FR3079605A1

FR3079605A1 - Echangeur thermique a plaques muni d'un bouclier de repartition de debit d'un fluide pour turbomoteur

Info

Publication number: FR3079605A1
Application number: FR1870375A
Authority: FR
Inventors: Olivier HONNORAT; Christophe DUBOURG
Original assignee: Airbus Helicopters SAS
Current assignee: Airbus Helicopters SAS
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2019-10-04
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: FR3079605B1

Abstract

La présente invention concerne un échangeur thermique (50) comportant une pluralité de modules (30) empilés les uns sur les autres et formés de deux plaques (10,20) munies d'ondulations (13,23,14,24) et de deux cheminées (11,21,12,22) positionnées respectivement à deux extrémités desdites plaques (10,20). Une conduite d'entrée (53) et une conduite de sortie (54) sont respectivement formées par lesdites cheminées d'entrée (11,21) et de sortie (12,22), un premier fluide circulant dans lesdits modules (30) de chaque conduite d'entrée (53) vers chaque conduite de sortie (54) et un second fluide circulant entre lesdits modules (30) d'une entrée (55) vers une sortie (56) dudit échangeur thermique (50). Ledit échangeur thermique (50) comporte un bouclier (31) de répartition de débit dudit second fluide, ledit bouclier (31) de répartition de débit étant muni d'ouvertures et agencé entre ladite entrée (55) et ladite conduite (53,54) la plus en amont par rapport à la circulation du second fluide de sorte à réguler le débit dudit second fluide circulant entre lesdits modules (30).

Description

Echangeur thermique à plaques muni d’un bouclier de répartition de débit d’un fluide pour turbomoteur.

La présente invention se trouve dans le domaine des échangeurs de chaleur. L’invention concerne un échangeur thermique à plaques muni d’un bouclier de répartition de débit d’un fluide. Cet échangeur thermique est particulièrement destiné au réchauffement de l’air d’admission d’une turbine à gaz équipant un aéronef. L’invention concerne également une turbine à gaz équipée de cet échangeur ainsi qu’un aéronef à voilure tournante, tel un hélicoptère, motorisé par une ou plusieurs de ces turbines à gaz.

En effet, il est connu que le rendement des turbines à gaz est relativement faible. Notamment pour les turbomoteurs, type particulier de moteurs avec des turbines à gaz utilisés traditionnellement pour les aéronefs à voilures tournantes, ce rendement est de l’ordre de 25%.

Une solution connue pour améliorer ce rendement est de réchauffer l’air, après compression et avant son admission dans la chambre de combustion du turbomoteur. Cela permet alors de réduire le besoin thermique dans la chambre de combustion, et par suite, de réduire la consommation en carburant du turbomoteur.

Ce réchauffement de l’air d’admission peut notamment être obtenu en utilisant la chaleur des gaz d’échappement sortant de la turbine, cette chaleur n’étant généralement pas utilisée. Pour cela, des échangeurs thermiques adaptés sont notamment utilisés dans les centrales thermiques industrielles.

Par contre, l’application de tels échangeurs au domaine spécifique des turbomoteurs d’aéronefs se heurte à plusieurs problèmes majeurs, la masse et le volume de ces échangeurs ainsi qu’une perte de puissance du moteur utilisant un tel échangeur.

En effet, les gaz d’échappement sortent de la turbine à grande vitesse et leur circulation dans un échangeur thermique récupérant une partie de leur chaleur génère des pertes de charge importantes sur la circulation de ces gaz d’échappement, entraînant une perte de puissance du turbomoteur.

De plus, le volume disponible dans un aéronef étant restreint, l’implantation d’un échangeur sur un turbomoteur pose des problèmes d’encombrement. Enfin, la masse est également un critère important affectant les performances de l’aéronef.

On connaît le document FR 2280870 qui décrit un échangeur dont les deux fluides circulent à contre courant. Cet échangeur est formé par des plaques métalliques, en aluminium par exemple, comportant des ondulations régulières. Ces ondulations sont parallèles ente elles et perpendiculaires aux flux des deux fluides.

Les documents US 6016865 et EP 1 122505 divulguent un échangeur à plaques pour l’échange thermique entre deux fluides. Chaque plaque comporte des formes en saillie et en creux en chevrons, inclinées par rapport aux flux des fluides. Ces formes sont également inclinées entre elles sur deux plaques adjacentes.

Les plaques sont assemblées deux par deux, par soudure ou par brasure par exemple, sur leurs zones périphériques et au niveau des points d’appui entre les formes en creux pour former des modules. Ces modules sont ensuite empilés les uns sur les autres, étant en appui sur des bossages. Ainsi, les fluides peuvent circuler dans deux volumes indépendants, permettant un échange thermique entre eux.

Par ailleurs, on connaît les documents FR 2988822 et FR 3024225 qui décrivent un échangeur thermique comportant une pluralité de plaques associées par paire. Chaque plaque comporte une multitude d’ondulations sinusoïdales parallèles et deux cheminées qui, une fois regroupées, forment des conduites d’entrée et de sortie de l’échangeur. Les plaques de ces échangeurs sont de faibles épaisseurs et réalisées en Inconel®.

Ces différents échangeurs à plaques sont utilisables dans un moteur, leurs volumes et leurs masses étant dans des proportions raisonnables. Cependant, ils ne permettent pas de répondre à l’ensemble des contraintes générées par un turbomoteur équipant un aéronef à voilure tournante.

Hormis les contraintes de volumes et de masses précédemment évoquées, un tel échangeur thermique est soumis à des contraintes thermiques et mécaniques très importantes.

En effet, les gaz d’échappement d’un turbomoteur sont extrêmement chauds, de l’ordre de 700°C (degrés Celsius). De fait, les éléments constituant l’échangeur doivent être capables de résister à de telles températures. De plus, au démarrage du moteur, une variation de température très importante et rapide, avec un passage d’une température ambiante, par exemple de l’ordre de 15°C, à 700°C en une dizaine de secondes se produit au sein de l’échangeur, et notamment sur chaque module constitué par l’association de deux plaques. Cette soudaine augmentation de la température induit alors des contraintes thermiques et mécaniques très importantes sur les plaques et les soudures de l’échangeur thermique.

En effet, des échauffements différents selon les zones de chaque module de l’échangeur thermique apparaissent alors, provoquant des dilatations thermiques différentes et, par suite, des élongations différentielles entre ces zones de chaque module. En conséquence, des contraintes thermiques et mécaniques peuvent apparaître d’une part entre plusieurs de ces zones de chaque module et d’autre part entre plusieurs modules de l’échangeur thermique, susceptibles d’occasionner notamment des déformations et/ou des fissures sur les plaques de cet échangeur thermique ainsi que des criques ou des ruptures au niveau des soudures entre ces plaques. Par la suite, le fonctionnement et la fiabilité de l’échangeur thermique sont dégradés, l’étanchéité des modules et de l’échangeur thermique n’étant plus garantie.

