Brevet FR3084699A1 — publié le 20200207

ECHANGEUR THERMIQUE POUR TURBOMACHINE ET PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIE DOMAINE [1] La présente invention concerne un échangeur thermique et plus particulièrement le refroidissement de l'huile dans un moteur d'avion. CONTEXTE [2] La figure 1 représente une turbomachine 10 à double flux qui comprend des pièces mobiles qui frottent contre d'autres pièces mobiles ou contre des pièces fixes, cette liaison est par exemple un palier. Pour ne pas se rompre à cause de l'échauffement dû aux frottements, les pièces sont arrosées d'huile qui permet d'une part de limiter (ou contenir) leur échauffement et, d'autre part, de les lubrifier pour faciliter le glissement des pièces les unes sur les autres. [3] L'huile circule dans un circuit pourvu d'échangeurs thermiques, notamment des échangeurs huile/air 12, comme représenté en figure 2, ayant une matrice, sous la forme d'une conduite sinueuse conformée de manière à réaliser un échange de chaleur, dans laquelle l'huile provenant desdites pièces est introduite puis refroidie avant d'être de nouveau injectée sur lesdites pièces. L'échangeur thermique 12 représenté en figure 2 est un échangeur thermique 12 annulaire qui est monté sur la face radialement interne ou externe (par rapport à l'axe longitudinal 14 de la turbomachine) d'une virole annulaire 16 délimitant radialement vers l'extérieur ou l'intérieur une veine annulaire d'écoulement d'un flux d'air secondaire. [4] La figure 3 représente de manière schématique le principe de circulation d'un fluide à refroidir, en particulier de E'huile, dans l'échangeur de chaleur 12 comme représenté en figure 2. L'échangeur de chaleur 12 comprend une partie annulaire 18 comportant un premier circuit 20 formé de premier conduits 22 et de seconds conduits 24 pour la circulation d'huile à 2 refroidir et un second circuit 26 formé d'un premier conduit 28 et d'un second conduit 30 pour la circulation d'huile de décongélation des premiers 22 et seconds 24 conduits du premier circuit 20. L'échangeur 12 est un échangeur annulaire qui s'étend autour de l'axe 14 de la turbomachine. Sur la figure 3 5 sont représentées la dimension longitudinale de l'échangeur 12 selon la direction L et la dimension circonférentielle de l'échangeur 12 selon la direction C. [005] Comme cela est visible, les premiers conduits 22 du premier circuit 20 comprennent des premières portions 22a qui s'étendent entre une entrée 32 10 de fluide et un premier organe 34a de liaison fluidique et des secondes portions 22b qui s'étendent entre un second organe 34b de liaison fluidique et une sortie 36 de fluide. Les seconds conduits 24 du premier circuit 20 s'étendent entre le premier organe 34a de liaison fluidique et le second organe 34b de liaison fluidique. De cette manière; 'tuile s'écoule depuis 15 l'entrée 32 de fluide; dans les premières portions 22a des premiers conduits 22, dans le premier organe 34a de liaison fluidique, dans les seconds conduits 24 du premier circuit 20, dans le second organe 34b de liaison fluidique, dans les secondes portions 22b des premiers conduits 22 puis vers la sortie 36 d'huile. 20 [006] Le premier conduit 28 du second circuit 26 comprend une première portion 28a qui s'étend entre l'entrée 32 de fluide et le premier organe 34a de liaison fluidique et une seconde portion 28b qui s'étend entre le second organe 34b de liaison fluidique et la sortie 36 de fluide. [007] Le second conduit 30 du second circuit 26 s'étend entre le premier 25 organe 34a de liaison fluidique et le second organe 34b de liaison fluidique. De cette manière, l'huile s'écoulent depuis l'entrée 32 de fluide, dans la première portion 28a du premier conduit 28, dans le premier organe 34a de liaison fluidique: dans le second conduit 30, dans le second organe 34b de liaison fluidique, dans la seconde portion 28b du premier conduit 28 du second circuit 26 puis vers la sortie d'huile 36. Ainsi conformé, l'huile du second circuit 26 peut permettre une décongélation du premier circuit 20 lorsque cela s'avère nécessaire. [8] Comme cela est visible, les organes 34a, 34b de liaison ainsi utilisés pour réaliser la liaison fluidique entre les premiers conduits 22, 28 et les 5 seconds conduits 24, 30 du premier circuit 20 et du second circuit 26. Toutefois, ces pièces sont compliquées à réaliser puisqu'elles doivent comprendre des canaux de recirculation d'huile. De plus; du fait de l'indépendance structurelle de ces organes 34a, 34b de liaison, il est nécessaire de les fixer par soudure ou brasure à la partie annulaire, ce qui 10 impose une vigilance particulière puisqu'il est impératif qu'aucune soudure ou brasure ne vienne obturer, même