, la proportion de la chute de pression due à l'étrangleur fixe 87 augmente et, en dimi- nuant la section efficace de l'étrangleur 88, on fait diminuer la proportion de la chute de pression due à l'étrangleur fixe.87.
Une soupape de retellue 90 est aussi disposée dans la conduite 86, de préférence entre les deux étrangleurs 87 et 88.
La chute de pression qui est proportionnelle au débit effectif de carburant vers les injecteurs secondaires 24 s'éta- blit dans le mécanisme à soupape 133 au moyen d'une soupape a. écoulement linéaire par laquelle s'écoule la totalité du débit de carburant vers les injecteurs secondaires de carburant 24. La Soupape à écoulement linéaire comprend une tête façonnée 91, des- tinée à faire varier la section d'un orifice 92 et agencée de
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manière à être déplacée par le courant de carburant passant.par l'orifice dans le sens où la seotion efficace augmente, et un ressort 93,qui 'agit sur l'élément de soupape dans le sens où la section efficace de l'orifice 92 diminue.
Comme dans le cas de la décrite soupape linéaire/ci-dessus, un choix convenable de la forme de la tête 91 et de la force du ressort 93 permet de rendre la chute
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de ,p.ress:1on due à ;.*'c.rt.ic.e .2 et le débit de -carburant qui y :passe direotement r.ropo>rt,i cnned. s entre eux.
ELe rnécero.isme soupape 13S comprend aussi une soupape de ,réglage principale de .carburant 94, .destinée à .faire varier le débit passant par le tuyau d'alimentation 26. 'La soupape de ré- glage 94 a une tige 5 qui la relie à un systéme à diaphragmes comprenant un diaphragme souple 96,formant une paroi d'une oham- bre 97, un diaphragme 98,de même surface que le diaphragme 96 et formant avec ce dernier des parois.,d'une chambre 99, et un troi* 100, sième diaphragme/dont l'utilité sera indiquée ci-dessous.
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La chambre 97 est #ellée par 'un 'tuyau 101 à la oon4uite
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86, en un o1..'n1;
'situé entre la soupape, 'de -retenue 90 et l'étran- gleur à section -vari-able 88, et la chambre 99 est reliée par un conàulrl LLfl2 au "tuJJiU .'d'a11mentat'ion 6. juste en amont de.l'ori- fice 92.. .:nsi, le diahragme 96 es't ,chargé par la chute de pres. sion due à r'étrangleur à section -fixe 87 dans le sens où il tend à soulever la soupape de réglage 94 de son siège 94a lors d'une augmentation de la -chute de pression. 'Le c7té du diaphragme 98
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qui est éloigné d-e la cham'bre 99 forme une paroi d'une ohmnbre z03 où la press'ion de fluide 'est cellê qui règne Immédiatement en aval de l'orifice 98, et .2-s''.nsait .que le diaphragme 98 est chargé, d"après la chute de pression due à l'orifice 93, dans 'le sens où il tend à fermer la soupape 94,lors d'une augmentation de cette chute de pression.
La-charge qui s'exerce sur le diaphrag- me 98 s'opposa à celle qui s'exeroe sur le diaphragme 96 et il s'ensuit que la soupape 94 tend à prendre une position telle que 'la pression qui règne dans la chambre 103 soit réglée de manière que la chute de pression due à l'orifice 92 soit égale à celle qui est due à l'étrangleur 87. De cette manière, le dobit de
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carburant vers les injecteurs secondaires 24 sera dans une pro- portion constante au débit de carburant vers les injecteurs pri- maires 23, ce dernier débit'étant amené à varier d'après la près* sion de refoulement, du compresser du moteur.
En outre, le débit vers les injecteurs secondaires 24, peut être choisi de manière à constituer tout multiple ou toute fraction désirée du débit vers les injecteurs primaires 23, entre certaines limites, par le réglage'de la vanne 88 à l'aide du levier 89.
L'agencement représenté comprend aussi un mécanisme à robinet destiné aux alimentations primaire et secondaire en car- burant.
