FR2524066A1 - Systeme de commande de combustible pour moteur a turbine a gaz - Google Patents

Abstract

SYSTEME DE COMMANDE DE COMBUSTIBLE POUR UN MOTEUR A TURBINE A GAZ TURBO-MOTRICE 10 DANS LEQUEL LE COMBUSTIBLE EST DOSE EN PROPORTION DE LA VALEUR DE LA PRESSION DE CONTROLE ET UN REGULATEUR 40 ASSURE D'ABORD L'ABAISSEMENT DE LA PRESSION DE DECHARGE D'UN COMPRESSEUR 18 A LA PRESSION DE CONTROLE, PUIS PROVOQUE L'ACCROISSEMENT DE LA PRESSION DE COMMANDE VERS LA PRESSION DE DECHARGE DU COMPRESSEUR 18 A UN TAUX RELATIVEMENT RAPIDE; L'AMELIORATION RESIDE DANS L'ADJONCTION D'UNE SOUPAPE 103 ET D'UN ACCUMULATEUR 166 QUI ASSURENT LE RETARDEMENT DU TAUX D'ACCROISSEMENT DE LA PRESSION DE COMMANDE VERS LA PRESSION DE DECHARGE DU COMPRESSEUR 18 DE FACON QUE L'INSTABILITE DU COMPRESSEUR SOIT EVITEE MEME SI LE MOTEUR 10 EST ACCELERE AVANT LA STABILISATION DE LA TEMPERATURE INTERNE.

Description

L'invention est relative de façon générale aux systèmes de commande de

combustible pour les moteurs à

turbine à gaz et, plus particulièrement, à une améliora-

tion d'un tel système de commande de combustible, grâce à laquelle une instabilité du compresseur est évitée dans

certaines conditions de fonctionnement du moteur.

De façon idéale, un système de commande de com-

bustible pour un moteur à turbine à gaz turbo-motrice

règle l'écoulement du combustible vers la chambre de com-

bustion du moteur à des taux compatibles avec la puissan-

ce demandée au moteur et en évitant les conditions d'ins-

tabilité du compresseur traduites par une saute de pres-

sion ou une perte de vitesse Les commandes de combusti-

ble typiques réalisent cet objectif en cas de fonctionne-

ment du moteur à régime fixe et en cycles transitoires d'accélération et de décélération lorsque les cycles sont

suffisamment espacés en temps pour permettre à la tempé-

rature des composants internes du moteur de se stabiliser.

Lorsque l'intervalle de temps entre les cycles est insuf-

fisant pour assurer la stabilisation de la température, le régime normal d'alimentation de combustible pourrait

empiéter sur une zone d'instabilité du compresseur dépla-

cée temporairement à cause des conditions de températures non' stabilisées à l'intérieur du moteur Pour éviter un tel empiètement, des systèmes chers et compliqués ont été

proposés pour souffler l'air du compresseur avant le dé-

but d'instabilité du compresseur En variante, on a pro-

nosé un système de contrôle de combustible qui incorpore un mécanisme de retardement destiné à maintenir un ratio combustible/air plus pauvre que la normale pour une durée

choisie après que le moteur atteigne la vitesse de ralen-

ti, indépendamment de la demande de puissance postérieure.

Un système de contrôle de combustible pour un moteur à turbine à gaz conforme à cette invention représente une amélioration par rapport à ces systèmes et les autres

déjà connus.

Conformément à la caractéristique principale, l'invention propose un svstème amélioré de commande de combustible pour un moteur à turbine à gaz, grâce auquel l'instabilité du compresseur est simplement, efficacement

et économiquement évitée pendant les cycles répétés rap-

prochés d'accélération et de décélération Une autre ca-

ractéristiaue de l'invention est qu'elle propose un sys-

tème amélioré de commande de combustible pour un moteur à turbine à gaz, grâce auquel l'écoulement de combustible

est proportionnel à une pression de contrôle dont la va-

leur dépend de la pression de décharge du compresseur et de la vitesse du moteur et grâce auquel l'instabilité du

compresseur est évitée par un retardement du taux d'ac-

croissement de la pression de contrôle et le retardement

conséquent du taux d'accroissement du débit de combusti-

ble Une autre caractéristique de l'invention réside dans

l'adjonction dans le système amélioré de contrôle de com-

bustible pour un moteur à turbine à gaz d'une soupape qui

fonctionne pendant l'accélération du moteur pour mainte-

nir une différence réglée entre une pression de décharge du compresseur plus forte et une pression de contrôle

plus faible, et dans l'adaptation de moyens d'asservisse-

ment qui fonctionnent pendant le fonctionnement de la soupape pour réduire la différence de pression réglée à un taux déterminé de façon que la pression de contrôle et le débit de l'écoulement de combustible correspondant

