EP4728174A1 - Echangeur de chaleur a courants croises, turbomachine et procede de fabrication de l'echangeur - Google Patents

Abstract

Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique configuré pour échanger de la chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, comprenant : deux sous-circuits (10) ou plus formant un premier circuit configuré pour recevoir le premier fluide (1), lesdits sous-circuits (10) s'étendant chacun principalement entre une entrée (10A) et une sortie (10E) respectives selon une première direction (X), lesdits sous-circuits (10) étant fluidiquement indépendants; les entrées (10A) et sorties (10E) desdits sous-circuits (10) étant positionnées sur une première face (F1) de l'échangeur; lesdits sous-circuits (10) étant délimités par des parois (12,14) configurées pour réaliser un échange thermique entre le premier fluide (1) à l'intérieur desdits sous-circuits (10) et le deuxième fluide (2) à l'extérieur desdits sous-circuits (10).

Description

Description

Titre de l'invention : Echangeur de chaleur à courants croisés, turbomachine et procédé de fabrication de l'échangeur

Domaine Technique

[0001 ] Le présent exposé concerne des échangeurs de chaleur à courants croisés, en particulier un échangeur de chaleur à courants croisés à passes multiples.

Technique antérieure

[0002] Le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers états. En particulier, une norme ambitieuse s’applique à la fois aux nouveaux types d’avions mais aussi à ceux en circulation, nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L’aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique.

[0003] Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des avions. La Déposante prend en considération les facteurs impactants dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des conséquences environnementales modérées dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique des avions.

[0004] Par voie de conséquence, la Déposante travaille en permanence à la réduction de son incidence climatique négative par l’emploi de méthodes et l’exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre au minimum possible pour réduire l'empreinte environnementale de son activité.

[0005] Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent à la fois sur les nouvelles générations de moteurs d’avions, l’allègement des appareils, notamment par les matériaux employés et les équipements embarqués allégés.

[0006] A cet effet, l'invention est le résultat des recherches technologiques visant à améliorer de manière très significative les performances des avions et, en ce sens, contribue à la réduction de l’impact environnemental des avions. Pour cela, l’invention concerne un échangeur de chaleur à courants croisés à passes multiples, dans lequel les circuits de circulation de fluide comportent des sinuosités permettant d’augmenter le temps de passage du fluide au sein de l’échangeur, et ainsi d’augmenter l’efficacité thermique de l’échangeur.

[0007] L’augmentation de l’efficacité thermique de l’échangeur par ces sinuosités peut toutefois se faire au détriment de pertes de charges augmentées.

[0008] Un besoin existe alors d’un échangeur de chaleur présentant un meilleur compromis entre l’efficacité thermique et les pertes de charges.

Exposé de l’invention

[0009] Le présent exposé vise à remédier au moins en partie à ces inconvénients.

[0010] A cet effet, le présent exposé concerne un échangeur de chaleur à courants croisés pour turbomachine aéronautique, configuré pour échanger de la chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, comprenant : deux sous-circuits ou plus formant un premier circuit configuré pour recevoir le premier fluide, lesdits sous-circuits s’étendant chacun principalement entre une entrée et une sortie respectives selon une première direction, lesdits sous-circuits étant fluidiquement indépendants ; les entrées et sorties desdits sous-circuits étant positionnées sur une première face de l’échangeur ; lesdits sous-circuits étant délimités par des parois configurées pour réaliser un échange thermique entre le premier fluide à l’intérieur desdits sous- circuits et le deuxième fluide à l’extérieur desdits sous-circuits.

[0011] Par la suite, et sauf indication contraire, par « un » ou « I’ » élément (par exemple branche, sous-circuit, etc.), on entend « au moins un » ou « l’au moins un » ou encore « chaque » élément. Réciproquement, l’emploi générique du pluriel peut inclure le singulier. Par la suite, et sauf indication contraire, par « une pluralité » on entend « au moins deux ».

[0012] Par « direction >> (en anglais, « direction >>) on entend un axe non orienté, et le terme « sens >> (en anglais, « orientation >>) on entend une orientation selon un axe orienté.