L'agencement est aussi tel que, pendant que l'appareil de combustion auxiliaire ne fonctionne pas, il y ait un débit de carburant passant par le bloc de réglage 32 aux fina de re- froidissement. le mécanisme à robinet destiné a l'alimentation en car- burant des Injecteurs primaires 23 comprend un diaphragme souple
76 séparant une paire de chambres 77, 78 et portant un élément de soupapp 50 de la soupape à écoulement linéaire, menant vers les injecteurs de carburant primaires 23.La chambre 77 est re- liée à la chambre 79 en amont de la soupape à écoulement linéaire par un étrangleur 'de 'débit 80 et la chambre 78 est reliée à la,,.
chambre 79'par un orifice 81 de manière que la pression régnant dans la chambre 78 soit égale à la pression régnant dans la chambre
79. La chambre 77 comporte un conduit de sortie 82, pourvu d'un étrangleur de débit 83 et d'une soupape 84 à deux positions (fi- gure 1) et le conduit de sortie 82 ramène au réservoir à carbu- rant 27. La soupape 84 est entièrement ouverte dans une première position et entièrement fermée dans une seconde position.
Pendant le fonctionnement de l'appareil de combustion supplémentaire, la soupape 84 est fermée et, de ce fait, il n'y a pas de débit sortant par le conduit 82 et les pressions du liqui- de de part et.d'autre du diaphragme 76 sont égales, si bien que la
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charge due à la pression de liquide sur le diaphragme n'a pas d'effet sur le fonctionnement de la soupape à écoulement linéaire.
.Le mécanisme à robinet destiné à l'alimentation en car- burant des injecteurs secondaires ?.la. est semblable à celui qui est destiné à l'alimentation en carburant primaire et comprend le dia- phragme 100 qui sépare une chambre 104 du tuyau d'alimnotaion 26 en un point situé en avali de la soupape de réglage' 94. qui a de préférence'la même surface que la bride de la soupape 94, et qui est relié à la tige 95 de la soupape 94.
La tige a un pesage lon- gitudinal 105 tenant de la chambre 104, par un étrangleur 106, vers la chambre 103 où il s'ouvre; la chambre 104 a aussi un tuyau d'évent 107..contenant une soupape à deux positions 108 et l'extré- mité aval du tuyau d'évent 107 est reliée, par le tuyau d'évent
82 du mécanisme à robinet pour carburant pilote, au réservoir 27.
Les deux soupapes 84, 108 son% reliées par une tringle d'actionne- ment 109 pour s'ouvrir et se fermer enmême temps et la tringle d'acionnement 109 relie aussi ces souppes à une autre soupape à deux positions 110' disposée dans la conduite 86, l'agencement étant tel que la soupape 110 soit ouverte lorsque les soupapes 84 et, 10$ sont -fermées et vice versa* Lorsque la soupape 108 est fermée,aucun débit ne passe par le tuyau d'évent 107,
ei bien que la pression régnant dans la chambre la@ est 4-gale à la pression régnant dans la chambre 103 et la position de la soupape 94 est donc.réglée seulement par les charges qui s'exercent sur les diaphragmes 96, 98.
Pour fermer les robinets -des alimentations primaire et secondaire en carburant, les soupapes 84 et 108 sont ouvertes. La soupape 110 est donc simultanément fermée du fait de la. tringle
109.
Lorsque la soupape 84 est ouverte, il s'établit un dé- bit de fuite par les étrangleurs 80, 83. ce qui amène la pression régnant dans la chambre 77 à décroître par rapport à celle qui
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règne dans la chambre 79, si bien que le diaphragme 76 est cargé de manière à garder l'élément de soupape 50 sur son siège.
Lorsque la soupape,,109 est ouverte, il s'établit un écoulement par le tuyau d'éventé 107, et du fait de l'étrangleur
106, la pression régnant dans la chambre 104. est inférieure à celle qui règne dans la chambre 103 et, de ce fait, la soupape
94 est appliquée sur son siège 94a et empêche l'écoulement du car- burant vers les -injecteurs secondaires 24.
Lorsque les soupapes
84, 108 sont ouvertes pour que les organes de soupape 50, 94 soient maintenus sur leurs sièges respectifs et pour interrompre ainsi l'alimentation en carburant des injecteurs primaires23 et des in- jecteurs secondaires 24, l'organe de soupape 110 est fermé pour empêcher le carburant de s'écouler du tuyau d'alimentation princi- pal 31 par le tuyau de by-pass 86 et le tuyau d'alimentation 25 vers les injecteurs primaires de carburant 230
Lorsque la soupape 49, 50, disposée dans le tuyau à car- burant 25 menant vers les injecteurs primaires de carburant 23, et la soupape 94, 94a, disposée dans le tuyau à carburant 26 me- nant aux brûleurs principaux 24, sont fermées, la pression de flui- de agissant sur le disphtagme 48 amène la soupape-à demi-bille
43 à s'ouvrir complètement et la vanne a air 36 se met dans la po-:
sition entièrement fermée, ce qui'arrête.la pompe à carburant 30,
Toutefois, il y a tout de même un écoulement par le tuyau d'évent 42 et la soupape à demi-bille 43, car le carburant sous pression s'écoule du tuyau d'alimentation 19 de l'appareil de combustion principal par le tuyau 40, l'étrangleur 41, dans l'extrémité 38 b du cylindre 38 et,de là,'par le tuyau d'évent et par la soupape à demi-bille 43, dans la chambre 45 et, de là, dans la chambre 79.Le carburant s'écoule de la chambre 79 par l'é- trangleur 80 dans la chambre 77, par l'étrangleur 83, dans le tuyau de sortie 82 et par la soupape 84, de retour dans le réser- voir 27; cet écoulement sert aux fins de refroidissement et est
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relativement faible.
