FR2495692A1

FR2495692A1 - Ensemble de commande du combustible pour moteur a turbine a gaz

Info

Publication number: FR2495692A1
Application number: FR8122370A
Authority: FR
Inventors: Trevor Stanley Smith
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1980-12-04
Filing date: 1981-11-30
Publication date: 1982-06-11
Also published as: JPS57122132A; DE3147899A1; IT1139791B; FR2495692B1; IT8125162A0; JPS63610B2

Abstract

CET ENSEMBLE DE COMMANDE COMPREND UNE SOUPAPE 113 DE LIMITATION DE DEBIT DESTINEE A REDUIRE LE DEBIT DE COMBUSTIBLE EN REPONSE A DES NIVEAUX INACCEPTABLES DE CERTAINS PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT DU MOTEUR. LA SOUPAPE 113 COMPREND UN ORGANE DE COMMANDE 140 QUI PEUT ETRE DEPLACE PAR UNE PRESSION PILOTE REGLEE PAR UNE SOUPAPE PILOTE 143, LAQUELLE EST ACTIONNEE PAR UN UNIQUE MOTEUR-COUPLE 169. CE MOTEUR-COUPLE PEUT ETRE EXCITE A UN PREMIER NIVEAU POUR AMENER L'ORGANE DE COMMANDE 140 A UNE POSITION INTERMEDIAIRE DANS LAQUELLE IL REDUIT LE DEBIT DE COMBUSTIBLE ET DANS LAQUELLE UN ORIFICE 166, AU MOINS, RESTE OUVERT. LE MOTEUR-COUPLE 160 PEUT EGALEMENT ETRE EXCITE A UNE SECOND NIVEAU PLUS ELEVE, POUR LEQUEL LA SOUPAPE 113 SE FERME COMPLETEMENT.

Description

La présente invention est relative à un ensemble de commande du combustible pour moteurs à turbine à gaz.

I1 est connu , par exemple d'après le brevet
GB 1 465 480, de réaliser un ensemble de commande du combustible pour moteur à turbine à gaz comprenant un dispositif de dosage variable et une soupape de commande montée en série avec ce dispositif. La soupape de commande précitée est actionnée par une pression pilote pour limiter le débit de combustible dans le cas où des parametres de fonctionnement choisis du moteur dépassent des niveaux prédéterminés.

I1 est également prévu que la pression pilote qui actionne la soupape de commande puisse être relâchée manuellement pour fermer la soupape de commande quand le moteur est ar rêté. Dans les soupapes de commande connues précitées, la pression pilote est commandée par un moteur-couple qui est actionné par des signaux d'intensité de courant provenant d'un circuit de commande qui fonctionne en réponse aux conditions de fonctionnement précitées du moteur. I1 est de plus en plus considéré comme souhaitable d'assurer que tous les aspects de la commande du moteur, y compris l'arrêt du moteur, soient commandés par voie électrique en cours de fonctionnement normal.Dans l'intérêt de la fiabilité, il est également souhaitable que le nombre de composants de l'ensemble de commande, y compris des électro-vannes, soit minimal.

L'invention a pour but de fournir un ensemble de commande du combustible pour moteur à turbine à gaz qui comprenne une soupape de commande combinée de limitation de débit et d'arrêt, et dans lequel les fonctions de limitation de débit et d'arrêt soient commandées par un élément d'actionnement unique commandé electriquement.

L'invention a pour objet un ensemble de commande du combustible pour moteur à turbine à gaz, qui comprend un dispositif de dosage variable et une soupape de limitation de débit montée en série avec ce dispositif, cette soupape de limitation comprenant un organe de commande de débit fonctionnant en réponse à un signal de pression pilote, une soupape pilote destinée à régler le signal de pression pilote, des moyens pour solliciter cette soupape pilote en fonction de la position de fonctionnement de l'organe de commande, un dispositif d'actionnement électrique destiné à solliciter la soupape pilote à 1 l'éncontre des moyens de sollicitation, des moyens pour exciter le dispositif d'ac tionnement à un premier niveau, pour lequel la force qu'il exerce est équilibrée par les moyens de sollicitation pour une position intermédiaire de organe de commande, et des moyens pour exciter le dispositif d'actionnement à un second niveau, pour lequel la force qu' il exerce surmonte les moyens de sollicitation pour toutes les positions de fonctionnement de i 'organe de commande.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels::
la Fig. 1 est me vue schématique d'un moteur à turbine à gaz et d'un ensemble de corjnande de combustible associé conforme à l'invention,
la Fig. 2 est une vue schématique d'un dispositif de dosage variable qui fait partie de l'ensemble de commande de la Fig. 1;
la Fig. 3 est une vue schématique d'une soupape de commande combinée de limitation de débit et as arrêt qui fait partie de l'ensemble de commande de la Fig. 1;
la Fig. 4 est une vue schématique d'un dispositif de commande des ailettes de guidage d'admission pour le moteur de la Fig. 1;;
la Fig. 5 est une vue schématique d'un moteur à turbine à gaz et d'un autre mode de réalisation de l'ensemble de commande de combustible conforme à l'invention;
la Fig. 6-est une vue schématique d'un dispositif de dosage de combustible qui fait partie de l'ensemble de commande de la Fig. 5;
la Fig. 7 est une vue schématique d'une soupape de limitation de débit qui fait partie de l'ensemble de commande de la Fig. 5,
la Fig. 8 est une vue schématique d'une soupape combinée d'augmentation de pression et d'arrêt qui fait partie de l'ensemble de commande de la Fig. 5;
la Fig. 9 est une vue schématique d'un dispositif à soupape de régulationquifait partie de l'ensemble de commande de la Fig. 5; et
la Fig. 10 entre une variante d'agencement de soupape de limitation de débit et de soupape d'augmentation de pression.