[0013] Typiquement, la première direction est la direction générale d’écoulement du premier fluide dans le sous-circuit du premier circuit.

[0014] Les termes « entrée >> et « sortie >> sont utilisés relativement au sens de circulation du fluide ; on entend qu’un conduit ou un collecteur « s’étend » selon une direction lorsqu’il permet la circulation du gaz dans cette direction, indépendamment de la forme de la section et des dimensions dans d’autres directions.

[0015] Par fluidiquement indépendants, on entend que les sous-circuits ne communiquent pas fluidiquement entre eux, c’est-à-dire que dans un mode de fonctionnement normal un fluide entrant par l’entrée d’un sous-circuit ne peut sortir que par la sortie dudit sous-circuit.

[0016] Un tel échangeur est dépourvu de zone de collection commune ou d’une boîte collectrice du premier fluide à l’intérieur de l’échangeur, typiquement prévues pour collecter le fluide s’écoulant dans un sens et une direction donnés afin de le rediriger, entraînant des effets de bord et des pertes de charge significatifs. [0017] Un tel échangeur présente ainsi un volume réduit, une réduction des risques de mauvaise distribution de fluide et une réduction des pertes de charges.

[0018] Un tel échangeur présente ainsi, pour des dimensions et des conditions de fonctionnement données, des performances thermiques améliorées.

[0019] De plus, cette structure est particulièrement adaptée à la fabrication additive, par exemple par fusion sélective sur lit de poudre.

[0020] Typiquement, les parois s’étendent dans un plan comprenant la première direction et une deuxième direction perpendiculaire à la première direction de sorte à faire obstacle à un mouvement du deuxième fluide selon une troisième direction perpendiculaire à la première direction et à la deuxième direction.

[0021 ] Typiquement, la deuxième direction est la direction générale d’écoulement du deuxième fluide au sein de l’échangeur.

[0022] Typiquement, les parois permettent de diriger le deuxième fluide selon la deuxième direction.

[0023] Typiquement, les parois comportent du côté du premier circuit des premières ailettes, s’étendant de préférence selon la première direction.

[0024] Les premières ailettes contribuent à diriger le premier fluide selon la première direction. Les premières ailettes contribuent à améliorer l’efficacité des échanges thermiques entre le premier fluide et les parois d’échange, et ainsi entre le premier fluide et le deuxième fluide, tout en réduisant les pertes de charge.

[0025] Typiquement, l’échangeur comprend des canaux d’un deuxième circuit configuré pour recevoir le deuxième fluide, lesdits sous-circuits étant séparés par tout ou partie des canaux. [0026] Typiquement, lesdits sous-circuits sont successivement agencés selon la deuxième direction.

[0027] Typiquement, les parois comportent du côté du deuxième circuit des deuxièmes ailettes (surfaces d’échange secondaires), s’étendant de préférence selon la deuxième direction d’écoulement.

[0028] Les deuxièmes ailettes contribuent à diriger le deuxième fluide selon la deuxième direction d’écoulement. Les deuxièmes ailettes contribuent à améliorer l’efficacité des échanges thermiques entre le deuxième fluide et les parois d’échange, et ainsi entre le premier fluide et le deuxième fluide, tout en réduisant les pertes de charge.

[0029] De façon plus générale, l’utilisation d’ailettes permet d’augmenter la surface d’échange et ainsi améliorer les performances de l’échangeur. Les ailettes permettent en outre un meilleur contrôle des flux de fluides à proximité des parois, et ainsi d’améliorer davantage la distribution des fluides. Les ailettes permettent également d’améliorer la tenue thermomécanique de l’échangeur dans le cas de flux de fluides à haute pression.

[0030] Typiquement, vu dans une section transversale, chaque sous-circuit comprend un conduit en forme générale de U s’étendant entre l’entrée et la sortie du sous-circuit.

[0031] Typiquement, le conduit en forme générale de U comprend une branche d’entrée s’étendant depuis avec l’entrée et une branche de sortie débouchant sur la sortie.

[0032] Typiquement, des canaux du deuxième circuit sont formés entre l’entrée et la sortie d’un même sous-circuit, typiquement entre la branche d’entrée et la branche de sortie d’un même sous-circuit.

