<Desc/Clms Page number 1>
Régulateurs de vitesse pour turbines à combustion interne d'avion.
La présente invention concerne des dispositifs d'alimentation en combustible pour turbines à combustion interne d'avion dans lesquelles, entre l'obturateur ou valve de réglage et l'organe de commande du pilote, est prévu un mécanisme régulateur ou syneronisateur de type quelconque qui sera dénommé ci-dessous "régulateur de vitesse", grâce auquel la position de 1 'organe de commande du pilote détermine une vitesse de la turbine et maintient cette vitesse quels que soient les changements d'altitude ou les variations de la charge de la turbine .Un telmécanisme de synchronisation a été décrit dans la demande de brevet français déposée le 10 Novembre 1947 pour "Perfectionnements aux appareils d'alimen-
<Desc/Clms Page number 2>
tation en combustible".
Dans de telles installations, il est désirable que le régulateur de vitesse soit agencé de telle manière qu'il réponde à une variation de la vitesse de la turbine sans affecter, pendant cette variation, les caractéristiques propres de vitesse de cette dernière, afin que ladite turbine puisse suivre ses caractéristiques propres d'accé- lération en passant d'une vitesse déterminée à une autre.
Une telle condition de fonctionnement, bien qu'elle permette l'accélération maximum dans des limites déterminées, présente néanmoins le danger da permettre un dépassement considérable de la vitesse choisie, dépassement qui peut être suivi d'os- cillations autour de cette vitesse avant que la vitesse finale ne soit atteinte. La présente invention a pour but d'éliminer ce danger en prévoyant dans le système, un limiteur de vitesse variable qui, tout en permettant à la turbine de suivre ses caractéristiques propres d'accélération, assure que la vites- se choisie ne sera pas dépassée ou, du moins, ne sera pas dépassée d'une façon appréciable.
Ceci est réalisé selon l'invention en prévoyant dans le dispositif de commande du débit de combustible de la turbine un limiteur de vitesse variable comportant un organe présélecteur qui peut être actionné par l'organe de commande du pilote, et un organe asservi se déplaçant en réponse à un signal, par exemple à une pression qui varie, pour toutes las altitudes en fonc- tion de la vitesse de la turbine, de sorte que, lorsque la vitesse correspondant à la position de l'organe présélecteur est atteinte, l'organe asservi coopère avec l'organe présélec- teur pour limiter la quantité de combustible arrivant à la turbine, indépendamment du réglage préalable de l'obturateur ou valve de réglage.
Le signal qui varie avec la vitesse de la turbine indépendamment de l'altitude, peut avantageusement être une @
<Desc/Clms Page number 3>
pression prélevée sur une pompe centrifuge entraînée par la tur bine, pompe qui peut être une partie de la pompa d'alimen- tation en combustible de la turbine .
En service, lorsque le pilote déplace sa comman- de, il fixe la position de l'organe présélecteur du limiteur de vitesse, et ce faisant provoque indirectement, par l'in- termédiaire du régulateur de vitesse, une modification de la position de l'élément de commande de l'obturateur ou valve de réglage. Si l'on veut rapidement accélérer la tur- bine, la valve de réglage est ouverte en conséquence afin de permettre à une quantité supplémentaire de combustible d'arriver aux brûleurs, ce qui entraîna un accroissement de la vitesse de celle-ci. La pression de la pompe centrifuge entraînée par la turbine augmente ainsi et provoque le dé- placement de l'organe asservi du limiteur de vitesse par rapport à l'organe présélecteur.
Aussitôt que la turbine tend à dépasser la vitesse correspondant à la position de l'organe présélecteur, le limiteur de vitesse abaisse la pression dans un dispositif à pressions équilibrées, qui a pour effet d'empêcher tout accroissement supplémentaire de la quantité de combustible arrivant à la turbine, de sorte que, même si l'élément de commande de l'obturateur ou valve de réglage dépasse la position correspondant à la vitesse choisie pour le régulateur de vitesse, la turbine ne peut accélérer davan- tage,le dit élément de commande de la valve de réglage se stabilisant finalement sous l'influence du régulateur de vitesse, dans la position correcte correspondant à la vitesse choisie.