partiellement; l'écoulement d'huile dans le premier circuit 2C ou le second circuit 26. Il est dès lors nécessaire de mettre en place des opérations de contrôle qualité qui sont longues et couteuses. Par ailleurs; la fixation de ces organes 34a, 3,1b de liaison les 15 rend non démontables, ce qui n'est pas pratique lorsque l'on souhaite pouvoir inspecter simplement le premier circuit 20 et le second circuit 26. Enfin, étant donné l'emplacement de l'échangeur thermique 12 de la veine annulaire d'écoulement d'air, il est essentiel que sa dimension radiale soit limitée afin de ne pas avoir à modifier le diamètre de la virole; ce qui 20 impacterait nécessairement les autres pièces qui y sont fixées. [9] L'invention proposée a notamment pour but d'apporter une solution simple et efficace aux problèmes précités de la technique antérieure. RESUME DE L'INVENTION [10] Il est ainsi proposé un échangeur thermique annulaire d'axe 15 longitudinal pour turbomachine, destiné par exemple à être supporté par une virole annulaire d'un carter de la turbomachine, comprenant une partie annulaire monobloc comprenant un premier circuit fluidique comportant au moins un premier conduit et au moins un second conduit s'étendant annulairement, caractérisé en ce que le premier conduit et le second conduit 4 débouchent dans une première cavité formée à une première extrémité circonférentielle de ladite partie annulaire et en ce qu'il comprend des moyens d'étanchéité amovibles qui sont rapportés au niveau de ladite première extrémité et configurés de manière à permettre un écoulement de 5 fluide depuis le second conduit, dans la première cavité puis dans le premier conduit. [011] Ainsi, la liaison fluidique au niveau d'une extrémité de l'échangeur thermique peut être réalisée directement à l'intérieur de la partie annulaire et non plus au moyen d'organes de liaison fluidique. En effet; il est ici important 10 de noter que la cavité qui assure la communication fluidique entre le premier conduit et le second conduit du premier circuit est formée dans la partie annulaire qui est monobloc à la différence de la technique antérieure où la liaison fluidique est réalisée dans les organes de liaison fluidique fixés par soudure ou brasure. 15 [012] Selon une autre caractéristique, la partie annulaire peut comprendre un second circuit fluidique comportant au moins un premier conduit et au moins un second conduit agencés de part et d'autre des premier conduit et second conduit du premier circuit dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale, et dans lequel premier conduit et le second conduit 20 du second circuit débouchent dans une seconde cavité formée au niveau de la première extrémité circonférentielle de ladite partie annulaire, les moyens d'étanchéité étant également rapportés au niveau de ladite première extrémité de manière à permettre un écoulement de fluide depuis le second conduit du second circuit, dans la seconde cavité puis dans le premier 25 conduit du second circuit. [13] La seconde cavité peut être formée radialerrient à l'extérieur de la première cavité. [14] La première cavité peut déboucher circonférent °liement au niveau de la première extrémité circonférentielle et les moyens d'étanchéité peuvent 30 comprendre un premier organe d'étanchéité monté au débouché de ladite première cavité. 5 [015] De même, la seconde cavité peut déboucher radialernent au niveau de la première extrémité circonférentielle et les moyens d'étanchéité peuvent comprendre un second organe d'étanchéité monté au débouché de ladite seconde cavité. 5 [016] L'invention est ainsi particulièrement intéressante lorsque la partie annulaire comprenant le premier circuit et le second circuit est réalisée par extrusion, les cavités sont ainsi réalisées après l'extrusion proprement dite et il suffit de réaliser un usinage subséquent pour réaliser les cavités de liaisons des premiers conduits avec les seconds conduits des premiers et 10 seconds circuits. Ces cavités étant réalisées depuis l'extérieur d'une préforme extrudée de la partie annulaire, on les obture de manière appropriée pour maintenir les cavités de liaisons fluidiques entre les premiers et seconds conduits des premier et second circuits. [17] Le premier conduit et le second conduit du second circuit peuvent être 15 obturés par des troisièmes organes d'étanchéité à leurs extrémités débouchant circonférentiellement au niveau de la première extrémité de la partie annulaire. [18] Egalement, le second organe peut présenter une forme en L dont une première partie est appliquée à étanchéité sur la face sur laquelle débouche 20 les premiers et seconds conduits des premier et second circuits. [19] Ce second organe peut présenter une seconde partie appliquée sur la partie annulaire de manière à obturer radialement la seconde cavité. Le second organe est de préférence fixé de manière amovible sur la partie annulaire. Cette fixation peut être réalisée par vissage par exemple. 