Installation d'alimentation en combustible d'un moteur à combustion interne La présente invention a pour objet une ins tallation d'alimentation en combustible d'un moteur à combustion interne, comprenant une pompe d'alimentation refoulant le combustible d'un réservoir à l'admission du moteur.
Cette installation est caractérisée selon l'invention en ce qu'elle comprend, entre la décharge de la dite pompe et l'admission du moteur, urne sou pape principale de réglage de débit du com bustible, une deuxième soupape commandée en fonction de la vitesse du moteur et faisant di minuer le débit du combustible lorsque cette vitesse dépasse une valeur maximum détermi née, et une troisième soupape, commandée en fonction de la vitesse du moteur de façon à empêcher cette vitesse de tomber au-dessous d'une valeur déterminée par la position de ré glage de ladite soupape principale.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation selon l'in vention servant à l'alimentation d'un groupe moteur à turbine à gaz d'aviation.
La fig. 1 représente schématiquement cette forme d'exécution ; et la fig. 2 est un diagramme montrant le fonctionnement, dans certaines conditions, du groupe moteur à turbine à gaz muni de cette forme d'exécution. L'installation représentée alimente un groupe moteur à turbine à gaz A accouplé par l'intermédiaire d'un arbre 11 et d'un engrenage réducteur B à une hélice C. L'hélice C est à pas variable, commandé par un régulateur d'hé lice, non représenté; influencé par la vitesse du groupe moteur. L'arbre 11 commande un arbre auxiliaire 12 au moyen des engrenages 13, et l'arbre auxiliaire 12 commande un générateur électrique D.
L'arbre auxiliaire 12,- par l'intermédiaire des engrenages 14 et de l'arbre 16, entraîne une pompe d'alimentation 17, qui fournit le combustible aux chambres de combustion du groupe moteur. Le combustible arrive à la pompe 17 d'un réservoir (non représenté) à travers un tuyau 18, et la pompe 17 refoule le combustible, par le tuyau 19, vers une soupape d'étranglement principale 21. De la soupape principale 21 le combustible passe au groupe moteur à travers un tuyau 22, une soupape 23 influencée par la vitesse du groupe et un tuyau 24.
La soupape 23 est normalement ouverte, mais elle entre en fonction dès que la vitesse du groupe moteur atteint une valeur maximum déterminée, et elle limite par conséquent cette vitesse à une valeur maximum déterminée. Une soupape 26, commandée en fonction de la vi tesse du groupe moteur, est branchée entre le tuyau 19 et le groupe moteur au moyen des tuyaux 27 et 28. Cette soupape 26 s'ouvre pour envoyer au moteur un supplément de combus tible lorsque la vitesse diminue au-dessous de la vitesse correspondant au réglage de la soupape principale 21. A cet effet, le fonctionnement de la soupape 26 dépend de la position d'un levier 30, actionné par le pilote, qui commande la soupape principale 21.
Afin de rendre le fonctionnement des sou papes 21, 23 et 26 indépendant des variations de pression qui se manifestent à la décharge de la pompe 17 et de la pression existante à l'admission des gicleurs du groupe moteur, qui varie selon la pression dans la chambre de combustion de ce dernier et les variations du débit des gicleurs, on a prévu une soupape de dérivation 32, pour détourner le combustible du tuyau 19 et le renvoyer au tuyau 18 d'ad mission de la pompe, à travers le tube de déri vation 33.
La soupape de dérivation 32 est reliée par le tube 34 au tuyau 24 d'admission au groupe moteur, et agit de manière à main tenir à peu près constante la différence de pres sion entre le tuyau 19 et le tuyau 24, de sorte que le débit de combustible dans l'installation est déterminé directement par le degré d'ouver ture des orifices d'étranglement des soupapes 21, 23 et 26.
L'installation décrite pourrait être pourvue d'une soupape influencée par la température de combustion du groupe moteur, pour limi ter le débit du combustible dans le cas. où cette température devient excessive, et de dispositifs pour régler le débit de combustibles en fonc tion des conditions ambiantes.
La soupape principale 21 comprend un boitier cylindrique 35, à l'intérieur duquel peut coulisser un piston 34', commandé par une tige 36. Le piston 34', en se déplaçant, étran gle, dans une mesure plus ou moins grande, l'orifice d'admission 37 de la soupape.
Un canal de fuite 38, percé à travers le piston 34', permet le passage du combustible d'un côté à l'autre de ce piston et empêche ainsi son blocage. La soupape 21 est comman dée par le levier de commande 30 par l'inter médiaire de l'arbre 39, et de la came 40. La soupape 23 comprend un piston 41 qui, en coulissant dans le boitier 42, peut obstruer les orifices d'admission et de décharge de la soupape. Le piston 41 de cette soupape est commandé par l'intermédiaire d'une tige 43 par un régulateur centrifuge 44, entraîné par l'ar bre auxiliaire 12 au moyen de l'engrenage 46.
