Installation <B>à turbine à gaz montée sur un véhicule</B> La présente invention a pour objet une installation à turbine à gaz montée sur un véhicule, dans laquelle les gaz d'échappement de la turbine sont déchargés à travers une tuyère réglable. Cette installation pourrait par exemple être une installation de propulsion d'un avion, dont la turbine actionne une hélice et dont la tuyère constitue une tuyère de propulsion.
L'installation selon l'invention est carac térisée par des moyens de commande auto matiques fonctionnant en dépendance des pressions d'admission et d'échappement de la turbine, lesquels pour certains régimes au moins, agissent pour régler la tuyère de façon à maintenir une relation. prédéterminée entre les pressions d'admission et d'échappement de la turbine.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante.
La fig. 1 montre une installation suivant cette forme d'exécution, dont certaines parties sont dessinées à une échelle plus grande.
La fig. 2 montre, d'une manière similaire, la variante, et la fig. 3 montre, à une échelle plus grande, un détail en coupe de cette variante. L'installation suivant la fig. 1 est montée sur un avion et comprend une turbine 10, entraînant une hélice et pourvue d'un conduit d'admission 12 et d'un conduit d'échappement 14, ce dernier se terminant en une tuyère de propulsion 16. La turbine 10 est mue par un gaz chaud, sous pression, fourni par une source non représentée.
Le réglage de la section de passage de la tuyère 16 est effectué au moyen d'un cône 18, qui est monté dans un carter 20 situé dans le conduit d'échappement, de façon à pouvoir être déplacé en sens axial. Le déplacement de ce cône, qui est pressé vers la droite au moyen d'un ressort 26,a lieu au moyen d'un piston 22, lié au cône et coulissant dans un cylindre 24, disposé à l'intérieur du carter 20. Le piston 22 est actionné par un fluide qui est admis à l'extrémité postérieure du cylindre, à l'encontre de l'action du ressort 26, pour faire mouvoir le cône dans la direction qui correspond à l'ouverture de la tuyère.
Une conduite d'entrée 28 admet le fluide sous pression à l'extrémité postérieure du cylindre, et une conduite 30 permet aux fuites de fluide de s'échapper de l'autre extrémité du cylindre.
Les déplacements du cône 18 de la tuyère dépendent de deux dispositifs de commande automatiques 32 et 34, montés en série.
Le dispositif de commande 32 comprend une chambre 36, qui est reliée au conduit d'échappement 14 par une conduite 38. Dans cette chambre se trouve un soufflet 40, dont l'in térieur est relié à un tube de Pitot 42 dont l'extrémité ouverte 44 est dirigée vers l'avant du véhicule sur lequel est montée l'installation, de façon qu'à l'intérieur du soufflet règne une pression égale à la pression atmosphérique aug mentée de la pression dynamique due à la vitesse du véhicule. Le soufflet 40 est relié à un piston-tiroir 46 coulissant dans un cylindre 48 solidaire d'une paroi de la chambre 36.
Le tiroir 46 met, suivant sa position, une lumière de sortie 50 en communication avec une lumière d'admission 52 (reliée à une source de fluide sous pression) ou avec une lumière d'échappe ment 54.
Le dispositif de commande 34 comprend une chambre 56, qui est reliée, par une conduite 58, au conduit d'échappement 14 de la turbine. Cette chambre contient un double soumet 60, dont le soufflet intérieur 61 est relié, par une conduite 62, au conduit d'admission 12 de la turbine. Le soufflet intérieur 61 du dispositif 34 est entouré d'un soufflet concentrique 61', et l'espace entre ces deux soufflets est rempli par un gaz sous pression de telle sorte que la position de la plaque terminal du soumet 60, soit fonc tion des pressions au conduit d'admission et au conduit d'échappement. Un piston-tiroir 64 est lié au soufflet 60, et coulisse dans un cylindre _66.
Le tiroir est destiné à mettre, suivant le cas, une lumière de sortie 68 en communication avec une lumière d'admission 70 ou avec une lumière d'échappement 72. Cette dernière est reliée, par une conduite 74,à une autre conduite 76, venant de la lumière d'échappement 54. La lumière d'admission 70 est reliée, par une con duite 78, à la lumière de sortie 50 du cylindre 48, et la lumière de sortie 68 est réunie, par une conduite 28, à l'extrémité arrière du cylindre 24.