Sur la Fig. 1, un moteur 10 à turbine à gaz est alimenté en combustible par une pompe 11, par l'intermédiai- re d'un dispositif de dosage variable 12 et d'une soupape de commande combinée 13 de limitation et d'arrêt, montée en série avec le dispositif 12. La pompe 11 est entrainée mécaniquement par un arbre du moteur 10, et elleest également en liaison d'entrainement avec des générateurs électriques 14 en tandem dont chacun fournit de l'énergie électrique à chacun de deux circuits de commande électrique 15, 16 en tandem.Chacun des circuits 15, 16 fonctionne en réponseà des pararr.ètres de fonctionnement du moteur, tels que par exemple le réglage de commande e du papillon des gaz du moteur, la vitesse N du moteur, les pressions d'admission et de refoulement P1, P3 du compresseur, et la température de combustion T du moteur. Un seul des circuits 15 et 16 est.normalement en fonctionnement, et l'ensemble de commande comporte des moyens, d'un type connu, pour faire passer le fonctionnement sur l'autre de ces circuits encas dematwais fonctionnement du circuit en cours de fonctionnement.Les circuits 15 et 16 engendrent des signaux de sortie sur des lignes 17 conduisant au dispositif de dosage 12 et sur des lignes 18 et 19 conduisant à la soupape 13, d'une manière qui sera décrite plus loin. Les circuits 15 et 16 fonctionnent également en réponse à des signaux d'entrée émis sur des lignes 20 et 21 en provenance du dispositif 12 et de la soupape 13 respectivement. Les circuits 15 et 16 engendrent également des signaux électrique sur une ligne 22 conduisant à un dispositif 23 de commande de la position d'ailettes de guidage d'admission prévues dans le moteur 10, et ces circuits 15 et 16 fonctionnent également en réponse à des signaux d'entrée apparaissant sur une ligne 24 en provenance du dispositif 23.

Le dispositif de dosage variable 12 est représenté plus en détail à la Fig. 2 et reçoit du combustible par un tuyau 30 en provenance de la pompe 11. Le dispositif 12 comprend un organe 31 de commande de dosage qui fonctionne en réponse à une différence entre les pressions régnant dans des chambres respectives 32 et 33. Une soupape 34 comporte deux orifices alignés 35 et 36 et un élément de commande 37 qui peut être actionné par un moteur-couple 38 à deux enroulements pour faire simultanément varier le débit traversant les orifices 35 et 36.L'alimentation en courant des enroulements respectifs du moteur 38 est commandée par les circuits respectifs 15 et 16 au moyen des signaux apparaissant sur les lignes 17.L'orifice 35 se trouve en série avec un étranglement 39 et un filtre 40, entre le tuyau 30 et une oonduite 41 de retour basse pression, la pression régnant dans la chambre 32 étant celle qui règne entre l'orifice 35 et l'étranglement 39. L'orifice 36 se trouve en série avec un autre étranglement 42, entre le filtre 40 et le conduit 41,la pression régnant dans la chambre 33 étant celle qui règne entre l'orifice 36 et l'étranglement 42.

L'organe de commande 31 règle le débit de combustible traversant des orifices 43 pour atteindre un tuyau 44 qui communique avec la soupape 13 de limitation et d'arrêt. La position de fonctionnement de l'organe 31 est détectée par un analyseur de synchronisme 45 qui comporte des jeux à'enroulercents de stator et de rotor en tandea, les signaux de sortie provenant des enroulements de stator respectifs étant engendrés sur les lignes 20 conduisant aux circuits 15 et 16 respectifs. Un ressort de réaction 46 attaque l'organe de dosage 31 et sollicitelélément de commande 37 de façon que le déplacement de l'organe 31 modifie la sollicitation exercée surl' & ément 37 dans le sens qui s'oppose au mouvement précité de l'organe de dosage 31.

La soupape 13 est illustrée plus en détail à la
Fig. 3 et comprend un organe 50 de commande de débit qui peut être actionné pour régler le débit de combustible à travers des orifices 51, entre le tuyau 44 et un tuyau de sortie 52 conduisant au moteur 10. L'organe 50 est sollicité dans le sens de l'ouverture par la pression régnant dans une conduite 53 qui communique avec le filtre 40 (Fig. 2).Une soupape pilote 54 et un étranglement 55 sont montés en série entre les conduits 52 et 53, et l'organe 50 fonctionne en réponse à un signal de pression pilote apparaissant dans une chambre 56 situee entre la soupape 54 et l'é-Lrangleinent 55. Unélémentde commande 57 de la soupape pilote 54 est librement rotatif sur l'arbre d'un moteur-couple 58 à double enroulement et est sollicité par un ressort 65 de façon à fermer la soupape 54. Un levier 59 est fixé sur l'arbre du moteur 58 et peut attaquer l'élé- ment de commande 57. Un ressort de réaction 60 coopère avec l'organe 50 de commande de débit et avec le levier 59 à peu près de la même manière que décrit plus haut au sujet du ressort 46 d dispositif 12.Une soupape 61 prévue entre la chambre 56 et le tuyau 52 est sollicitée par un ressort vers une position de fermeture et coopère avec le levier 59 de facon que la soupape 61 ne soit ouverte que lorsque le levier 59 se trouve dans sa position tournée le plus possible dans le sens anti-horaire, ou au voisinage de cette position, en considérant la Fig. 3.

Une dérivation étranglée 62 relie les tuyaux 44 et 52 en parallèle avec les orifices 51, de manière telle que, dans une position intermédiaire de l'organe de commande 50 dans laquelle les orifices 51 sont obturés, du combustible puisse encore s'écouler vers le moteur par la dérivation 62.

Cependant, l'organe de commande 50 peut venir au contact d'une butée 63, et, dans cette position, les orifices 51, la dérivation 62 et la liaison entre l'étranglement 55 et le tuyau 52 sont tous fermés. Dans cette dernière position, un orifice 64 de l'élément 50 relie la conduite 53 et la chambre 56, de sorte que la pression régnant dans cette chambre 56 est maintenue égale à celle qui règne dans la conduite 53, aussi longtemps que la soupape 61 reste fermée.

Une tringlerie 70 coopère avec l'organe 50 de commande d'écoulement et avec des micro-interrupteurs respectifs 71 et 72, qui engendrent des signaux sur les lignes 21 conduisant aux circuits 15 et 16 6 lorsque l'organe de commande 50 se trouve respectivement dans Sa position de fermeture complète et dans sa position d'ouverture complète
La tringlerie 70 comprend également une partie 73 qui coopère avec une soupape de décharge 74 sollicitée élastiquement, pour ouvrir cette eoupape et relier le tuyau 52 à un raccord 75 d'évacuation basse pression lorsque l'organe de cmmande 50 se trouve dans sa position de fermeture complète.