Le piston 41 est accouplé au moyen d'une tige 47 au piston d'étranglement 48 de la sou pape 26. Le piston 48 est monté et peut cou lisser dans un manchon 49 qui, à son tour, peut coulisser dans le boîtier 51 de la soupape 26. Le manchon 49 est accouplé par la tige 52 à une came 53, solidaire de l'arbre 49 commandé par le levier 30. Le tuyau 27, raccordé au tuyau de refoulement 19 de la pompe 17, amène le combustible dans le boitier 51 à tra vers l'orifice 54 de forme allongée et le com bustible est déchargé dans le tuyau 28 par un orificé 56, de forme allongée, semblable à l'ori fice 54. Les orifices 57 et 58 percés dans le manchon 49 coïncident avec les orifices 54 et 56 respectivement, pour toute la course du manchon 49.
Ainsi, le degré d'ouverture de la soupape 26 dépend de la vitesse du moteur, qui détermine la position du piston 48 par l'inter médiaire du régulateur 44 et de la position du manchon 49, qui est réglée par le pilote à l'aide du levier 30. On voit que la position du manchon 49 de la soupape 26 dépend de la position donnée par le pilote au piston 34' de la soupape principale 21, grâce à la disposition des cames 40 et 53 sur l'arbre 39 actionné par le levier 30.
La soupape de dérivation 32 comprend un piston 61 qui peut coulisser dans un cylindre 62, et qui normalement est maintenu dans sa position supérieure par un ressort à boudin 63. Le ressort 63 tend donc à déplacer le piston 61 vers la position où il coupe la communication entre les tuyaux 19 et 33. La pression de refou lement de la pompe agit sur la face supérieure du piston 61 par l'intermédiaire du tuyau 19, et la pression d'admission aux gicleurs du groupe moteur agit sur la face inférieure du piston 61 par le tuyau 34. La différence entre ces deux pressions est égale à la force exercée par le ressort 63 divisée par l'aire de la face du plongeur.
Ainsi, la soupape 32 a tendance à maintenir constante la chute de pression dans les soupapes 21 et 23 montées, en série, et dans la soupape 26, cette soupape 32 agissant de manière à ouvrir la dérivation chaque fois que la différence de pression augmente au- dessus d'une valeur déterminée, et le ressort 63 déplaçant le piston pour étrangler la dériva tion si la différence de pression diminue.
Le débit de la pompe 17 est suffisant pour fournir à chaque moment le combustible en quantité supérieure aux exigences du groupe moteur. L'excès de combustible déchargé est renvoyé à l'admission de la pompe à travers la soupape 32. Normalement, la soupape 23 est ouverte, de sorte que 1e débit de combustible arrivant au groupe moteur est déterminé par l'ouverture de l'orifice d'étranglement dé la soupape principale 21, ouverture qui est réglée par le pilote de manière à obtenir le réglage de puissance voulu.
Dans les conditions de vol, la soupape 26 est également fermée, la vitesse du groupe moteur étant déterminée par le régu= lateur de l'hélice, et la puissance du groupe moteur par la soupape 21. Si le régulateur de l'hélice n'est pas en fonction, ou s'il reste en panne, le moteur est encore protégé par la sou pape 23 agissant lorsque la vitesse dépasse un maximum déterminé. Cette soupape commence à se fermer lorsque la vitesse du moteur s'ap proche de la valeur maximum compatible avec la sûreté, et étrangle l'alimentation du com bustible au groupe moteur pour réduire la vi tesse. La soupape 23 est capable de maintenir le groupe moteur à une vitesse qui n'est pas dangereuse, même s'il n'y a pas de charge et si la soupape 21 est complètement ouverte.
Dans les conditions normales de vol, le réglage de la soupape 26, qui entre en fonc tion dès que la vitesse s'approche d'un mini mum déterminé, est maintenu suffisamment au-dessous de celui du régulateur de l'hélice, de sorte que le combustible ne passe pas à tra vers cette soupape. Toutefois, lorsque les pales de l'hélice sont réglées à angle fixe, il est pré férable que la soupape 26 fournisse du com bustible en vol normal, car alors on obtient un réglage plus précis de la vitesse du groupe moteur. Le réglage plus exact de la vitesse du groupe moteur est surtout désirable pour ob tenir l'équilibre de la poussée dans les instal lations comprenant plusieurs groupes. moteurs tels que celui décrit ci-dessus.
Dans ce cas, les soupapes 26 de tous les groupes moteurs sont soigneusement réglées, -afin que toutes les héli ces marchent à la même vitesse, indépendam ment des petites différences des caractéristi ques de chaque groupe moteur et des autres facteurs qui peuvent influencer leur vitesse.
Pendant l'atterrissage de l'avion, la sou pape 26 est particulièrement utile, puisqu'elle empêche la vitesse de tomber au-dessous de la vitesse déterminée par la position du levier 30, de manière que l'avion soit à même de conti nuer le vol si l'atterrissage échoue. A l'atterris sage, le groupe moteur fonctionne à puissance nulle, de sorte qu'il n'y a qu'une poussée mi nime ou nulle, et généralement une poussée légèrement négative, c'est-à-dire que de l'éner gie est transmise à l'hélice en raison de la ré sistance de l'air.
