FR3074532A1 - GAS-LIQUID HEAT EXCHANGER FOR TURBOMACHINE, COMPRISING A SURFACE AT LEAST PARTIALLY AERODYNAMIC - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un échangeur de chaleur gaz-liquide (20) pour un conduit d'écoulement (16) de gaz dans une turbomachine. L'échangeur (20) comprend une partie aval (23). La partie aval (23) comprend des étages (22) comprenant chacun au moins un passage d'écoulement du gaz (30) et au moins un passage d'écoulement de liquide (46). Au moins certains des passages d'écoulement du gaz (30) et/ou de liquide (46) participent à la délimitation d'une surface externe aval (S2) qui délimite l'échangeur (20, 220) vers l'aval et qui est destinée à être en contact du gaz s'écoulant dans le conduit (16). Les étages (22) étant de longueurs (l1, l2) variables vers l'aval, de sorte que la surface externe aval (S2) est au moins partiellement aérodynamique.The invention relates to a gas-liquid heat exchanger (20) for a gas flow duct (16) in a turbomachine. The exchanger (20) comprises a downstream portion (23). The downstream portion (23) includes stages (22) each comprising at least one gas flow passage (30) and at least one liquid flow passage (46). At least some of the gas (30) and / or liquid (46) flow passages participate in the delineation of a downstream external surface (S2) which delimits the downstream heat exchanger (20, 220) and is intended to be in contact with the gas flowing in the conduit (16). The stages (22) being of variable lengths (11, 12) downstream, so that the downstream outer surface (S2) is at least partially aerodynamic.
Description
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
L'invention se rapporte au domaine technique général des turbomachines d'aéronef telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs. Plus précisément, elle concerne un échangeur thermique, notamment à un échangeur de chaleur de type brique.The invention relates to the general technical field of aircraft turbomachines such as turbojets and turbopropellers. More specifically, it relates to a heat exchanger, in particular to a brick type heat exchanger.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR STATE OF THE ART
Dans une turbomachine, différents équipements, tels que des enceintes de roulements et des boîtes d'engrenage, sont lubrifiés et/ou refroidis, la chaleur générée étant généralement transportée par des systèmes de lubrification et évacuée par des échangeurs carburant-huile et/ou air-huile.In a turbomachine, various pieces of equipment, such as bearing enclosures and gearboxes, are lubricated and / or cooled, the heat generated being generally transported by lubrication systems and discharged by fuel-oil and / or air exchangers -oil.
Les besoins en refroidissement des turbomachines actuelles ont tendance à s'accroître. Les échangeurs carburant-huile, également connus sous l'acronyme de FCOC pour « Fuel-Cooled Oil Cooler», ne suffisent pas à refroidir seuls la turbomachine, d'où le recours à des échangeurs complémentaires air-huile, également connus sous l'acronyme d'ACOC pour « Air-Cooled Oil Cooler ».The cooling requirements of current turbomachinery tend to increase. Fuel-oil exchangers, also known by the acronym of FCOC for "Fuel-Cooled Oil Cooler", are not sufficient to cool the turbomachine alone, hence the use of additional air-oil exchangers, also known as acronym of ACOC for "Air-Cooled Oil Cooler".
Il existe des échangeurs de type surfacique qui comprennent une plaque le long de laquelle s'écoule un flux d'air, et des canaux d'huile, également connus sous l'acronyme de SACOC pour « Surface Air-Cooled Oil Cooler ».There are surface type exchangers which include a plate along which flows an air flow, and oil channels, also known by the acronym of SACOC for "Surface Air-Cooled Oil Cooler".
Ces échangeurs sont sensibles aux impacts de corps étrangers, en particulier lorsqu'ils sont situés à proximité de la soufflante.These exchangers are sensitive to the impact of foreign bodies, in particular when they are located near the blower.
Ils peuvent générer des perturbations de l'écoulement de l'air à proximité de l'échangeur. Ces perturbations de l'écoulement augmentent la consommation de carburant et produisent des nuisances sonores.They can generate disturbances in the air flow near the exchanger. These flow disturbances increase fuel consumption and produce noise pollution.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L'invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l'art antérieur.The invention aims to at least partially solve the problems encountered in the solutions of the prior art.
A cet égard, l'invention a pour objet un échangeur de chaleur gazliquide pour un conduit d'écoulement de gaz dans une turbomachine. L'échangeur comprend une partie aval.In this regard, the subject of the invention is a gas-liquid heat exchanger for a gas flow duct in a turbomachine. The exchanger includes a downstream part.
La partie aval comprend des étages comprenant chacun au moins un passage d'écoulement du gaz et au moins un passage d'écoulement de liquide.The downstream part comprises stages each comprising at least one gas flow passage and at least one liquid flow passage.
Les passages d'écoulement du gaz et de liquide sont configurés pour permettre des échanges thermiques entre le gaz et le liquide. Au moins certains des passages d'écoulement du gaz et/ou de liquide participent à la délimitation d'une surface externe aval qui délimite l'échangeur vers l'aval et qui est destinée à être en contact du gaz s'écoulant dans le conduit.The gas and liquid flow passages are configured to allow heat exchanges between the gas and the liquid. At least some of the gas and / or liquid flow passages participate in the delimitation of a downstream external surface which delimits the exchanger downstream and which is intended to be in contact with the gas flowing in the conduit .