Il y aura aussi un écoulement de carburant de la cham- bre 79 dans la canalisation 26, ce qui amène la soupape de rete- nue 85 à se fermer dans ces conditions, pour empêcher l'écoulement du carburant dans le tuyau d'alimentation principal 31 et, dans co cas, l'écoulement du carburant passe par le mécanisme à soupape
133 aux fins de refroidissement, par l'orifice 92, la chambre 103, l'alésage 105, la chambre 104, le tuyau d'évent 107 et le tuyau
82, de retour dams le réservoir 27. Cet écoulement est relativement faible.
REVENDICATIONS
1. Système à carburant de réchauffe pour moteur à tur- bine à gaz, comportant plusieurs brûleurs principaux, un brûleur principaux pilote alipenté continûment en carburant pendant que les brûleurs/ sont alimentés 'en carburant, un dispositif destiné à alimenter en carburant le brûleur pilote de manière à garder sensiblement cons- tant le rapport carburant/air à l'endroit du brûleur pilote, et un dispositif répondant aux débits de carburant vers les brûleurs pilote et principaux et agené de manière à garder lesdits débits de carburant dans une relation prédéterminée.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improvements in fuel supply systems for gas turbine engines,"
The present invention relates to fuel supply systems for gas turbine engines.
In some gas turbine engines, it is provided for the combustion of the fuel in the working fluid after it has passed through one or more turbine hostages, in order to increase the power of the engine, and a combustion apparatus Additional fueled by a fuel system (hereinafter referred to as "reheat fuel system") is provided for this purpose.
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Such a supplemental combustion apparatus is sometimes employed in aviation jet engines, the working fluid exhaust from a gas turbine engine being heated in the jet nozzle before being discharged from the jet nozzle. It is not customary to use the reheat fuel system during the entire time when the power plant is in operation; it is generally only used when there is an exceptionally high demand for power. In reheating fuel systems, it has been proposed to provide a burner or pilot burners through which a comparatively small proportion of the reheat fuel flow passes.
The fuel passing through the burner or pilot burners maintains a flame which stabilizes the combustion of the fuel supplied by the main burners of the system; a suitable arrangement is that which is described, for example, in Belgian Patent No. 495,419.
It is customary for the pilot flame to be ignited before the main burners are fed with fuel, so as to ensure that / when this main fuel supply is injected, it is readily ignited and continues to burn.
The fuel burner or burners may deliver a small proportion of the reheat fuel to the jet nozzle, or they may feed a substantial proportion of the reheat fuel to the jet nozzle, but in any event when the heater. Additional combustion is operating, the jet nozzle is continuously supplied with fuel by the burner or pilot burners.
In the event that the fuel burner or pilotas provide only a small proportion of the fuel, the fuel is supplied by the main fuel injectors during the whole operation of the reheat system; but when the burner or pilot burners
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provide a large proportion of the reheat fuel (the burners being, in this case, generally known as the primary injectors), the burner or burners may operate.
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9 pm,t "1n; 6pend" ment and main burners (, Ê-Oiîii5 51OLLS le- n: rlIiJI1 1iriJJ (Gtv> <àe $ lÔR rezs tt:
iF '' I11J1JB $ ".1r1! 1. @ lf \) 4! '{tohJûJ!'! Juîrfti tjl, 1J1Jt] r1J J [i) Quààià% 3Ô * i '}' !! 'tir"' 1F'lI ) nvL tt'J "1f * S 'Observe qac -.La fla, 7amo of the burner or 49" ... pilot burners must be kept stable despite the variations in the conditions prevailing in the jet nozzle, conditions which, in the case of an aircraft engine, may vary, for example, as a result of changes in the altitude and rate of advance of the aircraft.
