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"Perfectionnements apportés aux dispositifs de contrôle.
La présente invention est relative à des dispo- sitifs à soupape pouvant servir à des contrôles déterminés.
Elle a pour but, surtout, de réaliser un dispo- sitif avec une soupape contrôlée par une pression et qui con- vienne à diverses applications, plus spécialement celle pour laquelle elle subit l'action des variations d'une pression relativement basse, par exemple celles de la pression atmos- phérique, et qu'elle puisse néanmoins contrôler une pression relativement élevée, par exemple de l'ordre de plusieurs dizaines, voire de centaines d'atmosphères.
Elle concerne,
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plus spécialement mais non exclusivement, un dispositif pour commander l'alimentation en combustible sous pression d'un moteur --plus particulièrement d'un moteur d'aviation-- dont les caractéristiques sont telles que, pour un régime donné, la consommation en combustible puisse varier en fonc- tion de la pression de l'air ambiant.
Cn connaît actuellement des moteurs d'aviation qui comprennent, essentiellement, un compresseur, dont le débit sert à la combustion d'un combustible liquide, et une turbine à gaz propre à entraîner ce compresseur et dont les gaz d'échappement peuvent former un jet de propulsion. Ces moteurs sont auto-réglables en ce qui concerne la composition du mélane quand ils tournent à un régime stable. Leur con- sommation en combustible, pour une vitesse donnée en tours minute, varie fortement avec la pression atmosphérique ambi- ante. Par exemple, dans un cas et à une certaine vitesse, le moteur consomme environ 750 kg. d'un combustible hydrocarboné par heure, dans des conditions correspondant à une atmosphè- re standard ou au niveau de la mer, et ne dépense plus que 14C litres quand il fonctionne à une certaine altitude.
Si l'alimentation en combustible était maintenue constante, la vitesse du moteur augmenterait progressivement avec l'altitu- de. Il existe, évidemment, certaines limites de sécurité pour la vitesse permise. Il est donc désirable qu'on adopte des moyens par lesquels l'alimentation en combustible peut être diminuée quand le niveau augmente. Il n'est pas pratique de réaliser ceci par des moyens actionnés à la main et même, si ce contrôle se faisait manuellement, on obtiendrait que la zone @@ mouvement de l'étranleur ou papillon, qui paraîtrait raisonnable et appropriée au niveau de la mer, diminuerait progressivement avec l'accroissement de l'altitude et donne- rait lieu @ de sérieux inconvénients.
Un des buts de l'inven- tion est de réaliser des moyens par lesquels on règle automa-
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tiquement l'alimentation en combustible en fonction des va- riations de l'altitude.
Il y a lieu de faire observer qu'il est actuel- lement d'usage, pour les moteurs du genre spécifié, d'avoir recours 4 une pompe à combustible d'un type à entraînement positif par le moteur et qui fonctionne pour une zone de pressions relativement élevées, par exemple de 2 à 30 kg/cm2 Une partie du débit de cette pompe peut retourner à la sour- ce de combustible en passant par une soupape de détente qui contrôla la pression utile du combustible. Une telle soupape doit, évidemment, permettre le retourà la source d'une quan tité de combustible qui augmente en fonction directe de l'al titude de sorte qu'une pprtie utile du travail de'la pompe est ainsi perdue.
Un avantage secondaire, recherché par l'ob jet de l'invention, est de réduire cette perte et incidem- ment d'éviter tout échauffement inutile du combustible.
L'invention consiste, principalement, à faire comporter aux dispositifs du genre en question, une soupape de détente sollicitée élastiquement et propre à régler la pression d'un premier fluide (qui est celui à contrôler) en fonction des variations de pression d'un deuxième fluide, la sollicitation élastique de lad.ite soupape étant variable en fonction de la variation de la pression réelle d'un troi- sième fluide et des moyens, contrôlés par les variations de pression du deuxième fluide, pour faire varier la sollici- tation élastique de ladite soupape de détente par la varia- tion de la pression réile du troisième fluide.
Ainsi pour un moteur d'aviation du genre susindiqué, le premier fluide est le combustible liquide réel fourni au moteur, le deuxiè- me fluide est l'air atmosphérique dont la pression agit par elle-même où par un effet Pitot, dû au vent relatif et est considérée comme étant la pression ambiante destinée à agir sur le dispositif. Le troisième fluide est, avantageusement, celui utilisé pour la servo-commpnde, par exemple l'huile de lubrification ouune partie du combustible, refoulé par
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la pompe et qu'on fait dévier en la contrôlant par une pres. sion, afin qu'elle puisse être utilisée comme un servo-flui- de.
