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La présente invention concerne les systèmes de combustible des moteurs de turbines à gaz et se propose de réaliser un régulateur de vitesse agence de manière à comman- der le moteur de façon appropriée.
Selon l'invention, dans un système de combustible d'un moteur de turbins à gaz comprenant un régulateur de vi-
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tesso agence de manière à empêcher le moteur de dépasser une valeur maximrm donnée, on prévoit un.
dispositif de sollici- tation actionné par un dispositif sensible à la température à l'admission du moteur pour solliciter le régulateur de façon à accro-tr? la valeur maximum choisiede la vitesse lorsque la température détectée est supérieure à -une valeur choisie par rapport ?. la valeur maximum de la vitesse à la- quelle le régulateur fonctionslorsque la température déter- tée est au-dessous de la valeur choisie.
De préférence, l'invention est appliquée à des sys- tènes de combustible pour des moteurs de turbines à gaz du type connu dans lequel une pompe volumétrique à capacité va- riable, par exemple une pompe du type à plaque oscillante, comprend un dispositif asservi sensible à la pression d'un fluide pour commander le débit de la pompe, par exemple en commandant l'obliquité de la plaque oscillante.
Jusqu'à pré- sent, on a prévu habituellement un dispositif sensible à la pression, par exemple un diaphragme soumis à la pression d'un fluide qui est une fonction de la vitesse de rotation du mo- teur, ledit diaphragme étant chargé à l'aide d'un ressort, la disposition étant telle que lorsque la vitesse de rotation du moteur atteint une certaine valeur donnée, le diaphragme se meut pour actionner la soupape commandant la pression du fluide de la pompe, en réduisant ainsi la quantité de com- bustible fournie par la pompe.
Selon une forme préférée de l'invention, la charge du ressort chargeant le diaphragme ou son équivalent varie à l'aide d'un dispositif à piston auquel il est relié à l'une les extrémités de ce dispositif de façon à pouvoir être dé- placé par un système asservi à fluide sous pression commandé par une soupape actionnée par le dispositif sensible à la température.
Le dessin annexé représente un mode de réalisation
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ci<3 l'invention.
Lu Itlt7'tUtt' rt Lut bine 1 taz est j.rij].nii3 on.2...Q ds façon générale et. consiste en un compresseur 2 Ob recevant du l'air de l'?.'IIC7siVl'0 par une admission 2..Qa ût four[Íss:JJ1Í de L'air comprimé ? ,'-,' ,'a.15lT'C'.;..LJ7;i7 de comLu::.tiol1 20c, dans lequel on y brttia du compatible. Les produits de la cor.,L#- tison passent dans une tm'bina 2.Qd dont le rotor entraxe le ccr.:¯,r4sset2r et, après avoir quitté la turbine, les gaz d'échappement s'écoulent dans l'atmosphère à une vitesse ].
.vée à travers une tuyère de propulsion 2Je9 en exerçant
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ainsi une force do propulsion sur le moteur.
Le système à combustible est en principe de type
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connu et comporte un réservoir ±0 à combustible fournissant
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le combustible par l'intermédiaire d'une pompe de refoulement-
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'1 et d'un tuyau i5 à une pompe 53 à capacité variable du
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type à plaque oscillante entraînée par le moteur.
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La pompe comprend tr.e plaque oscillante 2ïL dont l'obliquité commande la course des pistons-plongeurs ji de la pearpe, montés dans le rotor '.1± de la pompe et qui sont ani- més d'tm mouvement alternatif sous l'effet de la plaque oscil- lante coopérant avec des ressorts Si pour aspirer du combus- tille. partir du conduit d'admission 8 d.. le carter de la pompe et le refouler par le conduit de sortie 53...
Un piston 6 d'un cylindre 61 est relié par une tige 62 et une bielle 63 à la plaque oscillante de façon à en faire varier l'obliquité et il est sollicité par un ressort ,'21a dans le sens d'une, augmentation de la coursa de la pompe, L'espace à délimité d't-n coté du piston 60 commu- n9c;tJf avec la sortie de la pompe p.. tJrÎ,/s;:'e 2.5:. L'espace O!.b situé de l'autre côté du piston colique avec la sortie la pompe par le pansage z et un étranglement z6' et le comln1fJ'f:;jb1.e :=;'8coI11e de cet espace de façon ré,lé7p.r un :,.i'1qJ l..Q ron'Pi:".n.Jé 1,:}1' #, G011n!'ro: rt bH10 s'. mi-spl)(r.iql1G Il.