[0033] Typiquement, des canaux du deuxième circuit sont formés entre l’entrée et la sortie de sous-circuits adjacents, typiquement entre la branche d’entrée et la branche de sortie de deux sous-circuits adjacents. [0034] La forme en U présente un coude permettant de réduire les pertes de charge, en particulier comparativement à des échangeurs présentant un collecteur commun aux branches d’entrée et aux branches de sortie.

[0035] Typiquement, les entrées et les sorties de sous-circuits adjacents sont agencées alternativement. Typiquement, les branches d’entrée et les branches de sortie de sous-circuits adjacents sont agencées alternativement.

[0036] Cet agencement alternatif permet au deuxième fluide d’être toujours en contact avec une partie du sous-circuit vers l’entrée , c’est-à-dire d’être toujours en contact avec le premier fluide dans son état le plus froid si le premier fluide est un fluide réfrigérant, ou dans son état le plus chaud si le premier fluide est un fluide à réchauffer.

[0037] Typiquement, les entrées de sous circuits-consécutifs sont agencées consécutivement et les sorties de sous circuits-consécutifs sont agencées consécutivement. Typiquement, les branches d’entrée des sous-circuits consécutifs sont agencées consécutivement et les branches de sorties de sous circuits-consécutifs sont agencées consécutivement.

[0038] Cet agencement consécutif permet de faciliter la distribution du premier fluide vers les entrées et la collection du premier fluide depuis les sorties du premier fluide.

[0039] Typiquement, les sous-circuits s’étendent selon la première direction de l’échangeur sur une distance supérieure à 90% de la longueur de l’échangeur selon la première direction, typiquement supérieure à 95%.

[0040] Typiquement, les sous-circuits comportent des renforts mécaniques opposés à la première face.

[0041 ] Typiquement, les renforts mécaniques comprennent des arches de support.

[0042] Les arches permettent d’assurer un renfort mécanique sans pour autant perturber de façon significative la circulation du premier fluide. [0043] Typiquement, l’échangeur comprend un collecteur configuré pour diviser un flux entrant et un flux sortant de et vers les sous-circuits.

[0044] Typiquement, l’échangeur comprend un collecteur configuré pour diviser un flux entrant et un flux sortant de et vers des sous-circuits adjacents.

[0045] Typiquement, le collecteur comprend des parois présentant un angle inférieur à 45° avec la première direction.

[0046] Un tel angle permet de limiter la déflexion du deuxième flux de gaz en entrée et en sortie des parois, et de réduire les pertes de charge par rapport à des solutions connues présentant des angles proches de 90°.

[0047] L’invention concerne également une turbomachine aéronautique comprenant un échangeur de chaleur selon l’invention.

[0048] Typiquement, le premier circuit est relié à au moins un parmi un compresseur de turbomachine et une chambre de combustion, par exemple une zone située entre une sortie de compresseur et une entrée de chambre de combustion, et le deuxième circuit est relié à d’une part à une turbine, typiquement en aval, et d’autre part à une tuyère d’échappement.

[0049] Typiquement, le premier circuit est relié à un circuit de lubrification et le deuxième circuit est relié à une veine d’air secondaire ou une troisième veine, et une tuyère d’échappement.

[0050] L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur pour turbomachine aéronautique selon l’invention comprenant au moins une étape de fabrication additive sur lit de poudre.

Brève description des dessins

[0051 ] D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées. [0052] [Fig. 1] La figure 1 est une vue en perspective écorchée d’un échangeur de chaleur à courants croisés.

[0053] [Fig. 2A] La figure 2A est une vue schématique selon le plan de coupe ll-ll de la figure 1 .

[0054] [Fig. 2B] La figure 2B est une vue schématique correspondant à la vue de la figure 2A où le sens de circulation du premier fluide est modifié.

[0055] [Fig. 3] La figure 3 est un agrandissement de la partie III de la figure 2A.

[0056] [Fig. 4] La figure 4 est une vue en perspective agrandie de la partie IV de la figure 1 .

[0057] [Fig. 5] La figure 5 est une vue en perspective d’un exemple de conduits d’entrée et de sortie.

