BE1024621A1 - Matrice d'echangeur de chaleur air huile de turboreacteur - Google Patents

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BE1024621A1 BE20165734A BE201605734A BE1024621A1 BE 1024621 A1 BE1024621 A1 BE 1024621A1 BE 20165734 A BE20165734 A BE 20165734A BE 201605734 A BE201605734 A BE 201605734A BE 1024621 A1 BE1024621 A1 BE 1024621A1
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Abstract

L'invention concerne une matrice (30) d'échangeur de chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, notamment pour une application air huile dans une turbomachine. La matrice (30) comprend : une traversée pour l'écoulement du premier fluide ; un réseau avec des tubes (34) s'étendant dans la traversée et dans lesquels circule le deuxième fluide. Le réseau supporte au moins deux ailettes (38 ; 40) successives selon l'écoulement du premier fluide, notamment des ailettes de refroidissement. Ces ailettes successives (38 ; 40) s'étendent dans le premier fluide suivant des directions principales inclinées l'une par rapport à l'autre.

Description

(30) Données de priorité :
(71) Demandeur(s) :
SAFRAN AERO BOOSTERS S.A.
4041, HERSTAL (MILMORT)
Belgique (72) Inventeur(s) :
THOMAS Vincent 4342 HOGNOUL Belgique
SERVAIS Bruno 4230 BRAIVES Belgique
VLEUGELS Roel 2440 GEEL Belgique (54) MATRICE D'ECHANGEUR DE CHALEUR AIR HUILE DE TURBOREACTEUR (57) L'invention concerne une matrice (30) d'échangeur de chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, notamment pour une application air huile dans une turbomachine. La matrice (30) comprend : une traversée pour l'écoulement du premier fluide ; un réseau avec des tubes (34) s'étendant dans la traversée et dans lesquels circule le deuxième fluide. Le réseau supporte au moins deux ailettes (38 ; 40) successives selon l'écoulement du premier fluide, notamment des ailettes de refroidissement. Ces ailettes successives (38 ; 40) s'étendent dans le premier fluide suivant des directions principales inclinées l'une par rapport à l'autre.
BE2016/5734
Description
MATRICE D’ECHANGEUR DE CHALEUR AIR HUILE DE TURBOREACTEUR
Domaine technique
L’invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur de turbomachine. Plus précisément, l’invention propose une matrice pour un échangeur de chaleur air/huile de turbomachine. L’invention a également trait à une turbomachine axiale, notamment un turboréacteur d’avion ou un turbopropulseur d’aéronef. L’invention propose en outre un procédé de réalisation d’une matrice d’échangeur de chaleur.
Technique antérieure
Le document US 2015/0345396 A1 divulgue un turboréacteur double flux doté d’un échangeur de chaleur. Cet échangeur de chaleur équipe une paroi d’aube afin de la refroidir. L’échangeur de chaleur comporte un corps dans le lequel est formée une structure vasculaire permettant le passage d’un fluide de refroidissement au travers du corps. La structure vasculaire se présente sous la forme de nœuds reliés par des branches, ces nœuds et ces branches étant évidés de sorte à y ménager des passages interconnectés au travers du corps. Toutefois, l’efficacité de l’échange thermique reste limitée.
Résumé de l'invention
Problème technique
L’invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. L’invention a pour objectif d’optimiser l’échange thermique, les pertes de charges, et éventuellement le fonctionnement d’une turbomachine. L’invention a également pour objectif de proposer une solution simple, résistante, légère, économique, fiable, facile à produire, commode d’entretien, d’inspection aisée, et améliorant le rendement.