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On voit que lorsque la restriction à l'écoulement dans le tryau 10 est diminuée du fait de l'ouverture de la soupape à bille 11, la pression dans l'espace 64a tend à surmonter le ressort 61a età déplacer le piston 60 dans la direction voulue pour réduire l'obliquité de la plaque oscil- lante et par suite le débit de la pompe.
Lorsque la restriction à l'écoulement par le tuyau
10 augmente, une pression s'établit dans l'espace 64b et cette pression et la charge du ressort 61a tendent en conséquence .à déplacer le piston dans la direction voulue pour augmenter l'obliquité de la plaque oscillante et par suite le débit de la pompe.
Le rotor 6 de la pompe est entraîné par l'intermé- diaire d'un pignon 69 à partir du rotor principal du moteur par l'intermédiaire de pignons coniques en prise. La pompe dé- bite par le conduit 59 dans un dispositif 73 de commande du combustible, puis par un conduit 72 dans l'appareillage de combustion 20c du moteur.
Dans la disposition représentés, le rotor 56 de la pompe fonctionne également comme un rotor centrifuge en rai- son d'un alésage axial 67 situé dans l'alignement du conduit d'admission de la pompe et de passages radiaux 68 partant de l'alésage 67.
La rotation du rotor de la pompe établit donc à l'intérieur du carter 53 de la pompe une pression qui est fonction de la vitesse de rotation de la pompe et par suite de celle du moteur.
La pression règnant à l'intérieur du carter 53 de la pompe communique par un tuyau avec un côté d'un diaphrag- me 13, dont l'autre côté communique avec l'admission de la pompe par le conduit 15.
Le diaphragme 13 porte une tige 75 qui s'appuie il
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un point 76 d'un Icvior 77 articulé sur une console 78 et portant à son autre extrémité la soupape 11 à bille semi- sphérique, laquelle est sollicitée contre son siège ménagé à l'extrémité du tuyau 10 par un ressort 79.
Le diaphragme 13 est charge par un ressort de ton- sion 16 et le fonctionnement est tel que lorsque la vitesse de rotation du moteur dépasse une valeur donnée, celle établie par les passages 68 du rotor 56 de la pompe, communiquée par le tuyau Il+ au côté de droite du diaphragme 13, surmonte l'ac- tion du ressort 16, de sorte que le diaphragme se déplace pour soulever la soupape 11 de son siège.
Les éléments décrits jusqu'ici illustrent le fonc- tionnement d'un système connu d'alimentation en combustible et de régulateur. Dans ce système, l'extrémité de droite du ressort 16 est ancrée à un point fixe.
Pour modifier selon l'invention ce système connu, on ancre le ressort 16 à un piston mobile 17 à surfaces diffé- rentielles de sorte que la position de ce piston détermine la charge du ressort.
Le réglage du piston 12 est commandé'comme suit.
Un dispositif sensible à la température comprend un élément 21 sensible à la température situé à l'entrée du com- presseur du moteur de turbine à gaz et un tube Bourdon ±la re- lié audit élément 21 et disposé de façon à s'allonger sous l'effet d'une augmentation de la température détectée par ledit élément. L'extrémité libre du tube Bourdon est reliée à un dispositif 23 à étrier actionné par un ressort 24 dans le sens voulu pour s'opposer à un allongent de ce tube. Le ressort a une butée fixe. L'étrier 23 supporte une soupape 25 à bille semi-sphérique qui commande l'écoulement d'un fluide comprimé a partir d'un conduit 26.
Ce conduit 26 est relié au conduit de sortie de la pompe 53 à combustible et contient un
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étranglement 22, un ra a ->rc3 de liaison 2B pn.;' C "1 tel conduit 26 en aval de l',?tl'anglurw:m; 72 f; al-ouLlffcaût un espace 2Q situé du cota [1 pltm F;I'ande tee du piston 12, le pao- 29 situa côt3 plui; r.-nde c'-''-ce piston IZ pas- sage 28 contenant un étrangement si opl-Smentalre 30, et un passage de-liaison 31 partant du codait 26 en amont de -L'e- tranglement 2.2 et aboutissant va ::g;zr:a a s1(;il; du côté a plus petite surraco du piston 1.2.
Le piston Oit aus-ji sooruis s\ # mi-3 surface égale la différence des deux surfaces ci-d' . #. :ns mentionnées à .une pression qui est fonction de la vit6<-.e de rotation du moteur, mais cette pression est f"" ib13 pa- rapport à celle qui règne dans le conduit 26 et peut être 116g1 ée.
Une butée réglable 32 limite le déplacement du piston 17 dans un sens.