[0058] [Fig. 6] La figure 6 est une représentation schématique de l’intégration de l’échangeur à courants croisés dans une turbomachine.

Description des modes de réalisation

[0059] La figure 1 représente une vue écorchée d’un échangeur de chaleur à courants croisés 100, ci-après désigné par « échangeur ».

[0060] Dans la vue écorchée de la figure 1 , certains sous-circuits 10 ne sont pas représentés aux fins de visualisation de la structure interne de l’échangeur 100. Par ailleurs, aux fins d’illustration, le collecteur 19 n’est pas représenté et sera décrit ci-après relativement à la figure 5.

[0061 ] L’échangeur 100 est prévu pour échanger de la chaleur (échange thermique) entre un premier fluide 1 circulant sensiblement selon une première direction X d’écoulement et un deuxième fluide 2 circulant sensiblement selon une deuxième direction Y d’écoulement. [0062] Par direction d’écoulement, on entend une direction d’ensemble d’écoulement du fluide considéré, indépendamment des éventuelles perturbations locales susceptibles d’affecter la direction d’écoulement.

[0063] La direction locale de circulation du premier fluide 1 est représentée schématiquement par une flèche sans remplissage. La direction locale de circulation du deuxième fluide 2 est représentée schématiquement par une flèche avec remplissage plein. Pour des raisons de lisibilité des figures, certaines références numériques dont les références numériques de ces flèches ne sont pas systématiquement représentées.

[0064] Comme représenté sur la figure 6, l’échangeur 100 peut recevoir le premier fluide 1 depuis un élément 101 , et le rediriger vers l’élément 101 après passage par l’échangeur 100.

[0065] L’échangeur 100 peut recevoir le deuxième fluide 2 depuis un élément 102, et le rediriger vers un élément 103.

[0066] Les éléments 101 , 102, 103 et l’échangeur 100 peuvent être intégrés dans une turbomachine 200.

[0067] Le premier fluide 1 et le deuxième fluide 2 peuvent être deux gaz, par exemple l’échangeur 100 recevant et redirigeant les fluides respectifs de ou vers un compresseur de turbomachine 101 , typiquement en aval, une chambre de combustion 101 , typiquement en amont, ou une zone 101 formée entre une sortie d’un compresseur et une entrée de chambre de combustion, une turbine 102, et une tuyère d’échappement 103, par exemple dans le cas où la turbomachine 100 comprend une turbine à gaz à cycle récupéré.

[0068] Par exemple, le premier fluide 1 et le deuxième fluide 2 peuvent respectivement comprendre un gaz et un liquide, notamment de l’huile, par exemple l’échangeur 100 recevant et redirigeant les fluides respectifs de ou vers un circuit de lubrification 101 , une veine d’air secondaire 102 ou une troisième veine 102, une tuyère d’échappement 103. [0069] L’échangeur 100 comprend deux ou plus de deux sous-circuits 10 formant un premier circuit recevant le premier fluide 1 .

[0070] Le sous-circuit 10 sera décrit plus en détail relativement aux figures 1 , 2A, 2B et 3.

[0071] Le sous-circuit 10 s’étend d’une part selon la première direction X. Le sous-circuit 10 s’étend d’autre part selon la deuxième direction Y. Le sous- circuit 10 est sensiblement invariant par translation selon la deuxième direction Y, de sorte que la structure du sous-circuit 10 décrite ci-après s’étend selon la deuxième direction Y.

[0072] Le long du parcours du premier fluide 1 , le sous-circuit 10 s’étend entre une entrée 10A et une sortie 10E.

[0073] Les entrées 10A et sorties 10E des sous-circuits 10 sont typiquement prévues sur une même face de l’échangeur, par exemple désignée par « première face » F1 illustrée sur la figure 1 .

[0074] Comme représentée dans la vue des figures 2A et 3, entre l’entrée 10A et la sortie 10E, le circuit peut comprendre un conduit en forme générale de U vue dans un plan perpendiculaire à la deuxième direction Y.

[0075] En particulier, le long du parcours du premier fluide 1 , le sous-circuit 10 peut comprendre, dans cet ordre, entre l’entrée 10A et la sortie 10E : une branche d’entrée 10B, un demi-tour 10C (« U-turn » ou déviation d’écoulement à 180°) et une branche de sortie 10D.