s'accroissent à des taux suffisamment retardés pour évi-

ter le début d'instabilité du compresseur Une autre ca-

ractéristique de l'invention réside dans l'adaptation dans le système amélioré de contrôle de combustible pour un moteur à turbine à gaz, de moyens d'asservissement comprenant un accumulateur pour contrôler le taux auquel la différence de pression réglée décroît,-un diaphragme exposé à la pression de l'accumulateur et -relié à la soupape pour provoquer la réduction de la différence de

pression du régulateur, et un orifice fixe destiné à vi-

der l'accumulateur Ces caractéristiques, ainsi que d'au-

tres, de l'invention apparaîtront au cours de la descrip-

tion qui va suivre et sur les dessins annexés Sur les dessins: La figure 1 est une illustration schématique simplifiée d'un moteur à turbine à gaz turbo-motrice et

d'un svstème de contrôle de combustible du moteur à tur-

bine à gaz amélioré selon l'invention;

La figure 2 est un relevé sur des axes de coor-

donnée représentant la pression absolue (en ordonnées) et la vitesse de gazéification (en abscisses) illustrant

le fonctionnement du système amélioré de contrôle de com-

bustible selon l'invention; et

La figure 3 est une vue d'une partie de la fi-

gure 1 représentant une soupape modifiée.

En se référant maintenant à la figure 1 sur les dessins, un moteur à turbine à gaz turbo-motrice 10 conventionnel est représenté d'une façon très simplifiée

et schématique Le moteur 10 est destiné à être repré-

sentatif, en général, des modèles disponibles commercia-

lement de moteurs à turbine à gaz comme le moteur d'hé-

licoptère Model 250 fabriqué par Detroit Diesel Allison

Division, General Motors Corporation, Indianapolis, In-

diana, dans lequel la puissance de sortie du moteur est commandée par la commande de la vitesse de la section de production de gaz ou de gazéification du moteur Plus particulièrement, le moteur à turbine à gaz 10 comprend une unité de gazéification ou de production de gaz 16 constituée d'un compresseur 18 du type à écoulement axial ou radial, une chambre de combustion 20, une turbine de gazéifieur 22, et un arbre 24 reliant la turbine 22 et le compresseur 18 De façon conventionnelle, le compresseur 18 alimente la chambre de combustion 20 en air comprimé

par une canalisation 28 alors que les produits de com-

bustion formés dans la chambre de combustion 20 sont ca-

nalisés vers la turbine du gazéifieur par un conduit 30, par lequel le gazéifieur est entraîné ou mis en rotation à la vitesse du qazéifieur, désignée ci-après Dar N 1 Le moteur 10 comprend en outre une turbine de puissance 32

reliée par un arbre 33 à la charge 34 devant être entraî-

née par le moteur La turbine de puissance 32 est entrai-

née par les produits de combustion qui s'échappent de la turbine du gazéificateur 22 et sont conduits à la turbine de

puissance par un conduit 35.

En se référant de nouveau à la figure 1, un

système de contrôle de combustible considérablement sim-

plifié et illustré schématiquement selon l'invention, et

désigné dans son ensemble par 36, est proposé en combi-

naison avec le moteur 10 et comprend une partie de dosage

de combustible conventionnelle 37 et une partie de con-

trôle d'instabilité du compresseur 38 La partie de do-

sage de combustible 37 est en général représentative des commandes de combustible de type pneumatique comme les commandes de combustibles pneumatiques des séries Bendix DP fabriquées par Bendix Energy Controls Division, Bendix

Cornoration, South Bend, Indiana, o la vitesse d'écoule-

ment du combustible vers la chambre de combustion est proportionnelle à la grandeur d'une pression de contrôle pneumatique Dans ses caractéristiques saillantes, la partie de dosage 37 comprend un régulateur 40 pourvu d'une paire de poids de régulation 42 supportés de façon à pouvoir pivoter sur une plateforme tournante 44 reliée

rigidement à un arbre 46 L'arbre est relié, par un dis-

positif d'arbre intermédiaire 48, représenté schématique-

ment, à un engrenage 50 sur l'arbre du gazéifieur 24 de façon que la vitesse de rotation de la plateforme 44 et des poids 42 soit toujours directement proportionnelle à

N 1 Le régulateur 40 comprend en outre une tige de con-

trôle 52 reliée à une extrémité à un obturateur de soupa-

pe ou levier 54 et à l'autre extrémité à un organe de retenue 56 Un ressort 58 est disposé entre l'organe de retenue 56 et un siège de ressort mobile 60 D'une façon bien connue, les poids de régulation 42 reposent contre le bord de la pièce de retenue 56 opposé au ressort 58 de façon que quand N 1 croit, les poids s'écartent sous l'effet de la force centrifuge et soulèvent la tige de contrôle 52 vers le haut contre la résistance du ressort 58 De façon similaire, au fur et à mesure que N 1 décroît, le ressort 58 repousse la pièce de retenue 56 et la tige de contrôle vers le bas, provoquant la contraction ou le gauchissement des poids 42 Le levier 54 repose sur un organe structural fixe, représenté schématiquement en 62, pour pivoter autour d'un axe 64 en réponse au mouvement

vertical de la tige de contrôle 52.

