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"Perfectionnements aux mécanismes destinés à produire des signaux de pression hydraulique";
La présente invention est relative à des mécanismes hydrau- liques destinés à produire des signaux de pression hydraulique.
Le mécanisme hydraulique peut, par exemple, être utilisé pour lancer un signal dans un mécanisme de réglage d'un moteur, qui doit réaliser un réglage suivant la vitesse de rotation du moteur. Dans @ les moteurs à turbine à gaz, tels que ceux qui sont employés pour la propulsion des avions, il est souvent prévu des.aubes directri- ces d'entrée, ou des aubes de stator réglables, ou des vannes de soutirage qui doivent être réglées en rapport avec la vitesse de
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rotation du moteur ou avec le carré de cette vitesse, et le réglage est réalisé par un vérin dont le fonctionnement est commandé par une force produite hydrauliquement qui présente un rapport donné avec la vitesse de rotation du moteur.
L'invention a pour but de prévoir un mécanisme hydraulique amélioré destiné à produire un signal de pression, à partir duquel une telle force peut être dérivée.
Suivant la présente invention,un mécanisme hydraulique desti- né à produire un signal de pression proportionnel à une vitesse de rotation comprend un moyen pour produire une pression liquide qui dépasse une basse pression d'une quantité proportionnelle, d'une ma- nière prédéterminée, à la vitesse de rotation, un conduit relié au- dit moyen produisant une pression liquide et menant à une zone se trouvant à cette basse pression, et une paire de dispositifs d'étran- glement agencés en série dans ce conduit, le signal de pression étant constitué par la chute de pression à travers un seulement des étrangle ments .
De cette manière,le débit à travers le conduit est propor- tionnel à la vitesse de rotation, et de la sorte la chute de pres- sion à travers ledit seul étranglement n'est fonction que de la vi- 'tesse pour une aire.donnée dudit étranglement. Par variation de l'ai- re dudit seul étranglement, la chute de pression peut, de plus, être une fonction d'une variable indépendante suivant laquelle l'aire de l'étranglement est réglée.
Par exemple, la pression liquide peut excéder la basse pres sion d'une quantité proportionnelle au carré de la vitesse de rota- tion d'un moteur, auquel cas la chute de pression à travers ledit seul étranglement sera également proportionnelle au carré de la vi- tesse pour'une aire donnée de l'étranglement, et l'aire peut être variée suivant la température d'entrée du moteur de manière à modi- fier le débit de façon que la chute de pressien à travers ledit seul étranglement soit proportionnelle à la vitesse de rotation corrigée,
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c'est-à-dire, la vitesse réelle divisée par la racine carrée de la température d'entrée.
Dans certains cas, il peut être désavantageux de dériver un débit de liquide, du Moyen destiné à produire une pression liquide; suivant une caractéristique de la présence invention, un mécanisme hydraulique destiné à produire un signal de pression proportionnel à une vitesse de rotation peut comprendre une source de liquide sous pression, un conduit relié à cette source et menant à une zone de basse pression, une paire de dispositifs d'étranglement agencés en série dans ce conduit, une soupape de réduction de pression disposée dans le conduit en amont des étranglements, et un moyen destiné à produire une pression liquide qui excède la basse pression d'une quantité proportionnelle à la vitesse de rotation, ladite soupape étant chargée dans le sens propre à la fermer,
par la pression ré- gnant juste en amont desdits étranglements et étant chargée dans le sens opposé, par ladite pression liquide. La soupape est, de préfé- rence, chargée dans les deux sens sur la même aire effective. La sou- pape de réduction de pression est ainsi réglée de manière que la près sion en amont des étranglements soit proportionnelle ou égale à la pression liquide, et que la chute de pression à travers les étrangle- ments présente ainsi un rapport désiré avec la vitesse de rotation.
La soupape est.,de façon convenable, reliée à un diaphragme qui est chargé, d'un côté, par la pression régnant en amont des étran glements et, de l'autre coté, par la pression liquide.
De plus, étranglement .amont est , de manière convenable , constitué par un étranglement à section fixe, et l'étranglement aval par soit un étranglement à section fixe, soit un étranglement à sec- tien variable qui est modifié suivant la température, par exemple, de manière 'que la chute de pression à travers cet étranglement varia- ble soit en rapport avec la vitesse de rotation corrigée NI ÚT1( N étant la vitesse réelle et T1 la température d'entrée) plut8t qu'avec la vitesse de rotation réelle.
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Une forme de réalisation de réglage comprenant un mécanisme hydraulique suivant la présente invention sera décrite ci-après avec référence au dessin annexé.
