<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention est relative à des installations d'alimenta- tions en combustible pour turbines à gaz . L'invention est plus particuliè- rement applicable aux moteurs d'avion pour lesquels il est important, au point de vue de la sécurité de fonctionnement, d'assurer une continuité d'arrivée de combustible malgré les défaillances qui sont susceptibles de se produire dans l'alimentation en combustible.
Le système d'alimentation en combustible selon l'invention compor- te au moins deux systèmes de pompe à combustible, envoyant chacun du combus- tible à une conduite commune alimentant un ou plusieurs moteurs, des soupa- pes de retenue ou dispositifs équivalents empêchant le retour de cette con- duite commune à la conduite d'alimentation venant de chacun des systèmes de pompes, le système d'alimentation en combustible étant en outre caractérisé par des moyens réglant la pression dans cette conduite d'alimentation, ces moyens contenant au moins deux dispositifs commandant la pression, associés à chacun des systèmes de pompe et dont chacun limite la pression admissible dans la conduite d'alimentation associée à une valeur préalablement déter- minée et telle que l'un d'eux continue à limiter cette pression malgré la défaillance de l'autre ou des autres.
De préférence, la pression dans chaque conduite d'alimentation est déterminée de telle sorte qu'en fonctionnement normal du système, du combus- tible soit fourni à la conduite commune par chacun des systèmes de pompe à combustible.
Dans certaines formes préférées de réalisation de l'invention, les dispositifs réglant la pression comportent des soupapes de décharge laissant sortir du combustible de la conduite d'alimentation, ce combustible revenant directement ou indirectement au côté aspiration d'un système de pompe à coma bustible associé. Dans certains cas, le combustible en excès peut revenir au réservoir d'alimentation. Le combustible en excès peut aussi revenir di- rectement au côté d'entrée d'un système de pompe à combustible.
Dans certaines autres dispositions selon l'invention, on peut uti- liser des pompes à combustible du type à capacité variable, des dispositifs commandant la pression servant à régler la capacité de la ou des pompes de manière à maintenir dans la conduite d'alimentation la pression déterminée au préalable.
Les systèmes de pompe à combustible peuvent être actionnés au mo- yen d'air comprimé fourni par un ou plusieurs moteurs de 1'installation,et chaque système peut comporter une ou plusieurs pompes.
Le système à combustible selon l'invention présente la caractéris- tique qu'au cas d'une défaillance d'un système de pompe à combustible, il ne peut se produire de circulation en sens inverse dans la conduite d'ali- mentation de ce système de pompe grâce à la fermeture de la soupape de rete- nue associée, le ou les autres systèmes de pompe continuant à débiter dans la conduite d'alimentation commune. En outre, un des dispositifs réglant la pression dans la conduite d'alimentation venant d'une pompe peut présen- ter une défectuosité telle qu'il règle la pression à une valeur supérieure ou inférieure à la valeur préalablement choisie.
En prévoyant pour chaque système de pompe deux dispositifs de réglage de la pression la défaillance de l'un, telle qu'il règle la pression à une valeur excessive, est compen- sée par l'autre de manière à maintenir la pression choisie dans la conduite d'alimentation. Au cas où la combinaison des deux dispositifs règle la pres- sion dans la conduite d'alimentation a une valeur inférieure à la pression choisie, la soupape de retenue de la conduite d'alimentation associée se ferme.
L'invention est applicable en particulier dans le cas où plusieurs
<Desc/Clms Page number 2>
moteurs à turbine à gaz sont alimentés par une. conduite en combustible com- mune et où l'on désire régler ces moteurs en concordance. Dans un cas de ce genre, il peut être à souhaiter de réduire le poids de l'installation en évitant de préférence d'avoir des dispositifs de réglage du combustible as- sociés à chaque moteur. Ainsi, il est préférable d'éviter d'utiliser des ré- gulateurs de vitesse qui servent souvent dans des moteurs à turbine à gaz pour éviter que le moteur puisse s'emballer au cas d'une défaillance dans les systèmes d'alimentation en combustible et de réglage.