25 [020] L'invention concerne également un procédé de fabrication de l'échangeur décrit ci-dessus, comprenant les étapes suivante : a) obtenir par extrusion une préforme de la partie annulaire au moyen d'une filière conformée de manière à ce que la préforme comprennent le premier conduit et le second conduit du premier 30 circuit, 6 b) réaliser une première cavité au niveau de la première extrémité circonférentielle de la partie annulaire; c) rapporter les moyens d'étanchéité amovibles au niveau de ladite première extrémité de manière à permettre un écoulement de 5 fluide depuis le second conduit, dans la première cavité puis dans le premier conduit. [021] Par ailleurs, le procédé peut être tel que la filière est conformée de manière à ce que la préforme comprennent le premier conduit et le second conduit du second circuit. 10 [022] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une turbomachine 15 selon la technique connue ; la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une partie d'un échangeur thermique annulaire montée dans la turbomachine de la figure 1 ; la figure 3 est une illustration schématique de l'échangeur de la figure 2 20 et de l'écoulement d'huile à l'intérieur de celui-ci ; la figure 4 est une vue schématique en perspective d'une première extrémité d'un échangeur de chaleur selon l'invention : les figures 5A et 5B sont des vues schématiques en perspective d'organes d'étanchéité montés sur ladite extrémité de l'échangeur de 15 chaleur ; la figure 6 est une vue schématique en perspective de la première extrémité de l'échangeur avec un autre organe d'étanchéité monté sur ladite extrémité ; 7 la figure 7 est une vue schématique en perspective avec éclatement de la première extrémité de l'échangeur ; la figure 8 est une vue schématique en coupe de ladite première extrémité de l'échangeur thermique, la circulation d'huile étant illustrée. 5 DESCRIPTION DETAILLEE [1] On se réfère maintenant aux figures 4 à 6 qui représentent un échangeur de chaleur 12a selon l'invention. De manière similaire à ce qui a été décrit en référence à la figure 3, l'échangeur 12a comprend une portion annulaire 18 comportant également un premier circuit fluidique 37 d'huile 10 comportant une pluralité de premiers conduits 38 et de seconds conduits 40 sensiblement parallèles les uns aux autres, les premiers conduits 38 comprenant des premières et secondes portions 38b. L'échangeur 12a comprend également un second circuit fluidique 42 de décongélation comportant un premier conduit 44 et un second conduit 46 parallèles, le 15 premier conduit 44 comportant une première portion (non visible) et une seconde portion 44b. [2] Les premiers conduits 38, 44 et seconds conduits 40, 42 des premier et second circuits 37, 42 sont tout à fait similaires à ce qui a été décrit précédemment en référence à la figure 3 et diffèrent de ceux-ci uniquement 20 par leur liaison fluidique les uns aux autres au niveau des extrémités circonferifentielles de l'échangeur thermique. Egalement, ce qui sera décrit en référence à la première extrémité circonférentielle 13 de l'échangeur thermique est également valable pour la seconde extrémité circonférentielle opposée. Ainsi, la description ne sera effectuée et représentée qu'en relation 25 avec la première extrémité 13 circonférentielle de l'échangeur 12a à l'aide de la seconde portion 44b du premier conduit 44 du premier circuit 37 et du second conduit 40 du premier circuit 37 ainsi qu'à l'aide de la seconde portion 44b du premier conduit 44 et du second conduit 46 du second circuit 42. [3] L'invention propose donc de réaliser une liaison fluidique des premiers conduits 38 et seconds conduits 40 du premier circuit 37 ainsi que la liaison fluidique du premier conduit 44 et du second conduit 46 du second circuit 42 sans avoir à utiliser un organe de liaison structurellement indépendant de la 5 partie annulaire 18 de l'échangeur de chaleur. [4] Afin de réaliser, l'échangeur 12a de chaleur, on procède tout d'abord à l'obtention d'une préforme de la partie annulaire 18 de l'échangeur 12a qui est dans un matériau bon conducteur de la chaleur tel qu'un alliage d'aluminium par exemple. Pour cela, on utilise une filière permettant 10 l'obtention simultanément des premiers conduits 38 et seconds conduits 40 du premier circuit 37 et du premier conduit 44 et du second conduit 46 du second circuit 42. A l'issue de cette étape, les premiers conduits 38, 44 et seconds conduits 