Installation motrice à combustion interne La présente invention a pour objet une installa tion motrice à combustion interne, par exemple une installation à turbine à gaz, comportant un appareil d'alimentation de combustible comprenant une pompe entraînée par l'organe moteur de l'installation et refoulant du combustible dans une conduite de refoulement à partir de laquelle du combustible est envoyé à au moins une chambre de combustion à travers un dispositif comprenant un orifice d'étran glement principal, des moyens pour maintenir une chute de pression déterminée à travers l'orifice d'étranglement principal,
et au moins un servo moteur hydraulique actionné par du combustible sous pression prélevé dans la conduite de refou lement.
Dans une telle installation, les moyens pour maintenir une chute de pression déterminée à travers l'orifice d'étranglement principal peuvent être une soupape d'écoulement agencée pour commander le courant du combustible vers cet orifice d'étrangle ment et commandée par un dispositif sensible à la différence de pression des deux côtés de l'orifice d'étranglement. Ces moyens pourraient aussi com prendre un dispositif sensible à la différence de pres sion des deux côtés de l'orifice d'étranglement et agencé pour commander la pompe d'alimentation, par exemple en modifiant la course effective d'une pompe alternative, afin de maintenir la chute de pression déterminée à travers l'orifice d'étranglement principal.
Dans les installations connues de ce genre, le mécanisme servant à maintenir la chute de pression déterminée à travers l'orifice d'étranglement principal est actionné pour effectuer un réglage chaque fois que du combustible venant de la pompe est absorbé par le servomoteur afin de rattraper la perte du combustible passant de la conduite de refoulement au servomoteur. En outre, quand un tel servo moteur doit accomplir un mouvement relativement grand et brusque, un réglage correspondant relative ment grand ou rapide du mécanisme servant à main tenir la chute de pression déterminée à travers l'ori fice d'étranglement principal est nécessaire.
Comme aucun mécanisme ne peut fonctionner instantané ment, l'alimentation du combustible à la chambre de combustion peut être désavantageusement affectée pendant le fonctionnement du servomoteur. Par conséquent, la grandeur et la vitesse du mouvement de ce servomoteur sont limitées par l'intensité admissible de l'effet contraire sur l'alimentation en combustible de la chambre de combustion qu'occa sionne le fonctionnement du servomoteur.
La présente invention a pour but d'éliminer cet inconvénient en empêchant qu'un fonctionnement du servomoteur n'affecte l'alimentation du combustible à la chambre de combustion, et que ce fonctionne ment soit affecté par la vitesse de l'alimentation du combustible à travers l'orifice d'étranglement princi pal, de manière qu'aucun réglage du mécanisme commandant servant à maintenir la chute de pression déterminée à travers cet orifice ne soit nécessaire quand ce servomoteur entre en fonction.
L'installation faisant l'objet de la présente inven tion est caractérisée en ce qu'elle comprend un cir cuit de dérivation à travers lequel le combustible provenant de la conduite de refoulement pour action ner ledit servomoteur peut retourner de manière continue à la source de combustible, ce circuit com prenant un passage d'étranglement auxiliaire et une soupape de maintien de pression agencée pour main tenir une pression déterminée dans une partie du circuit de dérivation, du côté aval du passage d'étran glement auxiliaire, et à travers laquelle le combus tible peut retourner à la source de combustible,
le fluide destiné au fonctionnement du servomoteur hydraulique étant prélevé depuis une partie du cir cuit de dérivation comprise entre le passage d'étran glement auxiliaire et la soupape de maintien de pression.
Les fig. la à 1d du dessin annexé, placées les unes au-dessous des autres, représentent, à titre d'exemple, une partie, comprenant l'appareil d'ali mentation en combustible, de l'installation selon l'invention.
L'installation partiellement représentée au dessin est une installation à turbine à gaz montée sur un avion entramant une hélice à pas variable comman dée par un régulateur à vitesse constante.
Cet appareil comprend une pompe de combusti ble 1 à débit réglable, entraînée par la turbine. Cette pompe présente un rotor pourvu de plusieurs cylin- dres dans lesquels coulissent des pistons 2 actionnés par un plateau basculant 3 contre lequel ils s'ap puient, le débit de la pompe étant modifié quand on change l'inclinaison du plateau.
