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BREVET D'INVENTION
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Perfectionnements aux systèmes de aontrôll'lùw:mpÉours'et notamment de turbines à gaz -entraînant des''1iI ce's
La présente invention est relative à des systèmes d'alimentation en combustible et de contrôle de puissance de turbines à gaz ou sources de puissance utilisant la force ou ,l'énergie produite par la combustion et la détente d'un mélange de combustible et d'air précomprimé;
elle s'applique particulièrement à des.turbines à gaz du type à vitesse et à charge variables telles que celles comportant une liaison d'entrainement avec une hélice à pas variable et où la puissance peut être contrôlée en faisant varier le taux d'alimentation en combustible et/ou le pas des pales de l'hélice, par opposition aux turbines à gaz du type où la puissance peut être contrôlée seulement en faisant varier le taux d'alimentation en combustible.
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Un objet de la présente invention est de réaliser un système de contrôle de puissance relativement simple pour moteur du type spécifié,qui assure une stabilité de fonctionnement ou permet de régler la puissance délivrée en faisant varier le taux de l'ali- mention en combustible et/ou la charge appliquée au moteur sans que le contrôle tende à osciller, à caler ou à s'emballer-
La stabilité du contrôle des moteurs du type visé dans la présente invention constitue un problème très important.
Ainsi puur un réglage donné d'un organe ou levier de contrôle de puissance ou pour tout point de fonctionnement donné du moteur le long d'une courbe représentant la puissance en fonction de la vitesse du moteur ou de son nombre de tours par minute et représen- tée sur les figures 4,5 et 6, la puissance requise pour accélérer ou décélérer (indiquée par la ligne en traits pleins) doit dépasser la puissance alors disponible (indiquée par la ligne pointillée) ou lui être inférieure, comme représenté sur la figure 4. On remarquera le point 1 de cette dernière figure.qui représente un point de fonctionnement stable ou le point atteint après que l'accélération ou la décélération ont été effectuées et pour lequel le moteur fonctionne à. une vitesse constante.
Si l'angle descourbesde puissance disponible et de puis- sance requise est réduit comme indiqué sur la Figure 5, le moteur cale ou s'emballe. Si les courbes de puissance requise et de puissance disponible sont sensiblement parallèles où se coupent plusieurs fois durant l'accélé- ration ou la décélération, comme aux points 2 et 3 de
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la figure 6, le système de contrôle tend à osciller irrégulièrement entre ces deux points. D'une façon générale, le contrôle est plus stable lorsque les angles des courbes de puissance disponible et de puissance re- quise augmentent. Ce qui précède s'applique particulièrement au contrôle de puissance dans la marge de fonctionnement normale, mais peut s'appliquer également à un contrôle de dépassement.
S'il devient nécessaire d'utiliser un contrôle de dépassement à caractéristiques instables, il doit être combiné avec un contrôle principal stable afin que la période d'instabilité soit courte et négligeable dans la marge de fonctionnement. On voit donc que si deux facteurs coopérants, tels que le taux d'alimentation en combustible et la charge appliquée au moteur doivent être contrôlés, il faut prendre soin que ces deux facteurs n'interfèrent pas.
La présente invention réalise un contrôle perfectionné pour moteurs du type spécifie qui satisfasse aux conditions énoncées plus haut.
D'autres objets de l'invention sont les suivants:
Réaliser un système de contrôle stable pour turbines à gaz entrainant une hélice à pas variable dans lequel un organe de contrôle de puissance unique à commande manuelle contrôle à la fois le taux d'alimentation en combustible et la charge du moteur dans un rapport déterminé;
Réaliser un dispositif de dépassement simple et approprié permettant d'obtenir la vitesse maximum et pouvant être utilisé pour l'atterrissage ou autres conditions pour lesquelles une vitesse maximum du moteur pour un taux
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d'alimentation déterminé peut être désirable, par exemple dans le cas où le pas des pales d'hélices doit être réglé à un angle minimum avec le taux d'alimentation en combustible juste suffisant pour maintenir l'aérodyne en vol sans pertade vitesse;
Réaliser un système d'alimentation en combus- tible pour moteur d'aérodynes du type où une hélice est entrainée par une turbine à gaz qui conjugue un contrôle manuel étagé comprenant un levier pour le démarrage,la marche au ralenti et l'interruption de l'arrivée de com- bustible et un autre levier pour la marche en puissance qui contrôle à la fois l'alimentation en combustible et la vitesse du moteur dans un rapport déterminé, avec des moyens qui maintiennent une hauteur de dosage fixe à toute altitude donnée et assurent une correction en fonction des variations de la densité de l'ait modifiant la hauteur de dosage pour un réglage donné du levier de contrôle de puissance;
Réaliser un mécanisme de contrôle de pas d'hélice perfectionné destiné à être utilisé avec des hélices à pas variable entrainées par des turbines à gaz, dans lequel l'hélice ne puisse prendre un mouvement dans le sens correspondant à une réduction du pas lors d'une variation du réglage du levier de contrôle. du moteur exigeant une vitesse accrue du moteur, et d'une manière générale réaliser des systèmes de contrôle perfectionnés et simplifiés pour des sources de puissance du type mentionné.
