DE102005059717A1

DE102005059717A1 - Vorrichtung zum Austausch von Wärme für säurehaltige Gase

Info

Publication number: DE102005059717A1
Application number: DE102005059717A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr.-Ing. Grünenwald; Wolfgang Dipl.-Ing.(FH) Knödler
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2006-07-06

Abstract

Vorrichtung zum Austausch von Wärme zwischen einem säurehaltigen Gas und einem Wärmetauschermedium, mit zumindest einem Strömungskanal für das säurehaltige Gas, der im wesentlichen aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme zwischen einem säurehaltigen Gas und einem Wärmetauschermedium, mit zumindest einem Strömungskanal für das säurehaltige Gas. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Zufuhr von Verbrennungsluft zu einem Verbrennungsmotor, mit einer Ansaugleitung, einem Verdichtungselement, einer Ladeluftleitung und einem in der Ladeluftleitung angeordneten Ladeluftkühler mit zumindest einem Strömungskanal für Ladeluft, wobei die Verbrennungsluft in der Ansaugleitung oder in der Ladeluftleitung mit Abgas aus einer Abgasrückführleitung mischbar und anschließend durch den Ladeluftkühler führbar ist.

Bei solchen Vorrichtungen, beispielsweise bei luftgekühlten oder auch kühlmittelgekühlten Systemen, insbesondere bei Ladeluftkühlern, die beispielsweise von rückgeführtem Abgas im Falle einer Niederdruck-Abgasrückführung bei Dieselmotoren durchströmt werden, treten in Folge der relativ geringen Temperaturen, welche unter dem Taupunkt der Gasinhaltsstoffe liegen, Korrosionsprobleme im Ladeluftkühler auf, da sich bei spielsweise schwefelsaures Abgaskondensat und gegebenenfalls auch Chloride aus der Ansaugluft ansammeln. Ladeluftkühler für diese Anwendungsfälle werden aus diesem Grund üblicherweise aus nichtrostenden Stählen hergestellt.

Es ist unter Umständen eine Aufgabe der Erfindung, Vorrichtungen der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere in ihrer Herstellung einfacher und/oder kostengünstiger zu gestalten. Insbesondere sollen wesentliche Bauteile eines Wärmeübertragers, insbesondere Ladeluftkühlers, wie Rohre, Rohrböden, Luftkästen und dergleichen, vor tiefengängiger Korrosion durch ein säurehaltiges Gas geschützt werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 und 2.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme zumindest einen, bevorzugt zwei oder mehr Strömungskanäle für ein säurehaltiges Gas auf, die im wesentlichen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.

Ein säurehaltiges Gas im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Gas, das absichtlich oder unabsichtlich mit festen und/oder flüssigen Zusätzen angereichert ist, die selbst oder in wässriger Lösung einen pH-Wert kleiner 7, insbesondere kleiner 5, aufweisen. Beispiele für ein säurehaltiges Gas sind das insbesondere Schwefeloxide oder Schwefelsäure enthaltende Abgas eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Dieselmotors, oder die Ladeluft für einen Verbrennungsmotor, nachdem sie mit rückgeführtem Abgas gemischt wurde.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zur Zufuhr von Verbrennungsluft zu einem Verbrennungsmotor eine Ansaugleitung für sau erstoffhaltige Luft, insbesondere Umgebungsluft, ein Verdichtungselement, beispielsweise einen Turbolader und eine Ladeluftleitung auf. In der Ladeluftleitung ist ein Ladeluftkühler mit zumindest einem, bevorzugt zwei oder mehr Strömungskanälen für die Ladeluft angeordnet. Eine Abgasrückführleitung mündet in die Ansaugleitung oder in die Ladeluftleitung vor dem Ladeluftkühler, so dass die Verbrennungsluft mit Abgas mischbar und das Gemisch durch den Ladeluftkühler führbar ist. Der oder die Strömungskanäle für die Ladeluft bestehen im wesentlichen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.