Ces élongations différentielles situées entre des zones de chaque module d’un échangeur thermique peuvent apparaître en particulier autour des conduites d’entrée et/ou de sortie de l’échangeur, et en particulier autour d’une ou des conduites d’entrée et/ou de sortie situées en amont dans l’échangeur vis-àvis de la direction principale de circulation des gaz d’échappement et, de la sorte, balayées en premier par ces gaz d’échappement.

Ces élongations différentielles ont une première cause d’ordre aérodynamique. En effet, les gaz d’échappement balayent tout d’abord directement une zone amont de chaque conduite d’entrée et de sortie, provoquant alors un échauffement très rapide de cette zone amont. Ces gaz d’échappement contournent ensuite chaque conduite d’entrée et de sortie et circule de part et d’autre de chaque conduite d’entrée et de sortie dans deux zones latérales de chaque conduite d’entrée et de sortie, provoquant également un échauffement rapide de ces zones latérales.

Enfin, un décollement aérodynamique des gaz d’échappement se produit à l’arrière de chaque conduite d’entrée et de sortie, selon la direction principale de circulation des gaz d’échappement provoquant l’apparition de zones de séparation sur une zone aval de chaque conduite d’entrée et de sortie. L’apparition de ces zones de séparation implique qu’il y a peu de gaz d’échappement qui occupent cette zone aval de chaque conduite d’entrée et de sortie qui se réchauffe en conséquence moins rapidement que la zone amont et les zones latérales de chaque conduite d’entrée et de sortie. Les dimensions de ces zones de séparation sont amplifiées par la vitesse importante de circulation de ces gaz d’échappement.

Ces élongations différentielles ont également une seconde cause liée aux différences d’inertie thermique autour des conduites d’entrée et de sortie de l’échangeur thermique. Au moins une conduite d’entrée et/ou de sortie est généralement située très en amont dans l’échangeur vis-à-vis de la direction principale de circulation des gaz d’échappement, la zone aval de cette au moins une conduite d’entrée et/ou de sortie comportant les formes en saillie et en creux et ayant une inertie thermique supérieure à celle de la zone amont de cette au moins une conduite.

De plus, au moins une conduite d’entrée et/ou de sortie est généralement située très en aval de l’échangeur thermique vis-àvis de la direction principale de circulation des gaz d’échappement, la zone amont de cette au moins une conduite comportant les formes en saillie et en creux et ayant une inertie thermique supérieure à celle de la zone aval de cette au moins une conduite.

De fait, pour chaque conduite d’entrée et/ou de sortie située très en amont dans l’échangeur thermique vis-à-vis de la direction principale de circulation des gaz d’échappement, ces deux causes d’ordre aérodynamique et liées aux différences d’inertie thermique se cumulent de sorte à accentuer les différences de durées de montée en température des zones amont, aval et latérales et, par suite, les élongations différentielles entre ces zones amont, aval et latérales.

A contrario, pour chaque conduite d’entrée et/ou de sortie située très en aval de l’échangeur thermique vis-à-vis de la direction principale de circulation des gaz d’échappement, ces deux causes d’ordre aérodynamique et liées aux différences d’inertie thermique se compensent au moins partiellement de sorte à minimiser ces différences de durées de montée en température des zones amont, aval et latérales ainsi que les élongations différentielles entre ces zones amont, aval et latérales.

Par exemple, pour une conduite d’entrée et/ou de sortie située en amont dans l’échangeur thermique, la zone amont de cette conduite se réchauffe très rapidement, atteignant une température de fonctionnement sensiblement égale à la température des gaz d’échappement au bout d’une durée de l’ordre d’une seconde (1s) alors que les deux zones latérales atteignent cette température de fonctionnement au bout d’une durée de l’ordre de deux à cinq secondes (2 à 5 s). Au niveau de la zone aval, la température de fonctionnement est atteinte au bout d’une durée plus longue, de l’ordre d’une dizaine de seconde (10s).

Ces différentes durées nécessaires afin que les zones amont, latérales et aval atteignant la température de fonctionnement ont pour conséquence des différences de comportement entre les zones de chaque module de l’échangeur thermique autour des conduites d’entrée et/ou de sortie de l’échangeur thermique, et en particulier autour d’une ou des conduites d’entrée et/ou de sortie situées en amont dans l’échangeur vis-à-vis de la direction principale de circulation des gaz d’échappement et, de la sorte, balayées en premier par les gaz d’échappement.

Des solutions ont été développées pour tenter de limiter ces élongations différentielles et/ou leurs effets sur un échangeur thermique et sa fiabilité. Par exemple, le document FR 3024224 décrit un échangeur thermique comportant d’une part des zones de souplesse sur chaque plaque autour des cheminées formant les conduites d’entrée et de sortie, et d’autre part un écran de protection circulaire positionné entre deux modules, autour de chaque cheminée.

Cependant, cette soudaine augmentation de la température consécutive au démarrage du moteur est si importante et les gradients de températures induits tellement élevés autour de chaque conduite située en amont dans l’échangeur thermique que les contraintes thermiques et/ou mécaniques peuvent dépasser localement les limites admissibles par les plaques et/ou les soudures et entraîner une dégradation de l’échangeur thermique.

La présente invention a alors pour objet de proposer un échangeur thermique à plaques permettant de s’affranchir des limitations mentionnées ci-dessus et plus particulièrement d’améliorer sa tenue aux contraintes thermiques et de limiter les contraintes mécaniques consécutives à ces contraintes thermiques. En particulier, la présente invention vise à homogénéiser la montée en température des différentes zones d’un échangeur thermique.

Selon l’invention, un échangeur thermique comporte :

- une pluralité de modules empilés les uns sur les autres, chaque module étant formé de deux plaques métalliques, chaque plaque comportant au moins une cheminée d’entrée, au moins une cheminée de sortie et une zone interne crénelée munie de crêtes et de creux, au moins une conduite d’entrée étant formée par les cheminées d’entrée des plaques et au moins une conduite de sortie étant formée par les cheminées de sortie de ces plaques, un premier fluide circulant dans les modules de chaque conduite d’entrée vers chaque conduite de sortie, et

- une entrée et une sortie, un second fluide circulant entre les modules de l’entrée vers la sortie de l’échangeur thermique.

L’échangeur thermique comporte généralement également un carter dans lequel sont logés les modules, ce carter étant muni de plusieurs parois. L’entrée et la sortie de l’échangeur thermique sont constituées par deux ouvertures agencées dans le carter.