En se référant toujours à la figure 1, la par-

tie de dosage du combustible 37 comprend en outre un tuyau d'arrivée de combustible 66, auquel le combustible

est conduit à pressions peu près constante, par une pom-

pe conventionnelle et un dispositif de régulation, non

représentés Le tuyau d'arrivée de combustible 66 est re-

lié par un siège de soupape conique 68 représenté schéma-

tiquement à un conduit 70 destiné à délivrer le combusti-

ble dans un injecteur 72 dans la chambre de combustion 20.

Un obturateur de soupape tronconique 74 est disposé adja-

cent au siège de soupape 68 et avec lequel il coopère en délimitant un orifice sensiblement annulaire 75 à travers lequel le combustible s'écoule du tuyau d'arrivée 66 vers

3,0 le conduit 70, l'obturateur de soupape pouvant être dé-

placé verticalement par une tige 76 pour modifier la sur-

face d'écoulement de l'orifice annulaire 75.

Un conduit 78 a une première extrémité reliée au compresseur 18 et une seconde extrémité adjacente au

levier 54 délimitant un orifice 80 Une barrière 82 di-

vise le conduit 78 en une chambre de pression de décharge du compresseur 84, désigné ci-après en abrégé par PDC, entre la barrière et le compresseur 18 et une chambre de pression de contrôle 86, désignée ciaprès en abrégé par Py, entre la barrière et l'orifice 80 Un orifice 88 à travers la barrière met en communication la chambre PDC 84 et la chambre Pv 86 Un soufflet extensible 90 est exposé à la pression de la chambre Py 86 et est relié à la tige 76 de façon qu'au fur et à mesure que la pression dans la chambre Py 86 augmente, le soufflet 90 se détend, provoquant le déplacement vertical vers le bas de la tige 76 et de l'obturateur de soupape 74 qui en est solidaire, augmentant de ce fait la taille de l'orifice annulaire 75 et le débit de l'écoulement de combustible Inversement, au fur et à mesure que la pression dans la chambre Py 86 décroît, le soufflet 90 se contracte pour réduire la taille de l'orifice 75 et le débit de l'écoulement de combustible En conséquence, le débit de l'écoulement du

combustible vers la chambre de combustion est proportion-

nel à la pression dans la chambre Py 86.

En se référant en particulier aux figures 1 et

2 et en décrivant brièvement le fonctionnement de la par-

tie de dosage du combustible 37, sur un relevé, figure 2, o Ni exprimée en pourcents du Ni maximum est portée en abscisses et la pression absolue exprimée en livres par

pouce carré absolu ( 1 livre par pouce carré égale sensi-

blement 0,0703 kgp/cm 2) est portée en ordonnées, une courbe 92 illustre une relation typique entre N 1 et PDC et une courbe 94 illustre une relation typique entre Py et N 1 pour le moteur 10 Dans une phase de démarrage du moteur, le moteur étant initialement arrêté, un contrôle manuel, non représenté, est déplacé dans une position de vitesse de ralenti et un dispositif mécanique est mis en marche pour faire tourner le gazéifieur 16 Quand le contrôle est dans la position du ralenti, le levier 54 f rme l'orifice 80 de façon qu'initialement au fur et à

mesure que N 1 augmente, Py égale PDC puis tous deux aug-

mentent le long d'un prolongement de la courbe 92, non

représenté, correspondant à une vitesse faible du gazéi-

fieur Au fur et à mesure que PDC et Py augmentent, l'ori- fice 75 s'ouvre, le combustible s'écoule vers la chambre de combustion 20, et le moteur devient autosuffisant, PDC et Pv augmentant rapidement avec N 1 le long de la courbe

92 Au fur et à mesure que la vitesse de ralenti du gazéi-

fieur approche, les poids 42 commencent à s'étendre et Py, la pression de contrôle, commence à décroître le long d'une courbe de régulation théorique 95, jusqu'à ce que, à la vitesse de ralenti, le régulateur, fonctionnant en mode de régulation premier ou normal, maintienne Py à une valeur correspondant à un point 96 de la courbe 94, PDC étant à une valeur correspondant à un point 98 de la courbe 92, et suffisamment de combustible s'écoulant par l'orifice 75 pour maintenir le gazéifieur à la vitesse de ralenti. Quand on demande la pleine puissance du moteur et en supposant pour simplifier que la partie de contrôle d'instabilité du compresseur 38 ne fonctionne pas, le

