CH323714A - Appareil de commande automatique de la température des gaz d'échappement d'une installation motrice à turbine à gaz - Google Patents

Description

  Appareil de commande automatique de la température des gaz d'échappement  d'une     installation    motrice à     turbine    à gaz    L'invention a pour objet un appareil de  commande automatique de la     température    des  gaz     d'échappement    d'une installation à turbine  à gaz, en particulier une     installation    de propul  sion d'un aéronef.

   Cet appareil est     destiné    à  maintenir la     température    de ces gaz au voi  sinage d'une valeur de consigne réglable et  comprend plusieurs couples thermoélectriques  disposés de manière que leur force électro  motrice soit fonction de la température desdits  gaz d'échappement et branchés en parallèle  dans un circuit électrique     comprenant    un dis  positif .sélecteur de température agencé de ma  nière à permettre de régler ladite valeur de  consigne.

   On connaît de tels appareils com  prenant un     amplificateur    dont le circuit de sor  tie est agencé de manière à pouvoir     actionner     des moyens     électrosensibles    de commande  d'alimentation en combustible de l'installation  de manière à au moins rétablir sensiblement  la température des gaz d'échappement à sa va  leur de consigne dès qu'elle     s'écarte    de     cette     valeur de consigne.  



  Grâce à un tel appareil, il est généralement  possible de maintenir la     température    de fonc  tionnement de l'installation sensiblement égale  à une valeur de consigne choisie, indépendam  ment de conditions de fonctionnement tendant  à     faire    croître cette température, de sorte que    la turbine est protégée contre toute élévation  de température non commandée qui     serait    sus  ceptible de l'endommager.  



  Le but de la présente invention est de four  nir un     appareil        tel    que     spécifié    ci-dessus,     de          construction    robuste et de poids relativement  faible qui soit susceptible de     fonctionner    avec  une grande exactitude et pendant de longues  périodes sans     qu'il    soit nécessaire de le     r6vi-          ser    fréquemment.

   L'appareil     faisant    l'objet  de l'invention est     caractérisé    en ce que ledit  circuit électrique comprend un amplificateur  magnétique à gain élevé, et en ce que la sor  tie de ce circuit alimente un solénoïde de com  mande d'une soupape de     décharge    disposée  d'ans un     conduit    de dérivation du circuit     d',ali-          mentation    en combustible de ladite     installation.     



  En utilisant un     amplificateur    magnétique  à gain élevé dans l'appareil de commande, on  obtient l'avantage de     n'avoir    besoin que de  faibles tensions et de faibles courants,     ce    qui  permet à l'appareil de rester efficace aux  grandes altitudes ou lorsqu'il est soumis à une  forte humidité, sans risque de jaillissement  d'étincelles ou d'arcs comme cela serait le cas  si l'on     utilisait    un amplificateur     électronique          nécessitant    des tensions relativement élevées.

    De plus, l'amplificateur peut être construit de  façon à former un ensemble très compact- et      relativement léger et il n'est pas sujet à des       pannes    provoquées par des chocs ou par le       vieillissement    de ses parties au même degré  que cela est le cas d'un amplificateur électro  nique, de sorte que l'entretien de cet amplifi  cateur peut être réduit à un     minimum.     



  L'amplificateur magnétique entre en fonc  tionnement instantanément au moment où il  est enclenché, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de  période d'attente nécessaire pour le chauffage  préalable de     tubes.    De plus, du fait que cet  amplificateur ne comprend pas de cathodes  ni d'autres filaments devant être     chauffés,    il  n'y a pas de     pertes    par dissipation de chaleur  et sa consommation de courant est réduite en  conséquence. De ce fait, aucune ventilation de       l'amplificateur    n'est nécessaire et un boîtier       renfermant    celui-ci peut être complètement  scellé et, si nécessaire, mis sous pression afin  d'éviter des condensations aux grandes alti  tudes.  