Les objets et avantages précédents et d'autres encore apparaitront au cours de la description suivante
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et en se référant aux dessins annexés sur lesquels:
La Figure 1 est une coupe longitudinale par l'axe d'une turbine à gaz pour aérodynes comportant un système de contrô- le d'alimentation en combustible et de puissance suivant la présente invention;
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b La Figure 2 estune.uae. détaien coupe schématique du système de contrôle de l'alimentation en combustible et de puissance;
La Figure 3 est une courbe représentant les caractéris- tiques du contrôle;,
Les Figures 4, 5, 6 sont des courbes représentant certains facteurs qui affectent la stabilité des contrôles de moteurs du type à vitesse et charge variables;
et
La Figure 7 est une courbe caractérisant une conjugaison préférée du contrôle du pas d'hélice et des contrôles d'ali- mentation en combustible.
En se référant tout d'abord à la Figure 1, un fuseau moteur d'aérodynes indiqué en 10 supporte au moyen d'une couronne 11 et de consoles 12 une turbine à gaz indiquée dans son ensemble en 13 et comportant un carter extérieur 14 s'épanouissant ou s'incurvant à son extrémité frontale pour définir une entrée d'air 15 tandis que son extrémité arrière est profilée de façon à constituer une tuyère à réaction 16.
Un compresseur d'air dynamique 17, représenté comme étant du type centrifuge, mais qui peut être du:type axial ou de tout autre type approprié, refoule l'air dans une couronne annulaire 18 qui le dirige dans des générateurs ou chambres de brûleurs 19 répartis circulairement, chacun de ces géné- rateurs contenant un brûleur 20 dans les parois duquel sont ménagés ' des orifices d'admission d'air 20 Le brûleur 20 débite dans une bague collectrice 21 disposée de façon à
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délivrer l'air chaud et les produits de :
La combustion dans un jeu d'aubes directrices fixes 22 et sur les aubages 23' d'un rotor de turbine 23, La turbine 23 et le compresseur d'air 17 sont représentés comme étant montés sur un arbre commun 24 supporté par un palier 24', L'air admis dans l'en- trée 15 est aspiré dans le compresseur qui le refoule dans la couronne 18 et les chambres 19 des brûleurs;, puis dans les brûleurs 20 par l'intermmdeire des orifices 20 où de la chaleur lui est fournie par la combustion du combustible.
L'air dilaté et les produits de la combustion sont dirigés sur les aubages 23 de la turbine 23 pour entraîner le com- presseur 17 et aussi une hélice indiquée en 25 et comportant des pales 25' de pas variable qui se prolongent dans un carter 26 contenant l'ensemble d'antrainement et de support de ces pales, ainsi que les moyens pour donner a ces dernières des angles ou pas différents.
Le dispositif de contrôle du pas peut être hydraulique, électrique ou de tout autre type approprié; à titre d'exemple on a adopte' ici un mécanisme hydraulique comprenant un servo-moteur contenu dans le car- ter 26 et auquel un fluide hydraulique tel que de l'huile à haute pression prélevée dans le système de graissage du moteur est délivrée par une servo-valve 27 (représentée plus ou moins schématiquement sur la Figure 2), cette dernière étant contrôlée d'une façon qui sera decrite ultérieurement. dilates Une partie déterminée de l'énergie dérivée des gaz/peut être utilisée pour obtenir un effet de réaction; les gaz d'achap- pement peuvent aussi être seuls utilisés de cette manière.
L'entrainement peut être transmis de -Marbre 24 à libellée par l'intermédiaire d'un train d'engrenager réducteur appro- priée non représenté, contenu dans une boîte d'eccessoires 28,
Si l'on se réfère maintenant à la Figure 2, le dispositif
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de dosage de combustible est représenté schématiquement, mais dans l'ensemble réellement construit, les éléments sont dis- posés de façon compacte dans un seul carter indiqué dans son ensemble en 30 le dispositif (voir Figure 1) étant de pré- férence logé dans la chambre annulaire 31 définie par l'ex- trémité frontale épanouie du carter 14 et à laquelle sont appliquées la pression dynamique et la température de l'air bien qu'elle puisse être simplement en communication avec l'atmosphère, si on le desire.
Un conduit d'admission de combustible 32 reçoit le combustible d'une source d'alimen- tation appropriée tel qu'un réservoir, non représenté, et des moyens de mise en pression du combustible tels qu'une pompe 33 entraînée par la turbine du moteur, sont montés dans le conduit et délivrent le combustible sous pression à un ensem- ble de réglage qui sera décrit ultérieurement, par l'inter- médiaire d'un conduit 34.
La pression d'alimentation en combustible de la pompe peut être maintenue à une valeur déterminée supérieure à la pression aux injecteurs au moyen d'une soupape équilibrée 35 montée dans un boitier 36 com- portant des orifices d'admission de combustible 37 37 et communiquant avec le conduit d'alimentation 32 par un conduit de retour 38, ce boîtier ét.nt à son tour monté dans une chambre 39 qui communique avec le côté haute pression de la pompe à combustible ou le conduit 34 Un diaphragme 40 qui s'appuie contre un ressort 41, est relié à la soupape 34 et constitue une paroi mobile d'une chambre 42 à laquelle est transmise, par un conduit 43, la pression du combustible dosé ou pression aux injecteurs.