Selon l'invention, les étages sont de longueurs variables vers l'aval, de sorte que la surface externe aval est au moins partiellement aérodynamique.According to the invention, the stages are of variable lengths downstream, so that the downstream external surface is at least partially aerodynamic.
Grâce à la surface externe aval de l'échangeur selon l'invention, les perturbations d'écoulement du gaz dans le conduit, qui sont générées par la présence de l'échangeur gaz-liquide dans le conduit, sont limitées.Thanks to the downstream external surface of the exchanger according to the invention, the gas flow disturbances in the conduit, which are generated by the presence of the gas-liquid exchanger in the conduit, are limited.
L'invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non.The invention may optionally include one or more of the following characteristics, whether or not combined.
Avantageusement, la surface externe aval est au moins partiellement aérodynamique sur une majorité de la hauteur de l'échangeur.Advantageously, the downstream external surface is at least partially aerodynamic over a majority of the height of the exchanger.
De préférence, la surface externe aval est au moins partiellement aérodynamique sur sensiblement toute la hauteur de l'échangeur, à l'exception notamment d'au plus un ou deux passages de liquide et/ou de gaz.Preferably, the downstream external surface is at least partially aerodynamic over substantially the entire height of the exchanger, with the exception in particular of at most one or two passages of liquid and / or gas.
De préférence, la surface externe aval étant formée par des segments de profils aérodynamiques formant un profil aérodynamique au moins continu par morceaux selon une direction de la hauteur de l'échangeur.Preferably, the downstream external surface being formed by segments of aerodynamic profiles forming an aerodynamic profile at least continuous in pieces in a direction of the height of the exchanger.
Selon une particularité de réalisation, au moins deux étages de l'échangeur comprennent chacun au moins un passage d'écoulement de gaz et une rangée de passages d'écoulement de liquide.According to a particular embodiment, at least two stages of the exchanger each comprise at least one gas flow passage and a row of liquid flow passages.
De préférence, les passages d'écoulement de gaz sont orientés selon des premières directions sensiblement parallèles entre elles.Preferably, the gas flow passages are oriented in first directions substantially parallel to each other.
De préférence, les passages d'écoulement de liquide sont orientés selon des deuxièmes directions sensiblement parallèles entre elles et sensiblement orthogonales aux premières directions.Preferably, the liquid flow passages are oriented in second directions substantially parallel to each other and substantially orthogonal to the first directions.
Selon une forme de réalisation avantageuse, au moins un passage d'écoulement de liquide de chaque étage est délimité vers l'aval par une cloison aval présentant une surface externe aérodynamique faisant partie de la surface externe aval.According to an advantageous embodiment, at least one liquid flow passage of each stage is delimited downstream by a downstream partition having an aerodynamic external surface forming part of the downstream external surface.
De préférence, les rangées de passages d'écoulement de liquide d'au moins deux étages adjacents selon la direction de la hauteur de l'échangeur sont de longueurs différentes l'une de l'autre vers l'aval.Preferably, the rows of liquid flow passages of at least two adjacent stages in the direction of the height of the exchanger are of different lengths from one another downstream.
Selon une particularité de réalisation, les passages d'écoulement de gaz débouchent à travers la surface aval sur l'extérieur de l'échangeur.According to a particular embodiment, the gas flow passages open out through the downstream surface onto the outside of the exchanger.
De préférence, les passages d'écoulement de gaz présentant une aire sensiblement uniforme en section transversale de l'échangeur vers l'aval, au moins dans la partie aval.Preferably, the gas flow passages having a substantially uniform area in cross section of the exchanger downstream, at least in the downstream part.
Selon une particularité de réalisation, l'échangeur comprend une partie amont. La partie amont comprend des étages comprenant chacun au moins un passage d'écoulement du gaz et au moins un passage d'écoulement de liquide. La partie amont est raccordée fluidiquement à la partie aval et la partie amont présente une surface externe sensiblement parallélépipédique.According to a particular embodiment, the exchanger comprises an upstream part. The upstream part comprises stages each comprising at least one gas flow passage and at least one liquid flow passage. The upstream part is fluidly connected to the downstream part and the upstream part has a substantially parallelepiped external surface.
Selon une particularité de réalisation, la surface externe aval présente une extrémité aval qui est située sensiblement au centre de l'échangeur selon la direction de la hauteur de l'échangeur.According to a particular embodiment, the downstream external surface has a downstream end which is situated substantially in the center of the exchanger in the direction of the height of the exchanger.
Selon une autre particularité de réalisation, la surface externe aval présente une extrémité aval qui est située au niveau d'un étage qui est le plus proche d'une des extrémités de l'échangeur selon la selon la direction de la hauteur de l'échangeur.According to another particular feature, the downstream external surface has a downstream end which is situated at a level which is closest to one of the ends of the exchanger in the direction of the height of the exchanger. .
L'invention porte également sur une turbomachine comprenant un conduit d'écoulement de gaz et au moins un échangeur de chaleur tel que défini ci-dessus dans le conduit.The invention also relates to a turbomachine comprising a gas flow duct and at least one heat exchanger as defined above in the duct.
De préférence, l'échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur airhuile.Preferably, the heat exchanger is an air-oil heat exchanger.