L'un des enroulements du moteur-couple 58 peut être excité par la ligne 18, et l'autre enroulement peut être excité par une ligne 76 provenant d'un amplificateur 77 qui fonctionne en réponse à la vitesse du moteur N et à la température de combustion T, ainsi qu'à des signaux apparaissant sur la ligne 19 en provenance des signaux commande 15 et 16, cet amplificateur étant alimenté en énergie électrique par le générateur 14 (Fig. 1).Outre
le ressort 60, un autre ressort de réglage 80,antagoniste au ressori 60, agit sur le levier 59 La sollicitation dans
Le sens anti-horaire du levier 59 augmente ainsi lorsque l'organe de commande 50 se déplace vers le bas en direction d'une position de fermeture LU amplificateur 77 comprend des moyens pour limiter e courant passant par la ligne 76 pour définir un premier niveau, ou niveau inférieur, d'excitation qui est insuffisant en lui-même pour faire tourner le levier 59 dans le sens horaire, et par conséquent pou ouvrir la soupape 54, une fois quga été atteinte une position de limitation de 1 organe 50 au cours du déplacement vers le bas de celui-ci Le niveau bas précité d'excitation est tel que, sous l'influence du seul courant passant par la ligne 76, l'organe de commande 50 peut être déplacé vers le bas jusqu'à une position dans laquelle les orifices 51 sont fermés mais la dérivation 62 reste ouverte. Pour continuer à faire descendre l'organe 50 afin de couper complètement le débit de combustible, il est nécessaire de fournir un second niveau plus élevé d'excitation en excitant en supplément l'autre enroulement du moteur 58, par la ligne 18.

En se référant de nouveau à la Fig. 2, on voit qu'un soufflet élastique 81 est soumis intérieurement à la pression régnantdanslaconduite53,c'est-à-dire en fait à la pression régnant dans le tuyau 30. Le soufflet 81 est soumis extérieurement à la pression régnant dans le tuyau 52, par l'intermédiaire d'une conduite 82 provenant de la soupape 13. Le soufflet 81 fonctionne ainsi en réponse à la différence de pression entre l'entrée du dispositif de dosage 12 et la sortie de la soupape de commande 13, et il positionne une soupape pilote 87 disposée en série avec un étranglement 83 entre le filtre 40 et une conduite de régulation 84 qui communique avec le côté amont de la pompe 11, la pression régnant dans la conduite 84 étant la pression de suralimentation fournie par une pompe auxiliaire 85 (Fig. 1).La soupape 87 fonctionne également en réponse à une série d'éléments bimétalliques 86 qui sont eux-mêmes sensibles à la température du combustible dans la conduite 82 et fournissent par conséquent à la soupape 87 un facteur de correction de densité. Une soupape de régulation 88 est sollicitée vers sa position d'ouverture par la pression de suralimentation régnant dans la conduite 84, et elle est sollicitée vers sa position de fermeture par la pression régnant entre la soupape 87 et l'étranglement 83. La soupape 88 est ainsi positionnée en réponse à la perte de charge totale de façon à maintenir cette perte de charge à peu près constante.

En cours de fonctionnement normal de l'ensemble de commande, l'organe de commande de débit de la soupape 13 se trouve dans sa position haute d'ouverture complète, et aucun des enroulements du moteur-couple 58 n'est excité. Dans ces conditions, la soupape 54 est fermée, et la pression qui règne dans la chambre 56 est la pression sous laquelle le combustible est envoyé au moteur dans le tuyau 52. La pression de refoulement de la pompe, appliquée par la conduite 53, pousse l'organe 50 vers sa position la plus haute.Dans le cas où des paramètres choisis de fonctionnement du moteur, par exemple la vitesse N ou la température de combustion T, excèdent des limites prédéterminées, l'amplificateur 77 engendre un signal d'intensité de courant sur la ligne 76 qui mène au premier enroulement du moteur 58, afin de faire tourner le levier 59 dans le sens horaire et d'ouvrir la soupape 54. L'augmentation résultante de pression dans la chambre 56 pousse l'organe 50 vers le bas pour réduire le débit de combustible traversant les orifices 51, et ce déplacement vers le bas s'arrête dans une position d'équilibre dans laquelle la sollicitation nette appliquée par les ressorts 60, 65 et 80 est équilibrée par le couple du moteur 58.Comme indiqué plus haut, le courant qui passe par la ligne 76 fournit un niveau inférieur d'excitation qui est tel que, dans ces conditions, le deplacement vers le bas de l'organe 50 est insuffisant pour l'amener au contact de la butée 63 et fermer la dérivation 62. Ainsi, l'agencement assure une limitation du débit de combustible qui évite une vitesse excessive du moteur ou une température de combustion excessive, mais ne coupe pas complètement le débit de combustible en réponse à de telles conditions.

Lorsqu'on désire arrêter le moteur, un second signal d'intensité de courant est envoyé sur les deux lignes 18 et 19 par le circuit de commande 15, 16 en cours de fonctionnement. Dans ces circonstances, les deux enroulements du moteur 58 sont excités, pour faire tourner le levier 59 dans le sens- horaire et pour maintenir la soupape 54 ouverte à ltencontre de la sollicitation croissante dans le sens anti-horaire exercée par les ressorts 60, 65 et 80 au fur et à mesureque l'organe 50 se déplace vers sa position de fermeture. Dans la position de fermeture complète de l'organe 50, le micro-interrupteur 71 engendre un signal qui a pour résultat que les deux enroulements du moteur 58 sont désexcités.Cependant, lorsque l'organe 50 se trouve dans sa position de fermeture complète, l'étranglement 55 est isolé du tuyau 52, et la haute pression de la conduite 53 est appliquée par l'orifice 64 à la chambre 56 pour maintenir l'organe 50 fermé indépendamment de la position ultérieure de la soupape 54. Dans la position de fermeture de l'organe 50, la partie 73 de la tringlerie 70 ouvre la soupape 74 pour relier le tuyau 52 de sortie de combustible au raccord 75 d'évacuation basse pression.