Le ressort 41 détermine la pression supérieure à la pression aux injecteurs pour laquelle la soupape 35 s'ouvre et permet le retour du com- bustible au côté basse pression de la pompe 33. La chambre
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42 peut être reliée à la chambre 39 par un canal 44 pour permettre à l'air de s'échapper par le conduit 34 puis dans les injecteurs et assurer un fonctionnement approprie de la soupape 35
Un ensemble régulateur est indique dans son ensemble en R et comprend un diaphragme 45 qui constitue une cloison mobile entre les chambres D et C, et une soupape équilibrée 46 dont la tige est reliée à ce diaphragme et qui est montée dans un boîtier 47;
celui-ci reçoit le combustible du conduit 54 et présente des orifices 48, 48' débitant dans la chambre D. Un ressort 49 s'appueie sur le diaphragme et son action est réglée au moyen d'une vis 50. La tension de ce ressort est telle qu'une différence de pression déterminée, sensi- blement constante, soitappliquée au diaphragme 45.
Le combustible de la chambre D s'écuie cens un conduit 52 de combustible dosé par l'intermediaire soit de .L'orifice de dosage de ralenti 53, soit de cet orifice 53 et d'un orifice de dosage de puissance 54.
l'ormifce 53 est contrôle par un pointeau 55 qui est relié à un organe de contrôle rotatif 56 actionné à la main au moyen d'une timonerie appropriée comprenant une tige 57 et un levier 58 pivotant en 59, l'orifice de puissance 54 est contrôle par un pointeau 60 qui est relié a un organe de commande de puissa.nce rotatif 61 commandé à la main, au moyen d'une timonerie appropriée comprenant une tige 62 et un levier 65 qui pivote en 64.
L'organe de contrôle 56 commande l'alimentation en combustible du moteur pour la marge de ralenti et il peut avoir une position plus bas que celle représentée pour le démarrage, la coupure de combustible et autres buts; il comporte un levier 56' et ses positions extrêmes de ralenti sont définies par des butées 65 et 66; il est monte sur un
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arbre 67. L'organe de contrôle manuel 61 commande l'alimen- tation en combustible du moteur pour la marge de puissance et il est également relié au régulateur du pas de l'hélice pour contrôler la charge appliquée au moteur d'une manière qui sera décrite ci-après; il comprend un levier 61' et ses positions de basse et haute puissances sont définies par les butées 68 et 69; il peut tourner sur un arbre 70.
Le rôle et le fonctionnement de ces contrôles sont exprimés par le graphique de la Figure 3.
Des moyens sont prévus pour permettre le verrouillage automatique de l'organe de contrôle 56 lorsqu'il est amené dans sa position supérieure de ralenti, tandis qu'au même instant l'organe de contrôle'61, qui est bloqué de façon à ne pouvoir tourner tant que l'organe de contrôle de ralenti ne se trouve pas dans la position supérieure de ralenti, est libéré ou déverrouillé; ces moyens, comme représentés ici, comprennent un doigt 71 qui glisse dans un manchon 72 et qui est sollicité normalement vers la gauche ou vers la surface périphérique de l'organe 56 par un ressort 73.
Des encoches 74 et 75 sont prévues à la périphérie des organes de contrôle 56 et 61, la position respective de ces encoches étant telle que l'organe 61 ne puisse tourner jusqu'à ce que le levier 56' vienne contre la butée 66 mais que lorsque cet engagement se produit le verrou 71 s'engage dans l'encoche 74 et se dégage de l'encoche 75 afin d'immobiliser l'organe 56 tandis que l'organe 61 est libre de tourner.
Pour compenser les variations de la densité de l'air admis dans ie moteur, on a prévu des moyens pour faire va.rier la différence de pression appliquée aux calibrages 53 et 54 pour une position déterminée des pointeaux 55 et 60, ces moyens comprenant une capsule 76 chargée de manière telle
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qu'elle soit sensible aux variations de température et de pression et montée en un point, tel que la chambre31, où elle est soumise à la pression dynamique etàla température.
La capsule 76 porte un pointeau 77 relié à lextremité mobile de cette capsule et destiné à contrôler la section d'un orifice 78 qui fait communiquer la chambre D et la chambre C.
L3 combustible dosé qui se trouve dans le conduit 52 passe dans la chambreE en franchissant une soupape normalement ouverte qui sera. décrite ultérieurement, et la chambre C communique avec la chambre E par un conduit 79 dans lequel est monté un calibrage 80. Pour une position donnée quelconque du pointeau 60, le pointeau 77 contrôle la section de l'orifice 78 et fait varier la différence de pression entre les chambres D et F en fonction des variations de la desité de l'air d'une façon qui sera décrite plus complètement par la suite lors- qu'on exposera le mode opératoire de l'ensemble du système de contrôle.
Un régulateur de survitesse est prévu et consiste en une soupape 81 représentée comme étant du type équilibré et monté dans ie boîtier 82 qui définit une chambre de soupape en série avec le conduit du combustible dosé 52, et présen- tant des orifices 83 et 83', La tige de la valve 81 est reliée à un diaphragne 84 qui constitue une cloison mobile entre la chambre de combustible dosé E et une chambre de pression 85.
Des conduits 86 et 86' font communiquer la chambre E avec la chambre 85 par l'intermédiaire d'une chambre 87 dans laquelle est monté .un rotor centrifuge 88 portant un arbre d'entrai- nement 89 sur lequel est fixé un pignon 90 ce dernier pou- vant être mis en rotation par -Le moteur au moyen par exemple d'un arbre 91 et d'une roue dentée 92 (voir Figure 1) en sorte que le rotor 88 est entraîné en relation avec la vitesse
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du moteur et maintient ainsi dans la chambre 85 une pression qui dépasse la pression dans la chambre E d'une quantité proportionnelle au carré de la vitesse du moteur et varie par conséquent en fonction de cette vitesse.
