Brevet FR3136054A1 — publié le 20231201

Echangeur de chaleur (1) pour turbomachine comprenant : une paroi interne d’échange thermique (21) entre un premier circuit et un deuxième circuit, le premier circuit étant configuré pour recevoir un premier flux de fluide et le deuxième circuit étant configuré pour recevoir un deuxième flux de fluide ; une paroi externe (22) entourant le premier circuit et le deuxième circuit ; au moins une partie sécable de jonction (30), la partie sécable de jonction (30) comprenant : une première partie (31) reliée à la paroi interne d’échange thermique (21) et une deuxième partie (32) reliée à la paroi externe (22), et la résistance mécanique à la rupture entre la première partie (31) et la deuxième partie (32) étant inférieure à la résistance mécanique à la rupture entre la première partie (31) et la paroi interne d’échange thermique (21) et entre la deuxième partie (32) et la paroi externe (22). Figure pour l’abrégé : Fig. 7. Echangeur de chaleur en contre-courant pour turbomachine, turbomachine et procédé de fabrication de l’échangeur Le présent exposé concerne des échangeurs de chaleur pour une turbomachine, en particulier un échangeur de chaleur en contre-courant. On connait un échangeur de chaleur en contre-courant pour une turbomachine, permettant de réchauffer le gaz utilisé pour générer une puissance mécanique sur l’arbre moteur, en amont de son passage par la chambre de combustion, grâce à de l’énergie thermique extraite du gaz de combustion sortant de la chambre de combustion. On connait également un échangeur permettant d’alimenter le système de contrôle environnemental de la cabine d’un aéronef, ou bien permettant de maintenir différents systèmes de l’aéronef dans leur plage de fonctionnement en température, par exemple pour assurer le respect de valeurs de tolérances mécaniques. Lors de la fabrication de l’échangeur de chaleur en une seule pièce, typiquement par fabrication additive, l’absence de continuité de matière entre une paroi externe et une paroi interne peut entraîner des déformations qui résultent en l’apparition de fissures au sein de l’échangeur, ou encore un non respect de tolérances de fabrications. Ces défauts de fabrication peuvent entraîner un mauvais écoulement de fluide dans l’échangeur voire une fuite de fluide, entraînant une mauvaise efficacité thermique de l’échangeur. Ces problématiques associées à la fabrication de l’échangeur sont d’autant plus présentes dans le cas d’une fabrication par des méthodes additives. Toutefois, prévoir une continuité de matière la paroi externe et la paroi interne peut entraîner une transmission de contraintes entre des pièces soumises à des contraintes thermomécaniques extrêmes en fonctionnement de l’échangeur, pouvant ainsi engendrer une rupture au sein de l’échangeur. Le présent exposé vise à remédier au moins en partie à ces inconvénients. A cet effet, le présent exposé concerne un échangeur de chaleur pour turbomachine comprenant : une paroi interne d’échange thermique entre un premier circuit et un deuxième circuit, le premier circuit étant configuré pour recevoir un premier flux de fluide et le deuxième circuit étant configuré pour recevoir un deuxième flux de fluide ; une paroi externe entourant le premier circuit et le deuxième circuit ; au moins une partie sécable de jonction, la partie sécable de jonction comprenant : une première partie reliée à la paroi interne d’échange thermique et une deuxième partie reliée à la paroi externe, et la résistance mécanique à la rupture entre la première partie et la deuxième partie étant inférieure à la résistance mécanique à la rupture entre la première partie et la paroi interne d’échange thermique et la résistance mécanique à la rupture entre la première partie et la deuxième partie étant inférieure à la résistance mécanique à la rupture entre la deuxième partie et la paroi externe. On entend par fluide tout type de liquide ou de gaz, notamment tout type de liquide ou de gaz de turbomachine. Par exemple, le fluide peut désigner un gaz de combustion, de l’air, une huile de librification, etc. On entend par paroi une structure matérielle ayant un volume, et non une face ou surface de volume nul. On entend par paroi interne une paroi qui délimite le premier flux de fluide et le deuxième flux de fluide au sein de l’échangeur de chaleur. On entend par paroi externe une paroi qui délimite un volume intérieur de l’échangeur de chaleur