DE102008011557A1

DE102008011557A1 - Abgasrückkühler für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102008011557A1
Application number: DE102008011557A
Authority: DE
Inventors: Martin Lohbreyer; Dietmar Krauss; Dietmar Abendroth
Original assignee: GEA Maschinenkuhltechnik GmbH
Current assignee: GEA Maschinenkuhltechnik GmbH
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: KR20100092036A; WO2009074148A2; KR101186075B1; WO2009074147A3; DE102008011558A1; US20110185714A1; DE102008011558B4; DE102008011557B4; CN101896787B; US8978629B2; JP2011506896A; DK201000547A; CN101896787A; WO2009074148A3; WO2009074147A2; DK178775B1; JP5193310B2

Abstract

Der Abgasrückkühler (1) weist einen Wärmetauschereinsatz (2) mit mehreren zwischen dem Zuströmbereich (3) und dem Abströmbereich (7) des Abgases (AG) eingegliederten Wärmetauscherpaketen (11, 12, 13) auf. Diese umfassen Kühlrohre mit Kühlrippen. Der Wärmetauschereinsatz (2) wird von einem Gehäuse (16) umgeben, dessen Seitenwände (19) mit Abstand zu den gelochten Seitenwänden (10) des Wärmetauschereinsatzes (2) angeordnet sind. Zwischen den geschlossenen Seitenwänden (9) des Wärmetauschereinsatzes (2) und den angrenzenden Seitenwänden (20) des Gehäuses (16) sind schräg verlaufende Führungskanäle (28) zur Überleitung des Kühlmittels (KM) von einem Kühlmittelzulauf über die einzelnen Wärmetauscherpakete (11, 12, 13) zu einem Kühlmittelablauf vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasrückkühler für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
Der Einsatz von Abgasrückkühlern ist im Kraftfahrzeugsektor hinreichend bekannt. Diesen Abgasrückkühlern haftet indessen das Problem der mangelnden Effektivität an. Diese beruht primär auf dem unbefriedigenden Flächenverhältnis der Kühlwasserseite zur Abgasseite in der Größenordnung von etwa 1:1. Dieses Problem der mangelnden Effektivität zeigt sich insbesondere bei Abgasrückkühlern für größere Verbrennungskraftmaschinen. Hierunter werden Verbrennungskraftmaschinen verstanden, die z. B. im maritimen Bereich auf Schiffen oder bei sehr schweren Baufahrzeugen verwendet werden. Den hier eingesetzten Abgasrückkühlern werden vollständig andere Leistungen abverlangt als den Abgasrückkühlern, die im Kraftfahrzeugsektor im Zusammenhang mit deutlich kleineren Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden. Hinzu kommt, dass bei großen Verbrennungskraftmaschinen Kraftstoffe mit etwas anderer Zusammensetzung zum Einsatz kommen.
Ein wesentlicher Aspekt bei der Abgasrückkühlung leistungsstarker Verbrennungskraftmaschinen ist, dass die Rückkühlung sehr großer Abgasmengen erfolgen muss, wobei der durch das Abgas in den Abgasrückkühler eingebrachte Wärmeeintrag erheblich ist: Selbstverständlich kann die Temperatur des Abgases durch hinreichend groß dimensionierte Abgasrückkühler reduziert werden, allerdings wird angestrebt, den Abgasrückkühler möglichst kompakt zu gestalten. Zudem soll sichergestellt werden, dass sich das Gehäuse des Abgasrückkühlers nicht zu stark erhitzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Abgasrückkühler für eine insbesondere sehr leistungsstarke Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, wobei der Abgasrückkühler kompaktbauend gestaltet sein soll und bei welchem zudem eine übermäßige Erhitzung seines Gehäuses verhindert werden soll.