Quand la diffé- rence de pression appliquée au diaphragme 84 atteint une valeur déterminée, qui dépend de la vitesse du moteur, la soupape 81 se déplace vers une position de fermeture et réduit l'écoulement du combustible dosé à travers les orifices 83 et 83' La soupape 81 est maintenue normalement ouverte par un ressort 93 qui peut être réglé au moyen de l'écrou borgne et- qui pousse la soupape contre une butée 95 faisant partie d'une plaque qui soutient le diaphragme 84 et lui donne de la rigidité, la butée 95 s'appuyant contre une vis réglable 96, La soupape 81 peut être réglée, en agissant sur la vis 96, de façon que pour sa position normale la section des orifices 83 et 83' soit beaucoup plus importante que la section maximum des calibrages 53 et 54 lorsqe les soupapes 55 et 60 sont grande ouvertes.
Un conduit 97 relie le conduit de combustible dosé à une nourrice annulaire 98 (voir Figure 1) d'où;le combustible est admis dans les injecteurs 100 par des conduits 99, les injec- teurs débitant le combustible dans les brûleurs 20 sous forme d'une émulsion fine.
Une valve 101 est de préférence prévue dans le conduit 97 pour couper l'arrivée de combustible aux injecteurs lors- qu'on le désire, par exemple, lorsque le moteur est arrêté.
L'organe de contrôle de puissance 61 est relié à des moyens faisant varier la charge du moteur en relation déter- minée avec l'alimentation en combustible des brûleurs, ces moyens comprenant dans le cas présent un régulateur de pas d'hélice indiqué dans son ensemble en 103 et montré schémati- quement sur la Figure 2. Le régulateur 103 contrôle la
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servo-valve 27 qui règle l'arrivée de liquide à un servo-moteur 104 comprenant un piston cylindrique 104' relié aux pales d'helice au moyen, par exemple, d'une transmission 105.
Le régulateur 103 comprend des masselottes 103' montées pivo- tantes sur un support 10311 relié à une roue d'engrenage 106 qui peut être entraînée par le moteur par l'intermédiaire d'un arbre 107 et d'un pignon d'angle 107', l'arbre 107 ayant une liaison d'entraînement avec l'arbre 24. Les masselottes du régulateur sont'reliées à la servo-valve 27 par une tige 108 qui passe à travers le moyeu de l'engrenage 106 et sur laquelle s'exerce la pression d'un ressort 109 dont la charge est réglée par un levier 110 qui pivote sur le point fixe 111.
Le levier 110 est relié par une tringlerie 112 a l'un des bras d'une equerre Ils pivotant en 114, l'autre bras de cette equerre portant un toucheau qui 5'engage avec une came de contrôle de la charge 115 ménagée à la périphérie de l'or- gane de contrôle de puissance 61.
Le fonctionnement des hélices vitesse constante et à pas variable du type représente ici est connu de l'homme de l'art et par conséquent le servo-moteur 104 et les éléments coopérants sont montrés seulement schématiquement puisque les détails de ceux-ci ne font pas partie de la présente invention.
En bref, si pour une vitesse donnée du moteur le ressort 109 est comprimé suffisamment pour amener la valve 27 à gauche de l'orifice 116 et pour deplacer simultanément les masselottes du régulateur vers l'intérieur, l'huile sous pression passe dans le conduit 117 et déplace le servo-piston 1043 dans un sens tel que l'angle des pales diminue du pas élevé au faible pas;
par contre, si l'action du ressort 109 est réduite pour une vitesse donnée du moteur. les masselottes du régulateur s'écartent, la servo-valve 27 se déplace vers
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la droite en faisant communiquer l'orifice 116 avec l'évacua- tion, et la force centrifuge créée par la rotation de l'hélice agit sur les contrepoids 118 reliés aux pales pour passer du faible pas au grand pas, cette action étant favorisée par un ressort 119 qui tend normalement à solliciter le servo-piston vers''' la position correspondant au grand pas. Quand une condition d'équilibre est atteinte(les masselottes du régulateur équi- librant la vitesse du moteur définie par le réglage du res- sort 109), la valve 27 est dans la position neutre pour laquelle elle ferme l'orifice 116.
Pour certaines conditions,de fonctionnement du,moteur il peut être désirable de mettre la came 115 hors d'action; Ceci se produit par exemple lorsque la vitesse maximum du moteur doit être maintenue pendant un certain temps alors qu'une faible puissance est absorbée par l'hélice, afin delerendre apte à développer rapidement sa puissance maximum comme il .apparaîtra plus complètement ci-après. Ces moyens peuvent com- prendre un poussoir 121 monté glissant dans un manchon 122 en antagonisme avec l'action d'un ressort de rappel 123, ce pous- soir étant amené en contact avec l'equerre Ils lorsqu'il est déplacé vers la gauche par le levier pivotant 124 fixé sur un axe rotatif 125 et relié à un levier 126 à commande manuelle par la tige ou tringlerie 127.
Le levier 124 porte un prolon- gement décalé 128 qui peut s'engager avec une saillie 129 prévue sur l'organe 61 afin d'assurer une ouverture minimum du pointeau'60 lorsque la came 115 de contrôle de la charge est mise hors d'action en agissant sur le levier 126, à des fins qui apparaitront plus loin.