Une application particulière de l'invention est le cas des moteurs d'avion dans lesquels plusieurs moteurs à réaction à -turbine à gaz ont leurs jets de propulsion dirigés vers le bas de manière à provoquer un soulèvement vertical de l'avion. Un avion comportant des installations de moteurs à tur- bine à gaz de ce genre est appelé un "hélicoptère à réaction'=. On comprend que, en particulier dans un avion de ce genre, il est fortement à souhaiter de réduire le poids de l'installation alors qu'en même temps il est de la plus grande importance d'assurer un degré élevé de sécurité du système d'a- limentation en combustible et du réglage étant donné que pendant le décol- lage et l'atterrissage, la force de sustentation de l'avion est assurée uni- quement par les moteurs.
De préférence, la pression maxima dans la conduite d'alimentation venant du système de pompe à combustible varie en proportion directe de la pression de l'air ambiant. En modifiant la pression de cette manière dans la conduite à combustible et en choisissant les injecteurs à combustible en combinaison'avec des soupapes de réglage de l'écoulement chargées élastique- ment, disposées dans la conduite d'alimentation allant au ou aux moteurs, de manière connue, on peut maintenir le ou les moteurs à une vitesse de ro- tation choisie au préalable, sensiblement constante, malgré des changements d'altitude. Dans certains cas, les injecteurs de combustible eux-mêmes peu- vent donner la caractéristique, désirée sans utiliser les soupapes de régla- ge de l'écoulement chargées élastiquement ci-dessus mentionnées.
Conformément à une caractéristique de l'invention, le système à combustible convenant particulièrement pour un hélicoptère à réaction com- porte au moins deux soupapes de retenue associées à chacun des systèmes de pompe à combustible, chacune de ces soupapes de retenue étant disposée de manière à régler la pression dans la conduite d'alimentation venant de la pompe en fonction de la pression de l'air ambiant.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le système de combustible alimentant plusieurs moteurs à partir d'une conduite d'alimen- tation en combustible commune comporte une seule commande principale, de sorte que les moteurs sont commandés en concordance et, en plus, chaque mo- teur comporte un dispositif d'arrêt du combustible, permettant de mettre en marche et d'arrêter chaque moteur indépendamment de la commande principale unique.
On a représenté schématiquement une forme de réalisation préférée de l'invention sur les dessins annexés, dans lesquels :
La fig. 1 représente schématiquement un système à combustible ser- vant à alimenter plusieurs moteurs.
La fig. 2 représente plus en détail une moitié du système de la fig. 1.
La fig. 3 représente une variante.
Sur la fig. 1, on voit plusieurs moteurs 10 à turbine à gaz, du type à réaction. Ces moteurs comportent normalement un compresseur fournis- sant de l'air comprimé à l'appareillage de combustion dans lequel brûle du
<Desc/Clms Page number 3>
combustible liquide, lequel est introduit dans la chambre de combustion par des injecteurs de pulvérisation du fluide. Les produits de la combustion passent dans une turbine actionnant le compresseur et les gaz sortant de la turbine s'échappent dans l'atmosphère en donnant une poussée. Comme on l'a dit précédemment, la poussée peut être utilisée pour assurer une force de levage sur un avion, les jets d'échappement étant dirigés verticalement vers le bas.
Chaque moteur comporte un robinet distinct 11 qui peut aussi fonc- tionner comme robinet d'arrêtces robinets 11 ayant pour but de permettre un démarrage et un arrêt de chaque moteur indépendamment.