Le plateau est con necté à un piston 4 dont une face est soumise, par un passage 5, à la pression régnant dans une con duite de refoulement 6 de la pompe, tandis que l'au tre face est sollicitée par un ressort et est soumise à la pression régnant dans une chambre 7 qui commu nique avec le passage 5 par un étranglement 8, et qui communique aussi avec une conduite d'échappe ment 9 conduisant à des soupapes d'échappement, comme on le verra plus loin. Ces soupapes règlent le débit du combustible s'échappant de la chambre 7 par la conduite 9. La position du piston 4 détermine le débit du combustible refoulé par la pompe dans la conduite de refoulement 6.
La conduite de refoulement 6 de la pompe com munique avec un côté d'un dispositif d'étranglement principal 10 comprenant un corps présentant un alé sage dans lequel est monté à glissement un manchon de commande 11, dans lequel sont logés deux man chons de commande auxiliaires 12 et 12a. Le man chon 11 présente une fente dont la largeur en direc tion circonférentielle varie et qui coopère avec les extrémités adjacentes des manchons 12 et 12a pour former l'orifice d'étranglement 13 du dispositif 10.
Ainsi la section de l'orifice d'étranglement 13 formé au moyen de la fente dépend non seulement de la distance séparant les extrémités des manchons 12 et 12a, mais encore de la position axiale du manchon 11 relativement au corps du dispositif 10.
La chute de pression à travers l'orifice d'étran glement 13 commande une soupape d'échappement 14 qui est l'une des deux soupapes citées plus haut, et qui est commandée par une pièce 15 agissant sur elle dans un sens à l'aide d'un ressort 16 et dans l'autre sens par une tige 17. La tige 17 est reliée à un diaphragme 18 dont les côtés opposés sont soumis respectivement à la pression dans la conduite de refoulement 6, c'est-à-dire à la pression du côté amont de l'orifice d'étranglement 13, et à la pression régnant du côté aval de cet orifice, dans une con duite 19 à travers laquelle le combustible est envoyé aux injecteurs des chambres de combustion de l'ins tallation.
Le diaphragme 18 est également soumis à la pression d'un ressort 20 présentant une butée mobile qui est commandée par une extrémité d'un levier 21 coopérant avec une série de points d'appui réglables 22 disposés de manière à être effectifs successive ment quand le levier 21 bascule. Ainsi, pour toute position donnée du levier 21, le diaphragme 18 agit par l'intermédiaire de la tige 17 et de la pièce 15 sur la soupape 14, de manière que le débit de la pompe 1 soit réglé de façon à maintenir la chute de pression à travers l'orifice d'étranglement 13, à une valeur correspondant à la position du levier 21.
L'extrémité du levier 21 éloignée de celle comman dant le ressort 20 est actionnée par un piston 23 d'un servomoteur hydraulique qui reçoit son fluide moteur d'une conduite d'alimentation 99 décrite plus loin. La soupape de commande 23a du moteur 23 est actionnée par une capsule 24 soumise à la pression d'entrée du compresseur de l'installation, à travers une conduite 25, l'extrémité de la capsule 24 éloignée de la soupape 23a, étant connectée direc tement à une tige 26 du piston 23. En conséquence, des changements de la pression d'entrée agissant sur la capsule 24 produisent des changements corres pondants de la position du piston 23 et, par l'inter médiaire du levier 21, de la valeur de la chute de pression à travers l'orifice d'étranglement 13.
La conduite 19 communique avec une conduite d'alimentation principale 27 conduisant aux injec teurs de combustible, par une soupape piston 28 de maintien de pression sur les faces opposées de la quelle agissent respectivement la pression régnant dans la conduite 19 et une force combinée due à la pression dans la conduite 27 et à un ressort 29. Cette soupape 28 sert à maintenir une contre-pression dans des limites déterminées dans la conduite 19.
Le manchon 11 est actionné par un levier 30 porté par un arbre de commande principal 31 com mandé par le pilote de l'avion. Le manchon 12a est solidaire du piston 32 d'un servomoteur. Une face de ce piston est soumise à la pression régnant dans une chambre 33 dans laquelle le combustible est admis par un étranglement 34 à partir de la conduite de refoulement 6. Le combustible ainsi admis s'échappe à travers une soupape d'échappement 35 portée par le piston 32 et actionnée par une extré mité d'un levier 36 pivotant en 37, l'autre extrémité du levier étant actionnée par une tige poussoir d'un dispositif 38 thermo-sensible, dont l'ampoule 39 est soumise à la température de l'air à l'entrée du com presseur.
Le piston 32 est un piston différentiel et est agencé pour que la pression dans la chambre 33, si la soupape 35 est fermée, exerce sur le piston 32 une force notablement plus grande que la force oppo sée exercée sur ce piston par la pression dans une chambre 40. On voit ainsi que le piston 32 est tou jours sollicité de façon qu'il tende à occuper une position correspondant à celle de l'extrémité adja cente du levier 36 et, par conséquent, à la tempé rature influençant le dispositif 38.