Pour empêcher le pompage du contrôle, d'une façon qui sera exposée par la suite au cours de la description du mode de fonctionnement, des moyens sont prévus pour empêcher une réduc-
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tion momentanée du pas des pales d'hélice lors du mouvement du cadran 61 dans le sens correspondant aux accélérations et un accroissement momentané du pas lors d'un mouvement de ce cadran dans le sens correspondant aux décélarations. Dans l'exemple représenté l'arbre 107 porte une vis sans fin 130 sur laquelle est monte pour un mouvement axial limité, un organe d'inertie ou volant 131 dont le moyeu 131' est taraudé pour s'engager avec la vis 130.
Le mouvement axial du volant 131 est limité par des butées réglables 132 et 133 Deux équerres 134 et-135 montees pivotantes portent des butées réglables 136 et 137 et viennent normalement s'appliquer avec une pression faible contre un organe de butée 138 sous l'ac- tion de ressorts réglables 139 et 140 qui sont suffisamment faibles pour ne pas interferer avec -Le mouvement normal de la tige 108 du régulateur. Des rouleaux ou toucheaux de contact 141, 142 sont montés sur les bras des equerres 134 et 135 adjacents au volant 131 et un organe de contact 145 fixé sur la tige 108 de la servo-vaive 27 peut venir s'engager avec les bras opposés des dites équerres.
On voit qu'un mouvement angulaire relatif entre l'arbre du moteur 107 et le volant 131 détermine un déplacement axial de ce volant, la vitesse de ce déplacement étant définie d'une part par .Le pas du filetage de la vis sans fin 130 et d'autre part par l'accélération ou la dècélaration de l'arbre mené 107. On notera également que si la servo-valve 27 es sollicitee vers la gauche lorsque le volant 131 s'engage avec le rouleau 141, elle ne peut le faire du fait de Inaction du levier 134, mais peut à ce moment, se déplacer vers la droite, l'inverse se produisant lorsque ce volant s'engage avec le rouleau 142..
Pour remener le volant 131 à égale distance des butées 132 et 133 lorsque l'accélé- ration du moteur tombe au dessous d'une valeur minimum déter- rainée, on prévoit un ressort de torsion 144 dont les extrémi- tés sont fixées au moyeu du volant 131 et à la butée 132.
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Fonctionnement
Ordinairement le système est plein de combustible jusqu'aux injecteurs 100, mais si l'on suppose qu'il est vide au niveau du sol, la soupape 46 du régulateur est grande ou- verte et le pointeau d'alimentation au ralenti 55 est ouvert au moins suffisamment pour permettre le passage à travers le calibrage 53, d' une quantité de combustible suffisante pour le démarrage . Si l'on fait alors démarrer le moteur, le com- bustible passe dans les conduits 32, 34, 34', les orifices 48, 48'. pénètre dans la chambre D du régulateur R qu'il rem- plit, arrive au calibrage de ralenti 53 par le conduit 51, entre dans le conduit 52 puis dans la chambre de combustible dosé E, la valve 81 étant maintenue normalement dans la posi- tion de pleine ouverture.
De la chambre E, le combustible dosé est amené par le conduit 97, la nourrice 98 et les tubes 99 dans les injecteurs 100. Si l'on suppose que le moteur fonctionne au niveau du sol, le pointeau 77 actionné par l'anéroïde est contracté et le combustible passe également de la chambre D dans la chambre C par l'orifice 78, puis arrive à la chambre E de combustible dosé par le calibrage 80.
La tension du ressort 49 par rapport à l'amplitude de déplacement du diaphragme 45 est telle que la force exercée par ce ressort puisse pratiquement être considérée comme constante et par conséquent les pressions respectives dans les chambres D et C tendent à avoir une valeur relative constante, de sorte que la valve 46 s'ouvre ou se ferme pour maintenir la pression dans la chambre D égale à celle régnant dans la cham- bre C plus une pression équivalente à l'action du ressort 49.
Il en résulte qu'une différence de pressions déterminée et sensiblement constante est appliquée au diaphragme, cette différence de pressions variant seulement momentanément quand
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la pression dans l'une de ces chambres est modifiée.
Les chambres D et E sont en fait reliées par deux pas- sages en parallèle, l'un comprenant le conduit 51,les cali- brages 53 et 54 (en supposant que ie fonctionnement a lieu dans la marge de puissance) le conduit 52 et les orifices 83, 83', et l'autre passage comprenant l'orifice 78 de section variable, la chambre C et le conduit 79 dans lequel est monté le calibrage 80. La quantité de combustible débité dans les brûleurs peut être modifiée en faisant varier la section des calibrages 53, 55 et/ou la hauteur (pression en D moins pression en E) détermnant l'écoulement.
La section des calibrages peut être contrôlée a la main au moyen des leviers 56' et 61' puisque la pression différentielle appliquée à ces calibrages est sous le contrôle du régulateur R et de la valve 77 contrôlée par la densité qui lui est associée.
Les mouvements d'ouverture et de fermeture des valves 55 et/ou 60 font varier momentanément la pression Gens la chambre D et par conséquent écartent la différence de pression appliquée au diaphragme 45 de la valeur fixe par le ressort 49; tou- tefois, la valve 46 est immédiatement ramenée dans une position qui rétablit les pressions différentielles appliquées à, ce diaphragme et à ces calibrages, ces pressions différen- tielles étant ensuite maintenues constantes.