Solution technique
L’invention a pour objet une matrice d’échangeur de chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, notamment une matrice d’échangeur de chaleur
Figure BE1024621A1_D0002
BE2016/5734 pour une turbomachine, la matrice comprenant : une traversée pour l’écoulement du premier fluide ; un réseau s’étendant dans la traversée et dans lequel circule le deuxième fluide ; remarquable en ce que le réseau supporte au moins deux ailettes successives selon l’écoulement du premier fluide, notamment des ailettes de refroidissement ; lesdites ailettes successives s’étendant dans le premier fluide suivant des directions principales inclinées l’une par rapport à l’autre.
Selon des modes particuliers de réalisation, la matrice peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles :
- Les directions principales des ailettes successives sont inclinées l’une par rapport à l’autre d’au moins 10°, ou d’au moins 45°.
- Le premier fluide s’écoule au travers de la matrice selon un sens général d’écoulement ; entre les deux ailettes successives la matrice comprend un passage orienté transversalement par rapport audit sens général.
- Les ailettes successives forment des croix successives selon l’écoulement du premier fluide, lesdites croix successives étant éventuellement pivotées l’une par rapport à l’autre.
- La matrice comprend plusieurs jeux d’ailettes successives disposées selon plusieurs plans successifs suivant l’écoulement du premier fluide, lesdits plans étant éventuellement parallèles.
- Les ailettes successives s’étendent depuis une zone du réseau, en projection contre un plan perpendiculaire à l’écoulement du premier fluide, les ailettes successives se coupent à distance de ladite zone du réseau.
- Les ailettes successives sont jointives, ou écartées l’une de l’autre selon la direction d’écoulement du premier fluide.
- Le réseau comprend une pluralité de tubes, éventuellement parallèles.
- Les tubes présentent des profils en ellipse, en goutte d’eau, ou en losange.
- Le réseau comprend une paroi séparant le premier fluide du deuxième fluide, les ailettes successives s’étendant depuis ladite paroi.
- le réseau comprend un maillage.
Figure BE1024621A1_D0003
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Le maillage est profilé selon la direction d’écoulement du premier fluide. Le maillage définit des canaux pour l’écoulement du premier fluide, les canaux étant éventuellement de section quadrangulaire.
La matrice est adaptée pour un échange de chaleur entre un liquide et un gaz, notamment un flux gazeux traversant un turboréacteur.
Les ailettes successives comprennent des tronçons principaux selon lesquels les directions principales sont agencées, les directions principales des tronçons principaux étant inclinées l’une par rapport à l’autre.
Les directions principales sont inclinées l’une par rapport à l’autre d’au moins 5°, ou d’au moins 20°, ou de 90°.
Les ailettes successives comprennent des jonctions sur le réseau qui sont décalées transversalement par rapport à l’écoulement du premier fluide.
Les tubes décrivent au moins un alignement ou au moins deux alignements, notamment transversalement par rapport à l’écoulement du premier fluide.
Les deux ailettes successives relient des tubes voisins, éventuellement en se croisant dans l’espace entre lesdits tubes.
Chaque ailette est pleine, et/ou forme une plaquette plane.
Chaque ailette comprend deux extrémités opposées qui sont jointes au réseau.
L’épaisseur des ailettes successives est comprise entre 0,10 mm et 0,50 mm ; ou entre 0,30 mm et 0,40 mm ; et ou inférieure à l’épaisseur de la cloison.
Les ailettes successives décrivent au moins un entrecroisement, préférentiellement plusieurs entrecroisements.
Les entrecroisements sont écartés les uns des autres, ou présentent une continuité de matière, selon l’écoulement du premier fluide.
Les tubes sont écartés selon l’écoulement du premier fluide et/ou transversalement à l’écoulement du premier fluide.
Le maillage s’étend sur toute la longueur et/ou toute la largeur et/ou toute la hauteur de la matrice.
Le réseau comprend des protubérances internes en contact du deuxième fluide.
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L’invention a également pour objet une matrice d’échangeur de chaleur avec des ailettes d’échange thermique, remarquable en ce qu’elle comprend un passage hélicoïdal formé entre les ailettes, éventuellement plusieurs passages hélicoïdaux coaxiaux qui sont formés entre les ailettes. Optionnellement les passages hélicoïdaux coaxiaux présentent un même pas, et/ou un même rayon.