d’un volume situé à l’extérieur de l’échangeur de chaleur. Une paroi interne d’échange thermique est donc une paroi de l’échangeur de chaleur qui n’est pas une paroi externe. De façon générale, on entend par « interne » un élément interne à l’échangeur de chaleur, et on entend par « externe » un élément externe à l’échangeur de chaleur. On entend par rupture entre deux pièces une rupture complète ou une rupture partielle de la liaison entre les deux pièces. On entend par rupture entre deux parties d’une pièce une rupture complète ou une rupture partielle entre lesdites deux parties. On entend par résistance mécanique à la rupture, la résistance mécanique à la rupture en réponse à effort simple ou composé, répété ou non, notamment en traction, en compression, en cisaillement, et/ou en flexion, ou tout autre mode de chargement connu de l’homme du métier. Autrement dit, la résistance mécanique à la rupture entre la première partie et la deuxième partie est inférieure à la résistance mécanique à la rupture entre la première partie et la paroi interne d’échange thermique, et la résistance mécanique à la rupture entre la première partie et la deuxième partie est inférieure à la résistance mécanique à la rupture entre la deuxième partie et la paroi externe si, suite à l’application d’un effort sur l’ensemble formé de la paroi interne d'échange thermique, de la paroi externe et de la partie sécable de jonction et entraînant la rupture au sein dudit ensemble, la rupture est localisée dans la première partie et/ou la deuxième partie de la partie sécable de jonction. La partie sécable de jonction permet de supporter la paroi interne d'échange thermique et la paroi externe. Ainsi, avant rupture, la partie sécable de jonction permet de supporter la paroi interne d’échange thermique et la paroi externe. Cela permet de réduire les déformations des parois en cours de fabrication, améliorant ainsi le respect des tolérances de fabrication et donc la fabricabilité de l’échangeur. . En cas de contrainte mécanique ou thermomécanique entraînant la rupture, la rupture est localisée et/ou circonscrite à la partie sécable de jonction. La rupture circonscrite à la partie sécable de jonction permet ainsi de prévenir un endommagement de la paroi interne d'échange thermique et de la paroi externe de l’échangeur de chaleur, et réduire ainsi les risques de perte d’étanchéité entre le premier flux de fluide et le deuxième flux de fluide, ou de l’un parmi le premier flux de fluide et le deuxième flux de fluide vers l’extérieur de l’échangeur de chaleur. Un tel échangeur de chaleur présente en outre l’avantage d’être particulièrement adapté pour une fabrication par un procédé de fabrication impliquant des méthodes de fabrication additives, permettant ainsi une fabrication facilitée de l’échangeur de chaleur. Dans certains modes de réalisation, l’échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur en contre-courant. Dans certains modes de réalisation, l’échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur à plaques et/ou à ailettes. Dans certains modes de réalisation, les plaques et/ou les ailettes font saillie depuis la paroi interne d'échange thermique. Dans certains modes de réalisation, la partie sécable de jonction a une section transverse minimale comprise entre 10 % et 70 % de la section transverse maximale de la partie sécable de jonction, de préférence entre 20 % et 50 %. Sauf mention contraire, les dimensions indiquées ci-après correspondent aux dimensions mesurées dans l’échangeur de chaleur à température ambiante en l’absence de circulation des fluides de turbomachine dans l’échangeur. La section transverse de la partie sécable de jonction est mesurée dans un plan transverse, c’est-à-dire un plan normal à la direction d’espacement. La direction d’espacement est la direction selon laquelle la partie sécable de jonction s’étend entre la paroi interne d'échange thermique et la paroi externe. Le terme « direction » désigne une droite non orientée. Le terme « sens » désigne une orientation sur une droite. Par direction transverse est compris une direction perpendiculaire à la direction d’espacement. De telles dimensions de la partie sécable de jonction permettent d’assurer une concentration de contraintes au niveau du rétrécissement associé à la section transverse minimale, et ainsi d’assurer la localisation de la rupture dans la partie sécable de jonction, en particulier au niveau du