contrôle manuel est déplacé en position de pleine puis-

sance provoquant la mise en fonctionnement du régulateur 40 en mode second ou d'accélération, pendant lequel le siège du ressort 60 compresse le ressort 58, lequel, à son tour, fait contracter les poids du régulateur 42 et descend le levier 54 pour fermer effectivement l'orifice de façon que Pv dans la chambre Py 86 augmente à peu près jusqu'à PDC le long d'une ligne 99 entre les points 96 et 98 Simultanément, l'orifice annulaire 75 grandit

au fur et à mesure que le soufflet 90 se détend, provo-

quant un accroissement du débit de combustible vers la chambre de combustion et correspondant à une accélération du gazéifieur 16 Comme l'illustre la courbe 92, PDC, qui reste égale à Py aussi longtemps que l'orifice 80 est fermé, augmente avec la vitesse du gazéifieur jusqu'à ce qu'un point 100 soit atteint, lequel correspond au-début d'extension des poids du régulateur 42 et de soulèvement du levier 54 pour ouvrir l'orifice 80, de façon que Py

décroisse relativement à PDC le long d'une courbe théo-

rique du régulateur 101 entre le point 100 et un point 102 sur la courbe 94 correspondant à 100 % de la vitesse

du gazéifieur.

En se référant de nouveau à la figure 1 et en décrivant la partie de contrôle d'instabilité 38, cette dernière comprend une soupape 103 dans un logement 104, une enveloppe inférieure 106 et une enveloppe supérieure 108 Une dépression sensiblement circulaire 110 dans l'enveloppe inférieure 106 est reliée à un orifice 112

par un conduit 114 et correspond à la dépression circu-

laire 116 de taille sensiblement égale ménagée dans la surface du logement 104 qui fait face Un diaphragme métallique 118 est bloqué entre l'enveloppe inférieure 106 et le logement 104 et coopère avec la dépression 110

en délimitant une première chambre 120, et avec la dé-

pression 116 en délimitant une seconde chambre 122 Un organe de retenue 124 d'une bille fixé au diaphragme 118 est au contact d'une bille de retenue 126, laquelle, à

son tour, repose contre un siège 128 formé dans le loge-

ment 104 La bille ferme une extrémité d'un alésage 130 ménagé dans le logement qui de l'autre côté communique

avec la seconde chambre 122.

Une autre dépression circulaire 132 dans le logement 104 est associée à une cavité 134 ménagée dans

l'enveloppe supérieure 108, et communique avec l'extré-

mité de l'alésage 130 opposée à la bille de retenue 126.

Un second diaphragme métallique 136 est fixé entre l'en-

veloppe supérieure 108 et le logement 104 et coopère

avec la dépression 132 en délimitant une troisième cham-

bre 138 De plus, le diaphragme 136 coopère aussi avec

la cavité 134 en délimitant une quatrième chambre 140.

Une goupille 142 est fixée rigidement au diaphragme mé-

tallique 136, s'étend avec un jeu substantiel dans l'alésage 130, et peut s'appuyer sur la bille de retenue

126 pour la repousser de son siège comme décrit ultérieu-

rement Un ressort 144 dans la chambre 140 s'appuie à une de ses extrémités contre le diaphragme métallique 136 et à l'autre extrémité contre un siège de ressort 146 ajustable par l'intermédiaire d'une vis 148 montée

sur l'enveloppe supérieure 108.

Un orifice 150 ménagé dans le logement 104 est relié à la seconde chambre 122 par une fente ou un trou 152 et un orifice de l'accumulateur 154 ménagé dans le logement 104 est relié à la troisième chambre 138 par un conduit 156 Un obturateur de soupape de retenue 158

est monté sur une extrémité intérieure, fermée-, de l'ori-

fice 150 et est repoussé par un ressort 160 dans une po-

sition scellant l'extrémité d'un conduit 162 s'étendant

depuis l'orifice 150 jusqu'à la troisième chambre 138.

En position ouverte de l'obturateur de soupape de retenue 158, non représentée, la communication entre la troisième chambre 138 et l'orifice 150 est permise La quatrième

chambre est mise à la pression atmosphérique par une plu-

ralité d'évents 164 ménagés dans l'enveloppe supérieure 108. La partie de contrôle d'instabilité 38 inclut

en outre un accumulateur 166 relié à l'orifice d'accumu-

lateur 154 par un conduit 168 Un orifice 170 dans une branche 172 du conduit 168 est exposé d'un côté à la pression dans l'accumulateur 166 et de l'autre côté à la pression atmosphérique Un conduit 174 disposé entre

la chambre PDC 84 et l'orifice 112 canalise l'air compri-

mé à PDC vers l'orifice 112 et à travers le conduit 114 dans la première chambre 120 Finalement, un conduit 176 relié à la chambre Py 86 et à l'orifice 150 canalise l'air à Py vers l'orifice 150 et à travers la fente 152

dans la seconde chambre 122 Le conduit 156 entre l'ori-

fice d'accumulateur 154 et la troisième chambre 138 assu-

re la communication de la pression de l'accumulateur à

la troisième chambre.