L'arbre de commande principal 31 est actionné à partir d'une manette commandée par le pilote, par l'intermédiaire d'un bras 41 connecté rigidement à une extrémité de l'arbre 31 et portant une cheville de pivotement 42 sur laquelle est monté à pivot un levier 43 dont une extrémité pivote en 44 sur une extrémité d'une tige 44a, tandis que l'autre extrémité est reliée en 45 à la manette de commande du pilote. Le mouvement de cette manette fait tourner le levier 43 autour du pivot 44, et fait tourner ainsi l'arbre de commande principal 31.
L'arbre 31, comme on l'a vu, est connecté au manchon 11 commandant l'aire effective de l'orifice d'étranglement 13. En outre, il est connecté par un bras 46 à un manchon 47 dans lequel est montée une soupape de commande 48 d'un servomoteur hydraulique, dont le piston 49 a sa tige 50 connectée à un bras porté par un arbre de commande auxi liaire 51 qui est relié par un bras 52 à la soupape 48. Par conséquent, chaque mouvement de l'arbre de commande principal 31 et chaque mouvement cor respondant du manchon 47 déplacent le piston 49, jusqu'à ce que l'arbre 51 soit arrivé en tournant dans une position dans laquelle la soupape 48 occupe à nouveau sa position neutre relativement au man chon 47.
L'arbre de commande auxiliaire 51 porte un levier 53 relié par une biellette 54, un levier 55 et une tringle 56 à un manchon de commande 57 d'un régulateur 58 à vitesse constante, entraîné par le moteur et commandant hydrauliquement le pas des pales de l'hélice à pas variable entraînée par la tur bine. Le levier 53 est monté librement sur l'arbre 51 et, par suite de la réaction exercée sur la tringle 56 par le ressort du régulateur 58, s'appuie normale ment contre une butée réglable 59 montée rigide ment sur l'arbre 51, de manière que la position du levier 53 relativement à l'arbre 51 soit normalement déterminée par la position de la butée 59.
Un levier 59a monté librement sur l'arbre 51 porte une butée réglable 59b et permet de faire tourner le levier 53 au moyen d'une commande indépendante, située à distance de la butée 59, pour augmenter en cas de nécessité la vitesse de la turbine indépendamment de la position de l'arbre principal 31 et de l'arbre auxiliaire 51.
La tige 44n est connectée à une extrémité d'un levier<B>59e</B> et connectée à son autre extrémité en 61 au piston 62 d'un servomoteur hydraulique 60 sur lequel agit de manière différentielle, la pression ré gnant respectivement dans des conduites d'huile 63 et 64 reliées au servomoteur hydraulique de com mande du pas de l'hélice. La pression destinée à réduire le pas agit également contre un ressort 65. La disposition est telle que, pendant la réduction du pas, par exemple à l'approche de l'atterrissage, des arrêts de pas réduit entrent en jeu dans l'hélice pour empêcher une nouvelle réduction du pas.
La pression qui s'établit automatiquement dans la con duite d'huile 63 déplace le piston 62 contre l'action du ressort 65 pour maintenir la vitesse appropriée du moteur et empêcher ainsi cette vitesse de tomber à une valeur pour laquelle une reprise rapide du moteur serait impossible. Des cames 66 et 67 montées respectivement sur l'arbre 31 et l'arbre 51 agissent sur les extrémités oposées d'un levier 68 pivotant en un point inter médiaire de sa longueur sur un bras d'un levier coudé 69 dont l'autre bras agit par une tige 70 sur une extrémité d'un levier 71.
Le levier 71 pivote en un point intermédiaire de sa longueur sur un dispositif thermo-sensible 72 dont l'ampoule 73 est soumise à la température d'entrée de la turbine, et agit par son autre extrémité sur une soupape 74 per mettant l'échappement par une conduite 27' de combustible provenant de la conduite d'alimentation principale 27 si une température déterminée, dépen dant de la position du dispositif, est dépassée dans l'entrée de la turbine. Une autre soupape d'échappe ment 75 commande l'orifice de sortie d'une conduite branchée sur la conduite 27'.