40, 46 des premier 37 et second 42 circuits s'étendent de la première extrémité 13 à la seconde extrémité de la partie annulaire 18 et 15 débouchent en direction circonférentielle au niveau desdites extrémités. Dans une seconde étape ultérieure, on réalise une première cavité 48 et une seconde cavité 50 au niveau de la première extrémité 13 circonférentielle. La première cavité 48 débouche en direction circonférentielle et les secondes portions 38b des premiers conduits 38 et les seconds conduits 40 20 du premier circuit 37 débouchent dans la première cavité 48. La seconde cavité 50 débouche en direction radiale, plus particulièrement radialement vers l'extérieur. Cette seconde cavité 50 présente une forme allongée selon l'axe longitudinal L. Cette seconde cavité 50 est reliée à ses deux extrémités axiales à deux perçages 52 débouchant pour l'un dans la seconde portion 25 44b du premier conduit 44 du second circuit 42 et pour l'autre dans le second conduit 46 (figures 7 et 8). [5] Afin de réaliser de permettre une circulation d'huile dans chacun du premier circuit 37 et du second circuit 42, on ajoute des moyens d'étanchéité. Ces moyens d'étanchéité comprennent un premier organe 54 d'étanchéité, 30 un deuxième organe 56 d'étanchéité et des troisièmes organes 58 d'étanchéité. [6] Le premier organe 54 d'étanchéité, visible en figure 5B, présente une forme allongée en direction longitudinale L et comprend une gorge annulaire 60 dans laquelle est monté un joint d'étanchéité (non représenté). Ce premier organe 54 d'étanchéité est monté dans la première cavité 48 et est 5 dimensionné pour qu'une face de celui-ci viennent en vis-à--vis des débouchés des secondes portions 38b des premiers conduits 38 et des débouchés des seconds conduits 40 du premier circuit 37 niais sans les obturer, ceci afin de permettre un écoulement d'huile des seconds conduits 40 vers les secondes portions 38b des seconds conduits 38. Le joint 10 d'étanchéité évite les fuites d'huile. [7] Les troisièmes organes 58 d'étanchéité sont insérés, au niveau de la première extrémité 13 de la partie annulaire 18, dans le débouché de la seconde portion 44b du premier conduit 44 du second circuit 42 et dans le débouché du second conduit 46 du second circuit 42. Chacun des troisièmes 15 organes 58 comprend une gorge annulaire 62 dans laquelle est monté un joint d'étanchéité (non représenté) de manière similaire à ce qui a été décrit en référence au premier organe 54, la fonction étant identique. [8] Le deuxième organe 56 permet d'obturer le débouché de la seconde cavité 50, plus particulièrement de la recouvrir radialement. Une gorge 20 annulaire 64 est formée autour de la périphérie du débouché de la seconde cavité 50. La gorge annulaire 64 est destinée â recevoir un joint d'étanchéité (non représenté). Le deuxième organe 56 présente une forme en L comportant une première partie 56a sensiblement plane destinée à venir s'appliquer en direction circonférentielle sur le premier organe 54 et les 25 troisièmes organes 58. Il comprend également une seconde partie 56b présentant, sur sa face radialernent interne (en direction de l'axe 14), un premier bossage 66a et un second bossage 66b agencés de part et d'autre de la seconde cavité 50 en direction circonférentielle lorsque le deuxième organe 56 est monté sur la partie annulaire 18. Le premier bossage 66a et 30 le second bossage 66b coopèrent respectivement avec un premier évidement 68a et un second évidement 68b formés sur la face radialement 10 externe de la partie annulaire 18. Le premier évidement 68a et le second évidement 68b sont formés en direction circonférentielle de part et d'autre de la seconde cavité 50. Ainsi, lorsque la seconde partie 561) du deuxième organe 56 est montée sur la première extrémité 13 de la partie annulaire 18, 5 les bossages 66a, 66b assurent un blocage circonférentiel du deuxième organe 56 sur la partie annulaire 18. Des vis de fixation traversent la seconde partie et sont vissées dans la partie annulaire 18, des premières vis 70a traversant le premier bossage 66a, des secondes vis 70b traversant le second bossage 66b et des troisièmes vis 70c traversant une zone de la 10 seconde partie 56b du second organe 56 distincte des premier 66a et second 66h bossages. [9] Selon la réalisation exposée précédemment, il est possible de démonter les moyens d'étanchéité, ce qui autorise un contrôle de l'échangeur au besoin. Par ailleurs, d'autres moyens de fixation amovibles 15 peuvent être utilisés de sorte que l'invention n'est pas limitée à la seule utilisation de vis de fixation. On comprend que les moyens de fixationfliaison rigide amovibles devront permettre un montage et un démontage rapide. [10] Si l'on