Bien que dans un dispositif idéal, la vitesse choisie pour le régulateur de vitesse soit la même que la vitesse indiquée par la position de l'organe présélecteur, il y a lieu de remarquer que la position de l'organe présé- lecteur peut dépasser légèrement celle correspondant au régu- lateur de vitesse. Dans un tel dispositif, un dépassement contrôlé peu important de la vitesse choisie est permis, ce
<Desc/Clms Page number 4>
dépassement peut être utile avec certains types de limiteur de vitesse.
L'organe présélecteur et l'organe asservi du limi- teur de vitesse peuvent coopérer pour réduire jusqu'à une certaine limite la pression dans le dispositif à pressions équilibrées en permettant, par leur coopération, une fuite ou un flux de retour d'un côté du système. Tant qu'une telle action persiste, l'élément de commande du dispositif à pressions équilibrées reste dans une nouvelle position d'é- quilibre dans laquelle les pressions de chaque côté dudit élément sont égales à la pression limite susmentionnée, et la quantité de combustible arrivant à la valve de réglage est réduite d'une façon correspondante.
L'organe présélecteur du régulateur .peut avoir la forme d'un tube muni d'orifices qui est mobile axialement selon le déplacement de l'organe de commande du pilote, et l'organe asservi peut avoir la forme d'un piston dont la tige coulisse dans ce tube muni d'orifices, le piston étant poussé par un ressort dans le sens qui tend à faire sortir la tige hors du tube, et soumis à la pression de la pompe centrifuge dans le sens inverse.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée, les particu- larités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Les fig.l et 2 représentent chacune un schéma d'un mode de réalisation de l'invention.
Dans le mode de réalisation de la fig.l, le combustible liquide provenant d'un réservoir 11 arrive aux brûleurs, dont l'un est représenté en 12, par l'intermédiaire d'une pompe 13 du type à déplacement constant qui est entraîné par la turbine. Avant d'atteindre les brûleurs 12, le combus- tible traverse un obturateur ou valve de réglage 14, dont
<Desc/Clms Page number 5>
l'élément mobile occupe une position commandée hydraulique- ment par un synchronisateur 15. Ce dernier qui est du type décrit dans la demande de brevet précitée, comprend deux manchons munis d'orifioes, dont l'un est entraîné par la turbine et l'autre par un moteur électrique 16, dont la vitesse est commandée à partir d'une boîte de commande 17 par le levier de commande du pilote 18.
Le synchronisateur 15 reçoit le fluide sous pression par un tuyau d'alimentation 19, aboutissant aux manchons munis d'orifices qui règlent le débit dans l'un ou l'autre des tuyaux 20 et 21 aboutis- sant aux extrémités opposées de la valve de réglage 14. Lors- que les orifices des manchons du synchronisateur 15 sont en regard les uns des autres, l'élément mobile de la valve de réglage 14 est verrouillé hydrauliquement. Si par exemple, le manchon entraîné per la turbine devance le manchon entraîné par le moteur électrique, le fluide sous pression peut s'é- couler dans l'un des tuyaux 20 ou SI et revenir par l'autre pour passer dans un tuyau de retour Si le manchon entraîné par le moteur électrique devance l'autre, le sens d'écoule- ment est inversé.
De cette façon, chaque position de l'organe de commande du pilote 16 correspond à une vitesse de rotation donnée de la turbine.