Um eine Zerstörung des oder der Strömungskanäle aufgrund des Säuregehaltes des Gases zu verhindern oder herauszuzögern, ist der oder die Strömungskanäle bevorzugt mit einem Korrosionsschutz versehen. Bevorzugt ist der Korrosionsschutz als Beschichtung, Plattierung, insbesondere Lotplattierung, Turbulenzeinlage und/oder Rippe ausgebildet. Bevorzugt ist eine Innenseite des Strömungskanals vollständig mit dem Korrosionsschutz bedeckt. Unter Umständen ist jedoch eine unvollständige und gegebenenfalls mit Aufwandsersparnis verbundene Bedeckung, beispielsweise aufgrund von Rissen, Poren oder Spalten einer Beschichtung oder Plattierung, ausreichend.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Korrosionsschutz elektrochemisch unedle Bereiche auf, die einen kathodischen Korrosionsschutz für zu schützende Bereiche, beispielsweise eines Kernmaterials des Strömungskanals, vorgesehen ist. Dabei ist nicht notwendigerweise ein vollständiger Überzug des zu schützenden Bereichs mit einem unedlen Material erforderlich, sondern vielmehr sind auch unedle Teilbereiche ausreichend, beispielsweise in Form von Einlagen, insbesondere Turbulenzeinlagen oder Rippen. Ebenfalls ist der Überzug nur in den Bereichen erforderlich, die in Kontakt mit dem korrosiven Gas sind, wobei insbesondere eine teilweise flächige Beschichtung ausreichend ist. Insbesondere werden einzelne Teile miteinander hartverlö tet. Das Verlöten kann insbesondere unter Vakuum oder unter Schutzgas mit oder ohne Flussmitteln erfolgen.

Auf Grund einer elektrochemischen Potentialdifferenz zwischen zu schützenden Bereichen und einem demgegenüber unedleren Korrosionsschutz oxidiert beziehungsweise korrodiert der Korrosionsschutz, nicht aber die edleren, zu schützenden Bereiche. Der Korrosionsschutz dient somit als Opferanode. Vorzugsweise steigert der Korrosionsschutz durch seine Oxidation den pH-Wert des säurehaltigen Gases beziehungsweise der darin enthaltenen sauren Medien.

Die elektrochemische Potentialdifferenz zwischen zu schützenden Bereichen und unedlen Bereichen des Korrosionsschutzes beträgt bevorzugt mindestens 20 mV, insbesondere mindestens 50 mV. Ein besonders bevorzugter Schutz ist bei einer Potentialdifferenz von mindestens 100 mV gegeben.

Um einen guten Korrosionsschutz der zu schützenden Bereiche zu gewährleisten, sind zumindest bereichsweise die mit einem korrosiven Medium in Kontakt stehenden Flächen mit einem unedlen Metall, einer unedlen Phase oder einer unedlen Legierung überzogen. Alternativ (oder zusätzlich) sind diese Flächen elektrisch leitend mit einem solchen unedlen Bereich verbunden.

Ein Kernmaterial des Strömungskanals besteht vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung der Reihe AA3xxx, insbesondere aus AA3003 oder AA3005, beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation und/oder aus Reinaluminium (AA1xxx), insbesondere AA1145 oder AA1050, beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation, und/oder aus einer Kupfer-haltigen Aluminiumlegierung der Reihe AA2xxx beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation und/oder einer Aluminiumlegierung der Reihe AA6xxx, insbesondere aus AA6063 beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation. Insbesondere im Falle geschweißter Rohre oder anderer geschweißter Bauteile ist ein erhöhter Kupfergehalt (> 0,5 Gew.-%) wünschenswert. Im Falle extrudierter Rohre bestehen dieselben bevorzugt aus AA3xxx Aluminiumlegierung beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation oder AA1xxx Reinaluminium beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation.