L’invention a également pour objet une matrice d’échangeur de chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, la matrice comprenant : une traversée pour l’écoulement du premier fluide selon un sens général ; un réseau s’étendant dans la traversée et dans lequel circule le deuxième fluide ; au moins deux ailettes successives selon le sens général du premier fluide qui s’étendent depuis le réseau ; remarquable en ce qu’entre les deux ailettes successives, la matrice comprend un passage orienté transversalement par rapport au sens général du premier fluide ; et/ou lesdites ailettes successives sont jointes à une même portion de réseau en des jonctions décalés transversalement selon le sens général.
L’invention a également pour objet une matrice d’échangeur de chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, notamment une matrice d’échangeur de chaleur pour une turbomachine, la matrice comprenant : une traversée pour l’écoulement du premier fluide selon un sens général ; un réseau s’étendant dans la traversée et dans lequel circule le deuxième fluide ; remarquable en ce que le réseau supporte au moins deux croix successives qui sont disposées dans le premier fluide et qui sont pivotées l’une par rapport à l’autre. Eventuellement, les croix successives sont formées d’ailettes successives. Eventuellement, les croix successives sont pivotées l’une par rapport à l’autre d’au moins 5°, ou 10° ou 20°.
L’invention a également pour objet une matrice pour un échangeur à chaleur comportant au moins deux passages pour un premier fluide entre lesquels est aménagé un espacement qui peut être parcouru par un second fluide évoluant selon une direction principale, l’espacement étant pourvu d’au moins deux
Figure BE1024621A1_D0004
BE2016/5734 ailettes non parallèles raccordant chacune le premier passage au deuxième passage, remarquable en ce que, vues dans un plan perpendiculaire à la direction principale d’écoulement du deuxième fluide, les ailettes sont sécantes en au moins un point de l’espacement distinct du point de raccordement des ailettes aux passages.
L’invention a également pour objet une turbomachine, notamment un turboréacteur comprenant un échangeur de chaleur avec une matrice, des paliers, et une transmission entraînant une soufflante, caractérisée en ce que la matrice est conforme à l’invention, préférentiellement l’échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur air huile.
Selon un mode avantageux de l’invention, la turbomachine comprend un circuit avec de l’huile formant le deuxième fluide, ladite huile étant notamment une huile de lubrification et/ou de refroidissement.
Selon un mode avantageux de l’invention, la turbomachine comprend une manche de prélèvement d’air, ledit air formant le premier fluide.
Selon un mode avantageux de l’invention, les paliers et/ou la transmission sont alimentés par l’huile traversant l’échangeur.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’échangeur de chaleur présente une forme générale arquée ; les tubes étant éventuellement orientés radialement. L’invention a également pour objet un procédé de réalisation d’une matrice d’échangeur de chaleur entre un premier fluide et un deuxième fluide, la matrice comprenant : une traversée pour l’écoulement du premier fluide ; un réseau s’étendant dans la traversée et dans lequel circule le deuxième fluide ; le procédé comprenant les étapes suivantes : (a) conception de l’échangeur de chaleur avec sa matrice ; (b) réalisation de la matrice par fabrication additive suivant une direction d’impression ; remarquable en ce que l’étape (b) réalisation comprend la réalisation d’ailettes s’étendant selon des directions principales qui sont inclinées par rapport à la direction d’impression, la matrice étant éventuellement conforme à l’invention.
Selon un mode avantageux de l’invention, les ailettes sont disposées dans des plans inclinées par rapport à la direction d’impression d’un angle ß compris entre 20° et 60°, éventuellement compris entre 30° et 50°.