Diese Aufgabe wird bei einem Abgasrückkühler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Abgasrückkühler umfasst ein Gehäuse mit Kühlmittelanschlüssen, in welchem ein Wärmetauschereinsatz mit wenigstens einem Wärmetauscherpaket angeordnet ist. Das Wärmetauscherpaket weist mehrere von Kühlmittel durchströmte Kühlrohre mit äußeren Kühlrippen auf. Zwischen dem Wärmetauschereinsatz und dem Gehäuse sind Führungskanäle zur Durchleitung von Kühlmittel von und zu den Kühlrohren gebildet. Da das Wärmetauscherpaket außen berippte Kühlrohre aufweist, ist die abgasseitige Wärmetauscherfläche deutlich größer als die kühlmittelseitige Wärmetauscherfläche. Der Einsatz von Kühlrippen in Abgasrückkühlern ist jedoch insbesondere bei sehr dünnen und nah beieinanderliegenden Kühlrippen nicht unproblematisch, da das Abgas mit Partikeln beladen ist, die sich an den Kühlrippen festsetzen können und so die Strömung und den Wärmeaustausch behindern können. Andererseits ist ein kompaktbauender Abgasrückkühler ohne Vergrößerung der Wärmetauscherfläche auf der Abgasseite kaum realisierbar, insbesondere wenn sehr große Abgasmengen zurückgekühlt werden sollen. Daher wird es im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Abgasrückkühler mit einem austauschbaren Wärmetauschereinsatz versehen ist, um den Wärmetauschereinsatz turnusmäßig auszuwechseln oder aber zu reinigen.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist, dass zwischen dem Wärmetauschereinsatz und dem Gehäuse Führungskanäle zur Durchleitung von Kühlmittel von und zu den Kühlrohren gebildet sind. Das heißt, dass das Kühlmittel im Bereich der Führungskanäle unmittelbar in Kontakt mit dem Gehäuse steht und somit das Gehäuse, welches die Außenhaut des Abgasrückkühlers bildet, kühlt. Damit wird auch bei sehr großem Wärmeeintrag eine Überhitzung des Gehäuses verhindert.
Da das Gehäuse grundsätzlich nicht ausgetauscht wird, kann zumindest ein Teil des Gehäuses auch von dem Motorblock bzw. einer Motorkomponente wie z. B. einem Gehäuse eines Ladeluftkühlers gebildet werden. Eine zweite Gehäusehälfte, die z. B. auf dem Gehäuseabschnitt des Motorblocks befestigt wird, dient gewissermaßen als Deckel. Ein zusätzlicher Wärmeeintrag über den Motorblock oder über eine andere als Gehäuseabschnitt dienende Motorkomponente in die Wärmetauscherpakete erfolgt nur minimal, da zwischen dem Wärmetauscherpaket und dem Gehäuse die Führungskanäle verlaufen, durch welche das Kühlmittel geleitet wird.
Der erfindungsgemäße Abgasrückkühler basiert somit auf einem sehr kompaktbauenden, quasi doppelwandigen Gehäusekonzept mit vorzugsweise auswechselbarem Wärmetauschereinsatz hoher Effektivität.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Wärmetauschereinsatz zwei geschlossene Seitenwände und zwei gelochte Seitenwände auf, wobei die Kühlrohre in den gelochten Seitenwänden befestigt sind. Der Wärmetauschereinsatz bildet quasi das Innengehäuse, das sich innerhalb des außen angeordneten Gehäuses befindet. Das Innengehäuse bzw. der Wärmetauschereinsatz wird von dem Außengehäuse zumindest im Bereich der Wärmetauscherpakete umschlossen. Vorzugsweise besitzt das Gehäuse einen rechteckigen Querschnitt. Der Wärmetauschereinsatz besitzt ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt, so dass sich Führungskanäle im Wesentlichen gleich bleibender Dicke bzw. gleich bleibender Querschnittsfläche, insbesondere im Bereich der geschlossenen Seitenwände, aber auch im Bereich der gelochten Seitenwände, ergeben.