D'une manière plus spécifique l'invention con- siste, à faire comporter aux dispositifs du genre en ques- tion et en vue de contrôler la pression d'un premier flui- de en fonction des variations de pression d'un deuxième fluide, une soupape de détente, sollicitée élastiquement et propre à régler la pression du premier fluide, des moy- ens sensibles aux variations de pression du deuxième flui- de,et un mécanisme à fluide sous pression par lequel des modifications de l'emplacement desdits moyens provoque une variation de la pression d'un servo-fluide sous pression, pour faire varier la sollicitation élastique de la soupape de détente.
De préférence on prévoit également des moyens par lesquels les variations de la sollicitation élastique de la soupape de détente donne lieu au déplacement d'un organe approprié, lequel mouvement est transmis au servo- distributeur pour modifier son emplacement afin qu'un effet d'asservissement soit obtenu dans le dispositif.
D'autres particularités et des caractéristiques plus constructives de l'invention apparaîtront au.cour$ de la description d'un mode de réalisation de l'invention et qui comprend une soupape de détente pour la pression à contrôler, un ressort ou un jeu de ressorts sollicitant la- dite soupape, une servo-commande, un servo-piston ou autre organe mobile, par exemple un diaphragme, propre à faire varier la sollicitation élastique sonsl'influence de la pression d'un servo-fluide, un servo-distributeur propre à contrôler la pression avec laquelle le servo-fluide agit sur le servo-piston et une capsule barométrique ou autre
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organe sensible à la pression, qui est affectépar la pres- sion, de contrôle, par exemple par la pression atmosphérique, pour modifier,
par ses déformations ou déplacements, l'em- placement du servo-distributeur et une liaison mécanique en- tre le servo-piston et le servo distributeur afin que ce der- nier puisse être déplacé également en fonction du mouvement du servo-piston. De préférence, dans le dispositif d'asser- vissement, l'ensemble de la capsule ou analogue est déplacé dans l'espace comme décrit ci-après.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exem- ple deux modes de réalisation de l'invention.
La fig.l montre, schématiquement, le fonction- nement d'un dispositif de commpnde établi selon l'invention.
La fig. 2 montre, en coupe verticale, l'ensemble d'un dispositif à soupape établi selon l'invention pour l'a- limentation d'une turbine à gaz pour avion.
La fig.3 montre, semblablement, une variante de ce dispositif.
Sur la fig.l, on a désigné par A une soupape de détente sollicitée par un ressort de compression B dont la poussée est déterminée par la pression d'un servo-fluide a- gissant dans une chambre C sur la face correspondante d'un servo-piston D. Le servo-fluide est admis dans la chambre C depuis un conduit E, quand le servo-distributeur ou tiroir F est déplacé vers le bas et est évacué par un conduit G qupnd le tiroir F est déplacé vers le haut. Le tiroir F est dépla- cé par les déformations d'une capsule H, sensible à la pres- sion (genre capsule pour baromètre anérotde) dont la longueur totale est modifiée par les déformations résultant des varia- tions de pression.
Le fond de la capsule H est relié à une tige J qui peut être déplacée par des moyens mécaniques, tels qu'un levier oscillant K et un poussoir L, en fonction des dé- placements du piston D.
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Une diminution de la pression atmosphérique (ou ambiante) provoque l'expansion de la capsule H ce qui fait monter le tiroir F et fait diminuer la pression en C et la charge élastique sur la soupape A laquelle, par conséquent, contrôle la pression agissant sous elle, pour une valeur in- férieure. Entretemps, le piston D monte et la capsule H s'a- baisse en conséquence, ce qui ramène le tiroir F à une posi- tion d'équilibre. Quand la pression augmente, un effet inver- se est obtenu. Le conduit E est supposé être alimenté avec un servc-fluide à une pression constante et le conduit G peut, avantageusement, ramener le servo-fluide à un réser- voir prévu pour celui-ci.