Selon une particularité de réalisation, la turbomachine est à double flux et comprend une soufflante, une veine primaire et une veine secondaire autour de la veine primaire. Le conduit d'écoulement de gaz comprend un carter externe de la soufflante qui délimite vers l'extérieur la veine secondaire.According to a particular embodiment, the turbomachine is dual-flow and comprises a fan, a primary stream and a secondary stream around the primary stream. The gas flow conduit comprises an external casing of the blower which outwardly delimits the secondary stream.
De préférence, l'intérieur du conduit d'écoulement comprend plusieurs échangeurs tels que définis ci-dessus, qui sont espacés les uns des autres selon une direction circonférentielle autour d'un axe longitudinal de la turbomachine.Preferably, the interior of the flow conduit comprises several exchangers as defined above, which are spaced from each other in a circumferential direction around a longitudinal axis of the turbomachine.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :The present invention will be better understood on reading the description of exemplary embodiments, given for purely indicative and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which:
la figure 1 est une représentation schématique partielle en coupe longitudinale d'une turbomachine pour aéronef, selon un premier mode de réalisation préféré;FIG. 1 is a partial schematic representation in longitudinal section of a turbomachine for aircraft, according to a first preferred embodiment;
la figure 2 est une représentation schématique partielle en perspective d'un carter externe de soufflante de la turbomachine, équipé de deux échangeurs thermiques selon le premier mode de réalisation;FIG. 2 is a partial schematic representation in perspective of an external fan casing of the turbomachine, equipped with two heat exchangers according to the first embodiment;
la figure 3 est une représentation schématique partielle en coupe longitudinale d'un échangeur thermique pour turbomachine, selon le premier mode de réalisation ;Figure 3 is a partial schematic representation in longitudinal section of a heat exchanger for a turbomachine, according to the first embodiment;
la figure 4 est une représentation schématique partielle en coupe longitudinale d'un échangeur thermique pour turbomachine, selon un deuxième mode de réalisation préféré.Figure 4 is a partial schematic representation in longitudinal section of a heat exchanger for a turbomachine, according to a second preferred embodiment.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.Identical, similar or equivalent parts of the different figures have the same reference numerals so as to facilitate the passage from one figure to another.
La figure 1 représente une turbomachine 1 à double flux et double corps. La turbomachine 1 est un turboréacteur qui a une forme de révolution autour d'un l'axe longitudinal AX.FIG. 1 represents a turbomachine 1 with double flow and double body. The turbomachine 1 is a turbojet engine which has a shape of revolution around a longitudinal axis AX.
La turbomachine 1 comprend, de l'amont vers l'aval sur le chemin d'une veine primaire 15 d'un flux primaire, une manche d'entrée d'air 2, une soufflante 3, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 6, une chambre de combustion 7, une turbine haute pression 8 et une turbine basse pression 10.The turbomachine 1 comprises, from upstream to downstream on the path of a primary stream 15 of a primary flow, an air inlet duct 2, a blower 3, a low pressure compressor 4, a compressor high pressure 6, a combustion chamber 7, a high pressure turbine 8 and a low pressure turbine 10.
Les directions amont et aval sont utilisées dans ce document en référence à l'écoulement global des gaz dans le turboréacteur, une telle direction est sensiblement parallèle à la direction de l'axe longitudinal AX.The upstream and downstream directions are used in this document with reference to the overall flow of gases in the turbojet engine, such a direction is substantially parallel to the direction of the longitudinal axis AX.
Une direction radiale est une direction orthogonale à l'axe longitudinal AX et sécante avec cet axe. Une direction circonférentielle C-C est définie comme une direction localement orthogonale à une direction radiale et à la direction de l'axe longitudinal AX.A radial direction is a direction orthogonal to the longitudinal axis AX and intersecting with this axis. A circumferential direction C-C is defined as a direction locally orthogonal to a radial direction and to the direction of the longitudinal axis AX.
Le compresseur basse pression 4, le compresseur haute pression 6, la turbine haute pression 8 et la turbine basse pression 10 délimitent une veine secondaire 16 d'écoulement d'un flux secondaire qui les contourne.The low pressure compressor 4, the high pressure compressor 6, the high pressure turbine 8 and the low pressure turbine 10 define a secondary stream 16 for the flow of a secondary flow which bypasses them.
Le compresseur haute pression 6 et la turbine haute pression 8 sont reliées mécaniquement par un arbre d'entraînement du compresseur haute pression 6, de sorte à former un corps haute pression de la turbomachine 1. De manière similaire, le compresseur basse pression 4 et la turbine basse pression 10 sont reliées mécaniquement par un arbre de turbomachine 1, de façon à former un corps basse pression de la turbomachine 1.The high pressure compressor 6 and the high pressure turbine 8 are mechanically connected by a drive shaft of the high pressure compressor 6, so as to form a high pressure body of the turbomachine 1. Similarly, the low pressure compressor 4 and the low pressure turbine 10 are mechanically connected by a turbomachine shaft 1, so as to form a low pressure body of the turbomachine 1.
Le compresseur basse pression 4, le compresseur haute pression 6, la chambre de combustion 7, la turbine haute pression 8 et la turbine basse pression 10 sont entourés par un carénage interne 9 qui s'étend depuis la manche d'entrée 2 jusqu'à la turbine basse pression 10.The low pressure compressor 4, the high pressure compressor 6, the combustion chamber 7, the high pressure turbine 8 and the low pressure turbine 10 are surrounded by an internal fairing 9 which extends from the inlet sleeve 2 to the low pressure turbine 10.