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Selon un mode avantageux de l’invention, l’étape (b) réalisation comprend la réalisation de tubes inclinés par rapport à la direction d’impression d’un angle compris entre 20° et 60°, éventuellement compris entre 30° et 50°.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’étape (b) réalisation comprend la réalisation de canaux sensiblement parallèles à la direction d’impression.
De manière générale, les modes avantageux de chaque objet de l’invention sont également applicables aux autres objets de l’invention. Dans la mesure du possible, chaque objet de l’invention est combinable aux autres objets. Les objets de l’invention sont également combinables aux modes de réalisation de la description, qui en plus sont combinables entre eux.
Avantages apportés
L’invention permet d’augmenter l’échange de chaleur tout en limitant les pertes de charge de l’écoulement d’air. Dans le contexte d’un refroidisseur d’huile de turboréacteur, cette solution devient particulièrement pertinente puisque la source froide est à très basse température en plus d’être disponible en grande quantité vu le débit du flux secondaire. Ne pas ralentir le flux d’air frais lorsqu’il traverse la matrice favorise son renouvellement et limite sa montée en température. Ainsi, les ailettes et les tubes en aval de l’échangeur bénéficient d’un air frais avec une différence de température optimale.
L’inclinaison des ailettes successives permet une meilleure participation de l’air à l’échange thermique tout en limitant la surface de contact nécessaire. Ceci réduit les pertes de charges, et de manière générale la création d’entropie. Par ailleurs, l’orientation des passages entre les ailettes augmente les sections de passage, mais toujours en réduisant les pertes de charge.
Les liaisons formées par les ailettes permettent de relier les tubes ou les parties du maillage. Ainsi, elles optimisent la résistance mécanique. Puisque ces liaisons sont inclinées les unes par rapport aux autres, la rigidité générale est améliorée car certaines liaisons travaillent compression tandis que d’autres travaillent en compression.
Brève description des dessins
La figure 1 représente une turbomachine axiale selon l’invention
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La figure 2 esquisse une vue de face d’un échangeur de chaleur selon l’invention.
La figure 3 illustre une vue de face d’une matrice de l’échangeur de chaleur selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La figure 4 est une coupe de la matrice suivant l’axe 4-4 tracé sur la figure 3.
La figure 5 illustre une vue de face d’une matrice d’échangeur de chaleur selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La figure 6 représente un agrandissement d’un canal type de la figure 5.
La figure 7 est une coupe de la matrice du deuxième mode de réalisation suivant l’axe 7-7 tracé sur la figure 5.
La figure 8 est un diagramme du procédé de réalisation d’une matrice d’échangeur de chaleur selon l’invention.
Description des modes de réalisation
Dans la description qui va suivre, l’amont et l’aval sont en référence au sens d’écoulement principal du flux dans l’échangeur.
La figure 1 représente de manière simplifiée une turbomachine axiale. II s’agit dans ce cas précis d’un turboréacteur double-flux. Le turboréacteur 2 comprend un premier niveau de compression, dit compresseur basse-pression 5, un deuxième niveau de compression, dit compresseur haute-pression 6, une chambre de combustion 8 et un ou plusieurs niveaux de turbines 10. En fonctionnement, la puissance mécanique de la turbine 10 transmise via l’arbre central jusqu’au rotor 12 met en mouvement les deux compresseurs 5 et 6. Ces derniers comportent plusieurs rangées d’aubes de rotor associées à des rangées d’aubes de stators. La rotation du rotor 12 autour de son axe de rotation 14 permet ainsi de générer un débit d’air et de comprimer progressivement ce dernier jusqu’à l’entrée de la chambre de combustion 8.
Un ventilateur d’entrée communément désigné fan ou soufflante 16 est couplé au rotor 12 via une transmission 17. II génère un flux d’air qui se divise en un flux primaire 18 traversant les différents niveaux susmentionnés de la turbomachine, et un flux secondaire 20. Le flux secondaire peut être accéléré de sorte à générer une réaction de poussée.