Elle est maintenue nor malement fermée par un ressort 76, mais peut être ouverte par un piston de commande 77 dont la face supérieure est soumise à une pression d'huile, dans une conduite 78,à partir d'un dispositif sensible au couple qui varie avec le couple transmis à l'hélice, de manière que si ce couple, à un instant quelcon que, tend à dépasser une valeur déterminée, le piston 77 se déplace pour ouvrir la soupape 75 et réduire ainsi la quantité de combustible délivrée aux injec teurs par la conduite principale 27. La pression dans la conduite 78 agit aussi sur un autre piston de com mande 79 contre l'action d'un ressort 80, le piston 79 étant associé avec un interrupteur électrique 81 commandant un mécanisme de mise en drapeau de l'hélice.
La disposition est telle que ce mécanisme est normalement hors de fonction, mais entre en fonction pour mettre l'hélice en drapeau si, à un ins tant quelconque, la pression dans la conduite 78 tombe à une valeur indiquant que l'hélice tend à entraîner la turbine.
Un servomoteur hydraulique 82 comprend un piston 83 commandant l'angle d'incidence d'aubes de guidage d'entrée pour l'entrée d'air dans le compres seur de l'installation. Une soupape 84 de ce servo moteur 82 est commandée dans un sens par l'inter médiaire d'un ressort 85 et, dans l'autre, par l'inter médiaire d'une tige 86, actionnée par un diaphragme 87 dont une face est soumise à la pression régnant dans une conduite 88, créée par la rotation du rotor de la pompe à combustible et dépendant par consé quent de la vitesse de la turbine, tandis que l'autre face du diaphragme est soumise à la pression d'en trée de la pompe.
La disposition est telle que le dis positif 82 commande les aubes de guidage d'entrée du compresseur à l'extrémité inférieure du domaine de vitesse de la turbine en fonction de la vitesse de celle-ci, afin d'augmenter l'efficacité du compresseur dans cette partie du domaine de vitesse et de réduire le risque d'à-coups. La tension du ressort 85 varie avec la position du piston 83, grâce à un levier 89 dont l'axe de pivotement 90 est réglable au moyen de pièces de réglage 91, afin que les caractéristiques du réglage effectué par le dispositif 82 puissent être modifiées dans certaines limites.
Un dispositif d'étranglement auxiliaire 92 est associé à la conduite de refoulement 6 de la pompe 1 et comprend un piston 93 pourvu d'un passage d'étranglement 94 à travers lequel la chute de pres sion est maintenue constante par une soupape à pis ton 95 actionnée par une tige 96 du piston 93 à l'encontre de l'action d'un ressort 97. Cette soupape commande l'entrée de combustible depuis un point de la conduite 6, situé. en amont du dispositif d'étran glement principal 10, vers le côté inférieur du piston 93. La chute de pression maintenue à travers l'orifice 94 peut être modifiée par le réglage d'un ressort 98.
Le combustible qui passe à travers le passage d'étranglement 94 s'écoule dans une conduite 99 par laquelle les servomoteurs hydrauliques 23, 48, 49 et 82 sont alimentés en combustible, constituant leur fluide moteur. Une soupape de décharge 100 com mande une communication entre la conduite 99 et une conduite de décharge 101, ramenant le combus tible déchargé à l'aspiration de la pompe 1.
Comme une chute de pression constante est maintenue à travers le passage d'étranglement 94 pendant le fonctionnement de l'installation, il est évident que l'écoulement du combustible à un débit volumétrique constant est maintenu à travers le pas sage 94 et, si aucun des servomoteurs 48, 49 et 82 n'est en fonction, ce combustible s'écoulera par la conduite de décharge 101 à travers la soupape 100. Le ressort tendant à fermer la soupape de dé charge 100 est réglé de façon que cette soupape s'ou vre à une pression telle qu'elle assure dans la con duite 99 une pression appropriée au fonctionnement des servomoteurs hydrauliques 48, 49 et 82.
Par conséquent, quand l'un ou l'autre de ces servo moteurs fonctionne, l'écoulement du combustible à travers le passage de décharge 94 reste inchangé, mais une partie du combustible qui, sans cela, s'échapperait à travers la soupape 100, est utilisée pour actionner le servomoteur. Le débit volumé trique du combustible vers l'orifice d'étranglement principal 13 est ainsi entièrement indépendant du fonctionnement de l'un ou l'autre des servomoteurs mentionnés.
Le déplacement de la tige 70 par l'intermédiaire des leviers 69 et 68 et des deux cames 66 et 67 assure, lors du mouvement de l'arbre de commande principal 31 dans le sens de l'augmentation de la vitesse du moteur, un réglage initial du dispositif thermosensible 72. L'accélération se produisant sans que le dispositif 72 fonctionne de manière effective, ce réglage initial permet le mouvement subséquent de l'arbre de commande auxiliaire 51 qui suit l'arbre 31, achevant la mise en place du dispositif thermo- sensible 72 dans la position requise.