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British Patent No. 88492440 describes and claimed a reheat fuel system for supplying a pilot burner in a manner which results in the maintenance of a stable pilot flame despite such variations. conditions prevailing in the jet mist, and the system
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reheating oarbuTanit comprises in particular a device intended to supply the pilot burner with fuel so as to keep
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8not always% constant the fuel / air ratio at the location of the pilot burner.
For example, the device can be arranged so as to keep the fuel flow to the pilot burner
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proportional to the absolute discharge pressure of the uojnipf'Rseur, which achieves the desired adjustment, because, in the, present1! I constructions of the motors, the mass flow of e r (as well as
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is more fully explained in British Patent No. 604,844 is directly r: oï Grionn3 :. 1 absolute compressor refcooling ipvo # le, whatever the conditions, when the reheat combustion system is operating.
In the specific embodiments of each of these heating fuel systems, the main fuel burners are supplied by a fuel pump, the delivery of which is adjusted so as to maintain the required flow rate to the pilot burner. .
Thus, in such arrangements, while the fuel flow to the main fuel burners
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varies with the pilot fuel supply, it is not intended to maintain the main fuel supply in a given relation to the pilot fuel supply under all operating conditions *
According to the present invention, a reheat fuel system for a gas turbine engine comprises a plurality of main burners, a pilot burner continuously supplied with fuel while the main burners are supplied with fuel,
a device intended to supply the pilot burner with fuel so as to keep the fuel / air ratio at the location of the pilot burner substantially constant, and a device responding to the fuel flow rates Tara the pilot and main burners and arranged so as to keeping said fuel flow rates in a predetermined relationship.
According to a feature of the invention, the sdispositif responding to fuel flow rates can include a first choke device located in. a pilot fuel supply line and arranged to produce a pressure drop which is a function of the pilot fuel flow, a second throttling device located in a main fuel supply line and arranged to pass a flow of fuel to the main burners. which is a function of the pressure drop due to said second restrictor device, a valve located in said main fuel supply line and arranged to vary the pressure drop due to said second restrictor device, and a.
regulating device connected to adjust the valve and subjected 1, a first load which depends on the pressure drop due to the first throttling device and which tends to open the valve when the pressure drop increases, and to a second load which depends on the pressure drop due to said second choke device and which tends to close) / the valve when the latter falls. of pressure increases, by
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whereby the pressure drop due to said second choke device is kept in a predetermined relationship to the pressure drop due to said first choke device.
Preferably, in the arrangements according to the present feature of the invention, the pressure drop due to the first throttle device is directly proportional to the pilot fuel flow, and the fuel flow which passes through the second throttle device is directly proportional to the pressure drop due to it. Likewise, preferably, the valve control device comprises pressure responsive elements, one element being loaded with a load which is a fraction of the pressure drop due to the first throttle device and a second element being directly charged. by the pressure drop due to the second choke device.
In one of the arrangements according to the feature above of the present invention, the device responding to fuel flows comprises another line connected to said pilot fuel supply line in parallel with said first choke device and containing a pair of throttled valves arranged in series, and the adjusting device 'for the valve arranged in the main fuel supply line is subjected to a load due to the difference in the pressures prevailing on either side of it. a first / constricted orifices located in said other pipe so as to keep the pressure difference from and to.
the other of the second throttling device proportional to that which exists on either side of said first throttled orifice. Preferably, one of the constricted orifices has a selectively variable cross-section, whereby the difference in pressures on either side of said second choke device can be kept in a chosen ratio to the pressure drop due to the first choke device.
A reheat fuel supply system according to the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
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FIG. 1 shows the heating fuel supply system.
Figure 2 shows a form of part of Figure 1.
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It is first made - l-4-reference to Figure 1; the gas turbine engine comprises a compressor 10 which draws air from the atmosphere, compresses it and forces the compressed air into the combustion apparatus 11 where the fuel is burnt with the air. The products of combustion pass from the combustion apparatus 11 into a turbine 12 which is employed to operate the compressor 10 and the exhaust gases from the turbine pass through an exhaust structure.
The exhaust structure includes a wall
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outer 1S, a conical inner wall 14 which is coaxial with the outer wall 13 and forms with it an annular exhaust duct passage, a jet nozzle 15, which is connected to the downstream end of the outer wall 13 and receives the exhaust gases from said annular exhaust duct passage and a reaction nozzle 16 disposed at the outlet end of the jet nozzle 15:
The reaction nozzle 16 is shown. in the form of a variable section jet nozzle.