  La figure unique du dessin annexé repré  sente, à titre d'exemple, le schéma d'une forme  d'exécution de l'appareil selon l'invention.  Cette forme d'exécution sert à commander la  température des gaz dans une installation à  turbine à gaz, comprenant une pompe 11 qui  aspire du combustible à travers un filtre 12,  et qui fournit     ce        combustible    au dispositif de  combustion de     l'installation    à     .travers    un en  semble de commande d'écoulement 13, de  construction connue, qui est susceptible d'être  actionné manuellement au moyen de la ma  nette des gaz de     l'installation.    A partir de cet  ensemble de commande,

   le combustible passe  à     travers    une soupape d'isolement non repré  sentée, montée dans l'enveloppe dudit en  semble de commande d'écoulement. De l'en  semble 13, le combustible va à un conduit ré  partiteur 15 représenté de façon schématique.  Un circuit de dérivation 17-18, comprenant  un filtre 54, et s'étendant en ,parallèle avec la  pompe 11 et avec l'ensemble de commande  d'écoulement 13 disposés en série est com  mandé par une soupape de décharge 21, ac  tionnée par solénoïde de ladite forme d'exécu  tion de l'appareil.

   Les     flèches    indiquent     les     sens d'écoulement du combustible dans les dif-         férentes    parties de     l'installation,    lorsque la sou  pape de décharge est     ouverte.     



  La soupape de décharge 21 a la forme  d'une demi-sphère :qui peut venir coopérer avec  les bords d'un     orifice    calibré 22. La soupape  21 est sollicitée dans le sens de     fermeture    par  un ressort de commande 23 qui est réglable au  moyen d'une vis 24.

   Cette soupape est portée  par un culbuteur 25 qui est monté de     manière     à pouvoir pivoter     autour    d'un point voisin de  son     milieu    dans un diaphragme     flexible    26 qui       sépare    un côté d'un boîtier 19 contenant la  soupape 21 et dans lequel circule du combus  tible d'un côté de ce boîtier contenant un     so-          lén6ïde    27. Ce solénoïde comprend une arma  ture de fer doux 28 qui actionne l'extrémité       adjacente    .du culbuteur 25 par l'intermédiaire  d'une tige-poussoir 29.

   Cette     armature    est en  prise avec une faible lame de ressort 30 qui  est     fixée    au boîtier 19.  



  La     force    électromotrice de quatre couples  thermoélectriques 32 branchés en parallèle  est appliquée à un circuit en pont indiqué en  33, au moyen de     plots    de contact d'un     com-          mutateur    à résistance 35, constituant un sé  lecteur de     température.    Ces contacts permet  tent de comparer ladite force     électromotrice     à une tension de référence choisie     d'avance    et  obtenue à partir de la tension     stabilisée    appli  quée à des     bornes    34 de ce pont.

   Le     circuit    en  pont 33 est     équilibré    lorsque la force électro  motrice des couples     thermoélectriques    est  exactement égale à la tension choisie au moyen  du     sélecteur    de température 35. Dans ce cas,  aucun courant de déséquilibre ne circule dans  l'enroulement d'entrée d'un     amplificateur        que     présente l'appareil     et    aucun courant ne circule  dans le solénoïde 27.  



  L'amplificateur en question est un ampli  ficateur magnétique présentant un gain élevé,  afin que la commande de la soupape 21 puisse  être assurée au moyen d'un faible signal.  



  Le     sélecteur    de température 35, qui     est    de       construction    connue, fait partie du     circuit    en  pont, et son contact mobile 35e est relié à ce  circuit en pont par l'intermédiaire des couples       thermoélectriques    et peut être déplacé à vo  lonté jusqu'en prise avec des contacts de décol-      Tage 35a, des contacts de montée 35b, des       contacts    de     croisière    35c, et des contacts de  mise en marche 35d,     pour    régler la valeur de  consigne de la température de façon appro  priée.