Ce carénage interne 9 est entouré par un carter externe 11 qui délimite la turbomachine radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe longitudinal AX. Le carter externe 11 délimite radialement vers l'extérieur la veine secondaire 16, notamment au niveau de la soufflante 3.This internal fairing 9 is surrounded by an external casing 11 which delimits the turbomachine radially outward relative to the longitudinal axis AX. The external casing 11 delimits the secondary stream 16 radially outwards, in particular at the level of the fan 3.
En référence à la figure 2, la turbomachine 1 comprend deux échangeurs 20 de chaleur air-huile qui sont situés chacun dans la veine secondaire 16.With reference to FIG. 2, the turbomachine 1 comprises two air-oil heat exchangers 20 which are each located in the secondary stream 16.
Les échangeurs 20 sont espacés l'un de l'autre selon une direction circonférentielle C-C de la turbomachine. Ils s'étendent chacun selon une direction longitudinale Y-Y de l'échangeur qui est sensiblement orthogonale à la direction longitudinale AX de la turbomachine. Autrement dit, la direction longitudinale Y-Y de chaque échangeur 20 est sensiblement orthogonale à la direction d'écoulement de l'air dans la veine secondaire 16.The exchangers 20 are spaced from each other in a circumferential direction C-C of the turbomachine. They each extend in a longitudinal direction Y-Y of the exchanger which is substantially orthogonal to the longitudinal direction AX of the turbomachine. In other words, the longitudinal direction Y-Y of each exchanger 20 is substantially orthogonal to the direction of flow of the air in the secondary stream 16.
Les échangeurs 20 sont fixés au carter externe 11 au niveau de la soufflante 3. Les échangeurs 20 de chaleur air-huile sont destinés à refroidir l'huile, qui est utilisée pour lubrifier et/ou refroidir divers équipements de la turbomachine 1, tels que des paliers de turbomachine.The exchangers 20 are fixed to the external casing 11 at the fan 3. The air-oil heat exchangers 20 are intended to cool the oil, which is used to lubricate and / or cool various pieces of equipment of the turbomachine 1, such as turbomachine bearings.
En référence à la figure 3, chaque échangeur de chaleur 20 comprend une partie amont 21, une partie aval 23 et des étages 22 qui s'étendent depuis la partie amont 21 jusqu'à la partie aval 23 selon une direction transversale X-X de l'échangeur 20. Les étages 22 sont espacés les uns des autres selon une direction de la hauteur Z-Z de l'échangeur. Chaque étage 22 comprend au moins un passage d'air 30 et au moins un passage d'huile 46.With reference to FIG. 3, each heat exchanger 20 comprises an upstream part 21, a downstream part 23 and stages 22 which extend from the upstream part 21 to the downstream part 23 in a transverse direction XX of the exchanger 20. The stages 22 are spaced from each other in a direction of the height ZZ of the exchanger. Each stage 22 includes at least one air passage 30 and at least one oil passage 46.
L'échangeur de chaleur 20 s'étend de l'amont vers l'aval selon la direction transversale X-X depuis une surface amont Si jusqu'à une surface aval S2.The heat exchanger 20 extends from upstream to downstream in the transverse direction XX from an upstream surface Si to a downstream surface S 2 .
L'échangeur 20 s'étend également selon la direction de la hauteur Z-Z de l'échangeur depuis une surface intérieure S3 de l'échangeur jusqu'à une surface extérieure S4 de l'échangeur 20. L'échangeur 20 présente une largeur L selon sa direction transversale X-X et une hauteur H selon la direction de sa hauteur Z-Z.The exchanger 20 also extends in the direction of the height ZZ of the exchanger from an internal surface S 3 of the exchanger to an external surface S 4 of the exchanger 20. The exchanger 20 has a width L along its transverse direction XX and a height H along the direction of its height ZZ.
Les directions longitudinale Y-Y, transversale X-X et de la hauteur Z-Z sont sensiblement orthogonales entre elles.The longitudinal Y-Y, transverse X-X and height Z-Z directions are substantially orthogonal to each other.
La surface amont Si, la surface aval S2, la surface intérieure S3 et la surface extérieure S4 définissent conjointement une surface externe So de l'échangeur.The upstream surface Si, the downstream surface S 2 , the internal surface S 3 and the external surface S 4 jointly define an external surface S o of the exchanger.
La surface intérieure S3 est localement sensiblement parallèle à la surface interne du carter externe 11. La surface extérieure S4 fait saillie dans la veine secondaire 16 par rapport à la surface intérieure S3. La surface intérieure S3 et la surface extérieure S4sont sensiblement planes. La surface extérieure S4 est sensiblement parallèle à la surface intérieure S3.The internal surface S 3 is locally substantially parallel to the internal surface of the external casing 11. The external surface S 4 projects into the secondary stream 16 relative to the internal surface S 3 . The inner surface S 3 and the outer surface S 4 are substantially flat. The outer surface S 4 is substantially parallel to the inner surface S 3 .
La surface amont Si et la surface aval S2 seront décrites ultérieurement ci-dessous.The upstream surface Si and the downstream surface S 2 will be described later below.