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the fuel is introduced into the main combue-w-e .tion 11 of the engine through injectors 17 which are alAman.
'' Tees by a fuel manifold 18 via auxiliary pipes 18a. The fuel is introduced into the collector
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tor by a fuel pipe 19 under .the effect of a pump, because "* '**' burant 2C and the fuel pipe" Î9 é- and connected. to an adjustment block al which regulates flow to the injectors 17, and has a valve 22,
The engine also includes a combustion device of
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heater including two sets of fuel injectors .- & namely:
the primary injectors, (or pilot burners) 23 and the injectors
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secondary towers (or main burners) 'z4 * The injectors of
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primary fuel 23 are supplied with fuel by a supply pipe 25 and the secondary fuel injectors
24 are fed by a supply pipe 26.
The reheat fuel system associated with the reheat combustion appliance is constructed as follows:
Use is made of a fuel tank 27 provided with a fuel tank overload pump 28, delivering into a pipe 29 leading to the inlet of a centrifugal fuel pump 30, the outlet of which is connected to the line. main discharge line 51, leading to an adjustment block 32.
The regulator block 32 is arranged to keep the flow rate of barber to the primary injectors 23 directly proportional to the absolute discharge pressure of the compressor 10 of the engine and the part 32a of the regulator can be constructed and can operate as is. disclosed in UK Patent No. 684,244 or as shown in Figure 8 of the drawings.
The fuel passing through the main delivery line 31 and entering, the block 32 is divided into two flow rates in the control block, downstream of a check valve 85, part of the fuel flowing in the line. - tion 25 and the remainder of the fuel flowing in line 26. Line 26 is connected to a valve mechanism 133 which regulates the fuel supply to secondary injectors 24.
Centrifugal fuel pump 30 is powered by an air turbine 34 which is shown to be powered. pressurized air through line 35 from the delivery end of compressor 10; the air flow to the turbine is regulated by an air valve 36. It is evident that the fuel delivery rate in the main delivery pipe 31 depends on the rotational speed of the centrifugal pump 30 and on the speed of the centrifugal pump 30. the air turbine and, therefore, the adjustment of the valve 36.
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The air valve 36 is actuated by the piston 37 of a liquid pressure actuated servo device. The piston has different sections on its two sides and moves in a cylinder 38 against the action of a spring 39, the end 38a of the cylinder, on the small section side of the piston, being directly connected by a pipe. 40 to a source of pressurized liquid (in this case the fuel delivery pipe 19 of the fuel supply system of the main combustion apparatus) and the other end 36b of the cylinder being connected to the source of liquid under pressure, but through a throttle'41.
End 38b of cylinder 38 includes a vent pipe 42 and flow. which comes out through the latter is regulated by a check ball valve 43 oonté in part 32a of block 32 (FIG. 2). As the valve opens and the flow through the vent pipe 48 is increased, the pressure at the end 38b of the cylinder decreases and, as a result, the piston moves to the right (in the drawing ); when the valve closes! 'and as the flow rate in the vent pipe decreases, piston 37 moves to the left. In this way, appropriate adjusting movements are imparted to the air valve 36 to decrease or increase the rotational speed of the pump 30.
Reference is now made to Figure 2; the half-ball valve 4S is shown carried by a pivoting lever 44 which is also subjected to opposite loads which depend respectively on the rate of delivery of the fuel to the primary fuel injectors 33 and of the absolute discharge pressure of the compressor.
One end of the lever 44 protrudes into a chamber 45 and the opposite end of the lever protrudes into a chamber 46. The chamber 45 is separated from another chamber 47 by a ball diaphragm 48 which is subjected to the pressure drop due to a pressure drop. valve
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linear flow through which the fuel passes by flowing to the primary injectors 23.
The linear flow valve includes an orifice 49, a valve member having a shaped head - 50 cooperating with the orifice 49 to vary its sec -. tion effective and arranged to be moved in the direction of the increase in the effective section by the flow of fuel passing through the orifice 49, and a spring 51 arranged to load the valve in the direction where the effective section of the 'orifice 49 decreases. The shape of the head 50 and the force of the spring 51 are chosen so that the pressure drop due to the orifice 49 is directly proportional to the flow of fuel passing through the orifice.