Cet échangeur thermique est remarquable en ce qu’il comporte au moins un bouclier de répartition de débit du second fluide muni d’ouvertures, chaque bouclier étant agencé en amont d’au moins une conduite parmi chaque conduite d’entrée et chaque conduite de sortie et configuré de sorte que le débit du second fluide entrant et circulant entre les modules est réduit au niveau de cette au moins une conduite en amont de laquelle un bouclier est agencé et augmente en s’éloignant de cette au moins une conduite en amont de laquelle un bouclier est agencé.

De la sorte, chaque bouclier de répartition de débit du second fluide est en contact avec le second fluide avant que ce second fluide circule entre les modules. Chaque bouclier peut ainsi réguler le débit du second fluide circulant au-delà de ce bouclier et contrôler le champ de débit de ce second fluide circulant entre les modules. Notamment, chaque bouclier permet de contrôler le champ de débit de ce second fluide circulant au niveau d’au moins une conduite parmi chaque conduite d’entrée et chaque conduite de sortie, et en particulier la ou les conduites les plus en amont par rapport à la circulation du second fluide parmi chaque conduite d’entrée et chaque conduite de sortie de l’échangeur thermique.

En conséquence, chaque bouclier de répartition de débit du second fluide permet avantageusement de réguler le débit du second fluide circulant dans les différentes zones de l'échangeur thermique selon l’invention et, par suite, d’homogénéiser la montée en température de ces différentes zones de l’échangeur.

En particulier, lorsque l’échangeur thermique selon l’invention est utilisé pour réchauffer l’air d’admission avant son admission dans la chambre de combustion d’un turbomoteur, chaque bouclier de répartition de débit permet avantageusement de réguler le débit du second fluide, à savoir les gaz d’échappement du turbomoteur, lors de la période transitoire consécutive au démarrage du turbomoteur et, de fait, permet une montée en température sensiblement homogène dans les différentes zones de l’échangeur thermique.

En effet, chaque bouclier permettant de réduire le débit du second fluide circulant autour de chaque conduite en amont de laquelle ce bouclier est agencé, les zones amont, latérales et aval de chaque conduite subissent un réchauffement plus faible qu’en l’absence de chaque bouclier. En conséquence, même si des différences de températures entre ces zones amont, latérales et aval autour de chaque conduite d’entrée et de sortie subsistent, la présence de chaque bouclier de répartition de débit permet avantageusement de limiter les valeurs des ces différences de températures et de limiter avantageusement les contraintes thermiques et mécaniques induites par les dilatations thermiques différentielles entre ces zones de chaque module.

De préférence, chaque bouclier de répartition de débit est positionné entre l’entrée de l’échangeur thermique par laquelle le second fluide entre dans l’échangeur thermique et les modules empilés, et en particulier entre l’entrée de l’échangeur thermique et la ou les conduites les plus en amont par rapport à la circulation du second fluide parmi chaque conduite d’entrée et chaque conduite de sortie de l’échangeur thermique.

Par exemple, un seul bouclier de répartition de débit du second fluide est positionné entre l’entrée de l’échangeur thermique et la conduite parmi les conduites d’entrée et de sortie qui est la plus en amont par rapport à la circulation du second fluide. De la sorte, ce bouclier de répartition de débit est agencé en amont de la conduite d’entrée ou de sortie la plus en amont par rapport à la circulation du second fluide et, de fait, la conduite la plus proche de l’entrée de l’échangeur thermique selon l’invention.

Par ailleurs, chaque cheminée d’entrée et chaque cheminée de sortie des plaques de l’échangeur thermique peuvent avoir une section ovoïde afin d’améliorer l’écoulement aérodynamique du second fluide vis-à-vis de chaque conduite d’entrée et/ou de sortie et, par suite, de limiter les dimensions des zones de séparation apparaissant dans la zone aval de chaque conduite d’entrée et/ou de sortie, générées par le décollement aérodynamique du flux du second fluide vis-à-vis de chaque conduite d’entrée et/ou de sortie. De fait, la section ovoïde de chaque conduite d’entrée et/ou de sortie contribue à limiter les différences de températures des zones de chaque module et, par suite, à limiter les contraintes thermiques subies par l’échangeur thermique selon l’invention.

De préférence, chaque cheminée d’entrée et chaque cheminée de sortie des plaques de l’échangeur thermique selon l’invention ont une telle section ovoïde.

Par ailleurs, trois directions spécifiques à l’échangeur thermique peuvent être définies, une direction longitudinale X étant la direction principale de circulation du second fluide de l’entrée vers la sortie, une direction verticale Z étant définie par la direction d’empilement des modules, généralement perpendiculaire aux plaques, et une direction transversale Y étant définie perpendiculairement aux directions longitudinale X et verticale Z.

Part ailleurs, le bouclier de répartition de débit doit réguler le débit du second fluide circulant au-delà de ce bouclier de répartition de débit et au minimum autour de chaque conduite en amont de laquelle le bouclier est agencé. En conséquence, le bouclier est agencé dans l’échangeur thermique de sorte à couvrir la totalité des modules selon la direction verticale Z et au moins partiellement les modules selon la direction transversale Y. En particulier, le bouclier de répartition de débit est agencé de sorte à couvrir au minimum selon la direction transversale Y chaque conduite en amont de laquelle un bouclier est agencé.

Cependant, un tel bouclier peut couvrir la totalité des modules selon les directions verticale Z et transversale Y.

La régulation du débit du second fluide circulant au-delà d’un bouclier de répartition de débit est obtenue de préférence par une implantation et des formes adaptées des ouvertures de ce bouclier. Par exemple, la surface formée par les ouvertures du bouclier de répartition de débit, et plus précisément la mesure de cette surface, désignée également « aire », augmente en s’éloignant de chaque conduite, en amont de laquelle un bouclier est agencé.

On rappelle que l’« aire » par exemple d’une surface plane, cette surface plane étant perpendiculaire à une direction prédéfinie, est la mesure de cette surface plane prise perpendiculairement à cette direction prédéfinie.

L’aire de cette surface formée par les ouvertures du bouclier augmente de préférence selon la direction transversale Y, par exemple autour d’un plan passant par un axe de chaque conduite, en amont de laquelle un bouclier de répartition de débit est agencé, cet axe étant parallèle à la direction verticale Z, la direction longitudinale X étant elle-même parallèle à ce plan.

Cette augmentation de la surface formée par les ouvertures du bouclier de répartition de débit du second fluide peut être progressive selon la direction transversale Y. Par exemple, la forme des ouvertures est configurée de sorte que les dimensions de chaque ouverture augmentent selon la direction transversale Y.

Cette augmentation peut également se faire par zones. Par exemple, les ouvertures sont regroupées par zones, les ouvertures pouvant être agencées par rangées parallèles à la direction verticale Z dans chaque zone, et l’aire de la surface formée par des ouvertures d’une zone augmentant à chaque zone selon la direction transversale Y. L’augmentation de la surface formée par les ouvertures peut alors être obtenue en augmentant le nombre d’ouvertures d’une zone à l’autre, les ouvertures étant alors de mêmes dimensions dans toutes les zones, ou bien en augmentant les dimensions de ces ouvertures d’une zone à l’autre.