La partie amont 21 s'étend selon la direction de la hauteur Z-Z depuis la surface intérieure S3 jusqu'à la surface extérieure S4. Elle s'étend d'amont en aval depuis la surface amont Si jusqu'à la sortie 33 du passage d'air 30 qui est située la plus en amont de l'échangeur. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, la surface externe So est sensiblement parallélépipédique au niveau de la partie amont 21.The upstream part 21 extends in the direction of the height ZZ from the interior surface S 3 to the exterior surface S 4 . It extends from upstream to downstream from the upstream surface Si to the outlet 33 of the air passage 30 which is located most upstream of the exchanger. In the embodiment shown in FIG. 3, the external surface S o is substantially parallelepipedal at the level of the upstream part 21.
La partie aval 23 s'étend vers l'aval dans le prolongement de la partie amont 21. Elle s'étend d'amont en aval jusqu'à la surface aval S2 qui forme un profil aérodynamique au moins continu par morceaux pour l'air qui s'écoule dans la veine secondaire 16 autour de l'échangeur 20. Elle s'étend selon la direction de la hauteur Z-Z depuis la surface intérieure S3jusqu'à la surface extérieure S4.The downstream part 23 extends downstream in the extension of the upstream part 21. It extends from upstream to downstream to the downstream surface S 2 which forms an aerodynamic profile at least continuous in pieces for the air flowing in the secondary stream 16 around the exchanger 20. It extends in the direction of the height ZZ from the interior surface S 3 to the exterior surface S 4 .
Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, l'échangeur 20 comprend 4 étages 22a, 22b, 22c, 22d qui sont adjacents deux à deux selon la direction de la hauteur Z-Z. Il comprend également un passage d'air 30 qui est situé selon la direction de la hauteur Z-Z entre le quatrième étage 22d et la surface supérieure S4.In the embodiment shown in FIG. 3, the exchanger 20 comprises 4 stages 22a, 22b, 22c, 22d which are adjacent in pairs in the direction of the height ZZ. It also includes an air passage 30 which is located in the direction of the height ZZ between the fourth stage 22d and the upper surface S 4 .
Chaque étage 22 comprend un seul passage d'air 30 et une rangée 40 de passages d'huile. La rangée 40 de passages d'huile est adjacente selon la direction de la hauteur Z-Z au passage d'air 30 de cet étage, pour permettre des échanges thermiques entre l'huile dans les passages d'huile 46 et l'air s'écoulant dans le passage d'air 30.Each stage 22 comprises a single air passage 30 and a row 40 of oil passages. The row 40 of oil passages is adjacent in the direction of the height ZZ to the air passage 30 of this stage, to allow heat exchanges between the oil in the oil passages 46 and the air flowing in the air passage 30.
Le passage d'air 30 qui s'étend selon la direction transversale X-X de l'échangeur 20 depuis son entrée 31 jusqu'à sa sortie 33. L'entrée 31 du passage d'air débouche à travers la surface amont So. La sortie 33 du passage d'air débouche à travers la surface aval S2. Le passage d'air 30 est délimité par une paroi tubulaire 32. Il présente une forme générale de tube qui est de section transversale identique de l'amont vers l'aval depuis son entrée 31 jusqu'à sa sortie 33. En particulier, le passage d'air 30 présente une aire en section transversale S5 qui est uniforme depuis l'entrée 31 jusqu'à la sortie 33. Le passage d'air 30 d'un étage présente une longueur h selon la direction transversale X-X et une hauteur hi.The air passage 30 which extends in the transverse direction XX of the exchanger 20 from its inlet 31 to its outlet 33. The inlet 31 of the air passage opens out through the upstream surface S o . The outlet 33 of the air passage opens out through the downstream surface S 2 . The air passage 30 is delimited by a tubular wall 32. It has a general form of tube which is of identical cross section from upstream to downstream from its inlet 31 to its outlet 33. In particular, the air passage 30 has a cross-sectional area S 5 which is uniform from the inlet 31 to the outlet 33. The air passage 30 of a stage has a length h in the transverse direction XX and a height hi.
La rangée 40 de passage d'huile comprend une pluralité de passages d'huile 46, une cloison amont 42 et une cloison aval 44. La rangée 40 de passage d'huile d'un étage présente une longueur l2 selon la direction transversale X-X et une hauteur h2.The row 40 for oil passage comprises a plurality of oil passages 46, an upstream partition 42 and a downstream partition 44. The row 40 for one stage oil passage has a length l 2 in the transverse direction XX and a height h 2 .
La cloison amont 42 ferme la rangée de passage d'huile 46 vers l'amont. Elle délimite vers l'amont le passage d'huile 46 le plus en amont de l'étage. Elle est sensiblement plane et elle participe à la délimitation de la surface amont Si.The upstream partition 42 closes the row of oil passage 46 upstream. It delimits upstream the oil passage 46 most upstream of the stage. It is substantially flat and it participates in the delimitation of the upstream surface Si.
Les passages d'huile 46 sont délimités chacun par au moins une paroi 48. Ils ont une section triangulaire en coupe transversale de l'échangeur 20. Ils forment des couloirs d'écoulement d'huile.The oil passages 46 are each delimited by at least one wall 48. They have a triangular section in cross section of the exchanger 20. They form oil flow corridors.
Les passages d'huile 46 de chaque étage 22 sont espacés les uns des autres selon la direction transversale X-X de l'échangeur, en étant adjacents deux à deux selon la direction transversale X-X de l'échangeur. Chacun des passages d'huile 46 s'étend longitudinalement selon la direction longitudinale Y-Y de l'échangeur.The oil passages 46 of each stage 22 are spaced from one another in the transverse direction X-X of the exchanger, being adjacent in pairs in the transverse direction X-X of the exchanger. Each of the oil passages 46 extends longitudinally in the longitudinal direction Y-Y of the exchanger.