Als unedles Metall ist bevorzugt Zink vorgesehen. Im Falle einer unedlen Legierung oder Phase weist dieselbe bevorzugt einen Gehalt an Zink, Zinn, Indium und/oder Vanadium auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind in dem Strömungskanal Turbulenzeinlagen und/oder Rippen vorgesehen, die zum Einen den Wirkungsgrad verbessern und zum Anderen als Opferanode dienen, so dass zunächst die Turbulenzeinlagen/Rippen korrodieren, bevor anschließend das Kernmaterial angegriffen wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der Strömungskanal und die Einlage/Rippe unplattiert, wobei dann die Einlage/Rippe den Korrosionsschutz bildet. Bei vorteilhaften Varianten ist entweder der Strömungskanal oder die Einlage/Rippe oder beides mit einer Lotplattierung versehen, so daß der Strömungskanal und die Einlage/Rippe miteinander verlötbar sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen sehen einen bevorzugt als Plattierung ausgebildeten Korrosionsschutz entweder für den Strömungskanal oder für die Einlage/Rippe oder für beides vor.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Strömungskanal einen vier- oder fünflagigen Aufbau bestehend aus einem Kernmaterial, einer Lotplattierung innen und außen sowie einer besonders bevorzugt unter der Lotplattierung angeordneten Korrosionsschutzschicht innen und/oder außen.

Gemäß einer Variante weist der Strömungskanal auf der Innenseite nur eine Korrosionsschutzschicht auf und ist mit einer lotplattierten Turbulenzeinlage und/oder Rippe versehen.

Die Turbulenzeinlagen und/oder Rippen bestehen – bezogen auf die zu schützenden Kernbereiche – bevorzugt aus einem unedlen Material oder sind mit einem unedlen Metall, einer unedlen Phase oder einer unedlen Legierung überzogen. So sind beispielsweise Zink-haltige Turbulenzeinlagen vorteilhaft.

Die Turbulenzeinlagen und/oder Rippen bestehen bevorzugt aus einer der für den Strömungskanal oben erwähnten Aluminiumlegierungen, insbesondere aus zinkhaltigem oder zinkfreiem AA3xxx beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation, oder aus einer Aluminiumlegierung der Reihe AA7xxx, insbesondere AlZn1 beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation, oder der Reihe AA8xxx, insbesondere AA8006, AA8011 oder AA8079 beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation.

Bevorzugt ist eine AlSi-Lotplattierung vorgesehen, wobei die Plattierung unedle Elemente aufweist, und der Siliziumgehalt der Lotplattierung im Bereich von 4 bis 15 Gew.-%, insbesondere von 5 bis 12 Gew.-%, der Zinkgehalt im Bereich von 0,05 bis 10 Gew.-%, insbesondere von 0,2 bis 5 Gew.-%, und der Indium, Zinn und/oder Vanadiumgehalt in einem Bereich von 0,0 bis 0,3 Gew.-% liegt. Bei den unedlen Elementen handelt es sich bevorzugt um Zink und/oder Indium.

Die Dicke einer Plattierung ist bevorzugt möglichst konstant und beträgt 2 bis 40%, insbesondere 2 bis 30%, insbesondere 5 bis 20%, der Dicke des Kernmaterials insbesondere an seiner dünnsten Stelle.

Bevorzugt ist eine mehrschichtige Plattierung vorgesehen, wobei unter einer AlSi-Lotplattierung eine Schutzplattierung etwas edler oder unedler als die AlSi-Lotplattierung vorgesehen ist, die unedler als der zu schützende Bereich ist.

Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt unter Verwendung Zink-haltiger Flussmittel hartgelötet, wobei durch das Zink-haltige Flussmittel in den Verbindungsbereichen eine Zink-haltige Oberfläche entstanden ist, die unter Umständen als (zusätzliche oder ausschließliche) Opferanode dient.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 Eine Vorrichtung zur Zufuhr von Verbrennungsluft zu einem Verbren
nungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung und
2 eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme zwischen einem säurehaltigen Gas und einem Wärmetauschermedium gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist als Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zufuhr von Verbrennungsluft zu einem Verbrennungsmotor M ein System 10 mit einer Niederdruck-Abgasrückführung dargestellt. Die Leitungen der Niederdruckseite sind mit durchgezogenen Linien dargestellt, die der Hochdruckseite mit gebrochenen Linien. Die Strömungsrichtungen sind jeweils durch Pfeile verdeutlicht.
1 zeigt ein Beispiel einer Niederdruck-Abgasrückführung, wobei das rückzuführende, säurehaltige Abgas von dem vom Motor M kommenden Ab gasstrom niederdruckseitig, also nach einer Druckabsenkung, abgezweigt wird. Es wird durch die Abgasrückführleitung 40, in der vorzugsweise ein Abgaskühler 20 angeordnet ist, einer Ansaugleitung 30 zugeführt und dort mit nicht säurehaltiger Umgebungsluft gemischt. Das säurehaltige Gemisch wird von dem Verdichter V, vorzugsweise einem Abgasturbolader, angesaugt und als verdichtete Ladeluft in die Ladeluftleitung 50 gefördert.
Durch den in der Ladeluftleitung angeordneten Ladeluftkühler L wird die Ladeluft gekühlt und anschließend dem Motor M zugeführt. Der Ladeluftkühler L weist dabei erfindungsgemäß eine Vielzahl von Strömungskanälen für Ladeluft auf, die im wesentlichen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
Bei einem ähnlichen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abgasrückführleitung auf der Hochdruckseite angeordnet, zweigt also zwischen dem Motor und der Turbine des Abgasturboladers von der Abgasleitung ab und mündet zwischen dem Verdichter und dem Ladeluftkühler in die Ladeluftleitung.
2 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher in einer teilweisen Explosionsansicht, wie er beispielsweise als Abgaskühler oder Ladeluftkühler Anwendung findet. Die Bezugszeichen 1a und 1b beziehen sich auf eine Zuführung sowie eine Abführung für ein vorzugsweise flüssiges Kühlmittel. Bei diesem Kühlmittel handelt es sich bevorzugt um Wasser, insbesondere Wasser mit Zusatzstoffen, wie beispielsweise Glykol, aus dem Kühlkreislauf. Es können jedoch auch andere Kühlmittel, sowohl in einer gasförmigen als auch in einer flüssigen Phase, vorgesehen sein.
Die Bezugszeichen 3 und 4 beziehen sich auf eine Zuführung und eine Abführung von säurehaltigem Gas, beispielsweise des Abgases beziehungsweise der Ladeluft. Die Zu- und die Abführung sind in Form von Ein- bezie hungsweise Auslassflanschen ausgebildet, welche jeweils mit einer weiteren Zuleitung verbunden werden können. Diese Verbindungen können entweder dadurch zustande kommen, dass ein Rohr mit größerem Umfang über die Flansche geschoben wird, oder dass ein Rohr mit kleinerem Umfang in die Öffnung eingeschoben wird. Bevorzugt ist an den jeweiligen Flanschen ein Wulst 9 vorgesehen, der eine stabilere Verbindung zwischen dem Zuleitungsrohr und dem Flansch ermöglicht.