Le dessin représente le mécanisme hydraulique associé à une pompe à carburant dtun moteur à turbine à gaz'et à un vérin hydrauli-, que qui doit être réglé par f-onctionnement du mécanisme hydraulique.
La pompe comprend un rotor 10 entraîné par le moteur grâce à un élément d'entraînement 10a et présentant une série d'alésagesll contenant des.plongeurs 12 qui, lors de la rotation du rotor, sont animés d'un mouvement alternatif dans les alésages 11 sous le contrô le de ressorts 13 et d'un mécanisme ± plateau incliné 14, dont l'an- gle dtinc linaisàri par rapport.à l'axe de rotation du rotor est varia. ble pour faire varier.le taux de débit de la pompe. Les alésages 11 de la pompe sont reliés à une tuyauterie d'aspiration 15 durant une partie de chaque.révolution de -la pompe, et à une tuyauterie de re- foulement 16 durant une seconde partie de chaque révolution.
La tuyat terie d'aspiration 15 est habituellement alimentée en carburant à une basse pression, à partir.d'un réservoir., grâce à une pompe de suralimentation (non représentée). Là tuyauterie de refoulement 16 est habituellement reliée à des injecteurs de.carburant 16a prévus dans une installation de combustion et-contient habituellement des
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dispositifs de réglage de l'alimentation de carujante(non:représen- tés).
Le vérin qui peut être utilisé pour régler les aubes direc- .trices d'entrée ou les aubes de'stator d'un compresseur axial ou les vannes de soutirage prévues pour celui-ci comprend un cylindre 17 et
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....... '.'" 1...'" un piston différentiel 18 qui est relié par une bielle 19 aux élé-
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ments à régler.. y ]¯9 , ' ,
La-chambre 20.,faisant face à l'extrémité de plus petite surs face du piston 1$lest reliée par un conduit 21 directement à la tuyauterie de refoulement 16 de la pompe, et la chambre 22,faisant' face à l'extrémité de plus grande surface du piston 18,est reliée au conduit 21 par un étranglement 23.
A la chambre 22 est également relié un passage de soutirage 24 dans lequel la- circulation est ré-
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glée par une soupape 25. Lorsqu'on ouvre cette soupape 25, le débit de soutirage augmente et la pression dans la chambre 22 tombe par rapport à celle régnant dans la chambre 20 en,forçant ainsi le pisto@
18 à se déplacer vers la gauche. Lorsqu'on ferme la soupape 25, le débit de soutirage diminue, et la pression régnant dans la chambre 2 augmente par rapport à celle de la chambre 20, ce qui provoque le dé- placement du piston 18 vers la droite.
Le vérin comprend également un mécanisme de réglage pour la soupape 25, qui comprend un diaphragme flexible 31 séparant deux chambres 26,27, un ressort 28 dont une extrémité abouté le piston 18 et dont ltautre extrémité aboute le diaphragme 31 par l'intermédiaire d'un poussoir 29, et un second ressort 30 qui aboute, d'une part, une partie fixe de la construction et, d'autre part, le diaphragme 31 Ce diaphragme 31 est chargé hydrauliquement dans. un sens opposé à la charge due aux ressorts 28,30, et ainsi, pour chaque valeur de la différence de pression sur le diaphragme 31, le piston 18 prendra une position correspondante dans le cylindre 17.
Lors d'une augmenta- tion de la différence de pression,la soupape 25 est ouverte en rédui-., sant ainsi la pression dans la chambre 22 et en permettant au piston de se déplacer vers la gauche en augmentant la charge sur le diaphrag me 31 du fait du ressort 28. Ce mouvement continue jusqu'à ce que les charges sur le diaphragme soient à nouveau équilibrées.
La charge hydraulique sur le diaphragme est due à la chute de pression à travers un étranglement 32 dans un circuit hydrauli- que, qui comprend un conduit 33 relié à la tuyauterie de refoulement 16 et menant à une soupape de réduction de pression 34, et un con- duit 35 menant de.la soupape de réduction de pression 34 à la tuyau- terie d'aspiration 15 'et contenant l'étranglement 32 et,en amont de celui-ci, un étranglement 36 de section fixe.
La chute de pression à l'étranglement 32 est réglée à une valeur désirée, dans le présent cas, pour être variée suivant le car- ré de la vitesse de rotation du moeur pour une aire donnée de l'étran glement 32, en réglant la chute de pression aux deux étranglements 32
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et 36 grâce à la soupape de réduction de pression 34.