Lorsque le moteur est démarré, les deux enroulements du moteur 58 sont excités pour faire complètement tourner le levier dans le sens anti-horaire à l'encontre de l'action combinée des ressorts 60, 65 et 80, et, dans cette position complètement tournée dans le sens antihoraire, le levier 59 ouvre la soupape 61, relâchant dans le tuyau 75 la pression régnant dans la chambre 56. A ce stade, de l'air éventueller;ent refoulé çar la ti-j- lu peut être purgé par la conduite 53, 1 ' orifice 64 et la soupape 61.

Le relâchement de la pression régnant dans la chambre 56 permet à la pression de combustible régnant dans la conduite 53 de soulever l'organe 50 jusqu'à sa position d'ouverture complète. Dans cette position, la partie 73 de la tringlerie 70 permet la fermeture de la soupape 74 par son ressort.

La tringlerie 70 actionne également le micro-interrupteur 72 de façon à désexciter les deux enroulements du moteur 58, à la suite de quoi le levier 59 retourne à une position d'équilibre dans laquelle les deux soupapes 54 et 61 sont fermées. Avec la soupape 54 fermée, la pression qui règne dans la chambre 56 est celle régnant dans le tuyau 52, et l'orqane 50 est maintenu dans sa position supérieure d'ouverture complète par la pression régnant dans la conduite 53. Cet état correspond au fonctionnement normal de l'ensemble de commande, dans lequel la soupape 13 n'a pratiquement aucun effet sur le débit de combustible et la soupape de régulation 88 (Fig. 2) fonctionne effectivement en réponse à la chute de pression aux bornes du dispositif de dosage 12 seul.

Si, ensuite, la vitesse N du moteur ou la température de combustion T excède des limites prédéterminées, l'amplificateur 77 envoie un courant d'excitation, sur la ligne 76, au premier enroulement du moteur 58, ce qui fait tourner le levier 59 dans le sens horaire pour soulever l'tlément57et ouvrir la soupape 54. L'augmentation résultante de la pression pilote qui règne dans la chambre 56 déplace l'organe de commande 50 vers le bas pour réduire le débit à travers les orifices 51, ce jusqu'à ce que la sollicitation réduite du ressort 60 permette aux ressorts 65 et 80 de faire tourner le levier 59 dans le sens antihoraire, à l'encontre du couple du moteur 58, et de fermer la soupape 54.Le levier 59 se déplace alors dans le sens anti-horaire au fur et à mesure que la force exercée par le ressort 60 diminue,jusqu'à ce qu'une position d'équilibre soit atteinte dans laquelle les forces exercées par les ressorts 60, 65 et 80 équilibrent le couple du moteur 58, l'organe 50 fermant partiellement les orifices 51 dans cette position d'équilibre. Comme Indiqué plus haut, le courant fourni au moteur 58 par la ligne 76 est limité de façon que la soupape 54 se ferme avant que l'organe 50 n'atteigne la butée 63, de sorte qu'un débit de combustible limité envoyé au moteur 10 est maintenu et traverse la dérivation 62.

Le dispositif 23 de commande des ailettes de guidage d'admission est représenté plus en détail à la Fig. 4 et est actionné par une pression pneumatique élevée provenant d'un compresseur du moteur 10 et envoyée par une conduite 90. Une tringlerie 91 est accouplée aux ailettes de guidage d'admissiondumoteur et est actionnée par un ou plusieurs vérins pneumatiques 92 qui fonctionnent en réponse à des signaux de pression pneumatique provenant de la conduite 90 à travers une soupape 93. La soupape 93 comporte des orifices alignés 94, 95 qui communiquent avec la conduite 90 par l'intermédiaire d'étranglements respectifs 96, 97.

Les débits d'air traversant les orifices 94, 95 et parvenant à un orifice d'échappement 98 sont variables simulta dément grâce à un organe de commande 99 qui peut être actionné par un moteur-couple 100 à deux enroulements en réponse à des signaux apparaissant sur la ligne 22 en provenance du circuit de commande 15, 16 en cours de fonctionnement. Les pressions pneumatiques régnant entre l'orifice 94 et l'étranglement 96 et entre l'orifice 95 et l'etrangle- ment 97 sont appliquées à des côtés opposés respectifs des vérins 92. La position de la tringlerie 91, et par conséquent celle des ailettes de guidage d'admission, est captée par un analyseur de synchronisme 101 analogue à l'analyseur 45 illustré à la Fig. 2 et engendrant des signaux de réaction de position sur la ligne 24 conduisant aux circuits 15 et 16.Les ailettes de guidage d'admission du moteur sont ainsi positionnées en fonction des conditions de fonctionnement du moteur captées par les circuits 15 et 16.

En variante , les signaux peuvent être émis sur les deux lignes 18 et 75 lorsque la vitesse N ou la température T excède un niveau permis, afin d'exciter les deux enroulements du moteur 58 à un premier niveau inférieur, les deux enroulements étant excités à un second niveau supérieur lorsque l'on désire arrêter le moteur.

Dans une autre variante , le moteur-couple 58 de la soupape 13 peut comporter un enroulement unique qui est excité à des premier et second niveaux respectivement pour limiter le débit et pour que la soupape 13 provoque l'arrêt.

