<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A DES SYSTEMES D'ALIMENTATION EN CARBURANT POUR
DES MOTEURS A TURBINE A GAZ.
La présente invention est relative à des systèmes d'alimentation en carburant pour des moteurs à turbine à gaz.
Un moteur à turbine à gaz comprend un compresseur, un équipement de combustion relié audit compresseur pour en recevoir de l'air, et une turbine recevant les produits de combustion dudit équipement de combustion et reliée au compresseur pour l'entraîner, et le système d'alimentation en carburant pour un moteur à turbine à gaz comprend normalement des injecteurs de carburant par lesquels du carburant est fourni à l'équipement de combustion du moteur, et une pompe à carburant reliée aux injecteurs pour leur fournir du carburant.
Suivant la présente invention, un système d'alimentation en carburant pour un moteur à turbine à gaz comprend des injecteurs de carburant pour alimenter en carburant un équipement de combustion disposé entre un compresseur et une turbine, une pompe centrifuge à carburant reliée auxdits injecteurs de carburant pour leur fournir du carburant et entraînée par un moteur à air qui est disposé de façon à être alimenté en air comprimé par le compresseur du moteur, et une pompe volumétrique, entraînée par le moteur branchée en parallèle avec la pompe centrifuge à carburant entraînée par un moteur à air, afin de fournir du carburant au même espace de combustion que la pompe centrifuge. La pompe volumétrique peut être du type à capacité fixe, par exemple une pompe à engrenage .
Suivant une caractéristique de la présente invention, le moteur à air est une turbine à airo
De cette façon, la nécessité d'une commande mécanique à haute
<Desc/Clms Page number 2>
vitesse entre le moteur et la pompe centrifuge est évitée, et le problème du refroidissement du carburant débité par la pompe centrifuge aux basses vitesses dé circulation et aux hautes vitesses de rotation du moteur peut être évité en réglant l'alimentation en air du moteur à air, et ainsi la vitesse de rotation de la pompe centrifuge, suivant le débit de carburant requis.
Certaines réalisations de l'invention seront maintenant décrites comme exemples, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : -
La figure 1 représente un moteur à turbine à gaz et son système d'alimentation en carburant.
La figure 2 représente un autre agencement d'une partie du système d'alimentation en carburant.
La figure 3 représente une variante de l'agencement de la figure 2.
La figure 4 représente encore un autre agencement d'une partie du système d'alimentation en carburant.
Le moteur à turbine à gaz comprend un compresseur 10 à circulation axiale, à plusieurs étages, relié à un équipement de combustion 11 afin de lui fournir dé l'air, équipement à l'intérieur duquel l'air est brûlé avec du carburant fourni par les injecteurs de carburant 12. Ces derniers peuvent être disposés de façon à injecter le carburant en amont ou en aval par rapport au sens général de circulation à travers l'équipement de combustion, ou transversalement, et ils sont du type atomiseur ayant une chambre de tourbillon avec un orifice d'échappement'à travers lequel du carburant seul est injecté dans l'équipement de combustion, sous la forme d'une vaporisation en cône creux.
Les produits de combustion sont conduits de l'équipement de combustion à une turbine 13, pour l'entraîner et s'échapperont dans l'atmosphère après le passage à travers la turbine.
Quand le moteur est du type à propulsion par réaction, les gaz s'échappent comme jet à haute vitesse à travers un cône d'échappement 16 et un tube de réacteur 14 muni d'un ajutage de propulsion 15 à son extrémité d'échappement. Le rotor 13a de la turbine est relié par un arbre 17 au rotor 10a du compresseur afin de l'entraîner, et il peut être du type à un ou plusieurs étages.
Du carburant est fourni aux injecteurs de carburant 12 à partir d'une tubulure-23 qui est reliée à une pompe centrifuge 18 par un conduit 19 relié au diffuseur de débit de la pompe 18, et l'admission de la pompe est reliée par un conduit 20 à un réservoir de carburant 21 approprié afin d'en recevoir du carburant. Une pompe de renfort à carburant 22 peut être utilisée (comme représenté) afin de surmonter la perte de pression dans le conduit 20 entre le réservoir 21 et l'admission de la pompe 18, et afin de donner au carburant, à l'admission de la pompe centrifuge 18, une légère pression positive.