Si la densité de l'air diminue (ce qui dans le cas où le moteur est utilisé sur un aérodyne peut se produire lorsque l'altitude augmente) la vitesse du moteur ou de l'ensemble turbo-compresseur tend à augmenter pour un taux d'alimenta,tion en combustible donnépuisque le compresseur délivre moins d'air et requiert par suite une puissance moindre pour être entrai- ne. Par conséquent, le combustible doit être admis a.ux brû- leurs en quantité moindre lorsque la densité de l'air diminue
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pour maintenir la vitesse de la turbine sensiblement constante pour un réglage donné des leviers 56' et 61'.
D'ailleurs si l'on ne réalise pas la compensation des variations de la densité de l'air, on risque de surchauffer les brûleurs et l'ensemble de la turbine'lorsqu'on accélère en altitude ou pour des densités d'air réduites puisque le rapport combustible liqui- de/air augmente et que ceci entraîne une augmentation importan- te de la chaleur de combustion. Le rôle de l'orifice de sec- tion variable 78 et du calibrage 80 est de modifier la diffé- rence de pression appliquée aux calibrages 53 et 54 en fonction des variations àe la pression et de la température de l'air afin de modifier la quantité de combustible admise aux brûleurs.
Le régulateur R sert à établir dans la chambre Dune pres- sion absolue qui dépasse la pression C d'une valeur corres- pondant à l'action du ressort 49 et en même temps il établit dans la chambre C une pression absolue qui dépasse suffisam- ment la pression dans la chambre E pour que le combustible qui passe à travers l'orifice 78 en quantité déterminée par sa section et la hauteur constante qui lui est appliquée et qui est maintenue par le ressort 49 puisse s'écouler dans la chambre E à travers le calibrage 80. La hauteur de dosage appliquée aux orifices 53 et 54 (pression en D moins pression en E) est égale à la pression appliquée à l'orifice 78 (pres- sion en D moins pressions en C) plus la hauteur appliquée au calibrage 80 (pression en C moins pression en E).
Le ressort
49 et le diaphragme 45 maintiennent une,différence de pression: constante sur l'orifice 78 et par conséquent l'écoulement à travers l'orifice 78 augmente ou diminue lorsque la valve 77 s'ouvre ou se ferme. Comme le combustible qui passe à travers l'orifice 78 doit également passer à travers le calibrage fixe 80, il s'ensuit que la hauteur appliquée à l'orifice 80
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augmente ou diminue avec l'ouverture ou la fermeture de la valve 77. En conséquence, la chute totale de pression de la chambre D à la, chambre E augmente ou diminue lorsque la valve 77 s'ouvre ou se ferme.
Ainsi lorsque,la capsule 76 s'allonge du fait de la réduction de la densité de l'air admis dans le moteur et que le pointeau 77 réduit progressivement la section de l'orifice 78, la pression différentielle appli quée aux calibrages 54 et 55 diminue de façon correspondante et une quantité moindre de combustible est fournie pour toute section donnée des calibrages 55 et 54.
Si l'on se réfère maintenant à la Figure 3, qui représen-- te les caractéristiques opératoires du présent système de commande pour une altitude donnée telle que le niveau du sol, la courbe en trait plein 150 et son prolongement en pointillé 150' indiquent en gros le débit de combustible requis par le moteur lorsque l'hélice se trouve dans sa position de pas minimum ou pas zéro. Les points 65' et 66' (ou 68') de cette courbe correspondant aux réglages inférieur et supérieur du levier de ralenti 56', le levier de puissance 61' étant dans sa position inférieure de réglage contre la butée 68.
La courbe en pointillé 150', à -,L'origine de la. courbe 150 repré- sente le débit de combustible requis pour le demarrage; il peut être atteint en amenant le levier de ralenti) 56' dans sa position gauche extrême et en comprimant le ressort s durant l'operation de démarrage du moteur.
La courbe en traits mixtes 151 représente le taux maximum d'alimentation en combustible qui peut être maintenu a une vitesse donnée pendant un temps appréciable sans danger pour le système de brûleurs; il peut être dépassé pendant un court intervalle de temps seulement, durant les accélérations.
Entre les points 65' et 66, le Levier de ralenti 56, est
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utilisé pour contrôler le taux d'alimentation en combustible.
Sa position inférieure de ralenti contre la butée 65 peut être juste suffisante pour maintenir le moteur en fonction- nement au niveau du sol tandis que sa position de ralenti supérieure peut être utilisée pour le réchauffage du moteur en vue de préparer le vol, ou lorsqu'on se dispose à atterrir à basse puissance ou pour des emplois similaires. Sur la Figure 3 cette zone de fonctionnement est désignée sous la mention zone de ralenti.
La courbe en pointillé 152 et son prolongement 152' représentent la quantité de combustible passant à travers l'orifice de ralenti lorsque'le pointeau de ralenti 55 est complètement soulevé, ce qui se produit lorsque le levier 56' est contre la butée 66, la quantitéde combustible étant définie par la section maximum de l'orifice 53 et la hauteur constante appliquée à ce dernier et maintenue par le régula- teur R. Si le pointeau 55 est écarté brusquement par le levier 56', il se produit une accélération le long de la ligne en pointillé 152 jusqu'à ce qu'on atteigne le point 66' pour lequel la quantité de combustible fourni est égale à la quantité de combustible requis, ce qui correspond à un fonctionnement de régime.