Das Bezugszeichen 6 bezieht sich auf ein Gehäuse für die Vorrichtung zum Austauschen von Wärme. Die Zuführung und Abführung für das Kühlmittel sowie die Zuführung und Abführung für das säurehaltige Gas sowie die Deckeleinrichtung 5 und die dieser gegenüberliegende Deckeleinrichtung sind nicht Bestandteil dieses Gehäuses.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Abgaskühler bestehend aus Luftkästen, Rohren und Böden, jeweils gefertigt aus einer AA3003 Aluminiumlegierung, vorgesehen. Hierbei ist auf den Rohren und Böden eine flächig möglichst aber nicht notwendigerweise vollständig durchgängige AlSi-Lotplattierung, vorliegend mit einem Siliziumgehalt von ca. 8–12 Gew.-%, mit Zink, wobei der Zinkgehalt vorliegend ca. 2–4 Gew.-% beträgt, in den mit dem Abgas in Kontakt kommenden Bereichen vorgesehen. Ferner enthält die AlSi-Lotplattierung geringe Mengen an Indium, Zinn und Vanadium (jeweils < 0,3 Gew.-%) sowie einen geringen Anteil an sonstigen Verunreinigungen. Die Plattierdicke beträgt vorliegend 5–15% der Rohrwandstärke.
Gemäß einer Variante ist auch an den Luftkästen eine entsprechende AlSi-Lotplattierung in den mit dem Abgas in Kontakt kommenden Bereichen vorgesehen.
Im Inneren des Abgaskühlers sind Turbulenzeinlagen oder Rippen zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Kühlers vorgesehen, welche gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus Reinaluminium (vorliegend der Reihe AA1145) mit einer der Lotplattierung der Rohre und Böden entsprechenden Lotplattierung bestehen.
Auf Grund der elektrochemischen Potentialdifferenz (vorliegend über 100 mV) zwischen dem edlen Kernbereich und der unedlen Beschichtung (Lotplattierung) oxidiert beziehungsweise korrodiert die unedle Beschichtung (insbesondere der Zink-Bestandteil). Dies hat den Effekt, dass der Korrosionsangriff flächig und insbesondere nicht tiefengängig, das heißt in Form von Lochkorrosion oder interkristalliner Korrosion, erfolgt. Hierbei werden als zusätzlicher Nebeneffekt unter Umständen die vorhandenen Wasserstofflonen reduziert, so dass sich der pH-Wert des Abgaskondensats zu unkritischeren, höheren Werten hin verschiebt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Abgaskühler mit Turbulenzeinlagen aus einer Aluminiumlegierung der Reihe AA7xxx, vorliegend AlZn1, vorgesehen, welche deutlich unedler als die zu schützenden Bauteile des Abgaskühlers sind, so dass zuerst die Turbulenzeinlagen korrodieren.
Als weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Abgaskühler vorgesehen, welcher als Kernbereich (Luftkästen, Rohre und Böden) eine AA3003 Aluminiumlegierung ohne Zink aufweist. Darüber ist eine Schicht (ca. 5% der Rohrwandstärke) aus AA3003 Aluminiumlegierung mit Zink und darüber ist eine Schicht (10% der Rohrwandstärke) in Form einer AlSi-Lotplattierung vorgesehen. Hierbei sind die Schichten insbesondere durchgehend sowohl in den Bereichen, die mit dem Abgas in Kontakt stehen, als auch in den übrigen Bereichen vorgesehen.