Le conduit 19 comporte un régulateur 24 qui y est branché afin de régler l'écoulement du carburant de la pompe 19 aux brûleurs 12, et le régulateur peut être commandé par une forme convenable quelconque de moyen de commande d'alimentation en carburant 24a.
Une pompe à engrenage 25 est raccordée en parallèle avec la pompe centrifuge 18, pompe à engrenage dont l'admission reçoit du carburant, de préférence de la même source que la pompe 18, et le fournit au même équipement de combustion 11. Par exemple, la pompe 25 peut aspirer du carburant du côté de décharge de la pompe de renfort 22 par le conduit
26.
Dans l'agencement de la figure 1, la pompe à engrenage 25 fournit le carburant par le conduit d'échappement 27 dans le conduit de décharge 19 dela pompe centrifuge 18, et dans ce cas, une soupape de retenue 28 est prévue au voisinage de l'échappement de la pompe centriguge 18 afin d'em- pécher le carburant débité par la pompe à engrenage 25 de circuler à travers la pompe centrifuge 18, de l'échappement à l'admission, à basse vites-
<Desc/Clms Page number 3>
se de rotation. Une soupape de retenue 36 est prévue dans le conduit d'échappement 27 et un tuyau de dérivation ou de retour 37 avec une soupape de décompression 38 est prévu pour relier le conduit 27 au conduit 20, la soupape 38 agissant pour maintenir constante la pression dans le conduit 27 en amont de la soupape de retenue 36.
Des robinets d'arrêt couplés 39 sont prévus dans les conduits 19, 27. Les robinets 39 sont complètement ouverts pendant le fonctionnement du moteur et complètement fermés lors de l'arrêt du moteur.
La turbine 18a de la pompe centrifuge 18 est montée sur le même arbre 30 que le rotor 31a d'une turbine à air 31, et cette dernière est raccordée à un conduit d'alimentation en air 34 afin d'être actionné par de l'air soutiré au conduit de décharge 32 du compresseur 10 du moteur, ou, comme indiqué en 134 (figure 1), à un étage intermédiaire du compresseur 10, ou, comme indiqué en 234, à l'enveloppe à air de l'équipement de combustion 11. La pompe centrifuge peut être d'un type convenable quelconque, et elle peut, par exemple, être munie d'une turbine à aubes asymétriques telle que décrite dans le mémoire de la demande de brevet britannique n .
11973/50.
La pompe à engrenage 25 peut être d'un type connu ou avantageux quelconque, et elle est entraînée à partir de l'arbre 17 du moteur par l'intermédiaire d'une liaison de commande 33. La pompe à engrenage est utilisée afin de fournir du carburant sous pression aux basses vitesses de rotation, quand le débit de la pompe centrifuge 18 est trop faible par suite de ses caractéristiques de débit médiocres.
. Le moyen de commande 24a, prévu entre la sortie de la pompe centrifuge 18 et les injecteurs de carburant 12, règle la quantité de carburant parvenant aux injecteurs de carburant. Il peut être d'une forme pratique quelconque, par exemple, de l'un quelconque des types décrits dans le mémoire du brevet britannique no.693.429.
Comme il est bien entendu, la quantité de carburant devant être fournie à un moteur à turbine à gaz pour maintenir une vitesse de rotation donnée quelconque, diminue lorsque la pression à l'admission du compresseur 10 diminue avec l'accroissement de l'altitude. Ainsi, si la pompe centrifuge 18 est entraînée, comme il a été proposé antérieurement, par un arbre à partir du moteur, et que la pompe est établie de façon à faire passer la grande quantité de carburant nécessaire dans des conditions de fortes pressions d'admission, par exemple les conditions de pression au niveau de la mer, une remise en circulation considérable de carburant peut avoir lieu à la même vitesse de rotation à haute altitude, où un faible débit de carburant seulement est requis. Cette remise en circulation peut provoquer l'ébullition et l'aération de l'alimentation en carburant.
Le problème est aggravé dans un avion à grande vitesse, car une pression d'admission beaucoup plus forte au niveau de la mer est provoquée par l'effet de bélier dû à la vitesse d'avancement, et la pompe doit, par conséquent, être établie pour faire passer une quantité encore plus grande de carburant.