[0076] Vu dans un plan perpendiculaire à la deuxième direction Y (figures 2A et 3), c’est-à-dire un plan comprenant la première direction X et une troisième direction Z perpendiculaire à la première direction X et à la deuxième direction Y, le demi-tour 10C prend la forme d’un coude à 180° redirigeant le fluide de la branche d’entrée 10B vers la branche de sortie 10D avec une direction commune et un sens opposé.

[0077] La branche d’entrée 10B et la branche de sortie 10D sont chacune délimitées par une paroi intérieure 12 et une paroi extérieure 14. [0078] On désigne ici intérieur et extérieur par rapport à l’ensemble formé par le sous-circuit 10.

[0079] Typiquement, la branche d’entrée 10B et la branche de sortie 10D entourent un canal 22 commun d’un deuxième circuit, configuré pour recevoir le deuxième fluide 2.

[0080] Les parois intérieure 12 et extérieure 14 contribuent ainsi aux échanges thermiques entre le premier fluide 1 et le deuxième fluide 2. Les parois intérieure 12 et extérieure 14 sont ainsi typiquement des parois d’échange.

[0081] Au sens de la précédente définition, le canal 22 encadré par une branche d’entrée 10B et une branche de sortie 10D d’un même sous-circuit 10 est ainsi considérée comme intérieur au sous-circuit 10.

[0082] La branche d’entrée 10B et la branche de sortie 10D sont chacune délimitée par une paroi intérieure 12. Les parois intérieures 12 qui délimitent la branche d’entrée 10B et la branche de sortie 10D d’un même sous-circuit 10 délimitent typiquement le canal 22 dit intérieur.

[0083] Un canal 22 peut également être formé entre deux sous-circuits 10 consécutifs, c’est-à-dire deux sous-circuits 10 consécutivement agencés selon une troisième direction Z, par exemple entre des parois extérieures 14 adjacentes de branches 10B, 10D de deux sous-circuits 10 consécutifs.

[0084] Un tel canal 22 formé entre deux sous-circuits 10 consécutifs est ainsi considéré comme extérieur.

[0085] Les parois intérieure 12 et extérieure 14 s’étendent typiquement dans un plan formé par la première direction X et la deuxième direction Y. Ainsi, les canaux 22 s’étendent typiquement entre la première direction X et la deuxième direction Y, permettant ainsi la circulation du deuxième fluide 2 selon la deuxième direction Y.

[0086] Comme représenté sur la figure 1 , le sens de circulation du premier fluide 1 dans les sous-circuits 10 peut être le même pour tous les sous- circuits 10. Autrement dit, les entrées 10A et les sorties 10E des sous-circuits 10 peuvent être agencées alternativement, c’est-à-dire alternativement selon la troisième direction Z. Autrement dit, selon la troisième direction Z, les entrées 10A et les sorties 10E sont agencées selon un motif « entrée - sortie - entrée - sortie ».

[0087] Par exemple, de la gauche vers la droite sur la figure 1 selon la troisième direction Z, sont agencées consécutivement et dans cet ordre une sortie 10E, une entrée 10A d’un premier sous-circuit 10 puis une sortie 10E et une entrée 10E d’un deuxième sous-circuit 10 adjacent au premier sous- circuit 10.

[0088] Dans un tel agencement alternatif entre entrées 10A et sorties 10E illustré sur la figure 2A, un canal 22 est alors formée entre les parois extérieures 14 de branches d’entrée 10B respectives de deux sous-circuits 10 alternatives, ou entre les parois extérieures 14 de branches de sortie 10D.

[0089] Dans la vue de la figure 2B, les sens de circulation du premier fluide 1 ont été altérés comparativement à la vue de la figure 2A, correspondant à un mode de réalisation alternatif.