Au cours de cette accélération, le débit de combustible dépasse le maximum fixé par la ligne 151 pendant un court intervalle de temps comme représenté sur la Figure 3. Si le pointeau 55 n'est que partiellement dégagé l'accéléation se produit suivant une ligne parallèle à la ligne 152 mais située plus bas, le point de fonctionnement d'équilibre étant déterminé par l'intersection de cette ligne et de la courbe 150.
Quand le levier de ralenti a été amené à la position 66, le verrou 71 libère le cadran 61 et le levier de puissance 61' est alors utilisé pour contrôler la puissance dans la
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zone de puissance. Dans la position représentée sur les dessins l'organe de contrôle de puissance ou cadran 61 a été libéré, le pointeau 55 de contrôle de l'alimentation au ra- lenti est dégagé et la valve ou pointeau de puissance 60 est fermée. En déplaçant le levier de puissance 61' vers la butée 69, on dégage le pointeau 60 et les calibrages 55 et 54 sont ouverts pour fournir deux écoulements parallèles.
Si le levier 61' est déplacé lentement, l'accélération se produit sensiblement suivant la courbe 153, chaque point de cette courbe correspondant à un fonctionnement d'équilibre pour une position particulière du pointeau 60; et lorsque le levier 61' est dans la position correspondent à la puissance maximum on atteint le point 69' de la courbe. Si le levier de puissance 61' est déplacé brusquement dans le sens des aiguilles d'une montre de la position contre la butée 68 à une position contre la butée 69, l'accélération se produit suivant la. ligne poin- tillée 154 jusqu'au point 69'.
La forme ou la caractéristique de la courbe 153 est déterminée par le contour de/la came 115 prévue sur le cadran 61. Quand on fait tourner le levier de puissance 61' dans le sens des aiguilles d'une montre qui correspond à un accrois- sement de puissance, la came 115 agissant par l'intermédiaire du levier 113, de la tringlerie 112 et du levier 110, fixe la compression du ressort 109 du régulateur et détermine ainsi la vitesse à laquelle l'hélice à pas variable maintiendra le moteur pour l'alimentation en combustible qui est alors fourni. Dans la zonede ralenti, le ressort 109 est réglé pour une vitesse égale à celle correspondant au point 66' mais le taux d'alimentation en combustible., sauf lorsque le levier 56' est contre la butée 66,est insuffisant pour entraîner le moteur aussi vite.
En conséquence, le régulateur de l'hélice
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agit dans cette marge dans le sens correspondant à la réduc- tion du pas et maintient l'hélice contre la butée de pas minimum.
Lorsqu'on déplace le levier de puissance 61', le ressort 109 du régulateur est comprimé et demande une plus grande vitesse du moteur que celle figurée en 66', mais une vitesse inférieure à celle à laquelle le moteur tournerait si l'hélice restait dans la position de pas minimum. L'effet résultant est donc que le pas de l'hélice augmente et absorbe une partie croissante de la puissance délivrée par le moteur.
Si durant le fonctionnement à un réglage intermédiaire de la marge de puissance, on'fait avancer brusquement le levier de puissance 61', la came 115 et les timoneries associées continuent à comprimer le ressort 109 ce qui exige une plus grande vitesse ; le pointeau 60 est aussi dégagé davan- tage pour fournir une quantité additionnelle de combustible plus que suffisante pour atteindre la nouvelle vitesse avec le réglage du,pas existant, il est donc nécessaire que le pas de l'hélice augmente ensuite pour empêcher que la vitesse du moteur ne dépasse la vitesse choisie.
Toutefois durant la période d'accélération le régulateur 103 est sensible à l'insuffisance de vitesse et tend à déplacer la valve 27 dans un sens correspondant à la réduction du pas afin de faciliter l'accélération du moteur et ensuite à avancer le pas au delà de celui qui existait précédemment pour maintenir la vitesse choisie. Cette.caractéristique est trop accentuée dans les moteurs du type à turbines par suite de leur accélération relativement lente résultant de le), force d'inertie des masses tournantés. Dans certains types d'aérodynes la perte initiale de l'effet de propulsion de l'hélice suivie quelques secondes plus tard par un gain de cet effet de propulsion est très
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désavantageuse.
Ce résultat peut être évité dans les aérodynes de ce type par l'emploi de moyens tels que le volant 131 qui fonctionne comme suit: Quand une accélération se produit, l'arbre 107 entraîné par ..Le moteur tourne momentanément plus vite que le volant, ce qui fait que ce dernier se deolace axialement sur la vis 130 et vient s'engager avec le rouleau 141 em pêchant le mouvement de l'équerre 154 afin de supposer au déplacement vers la gauche de la valve 21 et au démasquage de l'orifice 116 pour admettre la pression hydraulique tant qu'il s'agit de vaincre l'inertie du moteur.