En prévoyant l'entraînement de la pompe centrifuge 18 par une turbine à air 31 alimentée en air comprimé par le compresseur 10, la vitesse de rotation de la pompe 18 est automatiquement diminuée lorsque la pression d'admission devient plus faible, étant donné que la pression de l'air dérivé du compresseur 10 du moteur ou de l'enveloppe à air est proportionnelle à la pression d'admission pour une vitesse de rotation donnée du moteur. Le débit de carburant est ainsi automatiquement réduit approximativement en concordance avec la demande du moteur, et l'ébullition du carburant peut ainsi être évitée.
De plus, le moyen de commande 24a devra uniquement servir à compenser la relativement faible différence entre le débit de carburant de la pompe centrifuge et la quantité effectivement demandée à la pompe centrifuge par le moteur, et il peut ainsi être rendu plus sensible qu'un moyen de commande qui doit réduire la circulation de carburant
<Desc/Clms Page number 4>
dans les conditions de haute altitude, à partir de la forte quantité fournie par la pompe, par suite de la nécessité pour cette pompe de satisfaire aux besoins au niveau de la mer, jusqu'à la relativement faible quantité requise par le moteur.
L'autre agencement représenté à la figure 2 est semblable à l'agencement de la figure 1, sauf que la pompe à engrenage débite à travers un conduit 127 dans une tubulure séparée 123, et que les injecteurs de carburant 112 comprennent chacun une chambre centrale et une chambre annulaire entourant la chambre centrale, chaque chambre présentant un orifice d'échappement vers l'espace de combustion, par exemple tels que décrits dans les mémoires des brevets britanniques nos. 645.696 ou 645.908. Le carburant venant de la pompe centrifuge 18 est conduit de la tubulure 23 par des tuyaux de dérivàtion 29 à l'une des chambres de chaque injecteur 112, et le carburant venant de la pompe à engrenage 25 est amené par des tuyaux de dérivation 129 à l'autre chambre.
Dans une variante de l'agencement de la figure 2, il peut être prévu des paires d'injecteurs.de carburant 212, 212a, comme représenté à la figure 3, et le carburant est conduit de la tubulure 23 aux injecteurs 212 par des tuyaux de dérivation 29 et de la tubulure 123 aux injecteurs 212a par des tuyaux de dérivation 129.
Dans les deux agencements des figures 2 et 3, le carburant débité par les deux pompes 18, 25 sera amené à l'équipement de combustion par des conduits séparés.
Une autre forme de moyen de commande, qui peut être utilisée avec n'importe lequel des agencements des figures 1 à 3 à la place du moyen de commande 24a, est représentée à la figure 4 comme appliquée à l'agencement de la figure 2. Dans cet agencement, le débit de carburant de la pompe 18 aux injecteurs de carburant est commandé grâcé à un régulateur d'air 35 dans le conduit d'alimentation en air 34, par un moyen de commande 35a.
A l'exception de la substitution du régulateur d'air 35 au régulateur de carburant 24, le moyen de commande 35a peut être semblable au moyen de commande 24a. Le moyen de commande 35a est prévu pour régler la vitesse de rotation de la pompe centrifuge 18 dé façon à obtenir la circulation de carburant désirée.
Dans ce cas aussi, étant donné que la pression de l'air soutiré varie.. automatiquement suivant la pression d'admission d'air du compres- seur 0, le régulateur d'air 35 devra avoir un effet de commande d'ajustage seulement et peut, par conséquent, être rendu plus sensible qu'un régulateur devant diminuer la vitesse de circulation du carburant, dans les conditions de haute altitude, à partir d'une vitesse de circulation correspondant à celle requise pour la même vitesse de rotation du moteur au niveau de la mer.
REVENDICATIONS.
1. - Système d'alimentation en carburant pour un moteur à turbine à gaz, comprenant des injecteurs de carburant pour alimenter en carburant un équipement de combustion disposé entre un compresseur et une turbine, une pompe centrifuge à carburant ayant un conduit de décharge à travers lequel le carburant est amené auxdits injecteurs de carburant et en- traînée par un moteur à air prévu de façon à être alimenté en air compri- mé par le compresseur du moteur, et une pompe volumétrique entraînée par le moteur et raccordée en parallèle avec la pompe centrifuge à carburant entraînée par un moteur à air, afin de fournir du carburant au même espace de combustion que la pompe centrifuge.