Dans le mode de réalisation représenté aux Fig.5 à 9, un moteur 110 à turbine à gaz est alimenté en combustible à partir d'une pompe 111 à déplacement positif, par l'intermédiaire d'un dispositif de dosage variable 112 et d'une soupape 113 de limitation de débit montée en série avec le dispositif de dosage 112. Des circuits de commande électriques en tandem, indiqués en 114, correspondent aux circuits 15 et 16 décrits en liaison avec le mode de réalisation précédent, et ils sont de même alimentés en énergie par des générateurs électriques en tandem entraînés par le moteur 110.Les circuits de commande 114 fonctionnent en réponse à une série de paramètres de fonctionnement dumoteui tels que par exemple le réglage de commande e du papillon des gaz du moteur, la vitesse N du moteur, les pressions P et P3 d'admission et de refoulement du compresseur, et la température de combustion T du moteur. Un seul de ces circuits électriques en tandem est normalement en fonctionnement, et l'ensemble de commande comprend des moyens d'un type connu pour faire fonctionner l'autre de ces circuits dans le cas d'un mauvais fonctionnement du circuit en cours de fonctionnement. Le débit de combustible envoyé au moteur 110 à partir de la soupape de limitation 113 l'est par l'intermédiaire d'un dispositif combiné 115 formant soupape d'augmentation de pression et de coupure.Une soupape de régulation pilotée 116 fonctionne en réponse à une différence pression entre la sortiedela pompe 111 et celle de la soupape de limitation 113, pour renvoyer du combustible à l'entrée de la pompe 111 et maintenir ladite différence de pression à peu près constante.

Le dispositif de dosage variable 112 est représenté plus en détail à la Fig. 6, et il reçoit du combustible de la pompe 111 par une conduite d'alimentation 120. Le dispositif 112 comprend un organe de commande de dosage 121 qui fonctionne en réponse à la pression régnant dans une chambre 122. Une soupape 123 et un étranglement 124 sont disposés en série entre une chambre 125 et une conduite d'alimentation haute pression 129 qui conduit à un raccordement 126, pourvu d'un filtre (Fig. 9), avec la conduite principale 120 d'alimentation en combustible. La chambre 125 communique par une conduite 127 avec un passage de sortie 128 de la soupape 113 de limitation de débit. La pression qui règne dans la chambre 122 est celle observée entre la soupape 123 et l'étranglement 124. La soupape 123 peut être déplacée par rotation au moyen d'un moteur-couple 130 à double enroulement.L'alimentation en courant des enroulements respectifs du moteur 130 est commandée par des signaux envoyés sur deux lignes respectives 131 par les circuits respectifs de la commande électrique 114, chaque enroulement séparé du moteur-couple 330 servant à actionner la soupape 123.

L'organe de commande 121 règle le débit de combustible à travers des orifices 132 rebouchant dans un tuyau 133 qui conduit à la soupape 113 de limitation de débit. La position de fonctionnement de l'organe de commande 121 est détectée par un analyseur de synchronisme 134 qui possède des jeux d'enroulements de rotor et de stator en tandem, des signaux de sortie provenant des enroulements de stator respectifs étant envoyés par des lignes 135 aux circuits respectifs en tandem de la commande 114. Un ressort de réaction 136 coopère avec l'organe de dosage 121 et avec la soupape 123 de façon que le déplacement de l'organe 121 modifie la sollicitation exercée sur la soupape 123 de manière à faire varier la-pression régant dans la chambre 122 dans le sens qui s'oppose audit mouvement de l'organe de dosage 121.

La soupape 113 de limitation de débit est représen- tée plus en détail à la Fig. 7 et comprend un organe 140 de commande de débit qui peut être actionne pour régler le débit de combustible traversant des orifices 141 situés entre le tuyau 133 et le passage de sortie 128. L'organe 140 est sollicité dans le sens de l'ouverture par la pression régnant dans une chambre 142 qui se trouve entre une soupape 143 et des étranglements 144. La soupape 143 communique avec le tuyau de sortie 133 du dispositif de dosage 112 par l'inter médiaire d'une chambre 145et d'une ónduite 146, et avec la chambre 142 par I'intermédiaired'une conduitel47 qui débouche dans la chambre 142 par un siège de soupape 148.Un obturateur hémisphérique 149 est porté par l'organe de commande 140 et coopère avec le siège 148 pour empêcher l'écoulement à travers la conduite 147 lorsque l'organe 140 se trouve dans sa position de fermeture complète. La chambre 142 communique par l'intermédiaire des étranglements 144 avec une conduite d'alimentation 150 conduisant aux buses de démarrage du moteur 110. Une condùite 151 relie la conduite d'alimentation 150 à la chambre 145 par l'interme- diaire d'une autre soupape 152. Des éléments de commande 153, 154 des soupapes respectives 143, 152 sont montés de façon à pouvoir osciller librement et indépendamment autour d'un axe commun 155.Un ressort de traction 156 de réaction relie l'organe de commande 140 et l'élément de commande 153 de manière que l'élément 153 soit sollicité vers une position d'ouverture à l'encontre de l'action d'un ressort de traction réglable 157. L'élément de commande 154 est sollicité par un ressort 158 vers une position de fermeture de la soupape 152.

Un moteur-couple à double enroulement,indiqué en 160, comporte un élément de sortie 161 qui attaque les éléments de commande 153, 154 et peut tourner dans le sens horaire autour de l'axe 155 pour fermer la soupape 143 et dans le sens anti-horaire pour ouvrir la soupape 152. Le moteur-couple 160 comporte deux enroulements, dont l'un peut être excité par une ligne 162 provenant de la commande électrique 114 et dont l'autre peut être excité par une ligne 163 provenant d'un amplificateur 164 qui fonctionne en réponse à la vitesse du moteur N et à la température de combustion T, et également en réponse à des signaux émis sur une ligne 165 par la commande électrique 114.

Le mouvement dans le sens horaire de l'élément de commande 153 réduit la pression régnant dans la chambre 142,ce qui permet à l'organe de commande 140 de se déplacer vers le bas pour réduire le débit qui traverse les orifices 141. Ce mouvement de descente accroît la tension du ressort 156, ce qui tend à ouvrir la soupape 143, et l'organe de commande 140 s'arrête dans une position d'equilibre dans laquelle la force de réaction exercée surl'Clment153 est équilibrée par le couple du moteur 160. L'amplificateur 164 comprend des moyens pour limiter le courant qui passe sur la ligne 163 de manière quesecourant seul soit insuffisant pour faire tourner l'élément 153 dans le sens horaire, et donc pour fermer la soupape 143, une fois que l'organe de commande 140 a atteint une position de limitation au cours de son mouvement de descente. Le courant limité passant sur la ligne 163 fournit un premier niveau bas d'excitation qui est tel que l'organe de commande 140 se déplace jusqu'à une position dans laquelle les orifices 141 sont fermés mais dans laquelle un orifice de dérivation 166 reste ou vert. Pour que l'organe de commande 140 continue à descendre pour couper complètement le débit de combustible, il est nécessaire d'exciter en plus l'autre enroulement du moteur 160 par la ligne 162.Lorsque l'on désire l'arrêt, on fournit un niveau supérieur d'excitation par des signaux envoyés sur les lignes 162 et 165, et l'amplificateur 164 répond au signal de la ligne 165 pour envoyer du courant sur la ligne 163, indépendamment du niveau de la vitesse N du moteur et de la température de combustion T.