La soupape de réduction de pression 34 est divisée par un diaphragme flexible 37 en deux chambres 38 et 39. A la chambre 38 est reliée l'extrémité amont du conduit 35, et l'extrémité de décharge du conduit 33 s'ouvre dans cette chambre 38 sous la commande d'un élément de soupape 40 en forme d'étrier supporté par le diaphragme
37. La chambre 39 est reliée par un c'onduit 41 à un régulateur hy- dro-mécanique de forme connue qui est entraîné à une vitesse propor- tionnelle à la vitesse de rotation du moteur et produit une pression qui est égale à la pression régnant dans la tuyauterie d'aspiration
15 plus une quantité proportionnelle au carré de la vitesse, et est, pratiquement indépendante de la densité de liquide.
Le régulateur hydro-mécanique comprend une chambre 43 qui est reliée par un étranglement 44 à la tuyauterie de,refoulement 16.
Un rotor creux 45 est relié par une roue dentée 10b à l'élément d'en- traînement 10a, de'manière à être mis en rotation à une vitesse pro- portionnelle à la vitesse du moteur. Le rotor 45 est agencé dans la chambre 43 et contient un diaphragme flexible 46 et un balancier cen- trifuge 48; ce dernier commande une soupape 47 qui,à son tour; règle la circulation de la chambre 43 vers une chambre 49 située dans le rotor creux 45, et la chambre 49 est reliée par un conduit 50 à la tuyauterie d'aspiration 15. Le diaphragme 46 est chargé, d'un côté, par la pression régnant dans la chambre 43 et,. de l'autre côté,par la pression de la chambre 49 qui est la pression'de la tuyauterie d'aspiration.
La charge fluide sur le diaphragme 46 s'oppose à la charge c.entrifuge due au balancier 48, et ainsi la pression régnant dans la chambre 43 est égale à une quantité proportionnelle au carré de la vitesse de rotation du rotor 45 plus la pression de la tuyau- teir d'aspiration 15. Le conduit 41 s'ouvre dans la chambre 43.
La pression engendrée dans la chambre 43 est transportée à la chambre 39 et agit sur le diaphragme 37 pour tendre à soulever l'élément de soupape 40. De la sorte, la pression régnant dans la
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chambre 38 qui s'oppose au soulèvement de l'élément de soupape 40 est maintenue égale à celle régnant dans la chambre 39. Comme le conduit 35 est relié par son extrémité aval à la tuyauterie d'aspira - les tion 15, la chute de pression à travers xxétranglements 32 et 36 est proportionnelle au carré de la vitesse de rotation. De plus, la chuté:' de pression à travers l'étranglement 32 est également, pour toute aire donnée de l'étranglement, proportionnelle au carré de la vites- se.
La proportion peut être modifiée en variant le rapport des aires des .étranglements 32 et 36 et si, comme représenté, l'aire de l'étranglement 32 est modifiée d'une manière convenable, par une capsule 42 sensible à la température, agissant d'après un élément 51 sensible à la température, soumis 4 la température d'entrée du mo- ou teur/à la température atmosphérique, pour augmenterl'aire de l'o- rifice 32 lors d'une augmentation de la température, la chute de pression à travers l'étrangelement 32 peut être réglée pour varier suivant N2/Tl qui est une fonction de la vitesse de rotation corri- gée NI ÚT1.
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1. Un mécanisme hydraulique destiné à,produire un signal de @ pression proportionnel à une vitesse de rotation, comprenant un moyen' pour produire une .pression liquide qui dépasse une basse pression d'une quantité proportionnelle, d'une manière prédéterminée, à la vitesse de rotation,un conduit relié audit moyen produisant une pres- sion liquide et menant à une zone se trouvant à cette basse presion, et une paire de dispositifs d'étranglement agencés en série dans ce conduit, le signal de pression étant constitué par- la chute de pres- sion à travers un seulement des étranglements.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improvements to Mechanisms for Producing Hydraulic Pressure Signals";
The present invention relates to hydraulic mechanisms for producing hydraulic pressure signals.
The hydraulic mechanism can, for example, be used to initiate a signal in an adjustment mechanism of an engine, which must perform an adjustment according to the rotational speed of the engine. In gas turbine engines, such as those employed for propulsion of airplanes, there are often provided inlet direction vanes, or adjustable stator vanes, or draw-off valves which must be provided. adjusted in relation to the speed of
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rotation of the motor or with the square of this speed, and the adjustment is carried out by a jack whose operation is controlled by a hydraulically produced force which has a given ratio with the speed of rotation of the motor.
The object of the invention is to provide an improved hydraulic mechanism for producing a pressure signal, from which such a force can be derived.
