Dispositif pour détecter le taux de variation de débit d'un liquide s'écoulant à travers une conduite et utilisation de ce dispositif La présente invention a pour objet un dispositif pour détecter le taux de variation de débit d'un li quide s'écoulant à travers une conduite.
Ce dispositif est caractérisé en ce que ladite con duite présente, sur le trajet de liquide à examiner, un passage de plus faible section, un piston, soumis à l'action d'un ressort, étant disposé dans un cylin dre dont les extrémités opposées communiquent avec la conduite, respectivement en amont et en aval du- dit passage, un conduit reliant la partie amont ou la partie aval de la conduite, par rapport audit pas sage, à l'une desdites extrémités du cylindre présen tant également un passage de plus faible section et un élément sensible à la pression étant disposé pour détecter une chute de pression à travers ledit deuxième passage de plus faible section.
L'invention comprend également une utilisation du dispositif ci-dessus pour le circuit d'alimentation de combustible d'un moteur à vitesse variable fonc tionnant avec du combustible liquide et comportant des moyens de commande pour faire varier le débit de combustible.
Cette utilisation est caractérisée en ce que le dis positif est agencé de manière à empêcher que le taux de variation de débit de combustible ne dépasse une limite admissible constituant par là un dispositif de commande d'accélération.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes d'exécution du dispositif faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue schématique, en élévation en coupe, de la première forme d'exécution du dis positif. La fig. 2 est une vue, semblable à la fig. 1, de la deuxième forme d'exécution. La fig. 3 est une vue analogue à la fig. 1 de la troisième forme d'exécution. La fig. 4 est un schéma montrant de quelle façon le dispositif est utilisé dans un circuit d'alimentation de combustible liquide d'un moteur à turbine à gaz.
Le dispositif représenté à la fig. 1 est agencé en vue de détecter le taux de variation du débit d'un liquide s'écoulant à travers une conduite 10. Cette conduite 10 présente un passage de plus faible section, désigné ci-après par un orifice principal 11, dont la section de passage n'est pas réglable. Le dispositif comprend un cylindre 12 à l'intérieur duquel est monté un piston 13 coulissant et poussé vers la droi te, sur le dessin, par un ressort hélicoïdal 14. Le liquide s'écoule à travers la conduite 10 dans le sens de la flèche. Un passage 15 s'étend entre l'es pace à gauche du cylindre 12 et la conduite 10 en aval de l'orifice principal 11.
Un autre passage 16 s'étend entre l'espace à droite du cylindre 12 et la conduite 10 en amont de l'orifice principal 11. Le passage 16 comprend une partie 17, désignée ci- après par orifice auxiliaire, dont la section droite est petite par rapport audit passage et est constante. Des passages 18 et 19 mènent du passage 16 en des points situés sur les côtés opposés de l'orifice auxiliaire 17 et communiquent respectivement avec des espaces 20 et 21 situés au-dessus et au-dessous d'un diaphragme flexible 22.
Ce diaphragme 22 est sollicité vers le bas par un ressort 23 et commande une soupape 24 hémisphérique. La soupape 24 com- mande le débit du liquide provenant d'une conduite 25 dans une conduite de vidange 26, ce liquide pou vant être utilisé dans un but d'indication ou de com mande de toute manière désirée. On expliquera ci- après, en référence à la fig. 4, une manière d'uti liser ce débit pour un but de commande.
Les par ties 18 à 26 constituent un élément sensible à la pression pour détecter la chute de pression à tra vers l'orifice auxiliaire 17.
Le fonctionnement du dispositif décrit est le sui vant: supposons tout d'abord qu'un débit constant de liquide traverse la conduite 10 dans le sens de la flèche. Une chute de pression constante se produit par conséquent à travers l'orifice principal 11 et est appliquée par l'intermédiaire des passages 15 et 16 sur les côtés opposés du piston 13. Ce piston occu pera une position d'équilibre dans le cylindre 12, dans lequel cette différence de pression est exacte ment équilibrée par la charge du ressort 14. Dans cette position il n'y a pas d'écoulement à travers l'orifice auxiliaire 17 et aucune chute de pression sur cet orifice.
Supposons maintenant que le débit de liquide augmente très lentement à une valeur plus élevée. Pendant ce temps la chute de pression à tra vers l'orifice principal 11 augmente lentement et le piston 13 se déplace lentement vers la gauche vers une nouvelle position d'équilibre dans laquelle la chute de pression à travers l'orifice principal 11 est de nouveau équilibrée par la charge du ressort 14. Ce mouvement du piston 13 produit un changement de volume de l'espace à droite du cylindre de sorte que du liquide s'écoule dans cet espace par l'orifice auxiliaire 17 pour compenser ce changement de vo lume. Cependant, du fait de la lenteur du mouve ment du piston, l'écoulement à travers l'orifice auxi liaire 17 ne produit qu'une chute de pression négli geable à travers cet orifice.
Supposons maintenant que le débit de liquide dans la conduite 10 aug mente rapidement de sa valeur d'origine à une nou velle valeur plus élevée. Le piston 13 effectuera le même mouvement qu'avant, mais plus rapidement. Par conséquent, il y aura un débit de liquide plus rapide à travers l'orifice 17 produisant de façon cor respondante une chute de pression plus grande à travers cet orifice, la grandeur de cette chute de pres sion dépendant de la vitesse d'écoulement à travers l'orifice auxiliaire 17 qui, à son tour, dépend du taux de variation de débit du liquide dans la con duite 10. Ainsi, la chute de pression à travers l'ori fice auxiliaire 17 fournit une mesure du taux de va riation de débit du liquide s'écoulant à travers la conduite 10.