Si, en réponse à des signaux d'arrêt émis sur les lignes 162 et 165, l'organe de commande 140 est descendu de façon à obturer les orifices 141 et 166, le siège de soupape 148 se ferme aussi. Le moteur-couple 160 peut ensuite être désexcité, et l'organe de commande 140 restera dans sa position de fermeture.Dans cet état, le passage de sortie 128 communique, par l'intermédiaire des orifices 141 et d'une gorge périphérique 168 prévue sur l'organe 140, avec une conduite de retour 167 à basse pression.

Lorsque le moteur 110 doit être démarre, le moteurcouple 160 est excité dans le sens anti-horaire, ouvrant la soupape 152 et appliquant une haute pression de combustible, par I'intermédiaire de la conduite 151, dans la chambre 142, et également, par l'intermédiaire de la conduite d'alimentation 150, aux buses de démarrage du moteur.

Lorsque l'organe de commande 140 s'est déplacé vers le haut et que le siège de soupape 148 est découvert, le moteur-couple 160 peut être désexcité, fermant la soupape 152. Une pression pilote et un débit de combustible de refroidissement vers les buses de démarrage sont de nouveau disponibles par la conduite 147. Dans la position de fermeture de l'organe de commande 140, la conduite d'alimentation haute pression 129 communique avec la chambre 145 par l'intermédiaire d'un orifice 169, du tuyau 133 et de la conduite 146. Par conséquent, lors du démarrage, une haute pression est appliquée à la conduite 151 par l'intermédiaire de la soupape 152 et assure l'existence d'une pression adéquate dans la conduite 150 d'alimentation des buses de démarrage, cette pression étant également disponible dans la chambre 142 pour ouvrir la soupape 113.

La soupape combinée d'augmentation de pression et de coupure est représentée plus en détail à la Fig. 8 et reçoit du combustible par le passage de sortie 128 de la soupape de limitation 113. Un tiroir obturateur 170 est sollicité vers une position de fermeture,contre une butée 171, par un ressort 172 et par une pression prise entre deux étranglements 173, 174 (Fig. 5) situés respectivement dans une conduite haute pression 175 provenant du raccordement à filtre 126 (Fig. 9) et dans la conduite de retour basse pression 167. Des passages de sortie 176, 177 communiquent respectivement avec des collecteurs supérieur et inférieur de combustible du moteur 110.L'action du tiroir 170 est telle que le combustible n'arrive auxvpassages de sortie 176, 177 que lorsque la pression qui règne dans le circuit en amont de la soupape 115 atteint un niveau suffisamment élevé pour fournir d'autres pressions adéquates pour le fonctionnement de l'ensemble de commande. En l'absence d'une pression suffisante dans le passage de sortie 128, la soupape 115 agit pour réduire le débit. La soupape limiteuse 113 peut ainsi servir de soupape pilote pour la soupape 115, puisque, lorsque la soupape 113 est fermée, la pression qui règne dans le passage 128 est relâchée dans la conduite de retour basse pression 167.

Lorsque la soupape 113 est fermée, une butée 178 prévue sur le tiroir 170 ouvre une soupape de vidange 179 qui relie le passage 177 à une évacuation 180, le passage 176 étant également mis à la vidange par l'intermédiaire d'un étranglement 181 (Fig. 5) qui relie les paasages 176 et 177. La butée 178 actionne également un interrupteur 182 pour indiquer que le débit de combustible a été coupé.

Le dispositif à soupape de régulation représenté à la Fig. 9 comporte un soufflet 190 qui est soumis intérieurement à la pression de refoulement de la pompe qui règne dans la conduite 129, et extérieurement à la pression regnant dans le passage de sortie 128 de la soupape de limitation ll3, par l'intermédiaire de la conduite 127, de la chambre 125 du dispositif de dosage 112, et d'une conduite 191. Le soufflet 190 agit sur un bras de commande 192 d'une soupape 193 qui se trouve en série avec un étranglement 194 situé entre le raccordement à filtre 126 et la conduite 191. Le bras 192 subit également l'action d'un empilement 195 de disques bimétalliques qui sont sensibles à la température du combustible, et qui modifient par conséquent le débit traversant la soupape 193 en fonction de cette température.Une soupape de régulation 195 peut être actionnée pour renvoyer du combustible de la conduite d'alimentation 120 au côté amont de la pompe 111 par une conduite de retour 196. La soupape de régulation 195 fonctionne en réponse à la pression régnant entre la soupape 193 et l'étranglement 194, cette pression dépendant de la perte de charge aux bornes de l'agencement en série du dispositif de dosage 112 et de la soupape 113 de limitation de débit, et elle sert à maintenir à peu près constante cette perte de charge. Un ressort 197 sollicite la soupape de régulation 195 vers une position de fermeture lorsque la pression d'alimentation fournie par la pompe 111 est faible.

En cours de fonctionnement normal, la soupape 113 de limitation de débit est grande ouverte et n'impose à peu près aucune perte de charge au débit de combustible qui la traverse. La perte de charge aux bornes du dispositif de dosage 112 est donc à peu près constante. La pression pilote réglée par la soupape 123 du dispositif de dosage 113 est fournie, par l'intermédiaire des conduites 127 et 129, par la chute de pression de dosage, et les forces de pression agissant sur cette soupape sont à peu près constantes.