Par ailleurs, ces ouvertures peuvent avoir différentes formes, par exemple circulaires ou oblongues. Ces formes peuvent être adaptées pour permettre une augmentation progressive, parallèlement à la direction transversale Y, de l’aire de la surface formée par les ouvertures.

Ces formes peuvent également être adaptées pour augmenter et optimiser le rapport entre l’aire de la surface formée par ces ouvertures et l’aire de la surface du bouclier de répartition de débit autour de ces ouvertures, tout en conservant une rigidité suffisante du bouclier, On entend par « surface autour de ces ouvertures » la surface du bouclier sans ouverture, à savoir par la surface formée par la matière du bouclier autour de ces ouvertures.

Le bouclier de répartition de débit peut avoir une forme sensiblement plane et être positionné entre l’entrée de l’échangeur thermique et les modules empilés.

Cependant, afin de réguler au mieux le débit du second fluide circulant entre les modules, et en particulier autour de chaque conduite en amont de laquelle le bouclier est agencé, le bouclier a de préférence une forme correspondant sensiblement à la forme des modules empilés et est positionné au plus près des modules empilés. De la sorte, la distance entre le bouclier de répartition de débit du second fluide et les modules empilés est minimum et le second fluide a des débits sensiblement identiques juste en aval du bouclier et à son entrée entre les modules empilés. Par exemple, le bouclier de répartition de débit a une forme en « V ».

Toutefois, le bouclier de répartition de débit peut avoir une forme différente de la forme des modules empilés et une forme plus aérodynamique configurée afin de limiter les perturbations aérodynamiques, telles qu’une traînée aérodynamique ou bien des pertes de charges, générées sur le second fluide par le bouclier.

Le bouclier de répartition de débit est par exemple formé par une plaque munie d’ouvertures, cette plaque pouvant être plane, en forme de « V » ou bien avec une forme aérodynamique limitant l’apparition de perturbations aérodynamiques sur le second fluide. Le bouclier de répartition de débit peut également être formé par un assemblage de plaques munies d’ouvertures.

En outre, le bouclier de répartition de débit peut comporter des appendices aérodynamiques, désignés par le terme « turbulateurs » et positionnés sur les côtés extrêmes du bouclier. Ces turbulateurs ont pour fonction de minimiser les perturbations aérodynamiques susceptibles d’apparaître sur le second fluide sur les côtés du bouclier en limitant notamment la taille des tourbillons apparaissant en aval du bouclier, voire en évitant leur apparition. Les turbulateurs ont par exemple des formes de triangles, désignés par exemple « dents de requin ».

De plus, l’échangeur thermique selon l’invention peut comporter un dispositif d’escamotage du bouclier de répartition de débit du second fluide afin de limiter les effets du bouclier sur la circulation du second fluide lorsque le bouclier n’est plus nécessaire.

Le bouclier de répartition de débit du second fluide vise à homogénéiser la montée en température des différentes zones de l’échangeur thermique, en particulier lors du démarrage d’un turbomoteur auquel l’échangeur thermique est associé. Dès lors, au-delà de la phase de démarrage, d’une durée d’une dizaine à quelques dizaines de secondes, les températures sont sensiblement homogènes au sein de l’échangeur thermique. En conséquence, le débit du second fluide ne nécessite plus d’être régulé, tout risque de dégradation des modules de l’échangeur thermique sous l’effet de contraintes thermiques et/ou mécaniques étant supprimé. Au contraire, une telle régulation du second fluide peut limiter l’efficacité de l’échangeur thermique afin de réchauffer le premier fluide grâce au second fluide.

Le dispositif d’escamotage du bouclier de répartition de débit permet avantageusement de limiter, voire de supprimer, les effets du bouclier sur le second fluide avant que le second fluide circule entre les modules de l’échangeur thermique. Le dispositif d’escamotage du bouclier permet ainsi un débit maximal du second fluide entre les modules et, par suite, un échange thermique maximum entre le premier fluide et le second fluide.

En conséquence, le dispositif d’escamotage du bouclier de répartition de débit permet avantageusement d’avoir un fonctionnement sécurisé de l’échangeur thermique selon l’invention lors de la phase de démarrage d’un turbomoteur associé à l’échangeur thermique grâce à la présence du bouclier de répartition de débit et, par la suite un fonctionnement optimal de cet échangeur thermique lorsque les températures sont sensiblement homogènes au sein de l’échangeur thermique, les effets de ce bouclier sur le second fluide étant supprimés.

Le dispositif d’escamotage d’un bouclier de répartition de débit comporte notamment un actionneur provoquant un ou plusieurs mouvements du bouclier afin de limiter les effets du bouclier sur le second fluide.

Le bouclier de répartition de débit peut par exemple être constitué de plusieurs plaques, chaque plaque pouvant pivoter autour d’un axe sous l’action de l’actionneur du dispositif d’escamotage. Afin de limiter les effets du bouclier sur le second fluide, les plaques sont par exemple positionnées parallèlement à la direction principale de circulation du second fluide. Les plaques peuvent être articulées autour d’axes différents. Le bouclier de répartition de débit peut aussi être formé uniquement par deux plaques pivotant autour d’un même axe commun.

Différents matériaux, tels que l’acier doux ou l’aluminium, peuvent être utilisés pour réaliser les plaques de l’échangeur thermique selon l’invention. Cependant, afin de résister au mieux aux sollicitations subies par l’échangeur thermique, notamment lorsqu’il équipe un turbomoteur d’aéronef, les plaques peuvent réalisées à partir d’un matériau en acier réfractaire, connu sous le nom « inconel® ».

Par ailleurs, pour que l’ensemble de l’échangeur reste homogène, en termes de matière et de dilatation thermique notamment, les parois du carter peuvent également être en Inconel®. L’assemblage de l’ensemble de ces composants peut être réalisé par brasage avec de l’inconel® ou bien un métal très proche de l’inconel® chargé très fortement en nickel.

De plus, l’invention a aussi pour objet une turbine à gaz équipée d’un tel échangeur thermique. Le premier fluide est alors constitué par l’air d’admission de la chambre de combustion de la turbine, sortant d’un compresseur, et le second fluide est constitué par les gaz d’échappement sortant de la turbine.

La turbine à gaz comporte au moins une volute froide et au moins une volute chaude. La volute froide permet à l’air d’admission de circuler du compresseur de la turbine vers la conduite d’entrée de l’échangeur, alors que la volute chaude permet à l’air d’admission de circuler de la conduite de sortie de l’échangeur vers la chambre de combustion de la turbine.