La cloison aval 44 ferme la rangée de passages d'huile 46 vers l'aval. Elle comprend un corps 45 et elle est délimitée par une surface amont S8, une surface d'appui Sg et une surface aérodynamique Si0.The downstream partition 44 closes the row of oil passages 46 downstream. It comprises a body 45 and it is delimited by an upstream surface S 8 , a bearing surface S g and an aerodynamic surface Si 0 .
Le corps 45 a une forme globalement tronconique.The body 45 has a generally frustoconical shape.
La surface amont S8de la cloison aval 44 est sensiblement parallèle à la surface amont So de l'échangeur 20. Elle est sensiblement orthogonale à la direction transversale X-X de l'échangeur. Elle délimite vers l'aval le passage d'huile 46 situé le plus en aval de l'étage 22.The upstream surface S 8 of the downstream partition 44 is substantially parallel to the upstream surface S o of the exchanger 20. It is substantially orthogonal to the transverse direction XX of the exchanger. It delimits downstream the oil passage 46 located furthest downstream from stage 22.
La surface d'appui Sg est sensiblement orthogonale à la surface amont S8 de la cloison aval 44. Elle est sensiblement orthogonale à la direction de la hauteur Z-Z de l'échangeur. Elle joue le rôle d'une surface d'appui Sg de la cloison aval 44 sur la paroi tubulaire 32 d'un passage d'air 30 qui est adjacent selon la direction de la hauteur Z-Z à la rangée 40 de passages d'huile.The support surface S g is substantially orthogonal to the upstream surface S 8 of the downstream partition 44. It is substantially orthogonal to the direction of the height ZZ of the exchanger. It acts as a bearing surface S g of the downstream partition 44 on the tubular wall 32 of an air passage 30 which is adjacent in the direction of the height ZZ to the row 40 of oil passages .
La surface externe aérodynamique Si0 forme un segment de profil aérodynamique continu, par exemple de type NACA. Elle relie la surface amont S8 à la surface d'appui Sg. Dans le premier mode de réalisation, elle est orientée vers la surface supérieure S4 par rapport à la surface d'appui Sg. La surface externe aérodynamique Si0 fait partie de la surface externe aval S2.The external aerodynamic surface Si 0 forms a segment of continuous aerodynamic profile, for example of the NACA type. It connects the upstream surface S 8 to the support surface Sg. In the first embodiment, it is oriented towards the upper surface S 4 relative to the support surface S g . The aerodynamic external surface Si 0 is part of the downstream external surface S 2 .
La surface amont Si de l'échangeur 20 est formée par les entrées 31 des passages d'air 30 des différents étages 22, ainsi que par les cloisons amont 42 des différents étages. Elle s'étend sensiblement orthogonalement à la direction transversale X-X de l'échangeur 20. Elle délimite l'échangeur 20 vers l'amont.The upstream surface Si of the exchanger 20 is formed by the inlets 31 of the air passages 30 of the different stages 22, as well as by the upstream partitions 42 of the different stages. It extends substantially orthogonally to the transverse direction X-X of the exchanger 20. It defines the exchanger 20 upstream.
La surface aval S2 est formée par les sorties 33 des passages d'air 30 des différents étages 22, ainsi que par les surfaces aérodynamique Si0 des rangées 40 de passages d'huile des différents étages 22. Elle est partiellement aérodynamique sur sensiblement toute la hauteur H de l'échangeur, du fait des surfaces aérodynamiques Si0 qui forment conjointement un profil aérodynamique continu par morceaux selon la direction Z-Z de la hauteur de l'échangeur. La surface externe aval S2 délimite l'échangeur 20 vers l'aval. Elle est destinée à être en contact du gaz s'écoulant dans la veine secondaire 16.The downstream surface S 2 is formed by the outlets 33 of the air passages 30 of the different stages 22, as well as by the aerodynamic surfaces Si 0 of the rows 40 of oil passages of the different stages 22. It is partially aerodynamic over substantially all the height H of the exchanger, due to the aerodynamic surfaces Si 0 which jointly form a continuous aerodynamic profile in pieces in the direction ZZ of the height of the exchanger. The downstream external surface S 2 defines the exchanger 20 downstream. It is intended to be in contact with the gas flowing in the secondary vein 16.
En référence plus spécifiquement au premier mode de réalisation qui est représenté à la figure 3, la longueur lx du passage d'air d'un étage est égale à la longueur l2 de la rangée 40 de passages d'huile de cet étage. Il s'agit de la longueur de cet étage selon la direction transversale X-X.With more specific reference to the first embodiment which is shown in FIG. 3, the length l x of the air passage of a stage is equal to the length l 2 of the row 40 of oil passages of this stage. This is the length of this stage in the transverse direction XX.
Les étages 22a, 22b, 22c, 22d sont de longueur décroissante selon la direction de la hauteur Z-Z depuis la surface intérieure S3 jusqu'à la surface supérieure S4. La largeur L de l'échangeur est égale à la longueur du premier étage 22a. La surface externe aval S2 présente une extrémité aval EA qui est située à proximité de la surface intérieure S3 de l'échangeur.The stages 22a, 22b, 22c, 22d are of decreasing length in the direction of the height ZZ from the internal surface S 3 to the upper surface S 4 . The width L of the exchanger is equal to the length of the first stage 22a. The downstream external surface S 2 has a downstream end E A which is located near the internal surface S 3 of the exchanger.