Pour les régimes de marche normaux de l'installation à turbine à gaz, montrée à la fig. 1, la pression d'échappement de- la turbine est supérieure à la somme des pressions statique et dynamique, et par conséquent, le dispositif de commande 32 se trouve dans sa position extrême à gauche, dans laquelle le piston-tiroir 46 admet le fluide sous pression venant par la lumière d'admission de fluide 52 à la lumière de sortie 50 et passant par la conduite 78 au dispositif de commande 34.
Les pressions d'admission et d'échappement de la turbine qui agissent sur le soufflet 60 du dispositif 34, tiennent ce dispositif et le piston-tiroir 64 dans une position moyenne dans laquelle chaque communication entre la conduite 28 et les con duites 74 et 78 est interrompue.
Le piston 22 et le cône 18 de la tuyère connecté mécanique ment avec le piston 22 se trouvent aussi dans une position moyenne comme c'est nécessaire pour maintenir la valeur de la pression d'échap pement de la turbine, la relation entre la pression dans le conduit d'entrée et ladite pression dans le conduit d'échappement étant prédéterminée. Une variation quelconque de la pression d'é chappement ou de la pression d'admission a pour résultat un mouvement du piston-tiroir 64 soit pour admettre le fluide à partir de la droite du piston 22 par la conduite 28 soit pour laisser sortir du fluide sous pression de la lumière d'ad mission 70 et lui donner accès à la lumière de sortie 68,
pour ajuster ainsi le cône 18 dans la position apte pour maintenir la relation détermi née entre la pression d'admission et la pression d'échappement de la turbine. Le dispositif de commande 34 est normalement en position de réglage. Au cas, cependant, où la pression d'admission de la turbine devient inférieure à la valeur nécessaire pour maintenir la relation prédéterminée entre la pression d'admission et la pression d'échappement, le piston-tiroir 64 se déplace jusqu'à la position extrême de gauche représentée à la fig. 1 et y reste, et le dispositif 34 devient ainsi inopérant.
Le dispo sitif 32 commence alors sa fonction et maintient la pression dans la conduite d'échappement 14 à une valeur égale à la somme de la pression atmosphérique statique et de la pression dyna mique dans la conduite 42. Lorsque le dispositif 32, est en fonction, le piston-tiroir 46 se trouve normalement dans la position médiane repré sentée dans laquelle il ferme les lumières d'ad mission 52 et d'échappement 54.
Dans la variante des fig. 2 et 3, également montée sur un avion, la turbine 10' entraînant l'hélice a un conduit d'admission 12' et un conduit d'échappement 14' se terminant en une tuyère 16'.
La tuyère comporte deux plaques mobiles opposées formant des volets 18' et 20' articulées à la fin du conduit 14' lequel présente en ce point une section droite de forme rectangulaire. Ces volets mobiles se déplacent entre deux pla ques fixes formant les deux autres parois de la tuyère 16'. Les extrémités externes libres des volets sont déplacées l'une par rapport à l'autre par un piston 22', lié à un des volets, et un cylindre 24', lié à l'autre volet. Un ressort 26', logé dans le cylindre, tend à rapprocher les volets l'un de l'autre.
Une conduite d'entrée 28' amène le fluide sous pression à une extrémité du cylindre, pour écar ter les volets, à l'encontre du ressort 26'. Une autre conduite 30' permet au fluide de s'échap per de l'autre extrémité du cylindre. Une lu mière 31' ménagée dans le piston permet une fuite du fluide au-delà du piston.
L'agencement et le fonctionnement des dispositifs de commande automatiques 32' et 34' des fig. 2 et 3 est rigoureusement le même ,que celui des dispositifs analogues dans la forme d'exécution que montrent la fig. 1, les organes correspondants étant désignés par les mêmes signes de référence munis de l'indice prime.