La turbine à gaz comporte également au moins une tuyère intermédiaire et une tuyère de sortie. Les gaz d’échappement sortent de la turbine par la tuyère intermédiaire et sont dirigés vers l’entrée de l’échangeur et la tuyère de sortie dirige les gaz d’échappement après qu’ils soient sortis par la sortie de l’échangeur vers l’extérieur de la turbine.

Enfin, l’invention a aussi pour objet un aéronef à voilure tournante comportant au moins une turbine à gaz munie d’un échangeur selon l’invention.

L’invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent :

- la figure 1, une plaque de l’échangeur,

- la figure 2, un module de l’échangeur,

- la figure 3, l’empilage de plaques dans un module,

- les figures 4 et 5, un échangeur selon l’invention,

- la figure 6, un bouclier de répartition de débit d’un fluide,

- les figures 7 à 10, deux exemples de réalisation d’un dispositif d’escamotage du bouclier de répartition de débit,

- les figures 11 et 12, un dispositif d’étanchéité associé à un dispositif d’escamotage, et

- les figures 13 et 14, une turbine à gaz munie de l’échangeur.

Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d’une seule et même référence.

La figure 1 représente une plaque 10 comprenant une zone périphérique 19 plane, deux zones de distribution 40,40’ et une zone interne crénelée 15 munie d’ondulations sinusoïdales en crêtes 13 et en creux 14. Une cheminée d’entrée 11 et une cheminée de sortie 12, placées à deux extrémités opposées de la plaque 10, s’élèvent de la zone périphérique 19 jusqu’à un plan supérieur P2 comme indiqué sur la figure 3.

La zone périphérique 19 forme un plan inférieur P1, dans lequel se situent les creux 14. Les ondulations en crêtes 13 se situent dans un plan intermédiaire P3, ce plan intermédiaire P3 étant positionné entre les plans inférieur P1 et supérieur P2 et parallèle à ces plans P1,P2.

Un module 30 est formé, selon la figure 2, par l’assemblage de la plaque 10 avec une plaque 20. Les crêtes 13 et les creux 14 de la première plaque 10 forment avec les crêtes 23 et les creux 24 de la seconde plaque 20 un angle Θ compris entre 60° et 120°.

Sur la figure 3, on peut voir les points d’appui entre les plaques 10, 20 ainsi que l’empilage des modules 30. Les plaques 10, 20 sont en appui au niveau des creux 14, 24 ainsi que sur leurs zones périphériques 19, 29. Elles sont fixées par soudure ou brasure au niveau de ces points d’appui pour former les modules 30.

Ces modules 30 sont empilés les uns sur les autres pour former l’échangeur thermique 50 selon l’invention. Ils sont en appui sur les cheminées d’entrée 11, 21 et sur les cheminées de sortie 12, 22. Les modules 30 sont assemblés par soudure ou brasure au niveau de ces points d’appui.

Les cheminées d’entrée 11, 21 de chaque plaque 10, 20 sont ainsi reliées et forment une conduite d’entrée 53 de l’échangeur 50. De même, les cheminées de sortie 12, 22 forment une conduite de sortie 54. Un plan PO est défini par les axes A1,A2 des deux conduites d’entrée 53 et de sortie 54, ce plan PO passant par le centre de la cheminée d’entrée 11, 21 et la cheminée de sortie 12, 22 de chaque plaque 10,20.

L’épaisseur des plaques 10,20 est comprise entre 0.1 et 0.25mm, ces plaques 10,20 pouvant être en inconel®.

Les cheminées d’entrée 11, 21 et les cheminées de de sortie 12, 22 des plaques 10, 20 de l’échangeur thermique 50 ont une forme ovoïde. En conséquence, les conduites d’entrée 53 et de sortie 54 ont une section ovoïde qui permet de limiter l’apparition de perturbations aérodynamiques générées en aval de chaque conduite d’entrée 53 et de sortie 54 sur le flux des gaz d’échappement d’un moteur et en particulier de limiter le décollement aérodynamique du flux des gaz d’échappement.

Les figures 4 et 5 représentent un échangeur thermique 50 constitué par l’empilage des modules 30. Cet empilage est placé à l’intérieur d’un carter 60, muni de parois 65, dans lequel sont agencées une entrée 55 et une sortie 56 de l’échangeur thermique 50.

L’espace entre deux plaques 10, 20 d’un module 30 forme une première cavité 51. Les premières cavités 51 sont reliées par les conduites d’entrée 53 et de sortie 54. L’espace entre deux modules 30 adjacents forme une seconde cavité 52, de même que l’espace entre un module 30 extrême et une paroi 65. On entend par « module extrême » le premier module 30 et le dernier module 30 de l’empilement des modules 30. En outre, chaque module 30 extrême de l’empilement des modules 30 est fixé à une paroi 65 au moins au niveau de chaque cheminée d’entrée 11,21 et de chaque cheminée de sortie 12,22 par soudure ou brasure. Une troisième cavité est constituée par l’espace situé entre les zones périphériques 19 des modules 30 et les parois 65 du carter 60. Les secondes cavités 52 sont reliées entre elles en périphérie des modules 30, notamment au niveau de l’entrée 55 et de la sortie 56 de l’échangeur 50 ainsi que par la troisième cavité.

Un premier fluide entre dans l’échangeur 50 par la conduite d’entrée 53 et sort de l’échangeur 50 par la conduite de sortie 54 et circule alors dans les premières cavités 51. Un second fluide entre dans l’échangeur 50 par l’entrée 55 et sort de l’échangeur 50 par la sortie 56 et circule dans les secondes cavités 52, parallèlement et de préférence en sens inverse du premier fluide. La circulation du second fluide est limitée par les parois 65 de ce carter 60. Le second fluide peut également circuler dans la troisième cavité.

Ainsi, les premier et second fluides traversent l’échangeur thermique 50, en assurant un échange thermique entre eux. De plus, les plaques 10, 20 ont une épaisseur suffisamment faible pour permettre un échange thermique entre le premier et le second fluide, indépendamment des capacités de conductivité thermique de ces plaques 10, 20.

Un repère orthogonal (Χ,Υ,Ζ) est visible sur les figures. La direction longitudinale X est la direction principale de circulation du second fluide dans l’échangeur thermique 50 de l’entrée 55 vers la sortie 56. La direction verticale Z est perpendiculaire à la direction longitudinale X et correspond à la direction d’empilement des modules 30. Cette direction verticale Z est également perpendiculaire aux plaques 10,20. Enfin, la direction transversale Y est perpendiculaire aux directions longitudinale X et verticale Z.

On peut noter que pour les modes de réalisation de l’échangeur 50 représentés sur les figures, les axes A1,A2 des deux conduites d’entrée 53 et de sortie 54 sont parallèles à la direction verticale Z, le plan PO étant lui-même défini parallèlement à la direction longitudinale X et à la direction verticale Z.