Gemäß einer Variante sind die Schichten nur in Teilbereichen vorgesehen, die in Kontakt mit dem Abgas stehen, wobei die Schichten nicht notwendigerweise durchgehend ausgebildet sein müssen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Wärmeübertrager mit MPE-(„multi-port extrusion")-Rohren insbesondere aus AA1050 Reinaluminium vorgesehen, welcher zum Einstellen eines geeigneten Zink-Diffusionsprofils beim Löten mit Hilfe eines Zink-haltigen Flussmittels verlötet wurde, weshalb in den gelöteten Bereichen von Luftkästen/Rohren/Böden/Rippen eine Zink-reiche Oberfläche vorgesehen ist. Der Wärmeübertrager weist dabei gemäß einem Ausführungsbeispiel Turbulenzeinlagen innerhalb einiger oder aller Rohre auf. Gemäß einer Variante ist der Wärmeübertrager ohne Turbulenzeinlagen ausgebildet.
Jede der beschriebenen Beschichtungen und Plattierungen ist vorzugsweise bereits vor der Fertigung der Vorrichtung auf dem jeweiligen Grundmaterial beziehungsweise Halbzeug aufgebracht. Ein Aufbringen auf die Innenseite der Strömungskanäle nach deren Fertigung ist jedoch ebenfalls möglich. In beiden Fällen besonders bevorzugt ist ein Aufbringen des Korrosionsschutzes in Verbindung mit einem organischen oder anorganischen Bindemittel, so dass der Korrosionsschutz zumindest vor einem Lötvorgang in einer chemisch oder physikalisch abgebundenen Matrix auf einer Innenseite des jeweiligen Strömungskanals angeordnet ist.
Die Rohre aller Ausführungsbeispiele sind vorzugsweise extrudiert, aus Blechen gefaltet, gelötet und/oder geschweißt. Neben der beschriebenen Rohrbündelbauweise ist eine entsprechende Ausgestaltung anderer gasführender Vorrichtungen, beispielsweise in Paket-, Scheiben- oder Stapelscheibenbauweise, ebenfalls möglich.
Folgende Abmessungen sind besonders vorteilhaft
Indirekter Abgaswärmetauscher:
Bei einem indirekten Abgaswärmetauscher wird das heiße Abgas durch ein Kühlmittel, insbesondere ein flüssiges Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser oder eine andere Flüssigkeit, gekühlt, das seinerseits in einem anderen Wärmetauscher, insbesondere in einem Kühlmittelkühler, gekühlt wird. Das Kühlmittel wird vorzugsweise im Kühlmittelkühler mit Luft gekühlt.
Direkter Abgaswärmetauscher:
Bei einem direkten Abgaswärmetauscher wird das heiße Abgas durch ein Kühlmittel, insbesondere durch ein gasförmiges Kühlmittel wie beispielsweise Luft, direkt gekühlt.
Die „Kanalhöhe Abgas" ist insbesondere die Höhe der Strömungskanäle, in denen das Abgas den Abgaswärmetauscher durchströmt.
Die „Kanalhöhe Kühlmittel" ist insbesondere die Höhe der Strömungskanäle, in denen das Kühlmittel den Abgaswärmetauscher durchströmt.
Die „Strömungslänge Kühlmittel" ist insbesondere die Länge des Strömungsweges, die das Kühlmittel im Abgaswärmetauscher durchströmt, insbesondere die Gesamtlänge des Abgaswärmetauschers.
Die „Strömungslänge Abgas" ist insbesondere die Länge des Strömungsweges, die das Abgas im Abgaswärmetauscher durchströmt, insbesondere die Gesamtlänge des Abgaswärmetauschers.
Die „Rohrwandstärke Abgas" ist insbesondere die Dicke der Rohrwand des Rohres, in dem das Abgas im Abgaswärmetauscher strömt.
Die „Rohrbreite Abgas" ist insbesondere die Breite des Rohres, in dem das Abgas den Abgaswärmetauscher durchströmt.
Die „Rippendichte Kühlmittel" ist insbesondere die Anzahl an turbulenzerzeugenden Elementen, wie Ausprägungen, Winglets, Ausprägungen bzw. Einprägungen in Turbulenzeinlagen, pro einen Dezimeter Länge, die im Kühlmittelkanal/-rohr eingebracht sind.