In accordance with the present invention, a hydraulic mechanism for producing a pressure signal proportional to a rotational speed comprises means for producing a liquid pressure which exceeds a low pressure by a proportional amount, in a predetermined manner. at the speed of rotation, a duct connected to said means producing a liquid pressure and leading to a zone located at this low pressure, and a pair of restrictors arranged in series in this duct, the pressure signal being formed by the pressure drop across only one of the throttles.
In this way, the flow rate through the duct is proportional to the rotational speed, and so the pressure drop across said one constriction is only a function of the speed for one area. data of said constriction. By varying the air of said single constriction, the pressure drop can furthermore be a function of an independent variable according to which the area of the constriction is controlled.
For example, liquid pressure may exceed low pressure by an amount proportional to the square of the rotational speed of an engine, in which case the pressure drop across said one throttle will also be proportional to the square of the speed. - tess for a given area of the throttle, and the area can be varied according to the engine inlet temperature so as to modify the flow rate so that the pressure drop through said throttle alone is proportional to the corrected rotational speed,
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that is, the actual speed divided by the square root of the inlet temperature.
In certain cases, it may be disadvantageous to derive a flow of liquid from the means intended to produce a liquid pressure; according to a characteristic of the present invention, a hydraulic mechanism intended to produce a pressure signal proportional to a speed of rotation may comprise a source of pressurized liquid, a duct connected to this source and leading to a low pressure zone, a pair throttling devices arranged in series in this duct, a pressure reducing valve disposed in the duct upstream of the throttles, and means for producing a liquid pressure which exceeds the low pressure by an amount proportional to the speed of rotation, said valve being loaded in the proper direction to close it,
by the pressure prevailing just upstream of said constrictions and being charged in the opposite direction, by said liquid pressure. The valve is preferably loaded in both directions over the same effective area. The pressure reducing valve is thus adjusted so that the upstream pressure of the throttles is proportional or equal to the liquid pressure, and the pressure drop across the throttles thus has a desired relationship with the speed. of rotation.
The valve is suitably connected to a diaphragm which is charged, on the one hand, by the pressure prevailing upstream of the valves and, on the other hand, by the liquid pressure.
In addition, the upstream constriction is suitably constituted by a constriction with a fixed section, and the downstream constriction by either a constriction with a fixed section or a variable sec- tor constriction which is modified according to the temperature, for example. , so that the pressure drop across this variable constriction relates to the corrected rotational speed NI ÚT1 (N being the real speed and T1 the inlet temperature) rather than with the real rotational speed .
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An embodiment of adjustment comprising a hydraulic mechanism according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawing.
The drawing shows the hydraulic mechanism associated with a fuel pump of a gas turbine engine and a hydraulic cylinder, which must be adjusted by operation of the hydraulic mechanism.
The pump comprises a rotor 10 driven by the motor by means of a drive element 10a and having a series of bores 11 containing plungers 12 which, during the rotation of the rotor, are provided with a reciprocating movement in the bores 11. under the control of springs 13 and of an inclined plate mechanism 14, the angle of which is linear with respect to the axis of rotation of the rotor is varied. ble to vary the flow rate of the pump. The bores 11 of the pump are connected to a suction pipe 15 during a part of each revolution of the pump, and to a discharge pipe 16 during a second part of each revolution.
The suction line 15 is usually supplied with fuel at low pressure from a tank by means of a booster pump (not shown). The discharge pipe 16 is usually connected to fuel injectors 16a provided in a combustion plant and usually contains
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devices for adjusting the tiller feed (not: shown).
The cylinder which can be used to adjust the inlet direction vanes or the stator vanes of an axial compressor or the draw-off valves provided therefor comprises a cylinder 17 and
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....... '.' "1 ... '" a differential piston 18 which is connected by a connecting rod 19 to the ele-
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things to settle .. y] ¯9, ',
The-chamber 20., facing the end of the smaller face of the piston 1 $ ballast connected by a conduit 21 directly to the discharge pipe 16 of the pump, and the chamber 22, facing the end larger area of the piston 18, is connected to the duct 21 by a constriction 23.
To chamber 22 is also connected a draw-off passage 24 in which the circulation is re-circulated.
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glée by a valve 25. When this valve 25 is opened, the draw-off flow rate increases and the pressure in the chamber 22 falls relative to that prevailing in the chamber 20, thus forcing the pistol @
18 to move to the left. When the valve 25 is closed, the draw-off flow rate decreases, and the pressure in chamber 2 increases relative to that of chamber 20, which causes piston 18 to move to the right.