Um den Kühlmittelstrom zur Kühlmitteleintrittsseite eines Wärmetauscherpakets zu leiten, erstrecken sich zwischen dem Gehäuse und den Seitenwänden des Wärmetauschereinsatzes Stege, die entweder an dem Gehäuse oder aber an dem Wärmetauschereinsatz ausgebildet sind. Durch geschickte Strömungsführung ist es möglich, mehrere Wärmetauscherpakete hintereinander zu schalten, wobei die einzelnen Wärmetauscherpakete nicht durch Kühlrohre miteinander verbunden sind. Vielmehr strömt das Kühlmittel aus der Kühlmittelaustrittsseite eines ersten Wärmetauscherpakets aus und durch Überleitung mittels der Führungskanäle in die Kühlmitteleintrittsseite eines weiteren Wärmetauscherpakets ein. Die Kühlmitteleintrittsseite und die Kühlmittelaustrittsseite einander benachbarten Wärmetauscherpakete liegen dabei insbesondere auf einander gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauschereinsatzes, so dass das Kühlmittel einen relativ langen Weg von der Kühlmittelaustrittsseite eines ersten Wärmetauscherpakets zur Kühlmitteleintrittsseite eines weiteren Wärmetauscherpakets hat. Das ist gewollt, damit das Gehäuse hinreichend gekühlt wird. Bei dieser Art von Kühlmittelführung werden die Kühlrohre aller Wärmetauscherpakete gleichsinnig durchströmt. Selbstverständlich ist im Rahmen der Erfindung auch nicht ausgeschlossen, dass die Kühlrohre unmittelbar aufeinanderfolgender Wärmetauscherpakete gegensinnig durchströmt werden. In diesem Fall wird das Kühlmittel gewissermaßen mäanderförmig durch den Wärmetauschereinsatz geleitet.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens weist der Wärmetauschereinsatz an einem Ende einen Zuströmbereich für heißes Abgas und an einem anderen Abströmbereich für gekühltes Abgas auf. Die Zu- und Abströmbereiche des Wärmetauschereinsatzes sind insbesondere konisch gestaltet. Diese Zu- und Abströmbereiche bilden zusammen mit den Wärmetauscherpaketen den Wärmetauschereinsatz, der gewissermaßen als Quader mit kappenartigen konischen Zu- und Abströmbereichen als vorgefertigte Baueinheit in Abgasrückkühler eingesetzt werden kann. Wie ein Mantel umschließt das Gehäuse des Abgasrückkühlers diesen Wärmetauschereinsatz mit seinen Zu- und Abströmbereichen. Die Führungskanäle für das Kühlmittel erstrecken sich auch in die konisch gestalteten Zu- und Abströmbereiche des Wärmetauschereinsatzes, so dass auch in diesen Bereichen keine Überwärmung des Gehäuses erfolgt.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn der Kühlwasserzulauf im Abströmbereich und der Kühlwasserablauf im Zuströmbereich des Abgases angeordnet sind.
Obschon durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Abgasrückkühlers nicht nur der Wärmetausch zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel deutlich effizienter gestaltet werden kann und zugleich auch eine wirksame Kühlung des Gehäuses erfolgt, ist es im Rahmen der Erfindung wichtig, auf der Abgasseite eine etwa um den Faktor 8 bis 20, insbesondere 8 bis 14, größere Wärmetauscherfläche bereitzustellen als auf der Kühlmittelseite, um die gewünschte größere Effektivität hinsichtlich des Wärmeaustausches zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel zu erzielen.
Da der Kühlmittelzulauf im Abströmbereich und der Kühlmittelablauf im Zuströmbereich des Abgases angeordnet ist, erfolgt der Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel im Kreuz-Gegenstrom. Der Kühlmittelzulauf und der Kühlmittelablauf sind insbesondere als einander gegenüberliegend angeordnete Stutzen an den jeweiligen Enden des Gehäuses ausgebildet.
Besonders wichtig für die Effektivität des Abgasrückkühlers ist das Verhältnis der Wärmetauscherflächen. Die Fläche der Kühlrippen soll möglichst groß sein, ohne jedoch zu schnell zu verschmutzen. Grundsätzlich ist vorgesehen, dass die Kühlrippen der Kühlrohre aus Blechen bestehen, die sich über den gesamten Querschnitt eines Wärmetauscherpakets erstrecken. Mit anderen Worten erstrecken sich die Kühlrippen von Kühlrohr zu Kühlrohr bzw. die Kühlrohre durchsetzen eine Reihe von gestapelt angeordneten Blechen, welche die Kühlrippen des Wärmetauscherpakets bilden.
Die Kühlrohre durchsetzen hierbei Löcher in den Blechen, wobei der Bereich außerhalb der Löcher als Kühlrippe bezeichnet wird. Umfangsseitig der Löcher sind in Kühlrippen muldenartig geprägte Turbulatoren vorgesehen. Die Turbulatoren erhöhen den Wärmeaustausch und somit die Effektivität des Abgasrückkühlers.