   Le sélecteur 35 est     relié    mécaniquement  à l'ensemble de commande d'écoulement 13,  (la liaison entre     ces    deux ensembles étant in  diquée schématiquement en 38) de façon que  lorsque ce dernier est     actionné    le sélecteur l'est  également. Ledit sélecteur 35 est branché aux       bornes    d'une partie de deux bras à     résistance     constante formant un des côtés du circuit en  pont 33.

   Un autre bras 41 du pont présente  également une     résistance        constante    et     son    qua  trième bras     comprend    un enroulement de cui  vre 42 agencé pour compenser les effets per  turbateurs des     variations    de la température am  biante par le fonctionnement de l'appareil.  



  La tension     stabilisée    appliquée aux bornes  34 pourrait     être    obtenue à partir d'une batte  rie 44 de 24 volts et par     l'intermédiaire    d'un  circuit stabilisateur à lampe ou d'un régulateur  à pile de plaques de carbone.     Dans    la forme  d'exécution     représentée,        cette    tension est ob  tenue par l'intermédiaire d'un enroulement se  condaire 45 d'un transformateur d'alimentation  qui comprend un enroulement primaire 46 et  un noyau 47. Après redressement, la tension  fournie par cet enroulement secondaire est  stabilisée au moyen d'un stabilisateur à lampe  au néon de     construction    connue, non repré  senté.  



  L'amplificateur     magnétique    est alimenté à  partir de la batterie 44 et par l'intermédiaire  d'un convertisseur rotatif 48 et du transforma  teur comprenant le noyau 47.  



  Les signaux de     sortie    de l'étage final de  l'amplificateur magnétique sont redressés et  sont ensuite appliqués     directement    à l'enroule  ment du solénoïde 27 par des conducteurs 49.  L'amplificateur magnétique comprend trois  étages dont les deux premiers 50, 51 sont  montés chacun en push-pull de manière à ob  tenir un gain d'amplification élevé de la sor  tie du pont. Ces deux premiers     étages        sont     agencés pour fournir un     courant        unidirectionnel     changeant de sens avec celui du courant tra  versant l'enroulement d'entrée de l'étage initial    50.

   Par conséquent l'enroulement d'entrée 101  du troisième étage 52 est alimenté à travers  un     redresseur    100 disposé entre     les    étages 51  et 52 de l'amplificateur. Ce     redresseur    sup  prime un signal négatif     d'erreur    de potentiel  venant du     circuit    en     pont        (c'est-à-dire    quand  la .température est     inférieure    à     celle        pré-sélec-          tionnée),

      de manière que du courant ne cir  cule dans les     conducteurs    49     qu'uniquement     pour une erreur de potentiel     positive.    Ainsi,  l'étage final 52 comprend le redresseur 100  branché en série avec un     enroulement    d'entrée  101, et son enroulement de sortie comprenant  deux moitiés 102 et 103 enroulées dans des       sens    opposés autour d'un même noyau 104 est  branché en série avec un enroulement 106  qui coopère avec le noyau 47 du     transforma-          teur.    L'enroulement de sortie 102, 103 et l'en  roulement 106 sont branchés aux bornes d'un  redresseur en pont 107,

   et les bornes de sor  tie de ce dernier sont reliées aux     conducteurs     49 et par là aux bornes du solénoïde 27.  



  On s'arrange pour que, lorsque     l'installa-          tion    est en marche, il y ait toujours un excès  de combustible devant être dérivé par les con  duits 17 et 18 pour retourner à l'admission de  la pompe 11.  



  D'autre part, les     caractéristiques    du pont  33, du     sélecteur    35     et    des couples 32, la va  leur de la tension     stabilisée    appliquée aux       bornes    34 et la     force    de rappel du ressort 23  de la soupape 21 sont choisies de façon que  dans chacun des domaines de réglage, le     pont     soit maintenu, pour une     valeur    de consigne de  la température du gaz d'échappement corres  pondant à ce domaine,

   dans un état de désé  quilibre tel que la force     exercée    par le solé  noïde 27 sur la soupape 21 à     l'encontre    de       l'action    du     ressort    23 maintienne     cette    sou  pape dans une     position    pour laquelle. la quan  tité de combustible parvenant au dispositif de  combustion par le conduit 15     soit    précisément       celle    à     laquelle    correspond ladite     température     du gaz.  