rétrécissement. Dans certains modes de réalisation, la partie sécable de jonction a une section transverse minimale comprise entre 0,01 mm² et 5 mm², de préférence comprise entre 0,05 mm² et 0,1 mm². Une telle valeur de section transverse minimale permet de réduire une influence aérodynamique de la partie sécable de jonction sur un écoulement de fluide entre la paroi interne d'échange thermique et la paroi externe. Dans certains modes de réalisation, une longueur minimale de la partie sécable de jonction selon une direction d’écoulement de fluide est comprise entre 0,1 mm et 5 mm, de préférence entre 0,3 mm et 3 mm. Dans le cas d’un échangeur en contre-courant, la direction d’écoulement de fluide est commune au premier flux de fluide et au deuxième flux de fluide. Dans un échangeur en contre-courant, le premier flux de fluide et le deuxième flux de fluide s’écoulent dans des sens différents. Dans certains modes de réalisation, l’épaisseur de la partie sécable de jonction est comprise entre 0,05 mm et 4 mm, de préférence entre 0,1 mm et 2 mm. L’épaisseur de la partie sécable de jonction est mesurée selon la direction d’espacement. L’épaisseur de la partie sécable de jonction correspond à la distance entre la paroi interne de jonction et la paroi externe. Une telle distance entre la paroi interne d’échange thermique et la paroi externe est suffisamment faible pour permettre de limiter le flux de fluide circulant en périphérie de l’échangeur de chaleur, c’est-à-dire le flux de fluide contournant la paroi interne d’échange thermique, et ainsi assurer que la plus grande partie du flux de fluide peut contribuer à un échange thermique avec l’autre flux de fluide parmi le premier flux de fluide et le deuxième flux de fluide au moyen de la paroi interne d’échange thermique. Ainsi, la réduction de l’efficacité thermique de l’échangeur de chaleur peut être limitée. Une telle distance entre la paroi interne d’échange thermique et la paroi externe est suffisamment élevée pour empêcher un contact entre la paroi interne d’échange thermique et la paroi externe, ce qui formerait un pont thermique vers l’extérieur de l’échangeur de chaleur et réduirait l’efficacité thermique de l’échangeur de chaleur. Dans certains modes de réalisation, l’échangeur de chaleur comprend une pluralité de parties sécables de jonction sensiblement alignées selon une direction d’écoulement de fluide au sein de l’échangeur de chaleur. Cet alignement permet d’assurer le support de la paroi interne d'échange thermique et de la paroi externe par la partie sécable de jonction le long de l’échangeur de chaleur. L’alignement permet en outre de réduire la perturbation de l’écoulement de fluide et ainsi de prévenir une réduction de l’efficacité thermique de l’échangeur de chaleur. Dans certains modes de réalisation, le ratio de la longueur selon la direction d’écoulement de fluide d’une partie sécable de jonction par la distance entre deux parties sécables de jonction consécutives alignées selon la direction d’écoulement de fluide est compris entre 20 % et 80%, de préférence entre 35 % et 75 %. Un tel ratio permet d’assurer le soutien de la paroi interne d’échange et de la paroi externe par la partie sécable d’échange le long de la direction d’écoulement de fluide. L’invention concerne également une turbomachine comprenant un échangeur de chaleur selon la présente invention. Dans certains modes de réalisation, le premier circuit est relié à un compresseur et le deuxième circuit est relié à une turbine. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur comprenant au moins une étape de fabrication additive, de préférence une étape de fabrication additive sur lit de poudre. La partie sécable de jonction permet de réduire les déformations associées à la fabrication par méthode additive, par exemple en soutenant la paroi interne d'échange thermique et la paroi externe en cours de fabrication, ou encore en réduisant des déformations associées à des variation thermiques pendant la fabrication et/ou en fonctionnement de l’échangeur. La partie sécable de jonction permet ainsi de maintenir une distance maximale entre la paroi interne d'échange thermique et la paroi externe. Cela permet de réduire le flux de fluide contournant les parois internes d’échange thermique en passant par l’espace formé entre la paroi interne d’échange thermique et la paroi externe, prévenant ainsi une réduction de l’efficacité thermique de l’échangeur de