Dans l’échangeur 50, les directions des creux 14,24 et des crêtes 13,23 de chaque plaque 10,20 sont inclinées par rapport à la direction longitudinale X comme représenté sur la figure 2.

Chaque plaque 10,20 comporte deux zones de distribution 40,40’ munies de canaux 41. Une première zone de distribution 40 est située entre la zone interne crénelée 15 et la cheminée d’entrée 11 afin de faciliter le remplissage d’un module 30 par le premier fluide. De même, une seconde zone de distribution 40’ est située entre la zone interne crénelée 15 et la cheminée de sortie 12 afin de faciliter l’évacuation de ce module 30 par le premier fluide.

Ces zones de distribution 40,40’ sont étroites afin que la zone interne crénelée 15 soit la plus grande possible, maximisant ainsi l’échange thermique entre le premier et le second fluides.

L’échangeur thermique 50 comporte un bouclier 31 de répartition de débit du second fluide positionné entre l’entrée 55 de l’échangeur thermique 50 et les modules 30 empilés comme représenté sur les figures 4 et 5. De la sorte, le bouclier 31 de répartition de débit du second fluide est positionné en amont, par rapport à la circulation du second fluide, de la conduite de sortie 54 qui est la conduite 53,54 la plus proche de l’entrée 55.

Selon les figures 4 et 6, le bouclier 31 a une forme correspondant sensiblement à la forme des modules 30 empilés, à savoir une forme en « V ».

Toutefois, le bouclier 31 peut avoir d’autres formes. Par exemple, le bouclier 31 peut avoir une forme aérodynamique tel que représenté sur la figure 5, permettant de limiter les perturbations aérodynamiques générées sur le flux du second fluide, et en particulier les pertes de charges. Cette forme aérodynamique du bouclier 31 peut également permettre de limiter la quantité de second fluide traversant les ouvertures 32 du bouclier 31 dans la première zone 36 proche du plan PO, contribuant ainsi à réguler le débit du second fluide circulant entre les modules 30 empilés et au plus près du plan PO.

Cette forme aérodynamique du bouclier 31 est préférentiellement en forme d’ogive ou de goutte d’eau afin de diminuer sa traînée aérodynamique. Néanmoins, cette forme aérodynamique du bouclier 31 ne présente pas de préférence une forme trop aigue, à savoir que chaque coté du bouclier 31 ne soit pas trop proche d’une direction perpendiculaire à l’écoulement, pour permettre à l’air de traverser les ouvertures 32.

Le bouclier 31 peut également avoir une forme sensiblement plane et être positionné entre l’entrée 55 de l’échangeur thermique 50 et les modules 30 empilés.

Le bouclier 31 peut être positionné en contact avec les modules 30 empilés comme représenté sur la figure 4 ou bien à proximité de ces modules 30 empilés comme représenté sur la figure 5. De fait, la distance entre le bouclier 31 et les modules 30 empilés est faible ou nulle. De la sorte, le second fluide a des débits sensiblement identiques juste en aval du bouclier 31 et à son entrée entre les modules 30 empilés.

En outre, le bouclier 31 de répartition de débit du second fluide peut comporter des appendices aérodynamiques désignés « turbulateurs » 39 positionnés sur les côtés extrêmes du bouclier

31. Ces turbulateurs 39, de forme triangulaire ou en dents de requin, permettent de minimiser les perturbations aérodynamiques susceptibles d’apparaître dans le second fluide sur les côtés du bouclier 31.

Le bouclier 31 a des dimensions telles qu’il couvre, selon la direction verticale Z, la totalité des modules 30 empilés et une distance au moins égale à la largeur de la conduite de sortie 54 selon la direction transversale Y.

En conséquence, après son entrée dans l’échangeur thermique 50 par l’intermédiaire de l’entrée 55, le second fluide traverse le bouclier 31 avant de circuler entre les modules 30 empilés autour de la conduite de sortie 54. Au-delà du bouclier 31 selon la direction transversale Y, le second fluide peut circuler directement entre les modules 30 empilés sans traverser le bouclier 31.

Le bouclier 31 de répartition de débit du second fluide est muni d’ouvertures 32 circulaires, représentées notamment sur les figures 4 à 6, et réparties sur le bouclier 31 selon des rangées 34 parallèles à la direction verticale Z et de sorte que l’aire de la surface formée par l’ensemble de ces ouvertures 32 augmente en s’éloignant, selon la direction transversale Y, de la conduite de sortie 54. De fait, l’aire de la surface formée par l’ensemble de ces ouvertures 32 augmente en s’éloignant selon la direction transversale Y du plan PO, passant par l’axe A2 de la conduite de sortie 54. Le bouclier 31 peut être symétrique par rapport à ce plan PO. Le bouclier 31 permet alors avantageusement de réguler le débit du second fluide circulant au-delà du bouclier 31 et circulant entre les modules 30 empilés autour de la conduite de sortie 54.

Lorsque le bouclier 31 a une forme en « V » formé par deux plans sécants comme représenté sur les figures 4 et 6, l’aire de la surface formée par l’ensemble de ces ouvertures 32 est définie dans chacun de ces plans.

Les rangées 34 d’ouvertures 32 sont réparties en deux zones 36,37, une première zone 36 étant plus proche du plan PO que la seconde zone 37, de sorte que l’aire de la surface formée par l’ensemble des ouvertures 32 sur la première zone 36 est inférieure à l’aire de la surface formée par l’ensemble des ouvertures 32 sur la seconde zone 37. L’augmentation de l’aire de la surface formée par les ouvertures 32 du bouclier 31 peut également être progressive selon la direction transversale Y, en augmentant par exemple à chaque rangée 34 à partir du plan PO.

Selon les figures 4 à 7, toutes les ouvertures 32 sont de mêmes dimensions, le nombre d’ouvertures 32 par rangées 34 étant différent selon les zones 36,37. L’aire de la surface formée par les ouvertures 32 sur la première zone 36 représente par exemple 20% de l’aire totale de la première zone 36 alors que l’aire de la surface formée par les ouvertures 32 sur la seconde zone 37 représente par exemple 30% à 50% de l’aire totale de la seconde zone 37. Cependant, les dimensions des ouvertures 32 peuvent également varier d’une rangée 34 à l’autre afin que l’aire de de la surface formée par ces ouvertures 32 augmente plus progressivement en s’éloignant du plan PO.

Le bouclier 31 de répartition de débit permet ainsi réguler le débit du second fluide circulant au-delà de ce bouclier 31 et contrôler ainsi le champ de débit de ce second fluide circulant entre les modules 30, et en particulier autour de la conduite de sortie 54.

De la sorte, le bouclier 31 permet avantageusement, lorsque le second fluide a une température très élevée, par exemple lorsque le second fluide est formé par les gaz d’échappement d’un turbomoteur 100, de limiter et d’homogénéiser la montée en température des différentes zones autour de la conduite de sortie 54 et, par suite, de limiter ainsi les contraintes thermiques et mécaniques subies par les modules 30 et les plaques 10,20 autour de cette conduite de sortie 54 et ainsi de garantir la fiabilité et une durée de vie importante de l’échangeur thermique 50.