Le combustible arrive aux moteurs par une conduite d'alimentation commune 12 d'où se détachent des branchements contenant chacun son robinet distinct ¯11. La conduite commune 12 comporte également un seul robinet de commande principale 13 au moyen duquel le pilote peut régler tous les mo- teurs en concordance. Le robinet de commande peut également fonctionner comme robinet d'arrêt. Comme variante, il peut être prévu un robinet d'ar- rêt distinct. La conduite 12 est reliée aux conduites 14 et 14A d'alimenta- tion en combustible, dans lesquelles le combustible est fourni par des pom- pes 15 et 15A. Ces pompes peuvent être du type à déplacement positif ou du type centrifuge, et elles sont de préférence actionnées par des turbines à air qui sont alimentées en air comprimé fourni par les moteurs.
De préfé- rence, chacune des turbines à air comporte un système indépendant d'alimen- tation en air, de sorte que la défaillance d'une conduite associée à une pompe n'affecte pas le fonctionnement de l'autre. Chacune des conduites d'a- limentation comporte une soupape de retenue 16 ou 16A empêchant une circula- tion en sens inverse dans la conduite associée. De plus, il est prévu des soupapes de décharge 17, 18, 17A et 18A qui servent à by-passer l'excès de combustible fourni par les pompes et commandent la pression d'alimentation dans les conduites 14 et 14A. Le combustible by-passé peut être renvoyé par des tuyaux 19 et 19A aux réservoirs de l'avion ou à l'entrée des pompes 15 et 15A.
En fonctionnement normal du système de combustible ci-dessus dé- crit, les deux pompes sont en fonctionnement et le combustible en excès four- ni est by-passé par les soupapes de décharge qui sont réglées de telle sorte que les pressions dans les conduites 14 et 14A soient sensiblement égales.
Toutefois, chacune des pompes à combustible a une capacité suffi- sante pour fournir la totalité du combustible nécessaire aux moteurs au cas d'une défaillance d'une pompe ou du système de soupapes de décharge qui lui est associé.
La fig. 2 représente plus en détail la partie de droite du systè- me à combustible de la fig. 1. On y voit un moteur 10 avec son robinet sé- paré 11 dans le branchement 12.Ce dernier comporte également une soupape 21 chargée par un ressort, laquelle en combinaison avec des injecteurs à combustible que comporte le moteur, donne une caractéristique de circulation sous pression telle que la circulation du combustible est sensiblement pro- portionnelle à sa pression.
Par exemple, si les injecteurs à combustible sont du type à sur- face fixe, la différence de pression qui s'exerce sur eux est proportionnel- le au carré de la vitesse qui y règne et la soupape 21 a une forme telle et le ressort est chargé de telle sorte que PD = KF - CF2, PD étant la diffé- rence de pression sur la soupape, F est la vitesse du combustible et K et C sont des constantes.
Comme variante, on peut supprimer la soupape 21 et les injecteurs de combustible peuvent être du type à orifice à surface variable chargée par
<Desc/Clms Page number 4>
ressort et ils peuvent être disposés de manière à avoir une caractéristique telle que la vitesse du combustible soit sensiblement proportionnelle à la pression de ce combustible.
La conduite d'alimentation commune 12 comporte un robinet de com- mande principale 13. La conduite 14 d'amenée du combustible comporte la sou- pape de retenue 16 et du combustible est envoyé dans la conduite 14 par une pompe centrifuge 15 contenant un rotor 22 actionné par une turbine à air 23. De l'air comprimé prélevé sur les moteurs arrive à la turbine à air par un raccord d'entrée 24 et il s'échappe dans l'atmosphère par la condui- te .
Les systèmes de soupape de décharge réglant la pression dans la conduite 14 sont représentés de façon générale en 17 et 18. Ces soupapes sont de construction analogue et chacune règle la pression du combustible à une valeur déterminée, sensiblement proportionnelle à la pression atmos- phérique. Chaque soupape comporte une capsule anéroïde 26 dans laquelle règne le vide et logée dans une chambre communiquant librement avec l'at- mosphère par un tuyau 27. La capsule 26 appuie sur un levier 28 qui est ar- ticulé par l'intermédiaire d'un diaphragme 29 dans un support formant pa- roi 30.