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La transmission 17 et les paliers 22 du rotor 12 sont lubrifiés et refroidis par un circuit d’huile. Son huile traverse un échangeur de chaleur 24 placé dans une manche 26 prélevant une partie du flux secondaire 20 utilisé comme source froide.
La figure 2 montre une vue en plan d’un échangeur de chaleur 24 tel que celui représenté en figure 1. L’échangeur de chaleur 24 présente une forme générale arquée. Il épouse un carter annulaire 28 de la turbomachine. Il est traversé par l’air du flux secondaire qui forme un premier fluide, et accueille de l’huile formant un deuxième fluide. Il comporte une matrice 30 disposée entre deux collecteurs 32 fermant ses extrémités et collectant le deuxième fluide ; par exemple l’huile lors de son refroidissement. L’échangeur peut être mixte et comprendre à la fois les deux types de matrices décrites ci-après.
La figure 3 esquisse une vue de face d’une matrice 30 d’échangeur de chaleur selon le premier mode de réalisation de l’invention. La matrice 30 peut correspondre à celle représentée en figure 2.
La matrice 30 présente une traversée permettant au premier fluide de s’écouler de part en part de la matrice 30. L’écoulement peut s’effectuer selon un sens général, éventuellement perpendiculairement aux deux faces principales opposées. La traversée peut généralement former un couloir ; éventuellement de contour externe variable. Afin de permettre l’échange de chaleur, un réseau recevant le deuxième fluide est disposé dans la traversée. Le réseau peut comprendre une série de tubes 34. Les différents tubes 34 peuvent ménager des passages 36 entre eux. De manière à accroître l’échange thermique, les tubes 34 supportent des ailettes (38 ; 40). Ces ailettes (38 ; 40) peuvent être placées à la suite l’une de l’autre selon l’écoulement du premier fluide, si bien qu’elles forment des ailettes successives selon cet écoulement. La concentration en ailettes dans la matrice 30 peut varier. Dans la présente matrice 30, on représente une première succession avec des ailettes avant 38 (représentées en traits pleins), et des ailettes arrière 40 (représentées en traits pointillés). Les ailettes avant 38 sont placées dans un plan avant, et les ailettes arrière 40 sont placées en arrière-plan.
Les ailettes (38 ; 40) sont décalées d’un plan à l’autre. Par décalage on entend une variation d’inclinaison, et/ou un écart transversalement à l’écoulement du
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BE2016/5734 premier fluide. Par exemple, deux ailettes successives (38 ; 40) peuvent chacune s’étendre dans le premier fluide selon une direction principale propre.
Ces directions principales peuvent être inclinées l’une par rapport à l’autre, notamment inclinées de 90°. De face, les ailettes successives (38 ; 40) dessinent des croix, par exemple des séries de croix reliant les tubes 34.
Puisque les ailettes (38 ; 40) sont inclinées par rapport aux tubes 34, elles forment des triangulations, ou des jambes de force.
Les intersections 42 dans l’espace des ailettes successives (38 ; 40) est à distance des tubes 34, éventuellement à mi-distance entre deux tubes 34 successifs. Cette position centrale des intersections 42 évite d’amplifier les pertes dans les couches limites.
La figure 4 est coupe suivant l’axe 4-4 tracé sur la figure 3. Etant vues en coupe depuis des intersections, les ailettes (38 ; 40) sont visibles par moitiés.
Plusieurs successions d’ailettes (38 ; 40) sont représentées les unes derrière les autres le long du flux primaire 20. Les ailettes (38 ; 40) s’étendent depuis les cloisons 48 formant les tubes 34. Elles peuvent former des languettes plates.
Comme il est ici apparent, les tubes 34 sont agencés en quinconce dans la coupe. Ils forment notamment des lignes horizontales, alignés suivant le flux secondaire 20, soit alignés selon l’écoulement du premier fluide. Les cloisons
48 des tubes 34 forment la structure de la matrice 30, l’échange thermique s’opérant au traverse de leurs épaisseurs. En outre, les tubes 34 peuvent être cloisonnés par une paroi interne 35, ce qui augmente la rigidité de ces tubes 34. En option, l’intérieur des tubes est agrémenté de d’obstacles (non représentées) pour générer des remous dans le deuxième fluide afin d’augmenter l’échange thermique.