Le fonctionnement du dispositif à soupape, montré sur la fig. 2, est le même. Il comprend une boite 1 avec un siège 2 pour une soupape de détente 3 qui est montée sur une tige et qui est sollicitée élastiquement vers son siège par un jeu de ressorts 4 choisis de manière à pouvoir exercer l'effet voulu. Le jeu de ressorts 4 est logé dans une cham- bre cylindrique 4A et prend appui sur la face inférieure d'un servo-piston 5 susceptible de contenir un cylindre 5A.
Le combustible agit sur la face inférieure de la soupape 3 et il pénètre sous pression dans la boîte 1 par un raccord 3A et à la pression totale de la pompe à combustible. Le combustible, qui passe par la soupape 3, monte et est recueil li dans la chambre à ressorts 4A et s'échappe par un raccord 6 pour revenir à la source de combustible, par exemple au réservoir. La charge du jeu de ressorts 4 sur la soupape 3 est déterminée par la position du piston 5. La pression du servo-fluide agit au-dessus de ce piston dans l'espace 7 qui communique, par un passage 8, avec la lumière 8A comman- dée par un tiroir coulissant 9 qui permet l'admission du ser- vo-fluide (entrant par le raccord 10) dans l'espace 7 ou son évacuation hors de cet espace par le raccord 11.
Le tiroir 9 a, de préférence, des dimensions telles, par rapport à ses
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lumières, que lorsqu'il ocupe une position d'équilibre il permet un très faible écoulement depuis 10 vers 11 en main- tenant la servo-pression dans l'espace 7.
Le distributeur 9 est déplacé par une tige 9A par les dispositions d'une capsule barométrique flexible 12, dans laquelle on a fait le vide et qui agit comme un organe sensible à la pression. La pression ambiante agit à l'inté- rieur d'une chambre 13 par une entrée d'air 14 convenable- ment protégée pour empêcher la pénétration de matières é- trangères. La capsule 12, logée dans la chpmbre 13, est montée, à son extrémité inférieure, sur une tige guidée 15 sur laquelle est engagée l'extrémité 16A, en forme de four- che, d'un levier oscillant 16 supporté en 16B et dont l'au- tre extrémité est sollicitée par un poussoir 17 susceptible de coulisser dans despartiessolidaires de la boite 1, l'extrémité supérieure du poussoir étant en contact avec la face inférieure du piston 5.
Ce mécanisme à poussoir et le- vier oscillant agit comme mm organe d'asservissement pour la raison que la position du piston 5 détermine l'emplace- ment de la capsule 12 dans la chambre 13. Ainsi, quand une expansion de la capsule 12 provoque la montée du tiroir 9 et la sortie du servo-fluide hors de l'espace 7, le piston 5 monte (par l'action du jeu de ressorts 4) ce qui diminue la valeur de la pression du combustible qui est nécessaire pour provoquer l'ouverture de la soupape et, simultanément le poussoir 17 monte ce qui fait descendre toute la capsule 12. Cette série d'opérations correspond à une chute de la pression ambiante en 13 id est à un accroissement de l'al- titude (ou une diminution du vent relatif dpns le cas où l'on se sert d'une pression par tube Pitot).
Son effet sur le dispositif d'alimentation est de réduire la pression d'ad- mission pour une série donnée de conditions, ce qui diminue l'alimentation en combustible du moteur. La boite 1 compor- te des chemises comme en lA dans lesquelles circule du com-
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bustible détendu pour maintenir la température des organes actifs à une valeur constante, plus spécialement le cylindre 5A.
Un raccord de vidange 18 peut être prévu pour recueillir toate fuite du servo-fluide ou condensati@@ qui pourrait s'accumuler sans cela dans la chambre 13.
Sur la fig.3 on a montré une variante destinée glus spécialement à être utilisée pour des brûleurs à dé- charge. Ces brûleurs, du type centrifuge ou à tourbillons, sont tels qu'ils puissent être réglés par trop-plein. Ils sont alimentés avec du combustible à un degré déterminé, en premier lieu, par le débit d'une pompe ou analogue. Ils com- portent un déversoir ou une sortie qui, de préférence, part axialement de la chambre de tourbillonnement et qui ramène l'excès de combustible à la source, cette sortie conduisant à un étranglement réglable tel que lorsque sa section est diminuée, le débit du brûleur décrott (car son débit résul- te d'une pression réelle de décharge moindre). Par contre, si la section de l'étranglement augmente, le débit du brû- leur croît en conséquence.