En ce qui concerne, maintenant, le fonctionne-

ment du système de contrôle de combustible 36 dans sa

totalité, pour provoquer le démarrage du moteur, le con-

trôle manuel, non représenté, est déplacé dans une posi-

tion qui correspond au ralenti du moteur et le gazéifieur

16 est mis en rotation mécaniquement En position de ra-

lenti du contrôle, le siège du ressort 60 provoque la contraction par le ressort 58 des poids 42, abaissant de ce fait le levier 54 sur l'orifice 80 alors que la rotation du gazéifieur 16 provoque une hausse graduelle de PDC au-dessus de la pression atmosphérique Le ressort 144, toutefois, est suffisamment raide pour repousser la bille de retenue 126 de son siège de façon que la chambre Py 86 s'évacue dans l'atmosohère par l'orifice 170, les conduits 172 et 168, l'orifice 154, le conduit 156, la troisième chambre 138, l'alésage 130, la seconde chambre

122, la fente 152, et l'orifice 150 Avec Py à la pres-

sion atmosphérique, la soupape 74 ferme l'orifice 75 et empêche l'écoulement de combustible vers la chambre de

combustion 20 Ainsi, pour amorcer l'écoulement de com-

bustible, l'orifice 170 doit être temporairement couvert

pour permettre à Py d'augmenter au-dessus de la pression.

atmosmhérique Lorsque le combustible commence à s'écou-

ler, l'allumage se produit dans la chambre de combustion , provoquant le début d'accélération du gazéifieur vers

la vitesse de ralenti et le début de l'accroissement si-

multané de PDC et de Pv vers les points 98 et 96 respec-

tivement sur les courbes 92 et 94 comme cela a été décrit.

A une valeur intermédiaire de PDC entre la pression atmos-

il

phérique et le point 98, le diaphragme 118, sous l'in-

fluence de PDC dans la chambre 120, dépasse les forces du ressort 144 et de Py dans la seconde chambre 122 et pousse la bille de retenue 126 contre son siège 128 A ce point, l'orifice 170 est découvert puisque la bille de retenue 126 empêche la communication entre la chambre Py 86 et l'atmosphère A peu près simultanément à la poussée de la bille de retenue 126 contre son siège, le

moteur devient auto-suffisant et le gazéifieur 16 accé-

lère jusqu'au ralenti alors que la partie de dosage 37, comprenant le régulateur 40 fonctionnant au premier mode, maintient Py et PDC à des niveaux correspondant aux points 96 et 98 sur les courbes 94 et 92, respectivement,

comme cela a été décrit précédemment.

Considérant, maintenant, la situation o la commande manuelle est très rapidement déplacée du ralenti à une position de plus grande puissance, ce qui pourrait arriver comme phase d'une série rapide de mouvements de

commande entre le ralenti et la pleine puissance ou vice-

versa, le régulateur 40 fonctionne au mode second ou

d'accélération, dans lequel le ressort 58 porte immédia-

tement le levier 54 sur l'orifice 80 de façon à le fermer

de façon que la pression de contrôle Py augmente rapide-

ment le long de la ligne 99 vers PDC au point 98 Py gran-

dissante est transmise à la seconde chambre 122 par le conduit 176, l'orifice 170 et la fente 158 et s'établit simultanément dans la seconde chambre Quand Py atteint une grandeur correspondant au point 178, figure 2, o la différence entre PDC et Py correspond à la force exercée

par le ressort 144, c'est-à-dire la différence de pres-

sion réglée maximale, la bille de retenue 126 est repous-

sée de son siège et Py se transmet par l'alésage 130, la chambre 138, le conduit 156, l'orifice 154 et le conduit

168 à l'accumulateur 166 Si Py venait à s'évacuer direc-

tement dans l'atmosphère, la soupape 103 réglerait cons-

tamment Pv à la différence de pression réglée maximale relative à PDC correspondant à la force exercée par le ressort 144, et Py s'accroîtrait avec N 1 le long d'une courbe 180 parallèle à la courbe 92, figure 2, jusqu'à atteindre la courbe du régulateur théorique 101, sur quoi Py tomberait et serait maintenue au point 102 comme cela

a été décrit antérieurement.