Si l'organe de commande du pilote est déplacé d'un angle devant entraîner une grande variation de la vitesse de la turbine, l'élément mobile de la valve de réglage 14 dépasse la position correspondant à la vitesse choisie et lorsque la turbine atteint cette vitesse déterminée, il se produit des oscillations autour de cette vitesse jusqu'à ce que la valve se stabilise finalement dans la position déterminée. On re- marquera qu'en changeant de vitesse, la turbine peut prendre librement l'accélération qui lui est propre.Afin d'éviter ces oscillations sans affecter l'accélération de la turbine, on a prévu un limiteur de vitesse entre la pompe et la vulve de réglage. Ce dernier comprend un organe présélecteur 23 mobile
<Desc/Clms Page number 6>
longitudinalement selon le déplacement de l'organe de commande du pilote 18, et un organe asservi 24.
L'organe présélecteur 23 a la forme d'un petit cylindre ouvert à une extrémité présentant une lumière 25, et l'organe asser- vi comporte un piston coulissant à l'intérieur dudit cylin- dre. L'organe asservi comporte également un piston 26 de plus grand diamètre, coulissant dans un cylindre 27 et soumis à l'action d'un ressort 28 tendant à faire sortir l'organe asservi de l'organe présélecteur. Sur la face extérieure du piston 26 s'exerce la pression centrifuge qui se développe dans le carter de la pompe 13, laquelle est reliée au cylindre 27 par un tuyau 29. La pompe 13 étant entraînée par la turbine, il est clair que la pression centrifuge fournie par elle est fonction de la vitesse de la turbine.
La conduite de refoulement 30 de la pompe 13 amène le combustible à la valve de réglage 14 par l'inter- médiaire d'une soupape de sûreté formant by-pass 31 de type connu et dont le rôle est de maintenir constante la pression dans le tuyau 32 reliant la soupape de sûreté à la valve de réglage 14. A la soupape de sûreté est associée une soupape de décharge 33 qui est, à son tour, associée à une capsule manométrique 34. Cette capsule a pour effet de faire varier la pression requise pour ouvrir la soupape 33 quand l'al- titude varie. Tendant le fonctionnement normal de la turbine, le piston de la soupape 31 occupe une position d'équilibre dans laquelle il est éloigné du siège 35, de sorte qu'une partie du combustible refoulé par la pompe 13 dans le tuyau 30 peut retourner au réservoir 11 par les tuyauteries 36, 37 et 38.
Si l'altitude de l'avion varie, la demande en combustible de la turbine variera de la même façon, et s'il n'y a pas eu de modification dans la position de la valve de réglage 14, la soupape de sûreté 31 se déplacera d'elle- même sous l'action de la capsule manométrique 34, pour modi- @
<Desc/Clms Page number 7>
fier la pression dans le tuyau 32, de façon à maintenir la même vitesse de la turbine pour la même position de la valve de réglage.
S'il est nécessaire d'augmenter rapidement la vitesse de la turbine, le pilote déplace le levier de com- mande 18 en conséquence. Cela a pour effet d'augmenter la vitesse du moteur 16 qui entraîne un des manchons du syn- chronisateur 15 et provoque ainsi une ouverture plus grande de la valve de réglage. La position de l'organe présélec- teur 23 est modifiée simultanément. Fendant que la turbine augmente sa vitesse, dans la mesure autorisée par la valve de réglage, la pression centrifuge de la pompe 13 augmente et cette augmentation de pression s'exerce sur la face ex- trême du piston 26 de l'organe asservi 24. Ce dernier suit cette pression en se déplaçant plus loidans le cylindre de l'organe présélecteur 23.
Lorsqu'il s'est déplacé d'une distance suffisante, la lumière 25 est découverte et met en communication le tuyau 39 avec le tuyau 40 débouchant dans les tuyaux 37 et 38, et ainsi avec le réservoir 11.
Etant donné que le tuyau 39 communique avec l'espace 41 situé au-dessus de la soupape de sûreté 31, la pression dans cet espace 41 tombe, de sorte que la soupape de sûreté 31 s'ouvre brusquement davantage et limite la quantité de combustible arrivant à la valve de réglage 14. De cette façon, on empêche toute accélération supplémentaire de la turbine, même si la valve de réglage 14 dépasse sa position de ré- glage. Dès que la lumière 25 de l'organe présélecteur est découverte, et que la vitesse de la turbine est par consé- quent limitée, la valve da réglage 14, grâce à l'action du synchronisataur 15 prend la position correspondant exactement à la vitesse choisie par le pilote, sans que la turbina ne dépasse la vitesse voulue.