Il est évident que dans cette installation l'écoulement de fluide pour ouvrir la tuyère doit être plus grand que l'écoulement dans l'installation suivant la fig. 1 pour surmonter l'écoulement à travers la lumière 31'. Toutefois, le dispositif lui-même tiendra compte de cette fuite, et on remarquera au dessin que les sec tions de passage des conduites 28' et 78' sont considérablement plus grandes que la section de passage de la lumière 31', de sorte que le dispositif 'pourra admettre une quantité de fluide suffisamment grande pour compenser le fluide qui s'échappe par la lumière.
Ainsi, en maintenant la tuyère à une position de réglage déterminée, le piston-tiroir 64' doit rester ouvert dans une mesure suffisante pour laisser passer la quantité de fluide s'échappant par la lumière. En fonctionnement normal le piston 22' ne peut pas dépasser la position pour laquelle il atteint une lumière 80, reliant le cylindre 24' à la conduite de retour 30' et s'ouvrant à une certaine distance de l'extrémité du cylindre. Cette position correspond à la position de pleine ouverture des volets dans laquelle ils sont parallèles.
En plus du réglage de la tuyère commandé par les dispositifs automatiques 32' et 34' et pour lequel la position d'ouverture maximum des volets est celle représentée, l'installation comprend un dispositif permettant d'écarter encore davantage les volets pour supprimer toute résistance à la sortie des gaz et obtenir toute la puissance possible sur la turbine.
A cet effet, une autre lumière 82, tout à fait à l'extrémité du cylindre _ 24', communique avec une chambre 84, et, de cette chambre, par un passage 86, avec le passage 80. Une soupape 88 ferme le passage 86.
Pour faire écarter davantage les volets, lorsqu'on veut supprimer tout étranglement sur l'échappement de la turbine, et obtenir- un effet de diffusion,' la soupape 88 est ouverte, au moyen d'un solénoïde 90, entourant la tige de cette soupape. Ce solénoïde fait partie d'un circuit 93, comprenant une source d'électricité 94, une plaque 96, et une pièce mobile de contact 98, susceptible de venir toucher ladite plaque. Quand la pièce 98 et la plaque 96 sont en contact, le solénoïde 90 est excité et la soupape 88 est ouverte, pour permettre à la pression du fluide à l'intérieur du cylindre 24' de faire mouvoir le piston jusqu'à l'extrémité du cylindre.
La pièce de contact 98 est montée sur une tige 100, reliée à un levier de commande 102, servant à régler l'arrivée du combustible au générateur de gaz moteurs alimentant la turbine 10'. Lorsque le levier 102 est amené dans la position correspondant à la puissance maximum, la pièce 98 vient en contact avec la plaque 96 et provoque le mouvement des volets 18' et 20' jusqu'à leur position divergente.
Il est avantageux de ne maintenir les volets divergents que lors de l'envol, et de revenir au réglage automatique par les dispositifs 32' et 34', pour lequel la position de pleine ouverture est celle représentée, lorsque l'avion atteint une vitesse donnée. A cette fin, la plaque 96 forme la plaque mobile d'un soufflet 104, consistant en éléments concentriques 106 et 108, l'espace entre ces éléments étant clos. De l'air est dirigé vers cet espace par un tube 110, dont l'extrémité ouverte 112 est orientée dans la direction du mouvement de l'avion.
Quand la pression dynamique augmente, en raison de l'accroissement de la vitesse de l'avion, la plaque 96 est écartée de la pièce de contact 98, ce qui permet à la soupape 88 de se fermer et de ramener la tuyère sous la dépen dance normale des dispositifs 32' et 34'.
Grâce à cette -disposition, l'ouverture diver gente de la tuyère pour la marche à pleine puissance est sous la commande du mécanicien ou du pilote, , et- le réglage automatique de la tuyère entre en jeu lorsque l'avion atteint une vitesse donnée.
Afin d'assurer l'arrivée du fluide lors de l'ouverture divergente de la tuyère, un circuit 112 est disposé en parallèle avec le circuit 93 et commande un solénoïde 114, qui agit sur le piston-tiroir 46', de façon que lorsque la sou pape 88 est ouverte par suite de la fermeture du circuit 93, le piston-tiroir 46' soit maintenu par le solénoïde 114 dans sa position extrême de gauche, pour laquelle la lumière d'admission 52' communique avec la lumière de sortie 50'.