On voit que lorsque la soupape de décharge 25 est fermée, il s'établit dans l'espace 29 une pression qui est égale à celle régnant dans l'espace 31a et le piston 12 se déplace vers la gauche en raison de la différence des surfaces des deux côtés du piston, en diminuant ainsi la charge impo-
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sée au diaphragme 13 par le ressort 16. Lorsque la soupape 2 s'ouvre, l'écoulement du fluide comprimé à partir de l'espace permet au piston 17 de sa déplacer vers la droite sous l'effet de la charge imposée par le liquide à haute pression qui fonctionne dansl'espace cylindrique annulaire 31a. La charge imposée par le ressort attente donc.
Dans l'application de Moteurs à turbines à ga:: à la propulsion d'avions, la diminution de la température de l'air ambiant aux altitudesélevées pont provoquer le dépassement
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d'une valeur il/ , II 0 liant la vitesse de rotation du mo- teur et T la température à l'admission du compresseur du moteur. Il s'ensuit un emballement du compresseur du moteur.
Ainsi, dans le système décrit, le régula beur normal de vitesse
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11. 9 qui fO;ZC t,.LCW2:1 pour 17=t I.l .'..., -10 r ' t : ;'rs L ;L a ' ):m i . ',1] - :)[;(1.1!', peut ÎOïtc:î;lCtiIE71 au sol oh à faible ultiL'd.'3, 1-3 pis bon 12 reposant contre la 1 t:i-'r r,t; F"; la 11 la -1 du 1':). i t q u"'; la soupape 2± est ouvorte som l'influence du tube Bourdon, '11 Toutefois, lorsque l'<zlGîp IE: aDHlGl1!jG et qui la t 1- peratuve à l'admission du compresse ver décroît en co#::'':l1J'3:v;e, le tubs Botü?doii 91.a. se contracte et; l'étrior z na meut sous l'iûfluonca du ressort 2 nour fermer la soupape 25.
La va- leur de la température à l'admission du compresseur par laquelle la soupape 25 se ferme est déterminée par les carac- téristiques du dispositif sensible à la température, compre- nant le tube Bourdon, et du ressort 24. On voit que le trajet
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d'- 1a soupape 25' entre sa position d'ouverture en grand et celle où elle est entièrement fermée peut être rendu très faible, par exemple de l'ordre de quelques centièmes de milli- mètre,
ot qu'on peut faire en sorte qu'une faible augmentation de la pression dans l'espace 29 situé du côté à plus grande surface du piston puisse surmonter la charge due à la pres- sion régnant dans l'espace cylindrique annulaire ]la. Lorsque la température à l'admission du compresseur s'abaisse au-des- sous d'une valeur donnée, le piston se meut donc brusquement vers la gauche de façon à venir s'appliquer contre le rebord 33.
Le réglage auquel le régulateur de vitesse fonctionne se trouve ainsimodifié du fait que la charge du ressort 16 qui détermine la vitesse pour laquelle le régulateur fonctionne est Plus petite qu'au sol et à faible altitude, de sorte que la vitesse que le moteur ne peut' pas dépasser est plus
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faible à hauto altitu,10. On peut donc faire en sort.. que la v3lezar de m, , pour .L.cjualla le motour tend a s'exiler no soit pas dépassée. En d'autres torwos, la vlt(h;>o m:x 3-r,n'i réglée que la moto!)!' peut attoindra Qflt plus faible o bauho ali;.1:I:a),]o, où un cJribal1.11nJ(Jllt ost ::;ucopi;lbl(3 a, s,; pl'lmllljrs
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qu'à faible altitude.
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The present invention relates to the fuel systems of gas turbine engines and proposes to provide a speed regulator arranged so as to control the engine in an appropriate manner.
According to the invention, in a fuel system of a gas turbine engine comprising a pressure regulator
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tesso arranges in such a way as to prevent the motor from exceeding a given maximum value, a.
biasing device actuated by a temperature-sensitive device at the engine inlet to bias the governor so as to increase tr? the maximum value chosen for the speed when the temperature detected is greater than a value chosen with respect to?. the maximum value of the speed at which the regulator functions when the detected temperature is below the selected value.
Preferably, the invention is applied to fuel systems for gas turbine engines of the known type in which a variable capacity positive displacement pump, for example a pump of the oscillating plate type, comprises a servo device. responsive to the pressure of a fluid to control the flow of the pump, for example by controlling the obliquity of the oscillating plate.