Selon un premier mode de réalisation de l’échangeur thermique 55, le bouclier 31 est fixe dans l’échangeur thermique 55. Le bouclier 31 est par exemple formé par une plaque 33 pliée en « V » comme représenté sur la figure 4 ou bien une plaque avec une forme aérodynamique selon la figure 5.

Selon un second mode de réalisation de l’échangeur thermique 55, le bouclier 31 est mobile dans l’échangeur thermique 55. Le bouclier 31 est par exemple formé par plusieurs plaques 33 articulées, l’échangeur thermique 50 comportant un dispositif d’escamotage 45 du bouclier 31, représenté sur les figures 7 à 9. Le dispositif d’escamotage 45 du bouclier 31 comporte un actionneur 46 et permet en déplaçant les plaques 33 de limiter, voire de supprimer, les effets de ces plaques 33 et, par suite, les effets du bouclier 31, sur la circulation du second fluide. De la sorte, le dispositif d’escamotage 45 du bouclier 31 permet avantageusement un débit maximal du second fluide entre les modules 30 lorsqu’une régulation de ce débit n’est pas nécessaire et, par suite, un échange thermique maximum entre le premier fluide et le second fluide dans l’échangeur thermique 50.

En particulier, lorsque l’échangeur thermique 50 est intégré à un turbomoteur 100, une telle régulation du débit du second fluide formé par les gaz d’échappement du turbomoteur 100 est nécessaire au cours d’une phase de démarrage du turbomoteur 100, à savoir pendant une à plusieurs dizaines de secondes, afin d’homogénéiser la montée en température des différentes zones de l’échangeur thermique 50 et de supprimer tout risque de dégradation des modules 30 de l’échangeur thermique 50 sous l’effet de contraintes thermiques et/ou mécaniques. Ensuite, audelà de cette phase de démarrage, le débit du second fluide ne nécessite plus d’être régulé et le débit maximum du second fluide peut circuler entre les modules 30 empilés sans risque de dégradation.

Deux exemples de réalisation d’un système d’escamotage 45 sont représentés sur les figures 7 à 8, le bouclier 31 de répartition de débit comportant deux plaques 33 articulées et au moins un axe de pivotement 35. L’actionneur 46 du dispositif d’escamotage 45 est un vérin et permet de positionner chaque plaque 33 sensiblement parallèlement à la direction longitudinale X et donc sensiblement parallèlement à la direction principale de circulation du second fluide lorsque la régulation du débit du second fluide par le bouclier 31 n’est pas nécessaire.

Selon un premier exemple représenté sur les figures 7 et 8, le dispositif d’escamotage 45 du bouclier 31 comporte un axe de pivotement 35 commun aux deux plaques 33, deux ensembles 48 formés respectivement par deux bielles 47 et l’actionneur 46. La figure 7 représente les plaques 33 formant un « V », le bouclier 31 étant fonctionnel et la figure 8 représente les plaques 33 agencées parallèlement à la direction longitudinale X, le bouclier 31 étant alors escamoté et non fonctionnel.

Pour chaque ensemble 48, les deux bielles 47 sont articulées autour d’un axe 38 fixe par rapport à la paroi 65 du carter 60, par rapport à la tige de l’actionneur 46 et entre elles. Le pivotement de chacune des deux plaques 33 autour de l’axe de pivotement 35 est ainsi commandé par l’actionneur 46 et chaque ensemble 48. De la sorte, les plaques 33 sont soumises à deux déplacements combinés, à savoir une translation parallèlement à la direction longitudinale X et une rotation autour de l’axe de pivotement 35 qui est lui-même translaté avec les plaques 33.

Par ailleurs, le dispositif d’escamotage 45 comporte un dispositif d’étanchéité 61 représenté en détail sur les figures 11 et

12. L’actionneur 46 et les bielles 47 sont agencés sur une paroi 65, à l’extérieur de l’échangeur thermique 50 afin de ne pas être balayés par le second fluide, qui peut être à hautes températures. Ce dispositif d’étanchéité 61 permet d’assurer une étanchéité entre l’intérieur et l’extérieur de l’échangeur thermique 50 au niveau de la liaison entre l’axe de pivotement 35 et la paroi 65 du carter 60 de l’échangeur thermique 50.

Ce dispositif d’étanchéité 61 comporte une lame 62 plane solidaire de l’axe de pivotement 35 et positionnée entre des rainures 66,67 agencées dans la paroi 65, la paroi 65 comportant une ouverture 68 autour de laquelle sont agencées les rainures 66,67. La lame 62 coulisse ainsi dans les rainures 66,67 selon la direction longitudinale X, deux premières rainures 66 étant parallèles à la direction longitudinale X et deux secondes rainures 67 étant parallèles à la direction transversale Y. Les rainures 66,67 assurent un recouvrement avec la lame 62 quelle que soit la position de la lame 62 afin d’assurer l’étanchéité de la liaison entre la lame 62 et la paroi 65.

De plus, un joint d’étanchéité (non représenté) peut être agencé entre la lame 62 et la paroi 65 afin d’éviter que des gaz d’échappement s’échappent de l’échangeur thermique 50 par l’ouverture 68 de la paroi 65.

Selon un second exemple représenté sur les figures 9 et 10, le système d’escamotage 45 comporte deux axes de pivotement 35 distincts et l’actionneur 46 commande, par l’intermédiaire de deux bielles 47, le pivotement de chacune des deux plaques 33 autour respectivement d’un axe de pivotement 35. Chaque bielle 47 est articulée par rapport à une plaque 33 et par rapport à la tige de l’actionneur 46. La figure 9 représente les plaques 33 formant un « V », le bouclier 31 étant fonctionnel et la figure 10 représente les plaques 33 agencées parallèlement à la direction longitudinale X, le bouclier 31 étant escamoté et non fonctionnel. Selon ce second exemple, le dispositif d’escamotage 45 comporte deux dispositifs d’étanchéité 61 similaires à celui du premier exemple de dispositif d’escamotage 45 précédemment décrit, agencés respectivement au niveau de la liaison entre une bielle 47 et une plaque 33.

Sur la figure 13, une vue de dessus de la turbine à gaz 100 est représentée. Une volute froide 73 permet à l’air d’admission de circuler d’un compresseur de la turbine à gaz 100 vers la conduite d’entrée 53. Une volute chaude 74 permet à l’air d’admission de circuler de la conduite de sortie 54 vers la chambre de combustion 90 de la turbine à gaz 100.