En se référant de nouveau aux figures 1 et 2,

on voit que Py ne s'évacue pas directement dans l'atmos-

phère Plutôt, Py s'évacue dans l'accumulateur 166, et à un débit supérieur à celui auquel il peut s'évacuer

par l'orifice 170 de façon qu'une pression d'asservisse-

ment se développe dans l'accumulateur et dans la chambré

138,dans la soupape La pression d'asservissement augmen-

te à un taux dépendant des caractéristiques de l'accumu-

lateur et de la surface de l'orifice 178 et agit en oppo-

sition au ressort 144 sur le bord inférieur du diaphragme

136 L'effet de la Pression d'asservissement sur le dia-

phragme 136 est destiné à réduire la différence réglée à

laquelle la soupape 103 maintient Py en dessous de PDC.

En conséquence, Py croît à partir d'un point 178 vers PDC le long de la courbe 181, figure 2, dont la configuration

est dictée car la vitesse à laquelle la pression d'asser-

vissement augmente dans l'accumulateur 166 Après une durée déterminée, l'accumulateur 166 devient entièrement chargé à une pression d'asservissement maximale, lequel

maximum commande une différence de pression réglée mini-

male correspondante entre Py et PDC et la courbe 181 de-

vient parallèle à la courbe 92 Dans cette condition, la quantité d'air évacuée de la chambre Py 86 égale juste la

quantité d'air s'échappant par l'orifice 170 La combinai-

son de la soupape 103 et de l'accumulateur 166, alors, fonctionne pour retarder le taux d'accroissement de Py

et de ce fait le taux d'accroissement correspondant d'é-

coulement de combustible vers la chambre de combustion.

Avec le levier 54 maintenant fermé, l'orifice

et le gazéifieur 16 continuant à accélérer, Py s'ac-

croît le long de la courbe 181 jusqu'au point o la oeurbe 181 coupe la courbe du régulateur théorique 101, sur quoi le régulateur 40 commence à soulever le levier 54 de l'orifice 80 de façon que Py décroisse le long de la courbe du régulateur au point 102 o le régulateur

revient à son premier mode opératoire, et un fonctionne-

ment du moteur en régime fixe à 100 % de sa puissance s'établit Au fur et à mesure que Py décroît du fait de l'ouverture de l'orifice 80, la différence entre Py et PDC augmente de façon que PDC dans la chambre 120 agisse sur le diaphragme 118 pour remettre la bille de retenue 126 en place sur son siège 128 et isoler l'accumulateur

166 de la chambre Py 86 Ensuite, comme le moteur fonc-

tionne en condition de régime fixe, l'accumulateur se décharge complètement par le conduit 168, la branche 172

et l'orifice 170.

Si la séquence d'accélération décrite est exé-

cutée rapidement et immédiatement après que le moteur ait été porté au ralenti à partir d'un régime plus élevé, le

retardement du taux d'accroissement de Py et le retarde-

ment correspondant du taux d'accroissement de l'écoule-

ment de combustible sont suffisants pour éviter le début

d'instabilité du compresseur dû à des températures in-

ternes non stabilisées En fait, ce même retardement apparaît chaque fois que Py augmente assez rapidement pour approcher la différence de pression réglée maximale

commandée par le ressort 144 Si, toutefois, l'accéléra-

tion du gazéifieur 16 est accomplie de façon satisfai-

sante à une vitesse suffisamment lente pour éviter que Py n'approche la différence de pression réglée maximale de PDC, alors la bille de retenue 126 reste contre son

siège et la soupape 103 est inopérante Dans cette situa-

tion, Py généralement traverse une courbe qui se dessine

entre les courbes 180 et 94.

* Si, après avoir stabilisé le fonctionnement à

un réqime fixe au point 102, le contrôle manuel est dé-

placé dans une position de ralenti, la chambre Py 86 se vide rapidement par l'orifice 80 qui est largement ou- vert par le levier 54 comme les poids 42 se détendent

rapidement contre la résistance réduite du ressort 58.

Py tombe rapidement vers la pression atmosphérique le

long de la courbe 182 à partir du point 102 Si le con-

trôle manuel est alors repoussé dans la position de plei-

ne puissance à N 1 correspondant au ralenti et avant que la stabilisation de la température interne n'ait eu lieu, le levier 54 ferme l'orifice 80 et Py augmente rapidement de nouveau le long de la ligne verticale 99 en passant par le point 96 vers la courbe de PDC 92 Toutefois, dès que Py approche la différence de pression réglée maximale entre Py et PDC, le point 178, la bille de retenue 126 se

soulève de son siège pour retarder la vitesse d'accroisse-

ment de Py, comme décrit, de façon que le fonctionnement du moteur dans la zone d'instabilité du compresseur soit

une fois de plus évité Si la demande de puissance maxi- male survenait à un Ni correspondant à une valeur supé-

rieure au ralenti du moteur, comme par exemple au point 184, alors Py augmenterait rapidement le long d'une ligne verticale 186 jusqu'à ce que la différence de pression réglée maximale entre Py et PDC soit atteinte à un point

188, sur quoi la vitesse d'accroissement de Py est retar-

dée, comme décrit, Py augmentant le long de la courbe 190

qui se fond avec la courbe 181.