De plus, le débit pilote traversant le dispositif de dosage 112 est finalement évacué par la conduite 127 dans le passage de sortie 128, et fait ainsi partie de l'alimentation en combustible du moteur. Le débit pilote traversant la soupape de limitation 113 est évacué par la conduite 150 vers les buses de démarrage du moteur, et fait donc également partie de l'alimentation en combustible du moteur.

Cet agencement a pour résultat que l'on ne demande pas à la pompe 111 de développer une capacité supplémentaire pour le débit pilote, contrairement à ce qui se passe dans des ensembles de commande connus dans lesquels les débits pilotes sont renvoyés à la basse pression en amont de la pompe.

En variante, on peut envoyer des signaux sur les deux lignes 162 et 163 lorsque la vitesse N ou la température T dépasse un niveau autorisé, pour exciter les enroulements du moteur 160 à un premier niveau bas. Lorsque l'on désire l'arrêt, on envoie un courant plus fort sur la ligne 162, et un signal envoyé sur la ligne 165 a pour effet que l'amplificateur 164 envoie un courant plus fort sur la ligne 163, de sorte que les deux enroulements du moteur 160 sont excités à un niveau supérieur, fermant la soupape 113.

Dans une autre variante, le moteur 160 peut comporter un enroulement unique qui peut être excité soit à un niveau bas, soit à un niveau haut, pour assurer la limitation du débit ou l'arrêt respectivement.

La Fig. 10 représente une variante d'agencement d'une soupape de limitation de débit et d'une soupape d'augmentation de pression qui peut remplacer la soupape correspondante décrite ci-dessus en référence aux Fig. 5 à 9. Les liaisons fluidiques et électriques de la soupape représentée à la Fig. 10 portent les mêmes numéros de référence que les liaisons correspondantes des Fig. 5 à 9.

Sur la Fig. 10, une soupape 210 de limitation de débit peut recevoir du combustible par la conduite 133 en provenance du dispositif de dosage variable 112, pour délivrer ce combustible à un dispositif 213 combiné formant soupape d'augmentation de pression et de coupure, par l'intermédiaire d'un débitmètre 211 et d'une conduite 212.

Le dispositif 213 est à peu près identique au dispositif 115 décrit ci-dessus en référence à la Fig. & à l'exception du fait qu'il est prévu un orifice supplémentaire, indiqué par son contour pointillé en 214 à la Fig. 8, qui communique avec les buses de démarrage du moteur par l'intermédiaire d'une conduite 215.

La soupape 210 comprend un organe de commande de débit 216 qui peut se déplacer pour régler le débit de combustible traversant des orifices 217 situés entre le tuyau 133 et une sortie 218 menant au débitmètre 211. L'organe de commande 216 fonctionne en réponse à une pression pilote régnant dans une chambre 219, cette pression étant celle qui règne entre un étranglement 220 et une soupape 221 montés en série entre la conduite d'alimentation haute pression 129 et une chambre 222, laquelle chambre 222 communique avec la sortie 218. Une soupape 223 à deux positions coupe, dans une position,la communication entre la chambre 222 et la ligne 215, et, dans son autre position, elle coupe la communication entre la chambre 222 et un orifice 224.Des éléments de commande 225, 226 des soupapes respectives 221, 223 sont montés de façon à pouvoir osciller librement et indépendamment autour d'un axe commun 227. Un ressort de traction 228 de réaction relie l'organe de commande 216 et l'élément de commande 225 de façon que ce dernier soit sollicité vers une position de fermeture à l'encontre d'un ressort de traction réglable 229.L'élément de commande 226 est sollicité par un ressort 230 vers une position dans laquelle le débit vers la conduite 215 est coupe
Un moteur-couple 231 à double enroulement comporte un élément de sortie 232 qui attaque les éléments de commande 225 et 226 et qui peut tourner dans le sens horaire autour de l'axe 227 pour ouvrir la soupape 221, et dans le sens horaire pour déplacer l'élément 226 à l'encontre du ressort 230 pour permettre l'écoulement dans la conduite 215 et pour couper la communication avec l'orifice 224.Un premier enroulement du moteur 231 peut être excité par la ligne 162 provenant de la commande électrique 114 (Fig. 5), et l'autre enroulement du moteur 160 peut être excité par la ligne 163 provenant de l'amplificateur 164 (Fig. 5), lequel fournit un signal d'intensité limitée sur la ligne 163 en réponse à des valeurs excessivement élevées de la vitesse N du moteur ou de la température T. Dans ces circonstances, l'élément de sortie 232 tourne dans le sens horaire pour ouvrir la soupape 221 à l'encontre de l'action du ressort 228, et la réduction de pression dans la chambre 219 permet à l'organe de commande 216 de descendre pour réduire le débit qui traverse les orifices 217.Le courant limité qui passe sur la ligne 163 est -insuffisant pour déplacer l'élément 225 dans le sens horaire, et donc pour maintenir ouverte la soupape 221, une fois que l'organe de commande 216 a atteint une position de limitation au cours de son mouvement descendant. Le courant d'intensité limitée qui passe sur la ligne 163 fournit un niveau bas d'excitation qui est tel que l'Qrgane de commande 216 peut se déplacer jusqu'à une position dans laquelle les orifices 217 sont fermés mais dans laquelle un orifice de dérivation 233 reste ouvert. Pour que l'organe de commande 216 continue à descendre pour couper complètement le débit de combustible, il est nécessaire d'exciter l'autre enroulement du moteur 231 par la ligne 162. Lorsque llon désire l'arrêt, un niveau supérieur d'excitation est fourni sur les deux lignes 162 et 163, comme décrit plus haut.

Si, en réponse à des signaux d'arrêt envoyés sur les lignes 162 et 163, l'organe de commande 216 est descendu pour fermer les orifices 217 et 133, la chambre 219 communique avec l'orifice 224 par l'intermédiaire d'un orifice 234 prévu dans l'organe de commande 216. Dans ces conditions, la chambre 219 communique avec la conduite de retour basse pression 167 par l'orifice ouvert de la soupape 223 et la chambre 222. La sortie 218 communique également avec la conduite de retour basse pression 167 par l'intermédiaire de la chambre 222. Le moteur-couple 231 peut ensuite être désexcité et la soupape de 221 fermée sans affecter la position de l'organe de commande 216.