[0090] Comme représenté sur la figure 2B, le sens de circulation du premier fluide 1 dans les sous-circuits 10 peut être inversé entre deux sous-circuits 10 consécutifs. Autrement dit, les entrées 10A et les sorties 10E des sous- circuits 10 peuvent être agencées consécutivement, c’est-à-dire que deux entrées 10A sont agencées consécutivement et que deux sorties 10E sont agencées consécutivement selon la troisième direction Z. Autrement dit, selon la troisième direction Z, les entrées 10A et les sorties 10E sont agencées selon un motif « entrée - sortie - sortie - entrée »

[0091 ] Dans un tel agencement alternatif des entrées 10A et sorties 10E, et ainsi des branches d’entrée 10B, et de sortie 10D, un canal 22 est alors formé entre les parois extérieures 14 d’une branche d’entrée 10B et d’une branche de sortie 10D de deux sous-circuits 10 consécutifs. [0092] Les sous-circuits 10 peuvent s’étendre également selon la deuxième direction Y. Autrement dit, les parois intérieures 12 et les parois extérieures 14 peuvent s’étendre sensiblement dans un plan comprenant la première direction X et la deuxième direction Y, de façon à permettre des échanges thermiques entre le premier fluide 1 et le deuxième fluide 2.

[0093] Les parois intérieures 12 et les parois extérieures 14 peuvent comporter des ailettes.

[0094] Par exemple, comme illustré en détail sur la figure 3, les parois intérieures 12 et les parois extérieures 14 peuvent présenter des premières ailettes 13 et/ou des deuxièmes ailettes 15.

[0095] Les premières ailettes 13 sont typiquement prévues du côté du premier circuit, de façon à diriger le premier fluide 1 au sein du sous-circuit 10.

[0096] Par exemple, les premières ailettes 13 sont prévues pour s’étendre principalement selon la première direction X, ainsi que selon la troisième direction Z, de façon à réduire un mouvement local du premier fluide 1 selon la deuxième direction Y, et ainsi à canaliser le premier fluide 1 localement selon la première direction X.

[0097] Par exemple, les deuxièmes ailettes 15 sont prévues pour s’étendre principalement selon la deuxième direction Y, ainsi que selon la troisième direction Z, de façon à réduire un mouvement local du deuxième fluide selon la direction X, et ainsi à canaliser le deuxième fluide 2 localement selon la deuxième direction Y.

[0098] Les ailettes 13,15 contribuent par ailleurs aux échanges thermiques entre les fluides 1 ,2 et les parois 12, 14 en présence.

[0099] Les ailettes 13,15 peuvent ou non s’étendre continûment d’une paroi 12,14 à l’autre selon la troisième direction Z, définissant ainsi une structure alvéolaire réduisant encore davantage les mouvements locaux de fluide selon la direction correspondante parmi la première direction X et la deuxième direction Y, c’est-à-dire encourageant la circulation des fluides 1 ,2 selon leur direction d’écoulement générale d’écoulement parmi la première direction X et la deuxième direction Y.

[0100] Les ailettes 13, 15 peuvent s’étendre sur tout ou partie de la longueur des parois 12,14 dans la direction d’écoulement du fluide correspondant parmi le premier fluide 1 et le deuxième fluide 2.

[0101 ] Les ailettes 13, 15 peuvent par exemple être disposées sur les parois 12,14 tout le long du parcours du fluide respectif parmi le premier fluide 1 et le deuxième fluide 2. Typiquement, les ailettes 13, 15 peuvent être continues tout le long de la direction de circulation du fluide correspondant parmi le premier fluide 1 et le deuxième fluide 2, ou encore être discontinues. Le cas échéant, les ailettes 13,15 discontinues peuvent être prévues dans le prolongement l’une de l’autre dans la direction de circulation du fluide correspondant parmi le premier fluide 1 et le deuxième fluide 2.

[0102] Le sous-circuit 10 peut comporter un renfort 18 mécanique. Le renfort 18 comprend typiquement une ou plusieurs arches de support 18.

[0103] Le renfort 18 est par exemple prévu dans le demi-tour 10C.

[0104] Un exemple d’arche de support est représenté sur l’agrandissement de la figure 4.

[0105] L’arche de support 18 a par exemple une forme de croisée d’ogives.

[0106] Le renfort 18 comprend par exemple une pluralité d’arches de support 18 disposées selon la deuxième direction Y, typiquement régulièrement disposées selon la deuxième direction Y.