On peut également voir sur la figure 14 que l’échangeur 50 est positionné entre les tuyères 70,72. Afin de résister aux contraintes thermiques et mécaniques, notamment en absorbant les dilatations et les vibrations, tout en assurant l’étanchéité nécessaire au bon fonctionnement de l’échangeur 50, des soufflets métalliques 75 sont agencés à la jonction entre l’échangeur 50 et les différents éléments de la turbine à gaz 100. Ces soufflets 75 se trouvent notamment au niveau de la tuyère intermédiaire 70 et de la tuyère de sortie 72. De tels soufflets 75 peuvent également être utilisés au niveau des conduites d’entrée 53 et de sortie 54 d’air d’admission en liaison avec les volutes froide 73 et chaude 74.

Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en œuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu’il n’est pas concevable d’identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. Notamment, la forme des creux et de crêtes des plaques peuvent être de différentes formes.

Notamment, les creux 14,24 et les crêtes 13,23 des plaques

10,20 qui ont la forme d’ondes sinusoïdales sur l’ensemble des figures peuvent avoir d’autres formes telles que des créneaux rectangulaires ou bien de formes trapézoïdales. De même, ces creux 14,24 et les crêtes 13,23 des plaques 10,20 qui sont selon 10 une seule direction droite sur l’ensemble des figures peuvent selon plusieurs directions sécantes sur l’ensemble de cette plaque. Par exemple, ces creux 14,24 et les crêtes 13,23 peuvent avoir la forme de chevrons ou bien de créneaux.

De plus, le bouclier 31 de répartition de débit pourrait 15 également couvrir la totalité des modules 30 selon la direction transversale Y, les ouvertures 32 étant réparties et dimensionnées de sorte à permettre une alimentation correcte et suffisante avec le second fluide des modules 30 empilés.

Claims

REVENDICATIONS

1. Echangeur thermique à plaques (50) comportant,

- une pluralité de modules (30) empilés les uns sur les autres, chaque module (30) étant formé de deux plaques (10,20) métalliques, chaque plaque (10,20) comportant au moins une cheminée d’entrée (11,21), au moins une cheminée de sortie (12.22) et une zone interne crénelée (15) munie de crêtes (13.23) et de creux (14,24), au moins une conduite d’entrée (53) étant formée par lesdites cheminées d’entrée (11,21) desdites plaques (10,20) et au moins une conduite de sortie (54) étant formée par lesdites cheminées de sortie (12,22) desdites plaques (10,20), un premier fluide circulant dans lesdits modules (30) de chaque conduite d’entrée (53) vers chaque conduite de sortie (54), et

- une entrée (55) et une sortie (56), un second fluide circulant entre lesdits modules (30) de ladite entrée (55) vers ladite sortie (56), caractérisé en ce que ledit échangeur thermique (50) comporte au moins un bouclier (31) de répartition de débit dudit second fluide muni d’ouvertures, ledit au moins un bouclier (31) étant agencé en amont d’au moins une conduite (53,54) parmi chaque conduite d’entrée (53) et chaque conduite de sortie (54) et configuré de sorte que ledit débit dudit second fluide circulant entre lesdits modules (30) est réduit au niveau de ladite au moins une conduite (53,54) en amont de laquelle un bouclier (31) est agencé et augmente en s’éloignant de ladite au moins une conduite (53,54) en amont de laquelle un bouclier (31) est agencé.
2. Echangeur thermique (50) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bouclier (31) est positionné entre ladite entrée (55) et ladite conduite (53,54) parmi chaque conduite d’entrée (53) et chaque conduite de sortie (54) qui est la plus en amont par rapport à la circulation dudit second fluide.
3. Echangeur thermique (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit bouclier (31) est formé par au moins une plaque munie d’ouvertures.
4. Echangeur thermique (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’une direction longitudinale (X) étant la direction principale de circulation dudit second fluide dans ledit échangeur thermique (50) de ladite entrée (55) vers ladite sortie (56), une direction verticale (Z) étant définie par la direction d’empilement desdits modules (30) et une direction transversale (Y) étant définie perpendiculairement auxdites directions longitudinale (X) et verticale (Z), ledit au moins un bouclier (31) couvre la totalité des modules (30) selon ladite direction verticale (Z) et au moins partiellement lesdites modules (30) selon ladite direction transversale (Y).
5. Echangeur thermique (50) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un bouclier (31) couvre au minimum selon ladite direction transversale (Y) ladite au moins une conduite (53,54) en amont de laquelle ledit bouclier (31) est agencé.
6. Echangeur thermique (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’un bouclier (31) a une forme en « V ».
7. Echangeur thermique (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’un bouclier (31) a une forme aérodynamique configurée afin de limiter les perturbations aérodynamiques générées sur le second fluide par ledit bouclier (31).
8. Echangeur thermique (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que une aire de la surface formée par lesdites ouvertures d’un bouclier (31) augmente en s’éloignant selon la direction transversale (Y) de ladite au moins une conduite (53,54) en amont de laquelle ledit bouclier (31) est agencé.
9. Echangeur thermique (50) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite aire de ladite surface formée par lesdites ouvertures dudit bouclier (31) augmente par zones.
10. Echangeur thermique (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit bouclier (31) comporte des appendices aérodynamiques (39).
11. Echangeur thermique (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit échangeur thermique (50) comporte un dispositif d’escamotage (45) d’au moins un bouclier (31) afin de limiter les effets dudit au moins un bouclier (31) sur ledit second fluide lorsque ledit au moins un bouclier (31) n’est pas nécessaire.
12. Echangeur thermique (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que au moins ladite cheminée parmi chaque cheminée d’entrée (11,21) et chaque cheminée de sortie (12,22) qui est la plus en amont par rapport à la circulation dudit second fluide a une section ovoïde.
13. Turbine à gaz (100), caractérisée en ce qu’elle comporte un échangeur thermique à plaques (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.
14. Turbine à gaz (100) selon la revendication 13, caractérisée en ce que ledit premier fluide est l’air d’admission alimentant une chambre de combustion (90) de ladite turbine (100) et ledit second fluide est constitué par les gaz d’échappement sortant de ladite chambre de combustion (90), ladite turbine à gaz comportant au moins une volute froide (74) permettant audit air d’admission de circuler d’un compresseur de ladite turbine (100) vers ladite conduite d’entrée (53), au moins une volute chaude (73) permettant audit air d’admission de circuler de ladite conduite de sortie (54) vers ladite chambre de combustion (90), au moins une tuyère intermédiaire (70) permettant de diriger lesdits gaz d’échappement de ladite chambre de combustion (90) vers ladite entrée (55) dudit échangeur (50) et au moins une tuyère de sortie (72) permettant de diriger lesdits gaz d’échappement après leur sortie par ladite sortie (56) dudit échangeur (50).
15. Aéronef à voilure tournante, caractérisé en ce que ledit aéronef comporte au moins une turbine à gaz (100) selon l’une quelconque des revendications 13 à 14.