Les ailettes (38 ; 40) des différents plans d’ailettes peuvent être à distance des autres ailettes, ce qui réduit la masse et l’occupation de la traversée. Les ailettes avant 38 peuvent joindre les tubes amont, et les ailettes arrière 40 rejoignent les tubes disposés en aval. Cette configuration permet de relier les tubes 34 les uns aux autres malgré la présence des passages 36 les séparant.
Les tubes 34 peuvent présenter des profils arrondis, par exemple en ellipses. Ils sont amincis transversalement à l’écoulement du premier fluide pour réduire les pertes de charges, et donc augmenter le débit possible. Les tubes 34 placés
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BE2016/5734 dans le prolongement les uns des autres selon l’écoulement du premier fluide sont séparés par les passages 36. De même, d’autres passages 36 séparent les tubes superposés. Puisque ces passages 36 communiquent les uns avec les autres, la matrice devient traversante et l’écoulement du premier fluide peut circuler en ligne droite tout comme en diagonale par rapport au flux secondaire 20.
La figure 5 représente une matrice 130 d’échangeur de chaleur selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Cette figure 6 reprend la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numération étant toutefois incrémentée de 100. Des numéros spécifiques sont utilisés pour les éléments spécifiques à ce mode de réalisation.
La matrice 130 est représentée de face telle que la rencontre l’écoulement du premier fluide lorsqu’il pénètre la traversée. Le réseau forme un maillage 144, par exemple avec des voies reliées les unes aux autres en formant des polygones. Le maillage 144 peut éventuellement former des carrés. Les mailles du maillage 144 peuvent entourer des canaux 146 dans lesquels circule le premier fluide. Ces canaux 146 peuvent être séparés les uns des autres par le maillage 144. Le réseau comporte une cloison 148 qui marque la séparation entre le premier et le deuxième fluide. L’échange thermique s’effectue au travers de cette cloison 148. Elle forme également la structure de la matrice 130. A l’intérieur, les canaux 146 sont barrés par des d’ailettes successives (138 ; 140), préférentiellement par plusieurs séries d’ailettes successives.
La figure 6 montre un agrandissement d’un canal 146 représentatif de ceux représentés en figure 5.
Les ailettes (138 ; 140) sont implantées sur la cloison 148. Elles peuvent en relier les faces opposées. Les ailettes (138 ; 140) peuvent former des croix, par exemple par réunion de deux ailettes coplanaires et sécantes. En outre, l’ensemble des ailettes (138 ; 140) peut former une enfilade de croix successives. Les différentes croix sont pivotées les unes par rapport aux autres afin d’optimiser l’échange de chaleur tout en limitant les pertes de charges. Par exemple, chaque croix est pivotée de 22,5° par rapport à sa croix en amont. Un motif à quatre croix pivotées régulièrement peut être répété. Eventuellement, les croix forment des passages 136 hélicoïdaux à l’intérieur des canaux 146,
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BE2016/5734 par exemple quatre passages 136 hélicoïdaux enroulés les uns autour des autres. Les canaux 146 peuvent être droits ou torsadés.
La figure 7 est coupe partielle suivant l’axe 7-7 tracé sur la figure 5. Trois canaux 146 sont représentés, tout comme quatre portions de maillage 144 dans lesquels circule le deuxième fluide ; par exemple de l’huile.
Les ailettes (138 ; 140) et donc les croix qu’elles forment apparaissent en coupe. Les ailettes avant 138 sont visibles sur toute leurs longueurs tandis que les ailettes arrière 140 ne sont que partiellement visibles puisqu’elles restent en coupe. Les croix suivantes sont également partiellement représentées via leurs moyeux 150 de croisement de leurs ailettes.