The pressure drop due to this orifice is applied to the diaphragm 48 by a duct 52 connecting the chamber 45 to the upstream side of the orifice 49 and by a duct 53 connecting the chamber 47 to the downstream side of the orifice 49. The diaphragm 48 is directly connected to lever 44 and the arrangement is such that the load due to the pressure drop caused by port 49 tends to lift the half-wille valve 43 away from its seat . '
The chamber 46 is / separated from a chamber 54 by another flexible diaphragm 55 which is connected by a rod 56 to the lever
44 and to which is connected a stop 57 for a spring 58 which finds a second stop on a base inside the chan. bre 54.
The spring acts in the direction that it tends to close the half-ball valve 43.
The chambers 46, 54, arranged on either side of the diaphragm 55, contain a pressurized liquid and the arrangement is such that the pressure difference acting in these chambers is directly proportional to the discharge pressure of the compressor. For this purpose, the chamber 46 is connected by a duct
59 to another chamber 60 to which is connected a pressurized liquid inlet pipe 61, the inlet flow being regulated by a half-ball valve element 62. The pressurized liquid inlet pipe is connected to the pressurized liquid supply pipe
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40 of the servo-mechanism of the air valve 36 and, therefore, of the fuel supply pipe 19.
Churbre 60 also has an outlet duct 63 containing two fixed section throttles 64, 65 arranged in series, which lead to a chamber 66 and the latter has an outlet pipe 67 which leads back to the fuel tank 27. A pressure tap, 88 connects the part of duct 63 which is situated between the two restrictors 64, 65, to the chamber 54, on one side of the diaphragm 55. the
It can thus be seen that the difference in the pressures prevailing in the chamber 46 and in the chamber 54 is equal to the drop in pressure due to the fixed restrictor 64.
The half-ball valve 62 is carried by an arm 69 which projects laterally from a bar 70 which is attached at its ends². a pair of flexible diaphragms 71, 72. The dcaphragm 71 separates the chamber 60 from another chamber 73 which is connected by a pipe 74 to the air pipe 35, downstream of the air valve 36, so that the pressure prevailing in the chamber 73 is the discharge pressure of the compressor 10.
The diaphragm 72 separates the chamber 66 from another fleshy 75 which is emptied of air. We see that room 75 is located. on the side of the diaphragm 72 remote from the diaphragm 71 and that the chamber 73 is on the side of the diaphragm 71 remote from the diaphragm 72; the diaphragms 71 and 72 have the same area, so that the diaphragm system is subjected to a load due to. pressures prevailing in the chambers 73, 75 and proportional to the absolute discharge pressure of the compressor 10.
It can be seen that this arrangement keeps the pressure difference between chamber 60 and chamber 66 directly proportional to the absolute discharge pressure of the compressor.
If the pressure difference tends to increase, the half-ball valve 62 closes further, thus reducing the pressure in the chamber 60 and reducing the pressure difference. On the other hand, if the difference in fuel pressures tends to decrease, the half-ball valve 62 opens more and
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so allows. to the pressure prevailing in the chamber 60 to increase, Because the pressure drop due to the restrictors 64,
65 is kept directly proportional to the discharge pressure of the compressor, the pressure drop due to the fixed throttle 64 (and, therefore, the pressure drop between the two sides of the diaphragm 55) is also kept directly proportional to the absolute discharge pressure of the compressor.
The operation of the mechanism described at this point takes place as follows. An increase in the discharge pressure of the compressor causes a corresponding increase in the difference in the pressures acting on the diaphragm 55, which further closes the half-ball valve 43 and reduces the flow through the vent pipe 42, oe which causes the opening of the air valve 36 and an increase in the delivery of fuel by the fuel pump 30.
The increase in fuel delivery causes a corresponding increase in the pressure drop due to port 49, including an increase in the liquid pressure charge acting on diaphragm 48 and tending to open the valve halfway. ball 43 to cause a reduction in the discharge of the fuel pump 30, which tends to keep the carbonated elis ment of the pilot injectors 23 directly proportional to the absolute pressure of the compressor, the proportion being determined by the effective surfaces of the diaphragms 48 and 55, by the length of the lever arms by. ' which its diaphragms acting on the lever 44 and by the effective throttling of the throttles 64 and 65.
The reheat fuel system shown in Figure 1 also comprises an adjustment device according to the present invention, which keeps the fuel delivery rate to the secondary injectors 24 in a selected proportion in advance to the fuel delivery rate to the injectors. primary 23 and, in the construction shown, this is done again by placing a flow control valve in the supply pipe 26 and
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adjusting the valve by means of pressure drops which are respectively representative of the actual fuel flows to the primary injectors 23 and the secondary injectors 24, respectively.