[0107] Une telle structure permet d’assurer une fonction de renfort mécanique, notamment des parois internes 12, et est en particulier compatible avec une fabrication par méthodes additives.

[0108] Le renfort 18 est typiquement prévu de façon à s’étendre selon la première direction X entre une deuxième face F2 opposée à la première face F1 et une extrémité du canal 22 selon une hauteur h, représentée sur la figure 1.

[0109] La hauteur h est par exemple comprise entre 1 ,2 mm et 5 mm. La hauteur h peut par exemple être comprise entre 0,5xd4 et 2xd4, où d4 est une dimension (non représentée) choisie parmi la hauteur d’un ailette 13 mesurée selon la troisième direction Z, la hauteur totale mesurée selon la troisième direction Z de deux ailettes 13 respectivement prévues sur les parois 12 et 14 dans le prolongement l’une de l’autre, et la largeur de la branche d’entrée 10B ou de la branche de sortie 10D mesurée selon la troisième direction Z.

[01 10] Le renfort 18 peut par exemple avoir une longueur d3 selon la troisième direction Z (figure 3), et une profondeur p1 selon la deuxième direction Y (figure 4).

[01 1 1 ] La longueur d3 et la longueur p1 peuvent être comprises entre 1 mm et 20 mm, par exemple la longueur d3 et la profondeur p1 peuvent être égales entre elles.

[01 12] Une telle structure permet ainsi d’assurer un renfort structurel du canal 22 sans réduire de façon significative la section de passage du premier fluide 1 .

[01 13] Une telle structure permet également d’assurer un support mécanique à l’échangeur 100 lors d’opération de fabrication par méthodes additives, réduisant notamment le porte-à-faux du sous-circuit 10 supporté.

[01 14] La longueur (représentée verticalement sur la figure 1 ) L de l’échangeur selon la première direction X est typiquement comprise entre 30 mm et 400 mm, par exemple entre 100 mm et 300 mm. La longueur L est par exemple mesurée entre la première face F1 et la deuxième face F2 opposée à la première face F1 .

[01 15] La profondeur P de l’échangeur selon la deuxième direction Y est typiquement comprise entre 50 mm et 1 m, par exemple entre entre 50 mm et 500 mm, ou entre 100 mm et 300mm. Par exemple, la profondeur P est comprise entre 10 mm et 400 mm, par exemple entre 20 mm et 250 mm

[0116] La largeur d1 d’un sous-circuit 10 selon la troisième direction Z (fig. 2A et 2B) est typiquement comprise entre 10 mm et 400 mm, par exemple entre 20 mm et 250 mm. La largeur d2 du canal 22 selon la troisième direction Z est typiquement comprise entre 10 mm et 250 mm.

[0117] Aux fins d’illustrations, l’échangeur 100 a été représenté avec deux sous-circuits 10. On comprend toutefois que l’échangeur 100 peut comprendre davantage de sous-circuits, 10, typiquement entre cinq et cinquante sous-circuits 10.

[0118] La largeur D selon la troisième direction Z peut être égale à la somme des largeurs totales des sous-circuits 10 et des canaux 22, où le nombre de canaux 22 est inférieur d’une unité au nombre de sous-circuits 10.

[0119] Par exemple, la largeur D de l’échangeur selon la troisième direction Z est typiquement comprise entre entre 50 mm et 1 m, par exemple entre entre 50 mm et 500 mm, ou entre 100 mm et 300mm. Par exemple, la largeur D est comprise entre 10 mm et 400 mm, par exemple entre 20 mm et 250 mm.

[0120] L’échangeur 100 peut comporter un collecteur 19 prévu pour diviser un flux entrant et un flux sortant du premier fluide 1 de et vers les différents sous-circuits 10.

[0121 ] Un collecteur 19 est représenté sur la figure 5. Le collecteur 19 est typiquement prévu adjacent à la première face F1 , c’est-à-dire fluidiquement dans le prolongement du sous-circuit 10, en particulier dans le prolongement de l’entrée 10A et de la sortie 10E du sous-circuit 10, autrement dit dans le prolongement de la branche d’entrée 10B et de la branche de sortie 10D du sous-circuit 10. [0122] Le collecteur 19 comprend, par exemple, des parois 19A, inclinées dans un plan formé par la première direction X et la deuxième direction Y, configurées pour diriger selon la deuxième direction Y un flux entrant et/ou un flux sortant du sous-circuit 10.