On est certain ainsi que le dispositif 72 n'entre pas en fonction à tort pendant l'intervalle compris entre le mouvement de l'arbre principal 31 et le mouvement subséquent de l'arbre auxiliaire 51 pour effectuer les divers ré glages du mécanisme de commande.
Le débit d'écoulement du fluide s'échappant du cylindre du servomoteur 48, 49 est commandé par un dispositif de retardement à soupapes. Ce dispositif comprend une soupape à tiroir 102, dont l'ouverture effective est commandée par l'arbre de commande auxiliaire 51 par l'intermédiaire d'un levier 103, et une soupape 104 en parallèle avec la première et commandée par le piston de servomoteur 23 par l'intermédiaire d'un arbre 104', les deux soupapes 102 et 104 étant agencées pour commander l'écoule ment du fluide depuis l'extrémité du cylindre du servomoteur 48, 49 à partir de laquelle le fluide s'écoule quand le piston 49 se déplace dans le sens d'une augmentation de la vitesse de la turbine.
Le dispositif d'amortissement comprend encore une sou pape séparée 105, commandée aussi par l'arbre 104' relié au piston de servomoteur 23 et commandant l'écoulement du fluide depuis l'extrémité du cylindre du servomoteur 48, 49 à partir de laquelle le fluide s'écoule quand le piston 49 se déplace dans le sens correspondant à une réduction de la vitesse de la turbine. On voit que la vitesse de déplacement du piston 49 lors de l'augmentation de la vitesse de la turbine est commandée conjointement par la pression d'air à l'entrée du compresseur et par la vitesse de la turbine, tandis que la vitesse du déplacement cor respondant à une réduction de la vitesse de la turbine est commandée seulement par la pression d'entrée d'air.
Un mécanisme de commande de sécurité com prend un arbre 106 actionné en cas de besoin par un levier 107, relié à une commande manuelle, et con necté par un levier 108 et une tige 109 à un levier 110, de manière à rendre le mécanisme indépendant du régulateur 58. L'arbre 106 est relié aussi par un levier 111 à un dispositif 112 de freinage de la turbine, et par une tringle 113,à une soupape 114 permettant de fermer la conduite d'alimentation prin cipale 27 du combustible.
Des dispositifs thermosensibles 115 et 116 sont soumis à la température dans les chambres de com bustion. Ces dispositifs sont agencés pour agir par des leviers 117 et 118 contre des ressorts 119 et sur des soupapes d'échappement 120, 121 commandant des lumières d'échappement dans les conduites 9 et 27' respectivement, de manière à réduire le débit de la pompe 1 et l'alimentation du combustible aux injecteurs si la température en lesdits points dépasse une valeur considérée comme excessive.
Quand un servomoteur fonctionne dans l'instal lation décrite, une certaine proportion du combus tible entrant dans le circuit de dérivation s'écoule vers lui au lieu de s'écouler à travers la soupape de maintien de la pression 100, sans affecter le débit volumétrique du fluide dans ce circuit à partir de la conduite de refoulement.
Par conséquent, la position du mécanisme sensible à la pression qui maintient la chute de pression déterminée à travers l'orifice d'étranglement principal, que ce mécanisme com mande une soupape ou le débit volumétrique d'ali mentation à partir de la pompe, n'est pas affectée par la mise en fonction ou hors fonction du servo moteur, puisque cette position tient toujours compte du débit volumétrique du courant de fluide vers le circuit de dérivation et que ce débit volumétrique reste inchangé par la mise en fonction ou hors fonc tion du servomoteur.
En outre, cet arrangement fournit une servo- pression, qui est la pression maintenue par la sou pape de maintien 100 entre elle et le passage d'étran glement 94 du circuit de dérivation. Cette pression peut avoir toute valeur choisie inférieure à la pres sion dans la conduite de refoulement 6 du combus tible, et qui doit être relativement élevée afin d7assu- rer la pression nécessaire aux injecteurs de combus tible par lesquels le combustible est envoyé dans les chambres de combustion de l'installation.
Cela pré sente un avantage pratique considérable, en ce sens que l'on réduit de manière correspondante la ten dance qu'ont les organes soumis à la servo-pression à être déformés par cette pression, et qu'on évite ainsi le grippage de ces divers organes par suite de distorsion, de même que l'on réduit les difficultés que l'on rencontre à maintenir des joints suffisamment étanches au fluide entre les organes soumis à la servo-pression.