Le levier 28 est chargé en plus par un ressort 31 et un piston 32 dont le dessous est relié par uneconduite sous pression 33 au tuyau d'ali- mentation 14, de sorte qu'il est appliqué sur le levier une charge propor- tionnelle à la pression de l'alimentation en combustible. Cette charge agit dant le même sens que celle exercée par la capsule 26 et elle est équili- brée par rapport à celle appliquée par le ressort 31. Le levier 28 porte une soupape 34 ayant la forme d'une demi-bille servant à régler la fuite du com- bustible sous-pression venant d'une extrémité d'un cylindre 35 par un pas- sage 36. Le liquide qui fuit ainsi passe de la chambre contenant le ressort, par une conduite 37, dans une conduite d'évacuation revenant au réservoir de l'avion ou én tout autre endroit approprié.
Du combustible venant de la pompe arrive à cette extrémité du cylindre 12. par une conduite 38 venant du tuyau 14, et la liaison comporte une partie rétrécie 39. On voit que la pression régnant dans cette extrémité du cylindre 12 est réglée par le dé- placement de la soupape 34 dans le sens de l'ouverture et de la fermeture.
Une soupape de décharge ayant la forme d'un piston 40 fonctionne dans le cy- lindre 35, une partie 41 de ce piston coopérant avec un siège 42 d'un rac- cord de décharge 43 venant de la conduite 14. Du combustible by-passé par ce raccord va dans le raccord 44 se branchant sur la conduite 19 allant au réservoir de l'avion ou à l'entrée de la pompe en 15. On comprend que la quantité by-passéeestréglée conformément à la pression régnant dans l'extré- mité du cylindre 35 qui agit sur la soupape 40 et qui est commandée par la soupape 34.
La soupape de décharge ci-dessus décrite est telle qu'elle main- tient la pression d'alimentation en combustible dans la conduite 14 sensi- blement proportionnelle à la pression atmosphérique. Ainsi, si la pression dans la conduite 14 tend à dépasser une valeur déterminée suivant la char- ge exercée par le ressort 31 et celle exercée par la boîte 26, le levier se déplace dans le sens du soulèvement de la soupape 34, en réduisant ainsi la pression dans le cylindre 35. Par contre, si la pression dans la conduite 14 est inférieure à la valeur déterminée, la soupape 34 se ferme en augmen- tant ainsi la charge agissant sur le piston 40 dans le cylindre 35.
Par suite, l'arrivée de combustible au moteur peut être telle qu'el- le soit directement proportionnelle à la pression atmosphérique s'exerçant par le tuyau 27 ou, si on le désire, à la pression d'admission dans le mo- teur. En outreen choisissant de façon appropriée les caractéristiques de la soupape 21 et des injecteurs à combustible, on peut obtenir d'autres ca- ractéristiques désirées.
<Desc/Clms Page number 5>
En considérant le mode de fonctionnement du système à combustible représenté, on voit que : (a) si une des pompes 15 ou 15A fonctionne mal dans le sens de la réduction de la circulation du combustible, la soupape de retenue associée 16 se ferme et le combustible continue à être fourni par l'autre pompe et, sous certaines conditions de limitation, la pression du combustible est maintenue sur les soupapes de décharge 17A, 18A ou 17, 18 associées à la pompe 15A ou 15 qui sont fermées un peu plus qu'elles ne l'auraient été avant la défaillance.
(b) si l'une des pompes 15 et 15A fonctionne mal dans le sens de la fourniture d'un excès de combustible, la quantité en excès est by-pas- sée par les soupapes de décharge 17, 18 ou 17A, 18A.
(c) si l'un des ensembles de commande, par exemple 17, fonctionne mal dans le sens d'une augmentation du débit du combustible, le levier 28 et la soupape de décharge 41 de l'autre ensemble 18, associé à la même pompe 15, se règle dans le sens voulu pour assurer une compensation.