Un régulateur de vitesse à maxima da type connu, est représenté en 42. Ce régulateur comporte un levier 43 qui ferme normalement, grâce à un ressort, l'extrémité du
<Desc/Clms Page number 8>
tuyau 45 et isole ainsi ce tuyau du tuyau 46. Ce levier est actionné par un diaphragme 44 qui est soumis sur sa face inférieure à la pression centrifuge de la pompa 13.
Aussitôt que la pression centrifuge atteint une valeur don- née, le levier 45 bascule et débouche le tuyau 45, la mettant ainsi en communication avec le tuyau 46. L'espace 41 situé au-dessus de la soupape de sûreté 31 communique alors avec le réservoir, ce qui éloigne davantage la soupape de sûreté 31 de son siège et empêche tout accroissement supplémentaire de l'alimentation en combustible des brûleurs de la turbine.
Le dispositif représenté sur la fig.2 est très simi- laire à celui qui viant d'être décrit, les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes pièces. Cependant dans ce mode de réalisation, l'organe présélecteur et l'organe asservi du limiteur de vitesse ont respectivement une forme différente.
L'organe présélecteur comporte un poussoir 47 qui est relié à l'organe de commande du pilote 18 par une tige 48, de sorte que la position longitudinale du poussoir 47 varie selon la position de l'organe de commande du pilote 18. L'organe asservi comporte un ressort de compression 49 portant à une extrémité sur le poussoir 47 par l'intermédiaire d'un godet 50, et à l'autre extrémité sur un diaphragme 51 portant un disque 52 obturant l'extrémité d'un tuyau 53 correspondant au tuyau 39 de la fig. l. La face arrière du diaphragme 51 est constamment soumise à la pression atmosphérique, car elle communique avec le réservoir 11 par l'intermédiaire du t,uyau 55. Lorsque le pilote change la position de son organe de commande 18, la pression du xessort 49 change conformément.
Pour une position donnée, le diaphragme 51 est infléchi par la pression centrifuge atteignant une valeur correspondante.
Lorsque cette valeur est atteinte, l'espace 41 situé au-dessus de la soupape de sûreté 31, est soumis à la pression centri- fuge développéepar la pompe, pression qui est considérablement inférieure à celle agissant normalement dans l'espace 41. La
<Desc/Clms Page number 9>
soupape de sûreté s'éloigne donc de son siège pour limiter la quantité de combustible pouvant arriver aux brûleurs de la turbine de la même façon que dans le cas de la fig.l, lorsque la lumière 25 est découverte.
Bien que l'invention ait été décrite en regard d'un système simple utilisant une seule pompe avec des brûleurs du type à injection directe, il va de soi que l'in- vention peut être appliquée à d'autres systèmes, par exemple à un système utilisant deux pompes et des brûleurs du type à suralimentation.
REVENDICATIONS
1- Dispositif d'alimentation en combustible liquide pour turbine à combustion interne d'avion comportant entre la valve de réglage et l'organe de commande du pilote, un régulateur faisant correspondre dans toutes les conditions normales à chaque position de l'organe de commande du pilote, une vitesse donnée de la turbine, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour limiter la vitesse variable compre- nant un organe présélecteur pouvant être actionné par l'or- gane de commande du pilote et un organe asservi se déplaçant en réponse à un signal qui varie en fonction de la vitesse de la turbine, de sorte que lorsque la turbine tend à pren- dre une vitesse supérieure à celle correspondant à la posi- tion du levier de commande du pilote,
l'organe asservi et l'organe présélecteur coopèrent pour limiter la quantité de combustible arrivant dans la turbine, même si la valve de réglage a dépassé la position correspondante.