Die „Rippendicke Kühlmittel" ist insbesondere die Dicke des Matierials des turbulenzerzeugenden Elements, wie insbesondere der Turbulenzeinlage, die in das Rohr bzw. den Kanal eingebracht ist, in dem das Kühlmittel strömt. Die „Rippendicke Abgas" ist insbesondere die Dicke des Matierials des turbulenzerzeugenden Elements, wie insbesondere der Turbulenzeinlage, die in das Rohr bzw. den Kanal eingebracht ist, in dem das Abgas strömt.
Die „Kanalhöhe Abgas : Kanalhöhe Kühlmittel" ist insbesondere das Verhältnis der Höhe des Kanals, in dem das Abgas strömt zur Höhe des Kanals, in dem das Kühlmittel strömt.
Die „Längsteilung Rippe Kühlmittel" ist insbesondere der Abstand zwischen einem turbulenzerzeugenden Element, insbesondere einer Aus- oder Einprägung in ein Rohr und/oder in eine Turbulenzeinlage, und einem dazu benachbarten turbulenzerzeugenden Element, insbesondere in Strömungsrichtung des Kühlmittels.
Die „Längsteilung Winglets bzw. Längsteilung Wiglets Abgas" ist insbesondere der Abstand zwischen einem turbulenzerzeugenden Element, insbesondere einer Aus- oder Einprägung in ein Rohr und/oder in eine Turbulenzeinlage, und einem dazu benachbarten turbulenzerzeugenden Element, insbesondere in Strömungsrichtung des Abgases.
Der „Wingletwinkel" ist insbesondere der Winkel zwischen einem turbulenzerzeugenden Element, insbesondere einer Aus- oder Einprägung in ein Rohr und/oder in eine Turbulenzeinlage, und einem dazu benachbart angeordneten turbulenzerzeugenden Element, insbesondere im Wesentlich senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases.
Der „Wingletversatz Ober- zu Unterschale" ist im Wesentlichen der Abstand, insbesondere in Strömungsrichtung des Abgases, eines turbulenzerzeugenden Elements, insbesondere einer Aus- oder Einprägung in ein Rohr und/oder in eine Turbulenzeinlage, zu dem nächstgelegenen auf der gegenüberliegenden Rohr- bzw. Kanalseite angeordneten turbulenzerzeugenden Element.
Die „Winglethöhe zur Kanalhöhe [%]" ist die Höhe eines turbulenzerzeugenden Elements, insbesondere einer Aus- oder Einprägung in ein Rohr und/oder in eine Turbulenzeinlage, zur Höhe des Kanals, in dem das Kühlmittel oder das Abgas strömt multipliziert mit dem Faktor 100.
Die „Wingletlänge : Winglethöhe" ist das Verhältnis der Länge zur Höhe eines turbulenzerzeugenden Elements, insbesondere einer Aus- oder Einprägung in ein Rohr und/oder in eine Turbulenzeinlage.
Die „Kanalhöhe Kühlluft" ist insbesondere die Höhe der Strömungskanäle, in denen die Kühlluft den Abgaswärmetauscher durchströmt.
Die „Strömungslänge Kühlluft" ist insbesondere die Länge des Strömungsweges, die die Kühlluft im Abgaswärmetauscher durchströmt, insbesondere die Gesamtlänge des Abgaswärmetauschers.
Die „Rippendichte Kühlluft" ist insbesondere die Anzahl an turbulenzerzeugenden Elementen, wie Ausprägungen, Winglets, Ausprägungen bzw. Einprägungen in Turbulenzeinlagen, pro einen Dezimeter Länge, die im Kühlluftkanal/-rohr eingebracht sind.
Die „Rippendicke Kühlluft" ist insbesondere die Dicke des Matierials des turbulenzerzeugenden Elements, wie insbesondere der Turbulenzeinlage, die in das Rohr bzw. den Kanal eingebracht ist, in dem die Kühlluft strömt.
Die „Wingletdichte quer" ist die Anzahl an turbulenzerzeugenden Elementen, wie Ausprägungen, Winglets, Ausprägungen bzw. Einprägungen in Turbulenzeinlagen, pro einen Dezimeter Länge.
Indirekter Abgaswärmetauscher:
Abgas-Kühler (direkt):
Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind beliebig miteinander kombinierbar. Die Erfindung ist auch für andere als die gezeigten Gebiete einsatzbar.