Le volant 131 reste contre sa butée 132 tant que l'accélération du moteur excède une valeur .déterminée suffisante pour maintenir le volant dans sa position inférieure en antagonisme avec l'action du léger ressort de torsion 143 Cette tendance à une réduction du pas est seulement momentanée puisque la.
vitesse accrue du moteur qui résulte de l'accroissement du débit de combustible détermine rapidement l'écartement des masselottes du régulateur ce qui déplace la valve 27 vers la droite et fait communiquer l'orifice 116 avec l'évacuation tandis qu'au même moment les contrepoids 118 auxquels vient s'ajouter l'action du ressort 119 déterminent l'accroissement du pas des pales qui prennent un angle tel que la puissance en excès sur celle requise pour entraîner la turbine et le compresseur soit absorbée par l'hélice. Quand cette condition
116 est atteinte, la servo-valve 27 ferme l'orifice/et la, vitesse du moteur reste ensuite sensiblement constante ,jusqu'il ce que le réglage du cadran de puissance 61 soit à niveau modifié.
La marge de déplacement axial du volant 131 entre les butées 132 et 133 doit évidemment être telle qu'elle permette un fonctionnement correct de la valve 27 lorsque le volant 131
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est centré.
La Figure 7 représente la variation approximative de l'angle du pas d'hélice en fonction de la position du cadran de ralenti 56 et du cadran de puissance 61. Comme indiqué ci-dessus le réglage initial du régulateur 103 est de pré- férence tel que durant la marge de ralenti du contrôle, le pas des pales d'hélice soit à l'angle minimum ou sensiblement nul. Sur la Figure 3 le prolongement en pointillé 150' de la courbe '150 représente le combustible utilisé dans la zone de puissance pour entraîner la turbine et le compresseur, l'hélice étant au pas minimum, et la distance verticale entre la courbe 153 et la courbe en pointillé 150' représente la puissance absorbée par l'hélice à un pas accru dans la zone de puissance résultant de l'action de la came 115.
Il est évident que la caractéristique du pas d'hélice de la Figure 7 et la caractéristique de la courbe 153 peuvent être modi- fiées facilement en choisissant convenablement le profil de la came 115; toutefois, il doit être choisi de telle façon que l'on puisse obtenir l'angle voulu entre les courbes de "puissance requise" et de "puissance disponible" (voir Figure 4).
Quand le levier de puissance 61' est ramené de la butée 69 à la butée 68 pour décélérer, l'alimentation en combus- tible des brûleurs est brusquement réduite et le moteur ralentit; en même temps la came 115 agit,par le levier 113 pour réduire la pression sur le ressort 109 du régulateur.
Bien que cette action sur le ressort du régulateur ait lieu dans un sens correspondant à un accroissement momentané du pas des pales d'hélice, cet accroissement ne peut se produire même momentanément puisque le volant 131 tourne alors plus vite que l'arbre 107 et vient en contact avec le rouleau 142, ce
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qui empêche le déplacement vers la droite de la valve 27 qui démasquerait l'orifice 116 et le mettrait en communica- tion avec l'évacuation.
Entretemps la vitesse décroissante du moteur réduit la vitesse des masselottes du régulateur pour leur permettre de se déplacer vers l'intérieur, la tension du ressort 109 déplaçant alors la valve 27 vers la gauche pour permettre Inapplication de la pression hydrau- lique au servo-piston 104 afin de déplacer les pales d'hélice vers la position de faible pas, en antagonisme avec la résis- tance progressivement décroi.ssante offerte par les contre- poids 118, le ressort 109 du régulateur maintenant la valve 27 dans une position de fermeture ou au delà de cette position à gauche de l'orifice 116, de sorte que pour toutes les vitesses du moteur au dessous du ralenti accéléré la pression hydraulique maintienne les pales de l'hélice dans la position de faible pas.
Durant la décélération, le contour de la came 115 détermine également l'angle entre la courbe ce puissance requise!! et la courbe de puissance disponible!! à gauche du point 1 de la Figure 4.
Dans certaines conditions, il peut être désirable de faire varier la puissance de l'hélice suivant l'une ou l'autre de deux fonctions, l'une allant du point 68' au point 69' de la Figure 3 en suivantla courbe 153 pour le fonctionnement normal et l'autre allant du point 155 au point 69' en cas de besoin ou d'accélération rapide de l'aérodyne.
Dans ce dernier cas le levier 126 et le levier 124 qui lui est relié peuvent être actionnés pour amener le plongeur 121 en contact avec le levier 113 et mettre la came 115 hors d'action, ce qui règle le ressort du régulateur 109 pour la vitesse maximum de fonctionnment De préférence,
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le levier 124 porte un prolongement 128 qui s'engage avec la saillie 129 pour faire tourner le cadran 61 et simultané- ment pour ouvrir le pointeau 60 suffisamment pour augmenter le débit de combustible et l'amener à une valeur correspon- dant au point 155. Si l'on agit sur le levier 126 lorsque le moteur fonctionne au point 66', le moteur accélère le long de la courbe 150' et atteint le fonctionnement de régime au point 155.
Si l'on continue à déplacer le levier de puissance dans le sens de l'ouverture, l'accroissement de puissance est rapidement absorbé par l'augmentation du pas de l'hélice, ce qui évite le délai d'accélération de la masse tournante du moteur et augmente dans une large mesure le taux d'accélération de l'aérodyne.
Si le moteur s'emballe ou si la vitesse s'élève au-dessus d'une valeur maximum déterminée, la pression créée dans la chambre 85 tend à fermer la valve 81 jusqu'à ce que la vitesse du moteur soit ramenée à une valeur de sécurité.
Il est entendu que les éléments du système ont été représentés schématiquement et que dans la pratique réelle ces éléments peuvent être disposés de 'toute façon appropriée pour réaliser les fonctions et les opérations décrites précé- demment.