The pressure drop, which is proportional to the actual fuel flow to the primary injectors 23, is a selected proportion of the pressure drop due to the linear flow valve 49, 50, 51, described below and making part of block 32, and is obtained as follows. A pipe 86 is connected to the pipe 25 at points respectively situated upstream and downstream of the orifice 49 so as to be in parallel with the orifice, and flow series is provided, in line 86, a fixed section flow restrictor 87 and a variable section flow restrictor, in the form of a needle valve 88, the effective rate of which is selected by a hand operated lever 89.
The pressure drop due to the fixed throttle 87 therefore constitutes a proportion of the pressure drop due to the orifice 49; the proportion depending on the section effectively chosen of the throttle 88. By increasing the effective section of the orifice 88, the proportion of the pressure drop due to the fixed throttle 87 increases and, by decreasing the section effective throttle 88, the proportion of the pressure drop due to the fixed throttle is reduced. 87.
A retellue valve 90 is also disposed in the line 86, preferably between the two restrictors 87 and 88.
The pressure drop which is proportional to the actual flow of fuel to the secondary injectors 24 is established in the valve mechanism 133 by means of a valve a. linear flow through which all of the fuel flow flows to the secondary fuel injectors 24. The linear flow valve comprises a shaped head 91, intended to vary the section of an orifice 92 and arranged in
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so as to be displaced by the flow of fuel passing through the orifice in the direction that the effective seotion increases, and a spring 93, which acts on the valve member in the direction that the effective area of the orifice 92 decreases.
As in the case of the linear valve / above described, a suitable choice of the shape of the head 91 and the force of the spring 93 allows the drop to be made
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de, p.ress: 1on due to;. * 'c.rt.ic.e .2 and the flow of -fuel that there: passes sayotement r.ropo> rt, i cnned. s between them.
EThe regulating valve 13S also includes a main fuel regulating valve 94, for varying the flow rate passing through the supply pipe 26. The regulating valve 94 has a stem 5 which connects it. connects to a diaphragm system comprising a flexible diaphragm 96, forming a wall of a chamber 97, a diaphragm 98, of the same area as the diaphragm 96 and forming with the latter walls, a chamber 99, and a third * 100, sth diaphragm / whose utility will be indicated below.
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Room 97 is # ellé by 'a' pipe 101 at oon4uite
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86, at an o1 .. 'n1;
'located between the check valve 90 and the variable section restrictor 88, and the chamber 99 is connected by a conàulrl LLfl2 to the "uJJiU." a11mentat'ion 6. just upstream 92 ...: nsi, the diahragm 96 is loaded by the pressure drop due to the fixed section choke 87 in the direction that it tends to lift the relief valve. adjustment 94 of its seat 94a during an increase in the pressure drop. 'The side of the diaphragm 98
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which is remote from the chamber 99 forms a wall of one ohmnbre z03 where the fluid pressure is that which prevails immediately downstream of the orifice 98, and .2-is known. Diaphragm 98 is charged, based on the pressure drop due to port 93, in the sense that it tends to close valve 94, as this pressure drop increases.
The load exerted on the diaphragm 98 opposed that exerted on the diaphragm 96 and it follows that the valve 94 tends to assume a position such that the pressure prevailing in the chamber. 103 is set so that the pressure drop due to port 92 is equal to that due to throttle 87. In this way, the dobit of
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Fuel to the secondary injectors 24 will be in a constant proportion to the flow of fuel to the primary injectors 23, the latter flow being caused to vary according to the discharge pressure of the engine compressor.
In addition, the flow rate to the secondary injectors 24, can be chosen so as to constitute any desired multiple or fraction of the flow rate to the primary injectors 23, between certain limits, by adjusting the valve 88 using the lever. 89.
The arrangement shown also includes a valve mechanism for primary and secondary fuel supplies.
The arrangement is also such that, while the auxiliary combustion apparatus is not in operation, there is a flow of fuel through control block 32 to the cooling ends. the valve mechanism for supplying fuel to the primary injectors 23 comprises a flexible diaphragm
76 separating a pair of chambers 77, 78 and carrying a valve member 50 of the linear flow valve, leading to the primary fuel injectors 23. Chamber 77 is connected to chamber 79 upstream of the flow valve linear by a restrictor 'of' flow 80 and the chamber 78 is connected to the ,,.
chamber 79 'by an orifice 81 so that the pressure prevailing in the chamber 78 is equal to the pressure prevailing in the chamber
79. The chamber 77 has an outlet duct 82, provided with a flow restrictor 83 and a two-position valve 84 (FIG. 1) and the outlet duct 82 returns to the fuel tank 27. The valve 84 is fully open in a first position and fully closed in a second position.