(d) si l'un des ensembles de commande, par exemple 17, fonctionne mal dans le sens de la réduction du débit du'combustible, si la réduction est relativement faible, la soupape de décharge 41 de l'autre ensemble 18 associé à la même pompe 15 se règle dans le sens voulu pour compenser, mais si la réduction est trop grande pour être compensée de cette façon, la soupape de retenue associée 16 se ferme et on se trouve dans le cas du pa- ragraphe (a) ci-dessus.
(e) si les deux ensembles 17 et 18 associés à une pompe 15 fonc- tionnent mal dans le sens de la fermeture des soupapes de décharge 41, le débit de la pompe 15 dans la conduite d'alimentation commune est trop éle- vé, mais les ensembles de commande 17A et 18A associés à la sortie de l'au- tre pompe 15A tendent à couper l'alimentation en combustible fournie par cette pompe.
(f) si d'autre part les ensembles de commande 17 et 18 associés à une pompe 15 fonctionnent mal avec les soupapes de décharge 41 complètement ouvertes, la soupape de retenue associée 16 de cette pompe se ferme et la situation est la même que dans le paragraphe (a) lors d'une défectuosité d'une pompe.
Alors que dans la forme de réalisation ci-dessus décrite la pres- sion du combustible dans les conduites d'alimentation 14 et 14A est réglée en by-passant du combustible en excès par des soupapes de décharge, on pour- rait adopter des dispositifs différents dans lesquels la pression est main- tenue à l'aide de moyens réglant l'alimentation de pompes à capacité vari- able. Les pompes peuvent être du type à plateau oscillant et chaque pompe peut comportercomme le montre la fig. 3, une pièce 50 reliée à un plateau oscillant 50A de manière à le régler et reliée à son autre extrémité à un piston 51 se déplaçant dans un cylindre 52.
Une extrémité de ce cylindre peut être reliée directement par une conduite 53 à la conduite d'alimenta- tion 54 de la pompe respective et l'autre extrémité du cylindre est reliée à la conduite 54 par une conduite fij contenant une partie rétrécie 56. Cet- te dernière extrémité du cylindre contient également un ressort 57 chargeant le piston et elle communique avec deux tuyaux 58 dont la sortie est comman- dée par une soupape 59 en forme de demi-bille.
Chacune de ces soupapes est portée par un levier pivotant 60 et elle est chargée dans le sens de la fer- meture par un ressort 61 et dans le sens de l'ouverture par un piston 62 relié par une conduite 63 à la conduite d'alimentation 54, de sorte que le piston est soumis à la pression de sortie de la pompe et que le levier est également chargé dans le sens de l'ouverture de la soupape en forme de demi-
<Desc/Clms Page number 6>
bille par une capsule 64 soumise extérieurement à la presion atmosphérique.
La disposition est telle que la fermeture de la soupape 59 provo- que un déplacement du piston 51 dans le cylindre 52 dans le sens de l'aug- mentation de la course de la pompe, en augmentant ainsi l'alimentation en combustible, et que le déplacement dans le sens de l'ouverture de la soupa- pe 59 provoque une réduction de l'alimentation en combustible.
La réduction et l'augmentation de l'arrivée de combustible sont produites par déplacement de la tige 50 et la plaque 50A, lequel modifie la course des plongeurs 65 montés dans le corps 66 tournant avec l'arbre 67, ces plongeurs 65 fonctionnant en antagonisme à l'action des ressorts 68 pour envoyer dans la conduite 54 du combustible arrivant par le tuyau d'alimen- tation 69.
Les ensembles de commande comportant les éléments 59 à 64 peuvent être indentiques aux soupapes de décharge 17, 18, 17A et 18A.
Le dispositif de la fig. 3 peut assurer l'alimentation dans les conditions examinées sous (a), (c), (d), (e) et (f) de la façon ci-dessus décrite en tenant compte de ce que, au lieu de régler les soupapes de dé- charge 41, il y a lieu de régler de manière correspondante .'la pression dans le cylindre 52 et, ainsi, le plateau oscillant de la pompe.