En ce qui concerne le rôle de l'obturateur 158 de soupape de retenue, ce dernier est interposé entre l'accumulateur 166 et une zone de basse pression pour

assurer une décharge rapide de l'accumulateur après cha-

que cycle Plus particulièrement, alors qu'on s'attend à ce que l'accumulateur 166 ait ordinairement le temps de

se décharger complètement par l'orifice 170 après un cy-

cle opérationnel, une situation pourrait survenir dans laquelle la commande manuelle est déplacée de la position de pleine puissance au ralenti et de nouveau en position de pleine puissance avant que l'accumulateur n'ait eu le temps de se décharger complètement Le retardement de la vitesse d'accroissement de Py ne comoencerait pas, alors, avant que Py n'ait atteint une valeur supérieure à celle qu'elle aurait eue dans le cas o l'accumulateur ne se

serait pas entièrement déchargé Pour assurer une déchar-

ge immédiate de l'accumulateur 166, un côté de l'obtura-

teur de soupape de retenue 158 est exposé à la pression de l'accumulateur par l'intermédiaire d'un conduit 162 alors que l'autre côté est exposé à la pression Py Quand la commande manuelle est déplacée vers le ralenti pour

évacuer rapidement la chambre Py 86, la pression de l'ac-

cumulateur pousse l'obturateur de soupape de retenue 158

contre le ressort 160, sur quoi la pression de l'accumula-

teur s'évacue autour de l'obturateur de soupape de retenue par la chambre Py 86, dans l'atmosphère Ainsi, même si l'accumulateur 166 ne s'est pas entièrement déchargé par l'orifice 170 au début de la décélération du moteur, il se déchargera entièrement automatiquement par la soupape

103 à peu près instantanément au début de la décélération.

En se référant maintenant à la figure 3, on a représenté une soupape modifiée 192 correspondant à la

soupape 103 La soupape modifiée 192 comprend une plurali-

té d'éléments de structures à peu près identiques aux élé-

ments correspondants de la soupape 103 auxquels, en con-

séquence, on a attribué les mêmes références La soupape

192 diffère de la soupape 103 par l'adjonction d'une se-

conde bille de retenue 194 destinée à remplacer la gou-

pille 142 dans la soupape 103 La seconde bille de rete-

nue est placée sur un-siège de soupape conique 196 dans le logement 104 ' et repoussée contre son siège par le ressort 144 ', lequel s'appuie sur la bille à travers le diaphragme 136 ' L'alésage 130 ' relie les deux sièges de sounaue 196 et 128 ' et une goupille de transmission de déplacement 198 légèrement plus longue que l'alésage 130 ' est reçue avec du jeu dans l'alésage entre les deux bil-

les de retenue.

La soupape modifiée 192 fonctionne comme la soupape 103 excepté pendant le démarrage du moteur Dans

la soupape modifiée 192, le ressort 144 ' décentre la se-

conde bille de retenue 194 contre son siège 196 lorsque Py et PDC sont égales, de sorte que lorsque le gazéifieur 16 est mis en rotation pour débuter la phase de démarrage, la chambre Pv 86 ne se trouve plus en communication avec

l'atmosphère En conséquence, Py s'établit dans la cham-

bre Py 86 sans avoir à recouvrir temporairement l'orifice

Après l'allumage, lorsque PDC atteint une valeur suf-

fisante pour repousser la bille de retenue 126 ' contre son siège 128 ', la goupille 198 assurant le soulèvement de la seconde bille de retenue 194 de son siège 196 de sorte que, pendant la régulation de pression subséquente,

la seconde bille 194 et la goupille 198 forment un rac-

cord solide entre la première bille 126 ' et le diaphragme 136 ', transmettant ainsi la force nette du ressort 144 '

et la pression de l'accumulateur au diaphragme 118 '.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1 Moteur à turbine à gaz comprenant un com-

presseur ( 18) refoulant l'air a la pression de décharge du compresseur dans une chambre de combustion ( 20) et un système de commande de combustible comprenant un dispo- sitif de soupape de combustible assurant le dosage, du

combustible vers ladite chambre de combustion ( 20) pro-

portionnellement à la valeur d'une pression de contrôle et des moyens de régulation reliés à cette soupape de combustible assurant dans un premier mode l'ajustement d'une alimentation en air à la pression de décharge du compresseur ( 18) à la dite pression de contrôle et dans

un second mode l'accroissement de ladite pression de con-

trôle vers ladite pression de décharge du compresseur à

une pluralité de vitesses, caractérisé en ce que le sys-

tème de commande de combustible comprend une soupape ( 103) reliée aux moyens de régulation ( 40), fonctionnant

indépendamment des moyens de régulation ( 40) en mode se-

cond pour ajuster ladite pression de contrôle à une dif-

férence de pression maximale en dessous de ladite pres-

sion de décharge du compresseur ( 18), et des moyens

d'asservissement ( 132, 138,156, 166, 170) reliés à la sou-

pape ( 103), assurant en mode second la réduction de la-

dite différence de pression maximale avec une vitesse choisie de façon que la pression de contrôle approche la pression de décharge du compresseur à ladite vitesse choisie.