Claims

Vorrichtung zur Zufuhr von Verbrennungsluft zu einem Verbrennungsmotor mit einer Ansaugleitung, einem Verdichtungselement, einer Ladeluftleitung und einem in der Ladeluftleitung angeordneten Ladeluftkühler mit zumindest einem Strömungskanal für Ladeluft, wobei die Verbrennungsluft in der Ansaugleitung oder in der Ladeluftleitung mit Abgas aus einer Abgasrückführleitung mischbar und anschließend durch den Ladeluftkühler führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Strömungskanal des Ladeluftkühlers im wesentlichen aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung besteht.
Vorrichtung zum Austausch von Wärme zwischen einem säurehaltigen Gas und einem Wärmetauschermedium, insbesondere Abgas- und/oder Ladeluftkühler, mit zumindest einem Strömungskanal für das säurehaltige Gas, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Strömungskanal für das säurehaltige Gas im wesentlichen aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Strömungskanal innenseitig mit einem Korrosionsschutz versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutz als Beschichtung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung die Innenseite des Strömungskanals nur unvollständig bedeckt und insbesondere Risse, Poren, Spalte oder dergleichen aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutz elektrochemisch unedle Bereiche aufweist, so dass ein kathodischer Korrosionsschutz für zu schützende Bereiche des Strömungskanals vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemische Potentialdifferenz zwischen den zu schützenden Bereichen und den unedlen Bereichen mindestens 20 mV, insbesondere mindestens 50 mV, beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutz aus einem Metall und/oder einer Legierung, insbesondere einer Aluminiumlegierung besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bereichsweise die mit dem säurehaltigen Gas in Kontakt stehenden Flächen mit einem unedlen Metall, einer unedlen Phase oder einer unedlen Legierung überzogen sind und/oder elektrisch leitend mit einem entsprechenden Bereich in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Strömungskanal für das säurehaltige Gas im wesentlichen aus einer Aluminiumlegierung der Reihe AA3xxx, insbesondere aus AA3003 oder AA3005 beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation, oder aus Reinaluminium (AA1xxx), insbesondere AA1145 oder AA1050 beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation, oder aus Kupfer-haltigen Aluminiumlegierungen der Reihe AA2xxx beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation oder aus AA6xxx, insbesondere AA6063 beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als unedles Metall Zink, Zinn, Indium oder Vanadium vorgesehen ist, oder dass eine unedle Legierung oder Phase mit Zink, Zinn, Indium und/oder Vanadium vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einen Strömungskanal eine oder mehrere Turbulenzeinlagen und/oder eine oder mehrere Rippen vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutz als Turbulenzeinlage und/oder Rippe ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlagen und/oder Rippen bezogen auf die zu schützenden Kernbereiche aus einem unedlen Mate rial bestehen oder mit einem unedlen Metall, einer unedlen Phase oder einer unedlen Legierung überzogen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlagen und/oder Rippen im wesentlichen aus einer Aluminiumlegierung der Reihe AA3xxx, insbesondere zinkhaltig beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation, oder der Reihe AA7xxx, insbesondere AlZn1 beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation, oder der Reihe AA8xxx, insbesondere AA8006, AA8011 oder AA8079 beziehungsweise aus einer im Wärmeübertragerbau üblichen Modifikation, bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzeinlagen und/oder Rippen aus insbesondere unbeschichtetem Edelstahl bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal und/oder gegebenenfalls die Tubulenzeinlage beziehungsweise Rippe eine Lotplattierung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutz als Lotplattierung des Strömungskanals und/oder der Turbulenzeinlage beziehungsweise Rippe ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutz auf einer Lotplattierung aufgebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lotplattierung auf dem Korrosionsschutz aufgebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine AlSi-Lotplattierung vorgesehen ist, wobei die Plattierung unedle Elemente aufweist, und der Siliziumgehalt der Lotplattierung im Bereich von 4 bis 15 Gew.-%, insbesondere von 5 bis 12 Gew.-%, der Zinkgehalt im Bereich von 0,05 bis 10 Gew.-%, insbesondere von 0,2 bis 5 Gew.-%, und der Indium-, Zinn- und/oder Vanadiumgehalt in einem Bereich von 0,0 bis 0,3 Gew.-% liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den unedlen Elementen um Zink und/oder Indium handelt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plattierung vorgesehen ist, welche eine weitgehend konstante Dicke von 2 bis 40%, insbesondere 2 bis 30%, insbesondere von 5 bis 20%, einer Wanddicke des Strömungskanals insbesondere an seiner dünnsten Stelle vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutz elektrochemisch edler als die Lotplattierung ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotplattierung elektrochemisch edler als der Korrosionsschutz ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest teilweise unter Vakuum oder Schutzgas mit oder ohne ein Flussmittel hartgelötet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutz als insbesondere Zinkhaltiges Flussmittel ausgebildet und die Vorrichtung zumindest teilweise hartgelötet ist.