Les croix sont formées dans des plans. Ces plans sont parallèles les uns aux autres, et inclinées par rapport aux flux secondaire 120 ; soit inclinés par rapport à l’écoulement du premier fluide. L’angle d’inclinaison ß les plans 152 d’ailettes et l’écoulement général du premier fluide peut être compris entre 30° et 60°. L’angle d’inclinaison ß peut éventuellement être égal à 45°. De cela découle que les passages 146 comprennent des tronçons inclinés par rapport à au sens général de l’écoulement du premier fluide au travers de la matrice 130.
Cet agencement incite le premier fluide à changer de tronçon à mesure qu’il circule, et à mieux refroidir les ailettes décalées.
La figure 8 représente un diagramme d’un procédé de réalisation d’une matrice d’échangeur de chaleur. La matrice réalisée peut correspondre à celles décrites en relation avec les figures 2 à 7.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes, éventuellement réalisées dans l’ordre qui suit :
(a) conception 200 de la matrice de l’échangeur, la matrice comprenant un corps monobloc avec des ailettes successives ;
(b) réalisation 202 de la matrice par fabrication additive selon une direction d’impression qui est inclinée par rapport aux directions principales des ailettes ou de chaque ailette. Cette inclinaison peut être comprise entre 30° et 50°.
Selon le cas, la direction d’impression peut être inclinée par rapport aux tubes d’un angle compris entre 30° et 50°. Le cas échéant, la direction d’impression peut être sensiblement parallèle aux canaux, ou inclinée de moins 10°, ou de moins de 4°.
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La fabrication additive peut être réalisée à partir de poudre, éventuellement en titane ou en aluminium. L’épaisseur des couches peut être comprise entre 20 pm et 50 pm, ce qui permet d’atteindre une épaisseur d’ailette de l’ordre de 0,35 mm, et des cloisons de 0,60 mm.
Les collecteurs peuvent être réalisés en tôles mécano-soudées, puis soudées aux extrémités de la matrice pour former un collecteur.
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Claims (20)

  1. Revendications
    1. Matrice (30 ; 130) d’échangeur de chaleur (24) entre un premier fluide et un deuxième fluide, notamment une matrice (30 ; 130) d’échangeur de chaleur pour une turbomachine (2), la matrice (30 ; 130) comprenant :
    une traversée pour l’écoulement du premier fluide ;
    un réseau s’étendant dans la traversée et dans lequel circule le deuxième fluide ;
    caractérisée en ce que le réseau supporte au moins deux ailettes successives (38 ; 40, 138 ; 140) selon l’écoulement du premier fluide, notamment des ailettes de refroidissement ;
    lesdites ailettes successives (38 ; 40, 138 ; 140) s’étendant dans le premier fluide suivant des directions principales inclinées l’une par rapport à l’autre.
  2. 2. Matrice (30; 130) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les directions principales des ailettes successives (38 ; 40, 138 ; 140) sont inclinées l’une par rapport à l’autre d’au moins 10°, ou d’au moins 45°.
  3. 3. Matrice (30 ; 130) selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que le premier fluide s’écoule au travers de la matrice (30 ; 130) selon un sens général d’écoulement ; entre les deux ailettes successives (38 ; 40, 138 ; 140), la matrice (30 ; 130) comprend un passage (46 ; 146) orienté transversalement par rapport audit sens général.
  4. 4. Matrice (30 ; 130) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les ailettes successives (38 ; 40, 138 ; 140) forment des croix successives selon l’écoulement du premier fluide, lesdites croix successives étant éventuellement pivotées l’une par rapport à l’autre.
  5. 5. Matrice (30 ; 130) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu’elle comprend plusieurs jeux d’ailettes successives (38 ; 40, 138 ; 140) disposées selon plusieurs plans successifs (152) suivant l’écoulement du premier fluide, lesdits plans étant éventuellement parallèles.