Hitherto, a pressure-sensitive device has usually been provided, for example a diaphragm subjected to the pressure of a fluid which is a function of the rotational speed of the motor, said diaphragm being charged at the same time. 'by means of a spring, the arrangement being such that when the rotational speed of the motor reaches a certain given value, the diaphragm moves to actuate the valve controlling the pressure of the pump fluid, thus reducing the amount of compression. bustible supplied by the pump.
According to a preferred form of the invention, the load of the spring charging the diaphragm or its equivalent varies with the aid of a piston device to which it is connected at one of the ends of this device so as to be able to be released. placed by a pressurized fluid servo system controlled by a valve actuated by the temperature sensitive device.
The accompanying drawing shows an embodiment
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ci <3 the invention.
Lu Itlt7'tUtt 'rt Lut bine 1 taz est j.rij] .nii3 on.2 ... Q in general and. consists of a compressor 2 Ob receiving air from the?. 'IIC7siVl'0 through an inlet 2..Qa to the furnace [Íss: JJ1Í of Compressed air? , '-,', 'a.15lT'C'.; .. LJ7; i7 of comLu ::. tiol1 20c, in which we brttia of the compatible. The products of the cor., L # - brand pass through a tm'bina 2.Qd whose rotor centers the ccr.:¯,r4sset2r and, after leaving the turbine, the exhaust gases flow into the 'atmosphere at a speed].
.vee through a 2Je9 propulsion nozzle by exerting
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thus a propelling force on the engine.
The fuel system is in principle of the type
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known and has a ± 0 fuel tank providing
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fuel via a delivery pump
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'1 and from a pipe i5 to a variable capacity pump 53 of the
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motor driven oscillating plate type.
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The pump comprises a very oscillating plate 2ïL, the obliqueness of which controls the stroke of the plungers ji of the pearpe, mounted in the rotor '. 1 ± of the pump and which are animated by a reciprocating movement under the effect of the oscillating plate cooperating with springs Si to suck fuel. from the inlet duct 8 d .. the pump casing and discharge it through the outlet duct 53 ...
A piston 6 of a cylinder 61 is connected by a rod 62 and a connecting rod 63 to the oscillating plate so as to vary its obliqueness and it is biased by a spring, '21a in the direction of an increase of the coursa of the pump, The space delimited on t-n side of the piston 60 commu- n9c; tJf with the outlet of the pump p .. tJrÎ, / s;: 'e 2.5 :. The space O! .B located on the other side of the colonic piston with the pump output by the grooming z and a constriction z6 'and the comln1fJ'f:; jb1.e: =;' 8coI11e of this space so d, le7p.r a:,. i'1qJ l..Q ron'Pi: ". n.Jé 1,:} 1 '#, G011n!' ro: rt bH10 s'. mi-spl) (r. iql1G It.
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It is seen that when the restriction to the flow in the tryau 10 is decreased due to the opening of the ball valve 11, the pressure in the space 64a tends to overcome the spring 61a and to move the piston 60 in the direction desired to reduce the obliquity of the oscillating plate and hence the pump output.
When the restriction to the flow through the pipe
10 increases, a pressure builds up in the space 64b and this pressure and the load of the spring 61a therefore tend to move the piston in the desired direction to increase the obliquity of the oscillating plate and hence the flow rate of the piston. pump.
The pump rotor 6 is driven via a pinion 69 from the main rotor of the motor via meshing bevel gears. The pump discharges through line 59 into a fuel control device 73, then through line 72 into the combustion apparatus 20c of the engine.
In the arrangement shown, the rotor 56 of the pump also functions as a centrifugal rotor due to an axial bore 67 located in alignment with the inlet duct of the pump and radial passages 68 extending from the bore. 67.
The rotation of the pump rotor therefore establishes a pressure inside the casing 53 of the pump which is a function of the speed of rotation of the pump and consequently of that of the motor.
The pressure prevailing inside the casing 53 of the pump communicates via a pipe with one side of a diaphragm 13, the other side of which communicates with the inlet of the pump via the conduit 15.
The diaphragm 13 carries a rod 75 which supports it
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a point 76 of an Icvior 77 articulated on a console 78 and carrying at its other end the valve 11 with a semi-spherical ball, which is urged against its seat formed at the end of the pipe 10 by a spring 79.
The diaphragm 13 is loaded by a toning spring 16 and the operation is such that when the speed of rotation of the motor exceeds a given value, that established by the passages 68 of the rotor 56 of the pump, communicated by the pipe II + to the right side of the diaphragm 13, overcomes the action of the spring 16, so that the diaphragm moves to lift the valve 11 from its seat.
The elements described so far illustrate the operation of a known fuel supply and regulator system. In this system, the right end of the spring 16 is anchored to a fixed point.