souhaite utiliser la même technique de liaison fluidique au niveau de la seconde extrémité de l'échangeur 12a que celle exposée ci- 20 dessus au niveau de la première extrémité, il est ainsi possible après l'étape d'extrusion de former une première cavité 48 et une seconde cavité 50 au niveau de la seconde extrémité et d'ajouter des moyens d'étanchéité tels que ceux décrits ci-dessus. [11] Egalement, le ou les secondes cavités 50 pourraient déboucher 25 radialement vers l'intérieur dans le cas où l'échangeur REVENDICATIONS1. Echangeur thermique (12a) annulaire d'axe longitudinal (L) pour turbomachine, destiné par exemple à être supportée par une virole annulaire d'un carter de la turbomachine, comprenant une partie annulaire (18) monobloc comprenant un premier circuit fluidique (37) comportant au moins un premier conduit (38) et au moins un second conduit (40) s'étendant annulairement, caractérisé en ce que le premier conduit (38) et le second conduit (40) débouchent dans une première cavité (48) formée à une première extrémité (13) circonférentielle de ladite partie annulaire (18) et en ce qu'il comprend des moyens d'étanchéité amovibles qui sont rapportés au niveau de ladite première extrémité (13) et configurés de manière à permettre un écoulement de fluide depuis le second conduit (38), dans la première cavité (48) puis dans le premier conduit (40). 2. Echangeur selon la revendication 1, dans lequel comprend un second circuit (42) fluidique comportant au moins un premier conduit (44) et au moins un second conduit (46) agencés de part et d'autre des premier conduit (38) et second conduit (40) du premier (37) circuit dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale (L), et dans lequel premier conduit (44) et le second conduit (46) du second circuit (42) débouchent dans une seconde cavité (50) formée au niveau de la première extrémité (13) circonférentielle de ladite partie annulaire (18), les moyens d'étanchéité étant également rapportés au niveau de ladite première extrémité (13) de manière à permettre un écoulement de fluide depuis le second conduit (46) du second circuit (42), dans la seconde cavité (50) puis dans le premier conduit (44) du second circuit (42). 3. Echangeur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première cavité (48) débouche circonférentiellement au niveau de la première extrémité (13) circonférentielle et dans lequel les moyens d'étanchéité comprennent un premier organe d'étanchéité (54) monté au débouché de ladite première cavité (48). 12 4. Echangeur selon la revendication 2 ou la revendication 3 dépendant de la revendication 2, dans lequel la seconde cavité (50) débouche radialement au niveau de la première extrémité (13) circonférentielle et dans lequel les moyens d'étanchéité comprennent un 5 second organe d'étanchéité (56) monté au débouché de ladite seconde cavité (50). 5. Echangeur selon l'une des revendications précédentes et la revendication 2, dans lequel le premier conduit (44) et le second conduit (46) du second circuit (42) sont obturés par des troisièmes organes (58) 10 d'étanchéité à leurs extrémités débouchant circonférentiellement au niveau de la première extrémité (13) de la partie annulaire (18). 6. Echangeur selon la revendication 4 ou les revendications 4 et 5, dans lequel le second organe (56) présente une forme en L dont une première partie (56a) est appliquée à étanchéité sur la face sur laquelle 15 débouche les premiers (38, 44) et seconds conduits (40, 46) des premier (37) et second (42) circuits. 7. Echangeur selon la revendication 6, dans lequel le second organe (56) présente une seconde partie (56b) appliquée sur la partie annulaire (18) de manière à obturer radialement la seconde cavité (50). 20 8. Echangeur selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le second organe (56) est fixé de manière amovible sur la partie annulaire (18). 9. Echangeur selon la revendication 8, dans lequel le second organe (56) est fixé par vissage sur la partie annulaire (18). 10. Procédé de fabrication de l'échangeur selon l'une des 25 revendications 1 à 9, dans lequel il comprend les étapes : a) obtenir par extrusion une préforme de la partie annulaire (18) au moyen d'une filière conformée de manière à ce que la préforme comprennent le premier conduit (38) et le second conduit (40) du premier circuit (37), 30 b) réaliser une première cavité (48) au niveau de la première extrémité (13) circonférentielle de la partie annulaire (18), 13 c) rapporter les moyens d'étanchéité amovibles au niveau de ladite première extrémité (13) de manière à permettre un écoulement de fluide depuis le second conduit (40), dans la première cavité (48) puis dans le premier conduit (38). 5