Le premier étage 22a présente une longueur supérieure à celle du deuxième étage 22b. Le deuxième étage 22b présente une longueur supérieure à celle du troisième étage 22c. Le troisième étage 22c présente une longueur supérieure à celle du quatrième étage 22d.The first stage 22a has a length greater than that of the second stage 22b. The second stage 22b has a length greater than that of the third stage 22c. The third stage 22c has a length greater than that of the fourth stage 22d.
L'échangeur 20 est fabriqué avec des passages d'air 30 qui sont de longueur lx selon la direction transversale X-X qui sont strictement décroissantes selon la direction de la hauteur Z-Z depuis la surface intérieure S3jusqu'à la surface extérieure S4.The exchanger 20 is manufactured with air passages 30 which are of length l x in the transverse direction XX which are strictly decreasing in the direction of the height ZZ from the interior surface S 3 to the exterior surface S 4 .
L'échangeur 20 est fabriqué avec des rangées 40 de passage d'huile qui sont de longueur l2 selon la direction transversale X-X qui sont strictement décroissantes selon la direction de la hauteur Z-Z depuis la surface intérieure S3 jusqu'à la surface extérieure S4.The exchanger 20 is manufactured with rows 40 of oil passage which are of length l 2 in the transverse direction XX which are strictly decreasing in the direction of the height ZZ from the inner surface S 3 to the outer surface S 4 .
Les flux d'air C en entrée de l'échangeur sont destinés à s'écouler dans les passages d'air 30 depuis leur entrée 31 jusqu'à leur sortie 33, pendant que l'huile à refroidir circule dans les passages d'huile 46 adjacents aux passages d'air 30.The air flows C at the inlet of the exchanger are intended to flow in the air passages 30 from their inlet 31 to their outlet 33, while the oil to be cooled circulates in the oil passages 46 adjacent to the air passages 30.
L'air s'écoulant dans la veine secondaire 16 autour de l'échangeur 20 est destiné à s'écouler selon le flux D en étant guidés par la surface aval S2 radialement vers l'extérieur en direction du carter externe 11 de la turbomachine.The air flowing in the secondary stream 16 around the exchanger 20 is intended to flow according to the flow D while being guided by the downstream surface S 2 radially outwards in the direction of the external casing 11 of the turbomachine .
Le deuxième mode de réalisation est décrit plus spécifiquement cidessous en référence à la figure 4. Les références numériques utilisées pour le deuxième mode de réalisation sont identiques à celles utilisées en référence au premier mode de réalisation, en étant précédées du chiffre 2.The second embodiment is described more specifically below with reference to FIG. 4. The numerical references used for the second embodiment are identical to those used with reference to the first embodiment, being preceded by the number 2.
Le deuxième mode de réalisation se distingue principalement de celui du premier mode de réalisation par la forme de la surface aval S2. La surface externe aval S2 présente une extrémité aval EA qui est située sensiblement au centre de l'échangeur 220 selon la direction de la hauteur Z-Z de l'échangeur.The second embodiment differs mainly from that of the first embodiment by the shape of the downstream surface S 2 . The downstream external surface S 2 has a downstream end E A which is situated substantially in the center of the exchanger 220 in the direction of the height ZZ of the exchanger.
La longueur de chaque étage 222 correspond à la longueur l2 de la rangée 240 de passages d'huile de cet étage 222 selon la direction transversale X-X. Cette longueur est supérieure ou égale à la longueur lx du passage d'air 230 de cet étage. Les premier et deuxième étages 222a, 222b sont de longueur croissante. Les troisième et quatrième étages 222c, 222d sont de longueur décroissantes.The length of each stage 222 corresponds to the length l 2 of the row 240 of oil passages of this stage 222 in the transverse direction XX. This length is greater than or equal to the length l x of the air passage 230 of this stage. The first and second stages 222a, 222b are of increasing length. The third and fourth stages 222c, 222d are of decreasing length.
Le premier étage 222a présente une longueur inférieure à celle du deuxième étage 222b. Le deuxième étage 222b présente une longueur identique à celle du troisième étage 222c. Le troisième étage 222c présente une longueur supérieure à celle du quatrième étage 222d. L'air s'écoulant dans la veine secondaire 16 autour de l'échangeur 220 est ainsi dirigé radialement vers le centre de l'échangeur 220 selon la direction de sa hauteur Z-Z.The first stage 222a has a length shorter than that of the second stage 222b. The second stage 222b has a length identical to that of the third stage 222c. The third stage 222c has a length greater than that of the fourth stage 222d. The air flowing in the secondary stream 16 around the exchanger 220 is thus directed radially towards the center of the exchanger 220 in the direction of its height Z-Z.
L'échangeur 220 est fabriqué avec des passages d'air 230 qui sont de longueur lx selon la direction transversale X-X qui sont croissante selon la direction de la hauteur Z-Z en direction du centre de l'échangeur 220 selon la direction de sa hauteur ZZ.The exchanger 220 is manufactured with air passages 230 which are of length l x in the transverse direction XX which are increasing in the direction of the height ZZ towards the center of the exchanger 220 in the direction of its height ZZ .