During operation of the supplemental combustion apparatus, valve 84 is closed and therefore there is no flow out of line 82 and liquid pressures on either side of it. diaphragm 76 are equal, so that the
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Load due to liquid pressure on the diaphragm has no effect on the operation of the linear flow valve.
.The valve mechanism for supplying fuel to the secondary injectors? .La. is similar to that for the primary fuel supply and includes the diaphragm 100 which separates a chamber 104 from the supply pipe 26 at a point downstream of the control valve 94. which preferably has 'the same surface as the flange of the valve 94, and which is connected to the stem 95 of the valve 94.
The rod has a longitudinal weight 105 taking from the chamber 104, by a restrictor 106, towards the chamber 103 where it opens; chamber 104 also has a vent pipe 107 ... containing a two position valve 108 and the downstream end of the vent pipe 107 is connected, by the vent pipe
82 from the pilot fuel valve mechanism to tank 27.
The two valves 84, 108 are connected by an actuating rod 109 to open and close at the same time and the actuating rod 109 also connects these valves to another two-position valve 110 'arranged in the valve. line 86, the arrangement being such that valve 110 is open when valves 84 and, $ 10 are closed and vice versa * When valve 108 is closed, no flow passes through vent pipe 107,
ei although the pressure prevailing in the chamber la @ is 4-equal to the pressure prevailing in the chamber 103 and the position of the valve 94 is therefore regulated only by the loads exerted on the diaphragms 96, 98.
To close the cocks of the primary and secondary fuel supplies, valves 84 and 108 are open. The valve 110 is therefore simultaneously closed due to the. rod
109.
When the valve 84 is opened, a leakage flow is established through the restrictors 80, 83, which causes the pressure in the chamber 77 to decrease relative to that which.
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reigns in the chamber 79, so that the diaphragm 76 is loaded so as to keep the valve element 50 in its seat.
When the valve, 109 is open, a flow is established through the vented pipe 107, and due to the choke
106, the pressure prevailing in the chamber 104. is lower than that prevailing in the chamber 103 and, therefore, the valve
94 is applied to its seat 94a and prevents the flow of fuel to the secondary injectors 24.
When the valves
84, 108 are opened so that the valve members 50, 94 are held in their respective seats and thereby to interrupt the fuel supply to the primary injectors 23 and the secondary injectors 24, the valve member 110 is closed to prevent the fuel to flow from the main supply pipe 31 through the bypass pipe 86 and the supply pipe 25 to the primary fuel injectors 230
When the valve 49, 50, disposed in the fuel pipe 25 leading to the primary fuel injectors 23, and the valve 94, 94a, disposed in the fuel pipe 26 leading to the main burners 24, are closed, the fluid pressure acting on the disphtagm 48 causes the half-ball valve
43 to open completely and the air valve 36 goes into the po-:
fully closed position, which stops the fuel pump 30,
However, there is still flow through the vent pipe 42 and the half-ball valve 43, as the pressurized fuel flows from the feed pipe 19 of the main combustion apparatus through the pipe. 40, the choke 41, in the end 38b of the cylinder 38 and, from there, through the vent pipe and the half-ball valve 43, into the chamber 45 and, from there, into the chamber 79. The fuel flows from chamber 79 through restrictor 80 into chamber 77, through restrictor 83, into outlet pipe 82 and through valve 84, back into tank 27; this flow serves for cooling purposes and is
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relatively low.
There will also be a flow of fuel from chamber 79 into line 26, causing check valve 85 to close under these conditions, to prevent fuel from flowing into the main supply line. 31 and, in this case, the flow of fuel passes through the valve mechanism
133 for cooling, through orifice 92, chamber 103, bore 105, chamber 104, vent pipe 107 and pipe
82, back to the reservoir 27. This flow is relatively low.
CLAIMS
1. Reheat fuel system for a gas turbine engine, comprising several main burners, a pilot main burner continuously supplied with fuel while the burners / are supplied with fuel, a device for supplying fuel to the pilot burner so as to keep substantially constant the fuel / air ratio at the location of the pilot burner, and a device responding to the fuel flows to the pilot and main burners and arranged so as to keep said fuel flows in a predetermined relationship.
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