chaleur. La partie sécable de jonction peut, de façon limitée, former un pont thermique entre la paroi interne d’échange thermique et l’extérieur de l’échangeur de chaleur. Du fait des propriétés de résistance mécanique de la partie sécable de jonction, la rupture au sein de la partie sécable de jonction entraîne la rupture du pont thermique associé. Ainsi, la partie sécable de jonction peut contribuer à consolider la structure de l’échangeur de chaleur au cours de sa fabrication par méthode additive, sans pour autant dégrader significativement l’efficacité thermique de l’échangeur de chaleur une fois la partie sécable de jonction rompue. D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées. La est une vue en coupe d’une turbomachine comprenant un échangeur de chaleur en contre-courant. La est une vue schématique en perspective d’un échangeur de chaleur en contre-courant. La est une vue schématique en coupe selon le plan de coupe III-III de la . La est une vue schématique d’une face de l’échangeur de chaleur. La est une vue en perspective correspondant à un agrandissement de la loupe V de la . La est une vue schématique en coupe selon le plan de coupe VI de la . La est une vue en perspective d’une partie sécable de jonction selon un mode de réalisation. La est une vue latérale d’une partie sécable de jonction selon le mode de réalisation. La est une projection selon le plan IX d’une partie sécable de jonction selon le mode de réalisation. Echangeur de chaleur (1) pour turbomachine comprenant : une paroi interne d’échange thermique (21) entre un premier circuit et un deuxième circuit, le premier circuit étant configuré pour recevoir un premier flux de fluide et le deuxième circuit étant configuré pour recevoir un deuxième flux de fluide ; une paroi externe (22) entourant le premier circuit et le deuxième circuit ; au moins une partie sécable de jonction (30), la partie sécable de jonction (30) comprenant : une première partie (31) reliée à la paroi interne d’échange thermique (21) et une deuxième partie (32) reliée à la paroi externe (22), et la résistance mécanique à la rupture entre la première partie (31) et la deuxième partie (32) étant inférieure à la résistance mécanique à la rupture entre la première partie (31) et la paroi interne d’échange thermique (21) et la résistance mécanique à la rupture entre la première partie (31) et la deuxième partie (32) étant inférieure à la résistance mécanique à la rupture entre la deuxième partie (32) et la paroi externe (22). Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1, dans lequel l’échangeur de chaleur (1) est un échangeur de chaleur en contre-courant. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la partie sécable de jonction (30) a une section transverse minimale comprise entre 10 % et 70 % de la section transverse maximale de la partie sécable de jonction (30), de préférence entre 20 % et 50 %. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la partie sécable de jonction (30) a une section transverse minimale comprise entre 0,01 mm² et 5 mm². Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une longueur minimale de la partie sécable de jonction (30) selon une direction d’écoulement de fluide au sein de l’échangeur de chaleur (1) est comprise entre 0,1 mm et 5 mm, de préférence entre 0,3 mm et 3 mm. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’épaisseur de la partie sécable de jonction (30) est comprise entre 0,05 mm et 4 mm, de préférence entre 0,1 mm et 2 mm. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une pluralité de parties sécables de jonction (30) sensiblement alignées selon une direction d’écoulement de fluide au sein de l’échangeur de chaleur (1). Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 7, dans lequel le ratio de la longueur selon la direction d’écoulement de fluide d’une partie sécable de jonction (30) par la distance entre deux parties sécables de jonction (30) consécutives alignées selon la direction d’écoulement de fluide est compris entre 20 % et 80 %, de préférence etre 35 % et 75 %. Turbomachine (101) comprenant un échangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Turbomachine (101) selon la revendication 9, dans laquelle le premier circuit est relié à un compresseur (104) et le deuxième circuit est relié à une turbine (107). Procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant au moins une étape de fabrication additive sur lit de poudre.