In order to modify this known system according to the invention, the spring 16 is anchored to a movable piston 17 with differential surfaces so that the position of this piston determines the load of the spring.
Adjustment of piston 12 is controlled as follows.
A temperature sensitive device comprises a temperature sensitive element 21 located at the inlet of the compressor of the gas turbine engine and a Bourdon tube ± the connection to said element 21 and arranged so as to lie beneath. the effect of an increase in temperature detected by said element. The free end of the Bourdon tube is connected to a device 23 with a yoke actuated by a spring 24 in the desired direction to oppose an elongation of this tube. The spring has a fixed stopper. The yoke 23 supports a semi-spherical ball valve 25 which controls the flow of compressed fluid from a conduit 26.
This duct 26 is connected to the outlet duct of the fuel pump 53 and contains a
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constriction 22, a ra a -> rc3 of 2B pn. C "1 such duct 26 downstream of the,? Tl'anglurw: m; 72 f; al-ouLffcaût a space 2Q located on cota [1 pltm F; the ande tee of piston 12, the pao- 29 situa cot3 plui; r.-nde c '-``- this piston IZ passage 28 containing a strangely if opl-Smentalre 30, and a de-link passage 31 starting from code 26 upstream of -L'e- throttle 2.2 and resulting in va :: g; zr: aa s1 (; il; on the side a smaller surraco of piston 1.2.
The piston Oit aus-ji sooruis s \ # mi-3 area equals the difference of the two areas shown above. #. : ns mentioned at .a pressure which is a function of the speed of rotation of the engine, but this pressure is f "" ib13 relative to that which prevails in the duct 26 and can be 116g1 ée.
An adjustable stop 32 limits the movement of the piston 17 in one direction.
It can be seen that when the relief valve 25 is closed, a pressure is established in space 29 which is equal to that prevailing in space 31a and the piston 12 moves to the left due to the difference in surfaces on both sides of the piston, thereby reducing the load imposed
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seated at the diaphragm 13 by the spring 16. When the valve 2 opens, the flow of compressed fluid from the space allows the piston 17 to move to the right under the effect of the load imposed by the liquid. high pressure which operates in the annular cylindrical space 31a. The load imposed by the spring therefore waits.
In the application of ga :: turbine engines to the propulsion of airplanes, the decrease in ambient air temperature at high altitudes will cause the bridge to exceed
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with a value il /, II 0 linking the speed of rotation of the engine and T the temperature at the inlet of the engine compressor. The result is a runaway engine compressor.
Thus, in the system described, the normal speed regulator
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11. 9 which fO; ZC t, .LCW2: 1 for 17 = t I.l .'..., -10 r 't:;' rs L; L a '): m i. ', 1] -:) [; (1.1!', Can ÎOïtc: î; lCtiIE71 ground oh low ultiL'd.'3, 1-3 pis good 12 resting against 1 t: i-'rr, t ; F "; la 11 la -1 of 1 ':). Itqu"'; valve 2 ± is open to the influence of the Bourdon tube, '11 However, when the <zlGîp IE: aDHlGl1! jG and which the t 1- peratuve at the admission of the worm compress decreases in co # :: '' : l1J'3: v; e, the tubs Botü? doii 91.a. contracts and; the step z na moves under the influence of spring 2 to close valve 25.
The value of the temperature at the compressor inlet by which the valve 25 closes is determined by the characteristics of the temperature sensitive device, including the Bourdon tube, and of the spring 24. It can be seen that the path
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of the valve 25 'between its fully open position and that where it is fully closed can be made very small, for example of the order of a few hundredths of a millimeter,
It is possible to ensure that a small increase in the pressure in the space 29 on the larger area side of the piston can overcome the load due to the pressure in the annular cylindrical space] 1a. When the temperature at the compressor inlet drops below a given value, the piston therefore moves sharply to the left so as to come to rest against the rim 33.
The setting at which the cruise control operates is thus altered in that the load on the spring 16 which determines the speed at which the cruise control operates is smaller than on the ground and at low altitude, so that the speed the engine cannot 'not exceed is more
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low to high altitu, 10. We can therefore make it out .. that the v3lezar of m,, for .L.cjualla the motour tends to go into exile not be exceeded. In other torwos, the vlt (h;> o m: x 3-r, I only set the bike!)! ' can attain weaker Qflt o bauho ali; .1: I: a),] o, where a cJribal1.11nJ (Jllt ost ::; ucopi; lbl (3 a, s ,; pl'lmllljrs
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only at low altitude.