  Il est aisé de voir que dans ces     conditions,     dès que la     température    du gaz     s'écarte    de la  valeur de consigne,     l'appareil    tend à ramener       cette    température à cette valeur de consigne.      La valeur de consigne est     déterminée    par  la position du sélecteur 35.  



  On peut limiter la dérivation maximum de       combustible    à     environ        20        %        du        débit        total        de     combustible     normalement        consommé    par l'ins  tallation de     sorte    que, lorsqu'une panne de la  partie électrique de l'appareil décrit     entraîne          l'application    d'un courant     maximum    à l'en  roulement du solénoïde,

       l'installation    est en  core capable de développer une puissance       suffisante    pour permettre à un aéronef pro  pulsé par cette installation de retourner à sa  base.  



  L'appareil     décrit    est en outre     agencé    de  manière à avertir     l'opérateur    lorsque l'instal  lation est     surchauffée,    par exemple du     fait     d'un engorgement     pouvant    se produire lorsque  la manette de     commande    des gaz est maniée  de façon inadéquate, c'est-à-dire lorsque l'ad  mission des gaz est trop brusquement     ouverte,     ou lorsque, pour une raison quelconque,

   la  soupape de décharge ne peut agir de façon à       commander    la température de la tuyère assez       rapidement    ou présente une capacité de dé  charge insuffisante pour les conditions instan  tanées. Dans ce     but,    les signaux de     sortie    du       second    étage 51 de l'amplificateur magnétique  sont utilisés pour actionner un relais 56. Lors  que les signaux de déséquilibre obtenus à par  tir des couples     thermoélectriques    sont de telle  amplitude     qu'ils    indiquent un état de     surchauffe     de l'installation, ce relais fournit un avertisse  ment audible ou visible ou les deux.

   L'opéra  teur     peut    alors     agir    au moyen de la manette  de     commande    des gaz et éviter ainsi que l'ins  tallation ne soit endommagée. Le circuit d'aver  tissement est représenté en 57.

Claims (1)

1. REVENDICATION Appareil de commande automatique de la température des gaz d'échappement d'une ins tallation à turbine à gaz, destiné à maintenir la température de ces gaz au voisinage d'une valeur de consigne réglable et comprenant plusieurs couples thermo-électriques disposés de manière que leur force électromotrice soit fonction de la température desdits gaz d'échap pement et branchés en parallèle dans un circuit électrique comprenant un dispositif sélecteur de

   température agencé de manière à permettre de régler ladite valeur de consigne, appareil caractérisé en ce que ledit circuit électrique comprend un amplificateur magnétique à gain élevé (50, 51, 52), et en ce que .la sortie (49) de ce circuit alimente un solénoïde de com mande d'une soupape de décharge (19) dis posée dans un conduit de dérivation (17) du circuit d'alimentation en combustible de la dite installation. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Appareil selon la revendication, caracté risé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens (56) actionnés à partir dudit amplificateur ma gnétique et agencés de manière à fournir un avertissement lorsque la température desdits gaz dépasse une valeur donnée. 2.

   Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que ledit amplificateur magnéti que comprend au moins deux étages préampli- ficateurs (50, 51) montés chacun en push- pull et un étage de sortie (52) comprenant un redresseur qui permet au courant de sortie de passer dans un sens seulement à travers le solénoïde de commande de ladite soupape de décharge (19). 3.

   Appareil selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un circuit d'avertissement (57) qui est actionné à partir de l'un (51) des étages préamplificateurs dudit amplificateur magnétique.