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  6. 6. Matrice (30 ; 130) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les ailettes successives (38 ; 40, 138 ; 140) s’étendent depuis une zone du réseau, en projection contre un plan perpendiculaire à l’écoulement du premier fluide, les ailettes successives se coupent à distance de ladite zone du réseau.
  7. 7. Matrice (30 ; 130) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les ailettes successives (38 ; 40, 138 ; 140) sont jointives, ou écartées l’une de l’autre selon la direction d’écoulement du premier fluide.
  8. 8. Matrice (30 ; 130) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce 10 que le réseau comprend une paroi (48 ; 148) séparant le premier fluide du deuxième fluide, les ailettes successives (38 ; 40, 138 ; 140) s’étendant depuis ladite paroi.
  9. 9. Matrice (30) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le réseau comprend une pluralité de tubes (34), éventuellement parallèles.
    15
  10. 10. Matrice (30) selon la revendication 9, caractérisée en ce que les tubes (34) présentent des profils en ellipse, en goutte d’eau, ou en losange.
  11. 11. Matrice (130) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le réseau comprend un maillage (144).
  12. 12. Matrice (130) selon la revendication 11, caractérisée en ce que le maillage
    20 (144) est profilé selon la direction d’écoulement du premier fluide.
  13. 13. Matrice (130) selon l’une des revendications 11 à 12, caractérisée en ce que le maillage (144) définit des canaux (146) pour l’écoulement du premier fluide, les canaux étant éventuellement de section quadrangulaire.
  14. 14. Turbomachine (2), notamment un turboréacteur comprenant un échangeur 25 de chaleur (24) avec une matrice (30 ; 130), des paliers (22), et une transmission (17) entraînant une soufflante (16), caractérisée en ce que la matrice (30 ; 130) est conforme à l’une des revendications 1 à 13, préférentiellement l’échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur air huile.
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  15. 15. Turbomachine (2) selon la revendication 14, caractérisée en ce que qu’elle comprend un circuit avec de l’huile formant le deuxième fluide, ladite huile étant notamment une huile de lubrification et/ou de refroidissement.
  16. 16. Turbomachine (2) selon l’une des revendications 14 à 15, caractérisée en ce qu’elle comprend une manche (16) de prélèvement d’air, ledit air formant le premier fluide.
  17. 17. Procédé de réalisation d’une matrice (30 ; 130) d’échangeur de chaleur (24) entre un premier fluide et un deuxième fluide, la matrice (30 ; 130) comprenant : une traversée pour l’écoulement du premier fluide ; un réseau s’étendant dans la traversée et dans lequel circule le deuxième fluide ; le procédé comprenant les étapes suivantes :
    (a) conception (200) de l’échangeur de chaleur (24) avec sa matrice (30 ; 130);
    (b) réalisation (202) de la matrice par fabrication additive suivant une direction d’impression ;
    caractérisé en ce que l’étape (b) réalisation comprend la réalisation d’ailettes (38 ; 40, 138 ; 140) s’étendant selon des directions principales qui sont inclinées par rapport à la direction d’impression, la matrice (30 ; 130) étant éventuellement conforme à l’une des revendications 1 à 13.
  18. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que les ailettes (38 ; 40, 138 ; 140) sont disposées dans des plans (152) inclinées par rapport à la direction d’impression d’un angle ß compris entre 20° et 60°, éventuellement compris entre 30° et 50°.
  19. 19. Procédé selon l’une des revendications 17 à 18, caractérisé en ce que l’étape (b) réalisation (202) comprend la réalisation de tubes (34) inclinés par rapport à la direction d’impression d’un angle compris entre 20° et 60°, éventuellement compris entre 30° et 50°.
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  20. 20. Procédé selon l’une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que l’étape (b) réalisation comprend la réalisation de canaux (144) sensiblement parallèles à la direction d’impression.
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