Le dispositif selon la fig.3 est donc utilisé du c8té de la décharge de ces brûleurs.
Une autre fonction de la variante selon la fig.3 est de permettre que la position du pivot 16B du levier os- cillant 16 puisse être déplacé à la main.
Encore une autre fonction de la variante selon la fig.3 est de permettre au combustible d'être utilisé com- me servo-fluide en faisant intervenir une soupape réductrice qui empêche la pression du combustible, utilisé comme servo- fluide, de dépasser une valeur prédéterminée.
Sur la fig.3 la soupape de détente 3 est main- tenue ouverte par le ressort 19 de sorte qu'il n'y a pas de pression de décharge ou de débordement c'est-à-dire la meil- leure condition pour l'allumage. Quand la vitesse du moteur
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augmente, la pression de décharge (ou celle du servo-fluide) cesse d'être négligeable. Le piston principal 5 se déplace donc lentement vers le bas en chargeant graduellement la sou- pape 3 jusqu'à ce que le mécanisme d'asservissement, agis- sant comme décrit à propos des figs.l et 2, ramène le servo- piston 9 à sa position neutre. Ceci correspond alors à la condition de marche à vide prévue, le réglage en fonction de la vitesse étant obtenue par le déplacement du pivot 16B comme décrit ci-après.
Une soupape réductrice de pression 20 comprend un piston 22 mobile dans un alésage 23 et rendu solidaire d'une plaque d'appui 24, susceptible de coulisser dpns une chambre 25 sous l'action du ressort 26 qui tend à obliger le piston 22 à ouvrir les passages 27 et 28. Le combustible, agissant comme servo-fluide, agit sur la soupape 20 par le passage 21 et, pour la position montrée, une partie dudit fluide entre dans le passage 27 et la partie restante s'é- coule dans le passage 28 et ensuite dans la chambre 29 et, par le conduit 30, dans le passage 10 nui sert à amener le servo-fluide au tiroir 9 comme sur les figs.l et 2. Le con- , duit 8 communique avec l'espace 7 par la chambre 40.
Le ressort 26 est réglé de manière telle que si la pression du servo-fluide dépasse une valeur prédéterminée, la partie du fluide, qui entre dans le passage 27 et pénètre également dans l'espace 31, parvient à vaincre la tension du ressort 26 pour obliger le piston 22 à former les passa- ges 27 et 28 en réduisant ainsi la pression du combustible utilisé comme servo-fluide.
Le mode de fonctionnement du tiroir coulissant 9, de la capsule barométrique 12, du levier oscillant 16, du poussoir 17 du jeu de ressorts 4 et des organes 3 adjoints à ceux-ci, est le même que celui décrit à propos des figs.1 et 2, l'excès de combustible déchargé par les brûleurs étant
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ramené par le raccord 3A dans lé réservoir en passant par le raccord 6. Dans le cas de la fig. 3, toutefois, la posi- tion du pivot 16B peut être réglée à la main de manière que le dispositif puisse agir également comme un étranglement du côté de recharge des brûleurs à trop-plein.
A cet effet un levier de commande 32, solidaire d'un axe 33, entraine un ergot excentré 34 établi entre les deux brides 35 d'un manchon 36 faisant partie d'un bloc mo- bile 37, lesdites brides 35 pouvant coulisser dans un guide 38 solidaire de la boite 1. Le manchon 36 est fixé à une tige 39 dont le mouvement provoque le déplacement de la fourche 16A et, par conséquent, du pivot 16B.
Pour recuire la vitesse de la machine, il est nécessaire d'augmenter la décharge des brûleurs afin que leur débit soit réduit. Ceci est obtenu en déplaçant le le- vier de commande 32 ce qui entraine l'ergot 34 vers le haut et ce qui, par conséquent, déplace le pivot 16B, la tige 15 et le piston 5 vers le haut, de sorte que la soupape 3 peut monter, ce qui diminue la pression de décharge et provoque le débordement d'une plus grande quantité de combustible.
Le mécanisme d'asservissement, adjoint au levier oscillant 16 et au servo-distributeur 9, fonctionne comme décrit à propos des figs.l et 2.
Une soupape de sécurité additionnelle 41 est prévue pour intervenir en cas de défaillance de la soupape 20 et quand on n'utilise pas de combustible.
REVENDICATIONS.
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