The cylinder also comprises an adjustment mechanism for the valve 25, which comprises a flexible diaphragm 31 separating two chambers 26, 27, a spring 28, one end of which abuts the piston 18 and the other end of which abuts the diaphragm 31 via the intermediary of a pusher 29, and a second spring 30 which abuts, on the one hand, a fixed part of the construction and, on the other hand, the diaphragm 31. This diaphragm 31 is hydraulically loaded in. a direction opposite to the load due to the springs 28,30, and thus, for each value of the pressure difference on the diaphragm 31, the piston 18 will take a corresponding position in the cylinder 17.
When the pressure difference increases, the valve 25 is opened reducing the pressure in the chamber 22 and allowing the piston to move to the left increasing the load on the diaphragm. 31 due to spring 28. This movement continues until the loads on the diaphragm are again balanced.
The hydraulic load on the diaphragm is due to the pressure drop across a constriction 32 in a hydraulic circuit, which includes a conduit 33 connected to the discharge line 16 and leading to a pressure reducing valve 34, and a conduit 35 leading from the pressure reducing valve 34 to the suction pipe 15 'and containing the constriction 32 and, upstream thereof, a constriction 36 of fixed section.
The pressure drop at the throttle 32 is set to a desired value, in this case, to be varied according to the square of the engine rotational speed for a given area of the throttle 32, by adjusting the range. pressure drop at both constrictions 32
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and 36 through the pressure reducing valve 34.
The pressure reducing valve 34 is divided by a flexible diaphragm 37 into two chambers 38 and 39. To the chamber 38 is connected the upstream end of the conduit 35, and the discharge end of the conduit 33 opens into this chamber. 38 under the control of a stirrup-shaped valve member 40 supported by the diaphragm
37. The chamber 39 is connected by a duct 41 to a hydromechanical regulator of known form which is driven at a speed proportional to the speed of rotation of the engine and produces a pressure which is equal to the pressure. prevailing in the suction pipe
15 plus an amount proportional to the square of the velocity, and is, substantially independent of the liquid density.
The hydro-mechanical regulator comprises a chamber 43 which is connected by a constriction 44 to the discharge pipe 16.
A hollow rotor 45 is connected by a toothed wheel 10b to the drive element 10a, so as to be rotated at a speed proportional to the speed of the motor. The rotor 45 is arranged in the chamber 43 and contains a flexible diaphragm 46 and a centrifugal balance wheel 48; the latter controls a valve 47 which, in turn; regulates the flow of the chamber 43 to a chamber 49 located in the hollow rotor 45, and the chamber 49 is connected by a duct 50 to the suction pipe 15. The diaphragm 46 is loaded, on one side, by the pressure reigning in room 43 and ,. on the other side, by the pressure of the chamber 49 which is the pressure of the suction pipe.
The fluid load on the diaphragm 46 opposes the centrifugal load due to the balance 48, and thus the pressure in the chamber 43 is equal to an amount proportional to the square of the rotational speed of the rotor 45 plus the pressure of the suction pipe 15. The duct 41 opens into the chamber 43.
The pressure generated in the chamber 43 is transported to the chamber 39 and acts on the diaphragm 37 to tend to lift the valve element 40. In this way, the pressure prevailing in the
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chamber 38 which opposes the lifting of the valve element 40 is kept equal to that prevailing in the chamber 39. As the conduit 35 is connected at its downstream end to the suction pipe 15, the drop of pressure through xxthrottles 32 and 36 is proportional to the square of the rotational speed. In addition, the pressure drop across the constriction 32 is also, for any given area of the constriction, proportional to the square of the speed.
The proportion can be varied by varying the ratio of the areas of the constrictions 32 and 36 and if, as shown, the area of the constriction 32 is modified in a suitable manner, by a temperature sensitive capsule 42, acting as such. After a temperature-sensitive element 51, subjected to the motor inlet temperature / to atmospheric temperature, to increase the area of the orifice 32 as the temperature increases, the drop pressure across the constriction 32 can be set to vary according to N2 / Tl which is a function of the corrected rotational speed NI ÚT1.
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R E V E IJ D I C, T T 0 N S
1. A hydraulic mechanism for producing a pressure signal proportional to a rotational speed, comprising means for producing a liquid pressure which exceeds a low pressure by an amount proportional, in a predetermined manner, to the pressure. speed of rotation, a duct connected to said means producing a liquid pressure and leading to a zone located at this low pressure, and a pair of throttling devices arranged in series in this duct, the pressure signal being constituted by- the pressure drop through only one of the constrictions.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.