Lorsque le moteur doit être démarré, le moteurcouple 231 est excité dans le sens anti-horaire pour couper la communication entre la chambre 222 et l'orifice 224 et relier la chambre 222 à la conduite 215 d'alimentation des buses de démarrage. La soupape 221 se ferme, et la haute pression envoyée dans la conduite 129 soulève l'organe de commande 216 pour ouvrir les orifices 233 et 217. Ce depla- cement de l'organe de commande 216 ferme l'orifice 224, et le moteur-couple 231 peut ensuite être désexcité sans affecter le fonctionnement de l'ensemble de la soupape 210.

Comme indiqué plus haut, pendant le démarrage, du combustible est directement envoyé aux buses de démarrage depuis la chambre 222 et la soupape 223. Puis, la soupape combinée 213 d'augmentation de pression et d'arrêt s'ouvre et, après désexcitation du moteur-couple 231, un débit de combustible de refroidissement est envoyé aux buses de démarrage par l'orifice 214 et la conduite 215.

En variante, les deux bobines du moteur-couple 231 peuvent être excitées à un niveau bas pour que la soupape 210 assure une limitation de débit, et à niveau supérieur pour assurer-la coupure, comme décrit ci-dessus en référence aux Fig. 3 et 7.

Dans une autre variante, le moteur-couple 231 peut comporter un enroulement unique pouvant être excité à des premier et second niveaux respectivement pour limiter le débit ou l'interrompre.

Claims

- REVENDICATIONS

1.- Ensemble de commande du combustible pour moteur à turbine à gaz, du type comprenant un dispositif de dosage variable et une soupape de limitation de débit montée en série avec ce dispositif de dosage, la soupape de limitation comprenant un organe. de commande de débit fonctionnant en réponse à une pression pilote, une soupape pilote destInée à régler la pression pilote, des moyens pour solliciter la soupape pilote en fonction de la position de fonctionnement de l'organe de commande, un.dispo- sitif d'actionnement électrique destiné à solliciter la soupape pilote à l'encontre de ces moyens de sollicitation, et des moyens pour exciter le dispositif d'actionnement dans un premier sens, cet ensemble étant caractérisé en ce que lesdits moyens pour exciter le dispositif d'actionnement (58; 160;; 231) comprennent un circuit (77; 164) pour exciter ledit dispositif (5; 160; 231) à un premier niveau pour lequel la force qu'il exerce est équilibrée par lesdits moyens de sollicitation (60, 65, 80; 156, 157; 228, 229) dans une position intermédiaire de 11 organe de commande (50; 140; 216), et un circuit (15, 16, 114) pour exciter ledit dispositif (58; 160; 231) dans ledit premier sens à un second niveau pour lequel la force qu'il exerce surmonte l'action desdits moyens de sollicitation (60, 65, 80; 156, 157; 228, 229) dans toutes les positions de fonctionnement de l'organe de commande (50; 140; 216) pour maintenir la pression pilote à une valeur pour laquelle l'organe de commande (50; 140; 216) est poussé jusqu'à une position de fin de course.

2.- Ensemble suivant la revendication I, caractérisé en ce que ledit dispositif d'actionnement (50; 160; 231) comporte deux éléments pouvant être excités, ledit circuit (77; 164) destiné à exciter ledit dispositif (58; 160; 231) audit premier niveau excitant l'un de ces deux éléments, et ledit circuit (15; 16; 114) destiné à exciter ledit dispositif audit second niveau provoquant l'excitation de ces deux éléments

3.- Ensemble de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d'actionnement (58; 160; 231) comporte deux éléments pouvant être excités, lesdits circuits (15, 16, 77; 114, 164) destinés à exciter ledit dispositif (58; 160; 231) excitant ces deux éléments soit à un premier niveau soit à un second niveau.

4.- Ensemble de commande suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soupape de limitation (13; 113;210) comprend un premier (53; 141; 217) et un second (62; 166; 217) orifices en parallèle à travers lesquels le combustible peut s'écouler du dispositif de dosage (12; 112) au moteur (11; 110), lesdits moyens de sollicitation (60, 65, 80; 156, 157; 228, 229) pouvant etre réglés de façonque ledit second orifice (62; 166; 217) reste ouvert dans ladite position intermédiaire de l'organe de commande de débit (50; 140; 216).

5.- Ensemble de commande suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soupape pilote (143; 221) est disposée dans un trajet d'écoulement de combustible (146, 150; 129, 218) conduisant au moteur (110).

6.- Ensemble de commande suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de dosage variable (112) comprend un organe de commande (121) fonctionnant en réponse à une seconde pression pilote, et une soupape pilote (123) disposée dans un trajet d'écoulement de combustible qui s'étend entre le côté amont du dispositif de dosage (112) et le moteur (110), l'ensemble de commande comprenant des moyens (116) pour maintenir une différence de pression à peu près constante entre une entrée et une sortie du dispositif de dosage (112).

7.- Ensemble de commande suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'excitation comprennent un circuit (77; 164) qui, en réponse à des niveaux de parar..ètres prédéterminés de fonctionnement du moteur (N, T), fournit un signal d'excitation audit premier niveau lorsque l'un guelconque desdits niveaux des paramètres de fonctionnement excède une limite prédéterminee.

8.- Ensemble de commande suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ledit circuit (77; 164), en réponse à un signal indicatifd'un désir d'interruption du débit du combustible, fournit un signal d'excitation audit second niveau.

9.- Ensemble de commande suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe de commande de débit (140; 216) de la soupape de limitation comprend un dispositif (149; 234) qui peut être actionné, dans ladite position de fin de course de l'organe de commande (140, 216),pour maintenir la pression pilote à un niveau qui assure le maintien dans cette position de fin de course de l'organe de commande (140; 216).

10.- Ensemble de commande suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour exciter ledit dispositif d'actionnement (58; 160; 231) dans un second sens, et une seconde soupape pilote (61; 152; 223) qui peut être actionnée par le déplacement dudit dispositif d'actionnement dans ledit second sens pour modifier la pression pilote de manière à écarter l'organe de commande de débit (50; 140; 216) de ladite position de fin de course.