2 Moteur à turbine à gaz selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que le dispositif de soupape ( 103) comprend une soupape ( 126, 128) pour évacuer un volume de commande relié à la fois au compresseur et aux

moyens de régulation indépendamment de ces moyens de ré-

gulation; un diaphragme ( 118) relié à la soupape ( 126, 128) et exposé d'un côté à la pression de décharge du compresseur et de l'autre côté à ladite pression de contrôle; et des moyens de décentrage ( 144) exerçant une force de décentrage sur le diaphragme ( 118) agissant avec ladite pression de contrôle, le diaphragme ( 118) étant relié à la soupape d'échappement ( 126, 128) de façon qu'en mode second, la soupape d'échappement ( 126, 128) règle la pression de contrôle à une différence de pression maximale en dessous de la pression de décharge du compresseur proportionnelle à la valeur de la force de décentrage; et les moyens d'asservissement ( 132, 138,

156, 166, 170) sont destinés à exercer la force d'asser-

vissement sur les moyens de décentrage ( 144) en opposi-

tion à la force de décentrage; et comprennentdes moyens ( 166, 170) assurant l'accroissement de la valeur de la force d'asservissement à un taux choisi de façon que la

force de décentrage nette sur le diaphragme et la diffé-

rence de pression maximale décroissent à ce taux présé-

lectionné et que la pression de contrôle approche la

pression de décharge du compresseur à ce taux présélec-

tionné.

3 Moteur à turbine à gaz selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que le dispositif de soupape ( 103) comprend une soupape ( 126, 128) pour évacuer un volume de contrôle ( 86) relié à la fois au compresseur ( 18) et aux moyens de régulation ( 40) indépendamment des moyens de régulation ( 40), un premier diaphragme ( 118) relié à la soupape ( 126, 128) et exposé d'un côté à la pression de décharge du compresseur et de l'autre côté à la pression de contrôle, un second diaphragme ( 136)

relié au premier diaphragme ( 118) pour se déplacer soli-

dairementt avec celui-ci, et un ressort ( 144) exerçant une force de décentrage sur le second diaphragme ( 136) agissant avec la pression de commande de-façon qu'en mode second la soupape d'échappement ( 126; 128) règle cette pression de commande à une différence de pression

maximale en dessous de la pression de décharge du com-

presseur, proportionnelle à la valeur de la force exer-

cée par ce ressort ( 144); et ces moyens d'asservisse-

ment comprennent un accumulateur ( 166), des moyens ( 168,

154, 156, 138, 130, 122, 152, 150, 176) reliant cet ac-

cumulateur ( 166) au volume de commande ( 86) de façon que l'air qui en est évacué par la soupape d'échappement ( 126, 128) soit capturé par l'accumulateur ( 166), la

pression de cet air capturé augmentant dans l'accumula-

teur ( 166) à un taux présélectionné, et des moyens ( 156, 132) destinés à exposer le second diaphragme ( 136) sur le côté opposé à celui du ressort ( 144) à ladite pression de l'accumulateur grandissante de façon que la force de décentrage nette exercée par le ressort ( 144) sur le second diaphragme ( 136) et la différence de pression maximale décroissent au taux présélectionné et que la pression de contrôle approche la pression de décharge du

compresseur à ce' taux présélectionné.

4 Moteur à turbine à gaz selon la revendica-

tion 3, caractérisé en ce qu'il y comporte un orifice

( 170) de surface d'écoulement déterminée relié à l'accu-

mulateur ( 166), destiné à limiter la pression de l'accu-

mulateur à une valeur maximale et à décharger l'accumu-

lateur ( 166) quand la soupape ( 126, 128) d'évacuation du

volume de commande ( 86) est fermée.

5 Moteur à turbine à gaz selon la revendica-

tion 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit de décharge de l'accumulateur ( 156, 138, 162, 150, 176) reliant l'accumulateur ( 166) et le volume de commande ( 86) et une soupape de retenue ( 158) dans le conduit de décharae ( 156, 138, 162, 150, 176) repoussée en position fermée par la pression de commande et en position ouverte par la pression de l'accumulateur de façon que, lorsque

la pression de l'accumulateur excède la pression de com-

mande, la soupape de retenue ( 158) se démlace en position

ouverte et l'accumulateur ( 166) se décharge dans le volu-

me de commande ( 86).