La chute de pression à travers l'orifice auxiliaire 17 agit sur le diaphragme 22 et déplace ce diaphragme vers le -haut contre l'action du res sort 23 soulevant la soupape 24 d'une distance dé pendant de la chute de pression à travers l'orifice auxiliaire 17 et, par là, du taux de variation du dé bit de liquide à travers la conduite 10.
Dans certains cas il est désirable que la section de passage de l'orifice principal varie en fonction du débit à travers la conduite. Par exemple, lorsque le débit est grand, il peut être désirable d'avoir une section de passage de l'orifice principal plus grande que lorsque le débit est petit en vue de maintenir une chute de pression presque constante à travers l'orifice principal. Une forme de dispositif destiné à remplir ce but est représentée à la fig. 2. Dans ce dispositif, le liquide passe à travers une conduite 30 dans le sens de la flèche, la conduite contenant un orifice 31 de section de passage réglable, com mandé par une aiguille conique 32.
L'aiguille 32 est montée sur un piston 33 (correspondant au pis ton 13 de la fig. 1) sollicité par un ressort 34 et monté dans un cylindre 35. Dans ce dispositif, l'extrémité à droite du piston 33 est soumise à la pression du liquide dans la conduite 30 en aval de l'orifice principal 31 à travers un passage 36 con tenant un orifice auxiliaire 37: Un élément sensible à la pression 38 correspondant à l'élément sensible à la pression 18 à 26 de la fig. 1 est prévu.
Dans ce dispositif, si le débit de liquide à travers la con duite 30 augmente, la chute de pression à travers l'orifice principal 31 augmente et le piston 33 est alors poussé vers la droite contre l'action du ressort 34, retirant le pointeau de l'orifice 31 d'une distance dépendant du mouvement du piston 33. Le chan gement de volume de l'espace à droite du piston 33 est accompagné d'un écoulement à travers l'orifice auxiliaire 37, la chute de pression produite à travers cet orifice dépendant du taux de variation du débit de liquide dans la conduite 30. Cette chute de pres sion est détectée et utilisée par l'élément sensible à la pression 38 de la même manière qu'à la fig. 1.
Il peut être désirable dans certains cas de faire également varier l'aire de l'orifice auxiliaire en fonc tion du débit à travers la conduite de sorte que la réponse de l'élément sensible à la pression diffère suivant les vitesses d'écoulement. Un tel dispositif est représenté à la fig. 3.
Dans bien des aspects, ce dispositif est semblable à celui représenté à la fig. 2 et les mêmes signes de référence désignent les mêmes parties du dispositif. On remarquera cepen dant que la section de passage de l'orifice auxiliaire 40 est réglable au moyen d'une aiguille conique 41 portée par le prolongement de l'extrémité de l'ai guille conique 32 qui commande l'orifice principal 31 et qui est également actionnée de la même façon par le piston 33. Dans ce cas, la section de passage de l'orifice auxiliaire 40 est réglable et cet orifice est disposé â l'entrée d'un passage 42 qui mène tout d'abord sur le côté inférieur du diaphragme de l'élé ment sensible à la pression 38 et, de là, vers l'es pace d'extrémité droite du cylindre 35.
Comme indiqué précédemment, le dispositif dé crit peut être utilisé de différentes manières, par exemple dans un système d'alimentation de combus tible d'un moteur à turbine à gaz marchant avec du combustible liquide, pour fournir une commande d'accélération. Une telle utilisation est illustrée à la fig. 4. Dans ce dispositif d'alimentation, le combus- tible est aspiré par une pompe à débit variable 45 à travers une conduite 46 provenant d'un réservoir de combustible (non représenté) et refoulé à travers une conduite 47 jusqu'à un compteur 48 qui est agencé de manière à faire varier le débit de com bustible en réponse à des mouvements d'un dispo sitif de réglage 49.
Le combustible mesuré passe à travers une conduite 50 à une ou plusieurs tuyères de brûleurs 51 montées dans des chambres de com bustion (non représentées) du moteur. Un orifice 52, qui peut être de section constante, est agencé dans la conduite 50 et correspond à l'orifice prin cipal 11 de la fig. 1, ou il peut être de section va riable et correspondre à l'orifice principal 31 des fig. 2 et 3. Le taux de variation du débit à travers l'orifice 52 est détecté par un dispositif de com mande d'accélération 53 qui correspond à un des dispositifs représentés aux fig. 1 à 3.
Le dispositif de commande d'accélération agit sur le système d'alimentation de combustible selon l'un des modes suivants: dans un de ces modes, la soupape hémi sphérique de l'élément sensible à la pression com mande un servomoteur hydraulique 54 par une liai son 55, le servomoteur 54 commandant le débit de la pompe 45. Dans un autre mode, la soupape hémisphérique permet à du combustible mesuré à partir du compteur 48 d'être évacué de la conduite 50 à travers un conduit de sortie ou de purge 56. Dans un troisième mode, la soupape hémisphérique commande un servomoteur 57 par une liaison 58, ce servomoteur 57 influençant un élément de com mande du compteur 48.
La disposition est telle que le dispositif de commande d'accélération actionne le servomoteur 54 pour réduire la course de la pom pe 45 ou ouvrir le conduit 56 de façon à réduire la quantité de combustible fournie au brûleur 51 ou actionne le servomoteur 57 pour réduire la fourni ture de combustible mesuré lorsque le taux de va riation de débit du combustible à travers la conduite 52 atteint une limite supérieure admissible pendant l'accélération.