L'échangeur 220 est fabriqué avec des rangées 240 de passage d'huile qui sont de longueur l2 selon la direction transversale X-X qui sont croissante selon la direction de la hauteur Z-Z en direction du centre de l'échangeur 220.The exchanger 220 is manufactured with rows 240 of oil passage which are of length l 2 in the transverse direction XX which are increasing in the direction of the height ZZ in the direction of the center of the exchanger 220.
Les flux d'air C en entrée de l'échangeur sont destinés à s'écouler dans les passages d'air 230 depuis leur entrée 231 jusqu'à leur sortie 233, pendant que l'huile à refroidir circule dans les passages d'huile 246 qui sont adjacents aux passages d'air 230.The air flows C at the inlet of the exchanger are intended to flow in the air passages 230 from their inlet 231 to their outlet 233, while the oil to be cooled circulates in the oil passages 246 which are adjacent to the air passages 230.
Les flux d'air E s'écoulant autour de l'échangeur 220 sont destinés à s'écouler en étant guidés par la surface aval S2 radialement vers le centre de l'échangeur 220 selon la direction de la hauteur Z-Z.The air flows E flowing around the exchanger 220 are intended to flow while being guided by the downstream surface S 2 radially towards the center of the exchanger 220 in the direction of the height ZZ.
Dans les modes de réalisation représentés, les étages 22, 222 sont de longueurs variables vers l'aval, de sorte à ce que la surface externe aval S2soit au moins partiellement aérodynamique. Les surfaces aérodynamiques Si0 contribuent à rendre la surface aval S2 au moins partiellement aérodynamique.In the embodiments shown, the stages 22, 222 are of variable lengths downstream, so that the downstream external surface S 2 is at least partially aerodynamic. The aerodynamic surfaces Si 0 contribute to making the downstream surface S 2 at least partially aerodynamic.
Les perturbations d'écoulement d'air dans la veine secondaire 16 autour de l'échangeur 20, 220 sont alors diminuées, ce qui permet de réduire la consommation de carburant de la turbomachine 1 ainsi que les nuisances sonores lors du fonctionnement de la turbomachine 1.The air flow disturbances in the secondary stream 16 around the exchanger 20, 220 are then reduced, which makes it possible to reduce the fuel consumption of the turbomachine 1 as well as the noise pollution during the operation of the turbomachine 1 .
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite sans sortir du cadre de l'exposé de l'invention.Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the invention which has just been described without departing from the scope of the description of the invention.
Le nombre et la répartition des échangeurs 20 dans la turbomachine peuvent varier.The number and distribution of the exchangers 20 in the turbomachine can vary.
En variante, au moins un échangeur 20 est situé à distance de la soufflante 3.As a variant, at least one exchanger 20 is located at a distance from the blower 3.
Le nombre d'étages 22 de l'échangeur est variable.The number of stages 22 of the exchanger is variable.
La structure de l'échangeur 20 peut varier. Par exemple, l'échangeur 20 peut comporter des passages de gaz et des passages 46 de liquide sur une même rangée.The structure of the exchanger 20 can vary. For example, the exchanger 20 may have gas passages and liquid passages 46 on the same row.
De manière générale les passages d'huile 46 sont sensiblement parallèles entre eux. Les passages d'air 30 sont sensiblement parallèles entre eux. Les passages d'air 30 et les passages d'huile 46 peuvent être coudés.In general, the oil passages 46 are substantially parallel to one another. The air passages 30 are substantially parallel to each other. The air passages 30 and the oil passages 46 can be bent.
La forme de l'échangeur 20 peut varier, notamment la forme de la surface aval S2 qui peut former un profil aérodynamique continu plutôt qu'un profil aérodynamique continu par morceaux. En particulier, la sortie 33 des passages d'air 30 peut être conformée pour former une continuité de profil aérodynamique avec les surfaces aérodynamiques Si0 des cloisons aval 44.The shape of the exchanger 20 can vary, in particular the shape of the downstream surface S 2 which can form a continuous aerodynamic profile rather than a continuous aerodynamic profile in pieces. In particular, the outlet 33 of the air passages 30 can be shaped to form an aerodynamic profile continuity with the aerodynamic surfaces Si 0 of the downstream partitions 44.
De manière générale, les passages d'air 30 d'au moins deux étages 22 adjacents selon la direction Z-Z de la hauteur de l'échangeur sont de longueurs différentes lx l'un de l'autre vers l'aval. Les rangées 40 de passages d'huile d'au moins deux étages 22 adjacents selon la direction Z-Z de la hauteur de l'échangeur sont de longueurs différentes l2 l'une de l'autre vers l'aval.In general, the air passages 30 of at least two adjacent stages 22 in the direction ZZ of the height of the exchanger are of different lengths l x from one another downstream. The rows 40 of oil passages of at least two adjacent stages 22 in the direction ZZ of the height of the exchanger are of different lengths l 2 from one another downstream.
En variante encore, le liquide à refroidir dans l'échangeur 20 est du carburant. Le gaz utilisé comme fluide de refroidissement dans l'échangeur peut avoir une composition différente de celle de l'air ambiant.In another variant, the liquid to be cooled in the exchanger 20 is fuel. The gas used as coolant in the exchanger may have a different composition from that of the ambient air.
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Citations (4)
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2017
- 2017-12-01 FR FR1761540A patent/FR3074532B1/en active Active
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