[0123] Le collecteur 19 comprend, par exemple, des parois 19B, inclinées dans un plan formé par la première direction X et la troisième direction Z, configurées pour diriger selon la troisième direction Z un flux entrant et/ou un flux sortant du sous-circuit 10.

[0124] L’inclinaison des parois 19A, 19B est l’angle formé entre la direction normale aux parois 19A, 19B et la première direction X.

[0125] Les parois 19A, 19B peuvent par exemple présenter une inclinaison inférieure à 45 ° , par exemple comprise entre 10 ° et45 ° .

[0126] L’échangeur 100 présente une structure qui est particulièrement adaptée à une réalisation par procédé de fabrication additive. Un procédé de fabrication de l’échangeur 100 peut alors être mis en oeuvre, entièrement ou partiellement, par fabrication additive, par exemple par un procédé de fusion laser sur lit de poudre.

[0127] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims

Revendications

[Revendication 1] Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique, configuré pour échanger de la chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, comprenant : deux sous-circuits (10) ou plus formant un premier circuit configuré pour recevoir le premier fluide (1), lesdits sous-circuits (10) s'étendant chacun principalement entre une entrée (10A) et une sortie (10E) respectives selon une première direction (X), lesdits sous-circuits (10) étant fluidiquement indépendants ; les entrées (10A) et sorties (10E) desdits sous-circuits (10) étant positionnées sur une première face (Fl) de l'échangeur ; lesdits sous-circuits (10) étant délimités par des parois (12,14) configurées pour réaliser un échange thermique entre le premier fluide (1) à l’intérieur desdits sous-circuits (10) et le deuxième fluide (2) à l’extérieur desdits sous- circuits (10).

[Revendication 2] Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon la revendication 1, dans lequel les parois (12,14) s'étendent dans un plan comprenant la première direction (X) et une deuxième direction (Y) perpendiculaire à la première direction (X) de sorte à faire obstacle à un mouvement du deuxième fluide selon une troisième direction (Z) perpendiculaire à la première direction (X) et à la deuxième direction (Y).

[Revendication 3] Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les parois (12,14) comportent du côté du premier circuit des premières ailettes (13), s'étendant de préférence selon la première direction (X).

[Revendication 4] Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant des canaux (22) d’un deuxième circuit configuré pour recevoir le deuxième fluide (2), lesdits sous-circuits (10) étant séparés par tout ou partie des canaux (22).

[Revendication 5] Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon la revendication 4, dans lequel les parois (12,14) comportent du côté du deuxième circuit des deuxièmes ailettes (15).

[Revendication 6] Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel vu dans une section transversale, chaque sous-circuit (10) comprend un conduit en forme générale de U s’étendant entre l’entrée (10A) et la sortie (10E) du sous-circuit (10).

[Revendication 7] Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les entrées (10A) et les sorties (10E) de sous-circuits (10) adjacents sont agencées alternativement.

[Revendication 8] Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les sous-circuits (10) s’étendent selon la première direction (X) sur une distance supérieure à 90% de la longueur de l’échangeur selon la première direction (X).

[Revendication 9] Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les sous-circuits (10) comportent des renforts mécaniques (18) opposés à la première face (F1 ).

[Revendication 10] Echangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant un collecteur (19) configuré pour diviser un flux entrant et un flux sortant du premier fluide (1) de et vers les sous-circuits (10).

[Revendication 11] Turbomachine aéronautique (200) comprenant un échangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.

[Revendication 12] Turbomachine aéronautique (200) selon la revendication 11 , dans laquelle le premier circuit est relié à au moins un parmi un compresseur de turbomachine et une chambre de combustion (101 ) et le deuxième circuit est relié à une turbine (102) et une tuyère d’échappement (103). [Revendication 13] Procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur à courants croisés (100) pour turbomachine aéronautique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant au moins une étape de fabrication additive sur lit de poudre.