En raison de la basse puis sance du groupe moteur, l'hélice est réglée à la valeur minimum du pas et, par conséquent, le régulateur de l'hélice est pratiquement dans la position d'angle fixe des pales.
Si, à l'atterrissage, l'avion est freiné jus qu'à l'arrêt, au moyen de l'hélice, celle-ci ab sorbera une puissance considérable. Les ca ractéristiques du groupe moteur à turbine à gaz sont telles que, pour produire cette puis- sançe avec un réglage fixe de l'alimentation, la vitesse du groupe moteur subit une diminution considérable. Ces conditions sont illustrées dans le dia gramme de la fig. 2 où les abscisses représen tant les tours par minute du groupe moteur, et les coordonnées représentent la puissance en CV du groupe moteur et le freinage en CV de l'hélice.
La ligne verticale GG représente une vitesse d'environ 14 300 tours/min, qu'on sup pose égale ou inférieure à la vitesse du groupe moteur pour laquelle le régulateur d'hélice est réglé. La ligne PP représente la puissance de freinage requise par l'hélice avec un vent de 160 km/h et avec l'inclinaison minimum des pales. Ainsi que l'on voit, cette puissance est négative, ce qui signifie que l'hélice fournit de l'énergie au groupe moteur dans une mesure variant, en général, de 80 à environ 200 CV pour des vitesses comprises entre 14300 et 12 000 tours/min -respectivement.
La courbe P'P' représente la puissance absorbée par l' hé lice lors d'un freinage dans les conditions sta tiques, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de vent. On voit que cette puissance varie d'une valeur d'environ 500 CV, pour 12 000 tours/min à environ 1000 CV la vitesse de réglage du régu lateur. La courbe<I>TT</I> représente la puissance fournie par le groupe moteur, avec une alimen tation fixe; et cette puissance est nulle à 14 300 tours/min.
La différence d'environ 80 CV entre les ordonnées des courbes<I>TT</I> et PP, en cor respondance de 14 300 tours/min, représente la puissance absorbée par les engrenages et celle nécessaire pour l'entraînement des appa reils. auxiliaires, tels que le générateur D. La courbe UU représente la puissance du groupe moteur contrôlé par la soupape 26, réglée de façon à s'ouvrir lorsque la vitesse tombe au- dessous d'environ 13 000 tours/min.
Ainsi que l'on voit, la caractéristique à alimentation. fixe <I>TT</I> a une pente très faible, tandis que la carac téristique UU est fortement inclinée.
Lorsque l'avion atterrit avec la soupape, d'alimentation principale 21 réglée pour une puissance nulle à 14 300 tours/min, toute l'installation est réglée pour la vitesse de 160 km/h. Au fur et à mesure que l'avion ra lentit sur la piste ou sur l'eau, le vent apparent diminue et la puissance requise par l'hélice augmente, la caractéristique de l'hélice se dé plaçant de la ligne PP vers la ligne P'P'. Sous l'action, de la -soupape principale 21, la vitesse du moteur devrait diminuer selon la courbe <I>TT,</I> au fur et à mesure que la puissance requise par l'hélice ,augmente, et devrait probablement se stabiliser, lorsque l'avion s'arrête,
en cor respondance du point d'intersection des cour bes<I>TT</I> et P'P'. Cette vitesse, toutefois, serait trop basse pour un fonctionnement stable ; en d'autres mots, il n'est pas nécessaire que ces deux courbes se coupent. Dans tous les cas, avec un groupe ,moteur et une hélice tels que ceux dont il est question dans l'exemple dé crit, le point d'intersection de ces courbes cor respondrait à une vitesse du groupe moteur trop basse pour le fonctionnement régulier du générateur D.
La soupape 26 intervient dès que la charge de l'hélice fait descendre la vi tesse du moteur jusqu'à 13 000 tours/min, pour fournir du combustible supplémentaire au moteur qui, dès lors, fonctionne de manière stable au-dessous des conditions statiques, à environ 12 800 tours/min. Cette vitesse est suf fisante pour assurer le fonctionnement stable des auxiliaires.
L'installation décrite pourrait être appli quée dans le cas où plusieurs groupes moteurs sont accouplés à une seule hélice, selon une construction bien connue. Dans ce cas, cha que groupe moteur serait muni de sa propre installation d'alimentation, mais les groupes moteurs étant accouplés ensemble pendant le fonctionnement, les soupapes de réglage 23 et 26 fonctionneraient en dépendance des mêmes vitesses. Le réglage du combustible pourrait alors être choisi pour le fonctionnement normal de l'hélice entraînée par les deux groupes, mo teurs.
Si un groupe moteur s'arrête ou est dés accouplé, la soupape de réglage 26 augmentera automatiquement l'alimentation de combusti ble à l'autre groupe moteur, dans la mesure nécessaire pour entraîner l'hélice à la vitesse désirée et, de la sorte, la puissance normale ment produite par les deux groupes. moteurs sera produite maintenant par un seul groupe moteur.