Alle Turbulatoren eines Bleches bzw. einer Kühlrippe sind vorzugsweise in eine Richtung geprägt. Diese Ausgestaltung sorgt unter anderem dafür, dass möglichst wenige Rußpartikel des Abgases an den Turbulatoren bzw. den Kühlrippen haften bleiben. Dadurch können die Inspektions- und Wartungsintervalle verlängert werden.
Es wurde festgestellt, dass sich die Wirkung der Turbulatoren weiter verbessert, wenn diese nierenförmig gestaltet sind, wobei jeweils vier dieser nierenförmig gestalteten Turbulatoren umfangsseitig eines Lochs in einer Kühlrippe vorgesehen sind.
In vorteilhaften Weiterbildungen sind die Turbulatoren in ihrer Länge begrenzt und erstrecken sich jeweils über einen Winkel von etwa 50° bis 60° umfangsseitig eines Lochs. Dadurch ergibt sich ein Winkelbereich von 30° bis 40° zwischen zwei Turbulatoren, in welchen keine Ausprägungen innerhalb des Blechs angeordnet sind.
Wichtig im Hinblick auf die Gestaltung der Turbulatoren ist, dass diese randseitig geschlossen sind und weiche, gerundete Übergänge zum Blech aufweisen, so dass sich möglichst keine Rußpartikel an etwaigen scharfen Kanten festsetzen können. Die Turbulatoren sind so angeordnet, dass jeweils zwei dünne Enden der Turbulatoren bzw. zwei dicke Enden der Turbulatoren einander benachbart angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine punktsymmetrische Anordnung im Hinblick auf den Mittelpunkt der einzelnen Löcher bzw. eine spiegelsymmetrische Anordnung im Hinblick auf eine Längsebene der Löcher.
Die Turbulatoren sind so ausgerichtet, dass die in Strömungsrichtung gesehen vor einem Loch angeordneten Turbulatoren mit ihren schlankeren Enden der Strömungsrichtung zugewandt sind. Dementsprechend ist das Turbulatorenpaar, das in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Loch angeordnet ist, so ausgerichtet, dass seine dünnen Enden in Strömungsrichtung weisen.
Im Hinblick auf die Aggressivität der Abgase ist es vorteilhaft, dass der Wärmetauschereinsatz aus Edelstahl besteht.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Abgasrückkühler in schematischer perspektivischer Darstellung;
2 einen vertikalen Längsschnitt durch den Abgasrückkühler der 1;
3 einen vertikalen Querschnitt durch die 2 entlang der Linie III-III in Richtung der Pfeile IIIa gesehen und
4 in der Draufsicht eine Kühlrippe zur Aufnahme von Kühlrohren.
In den 1 bis 3 ist mit 1 ein Abgasrückkühler für eine ansonsten nicht näher veranschaulichte große Verbrennungskraftmaschine bezeichnet, wie sie zum Beispiel auf einem Schiff zum Einsatz kommen kann. In dem Abgasrückkühler 1 ist ein aus der Verbrennungskraftmaschine tretendes heißes Abgas AG in einem indirekten Wärmetausch mit einem Kühlmittel KM in Form von Kühlwasser gestellt.
Der Abgasrückkühler 1 weist einen im Querschnitt rechteckigen Wärmetauschereinsatz 2 mit einem konischen Zuströmbereich 3 für heißes Abgas AG an einem Ende 4 auf. Der Zuströmbereich 3 folgt auf einen Zuströmstutzen 5 für das heiße Abgas AG. Am anderen Ende 6 des Abgasrückkühlers 1 befindet sich ein konischer Abströmbereich 7 des Wärmetauschereinsatzes 2 für gekühltes Abgas AG. Dieser Abströmbereich 7 geht in einen zylindrischen Ableitungsstutzen 8 für gekühltes Abgas AG über.
Der Wärmetauschereinsatz 2 weist zwei einander gegenüberliegende geschlossene Seitenwände 9 und zwei um 90° zu diesen Seitenwänden 9 versetzte gelochte Seitenwände 10 auf (3). Der Wärmetauschereinsatz 2 weist drei in Strömungsrichtung des Abgases AG aufeinanderfolgende Wärmetauscherpakete 11, 12, 13 auf. Diese setzen sich aus einer Anzahl von quer zur Strömungsrichtung des Abgases AG sich erstreckenden Kühlrohren 14 und von den Kühlrohren 14 durchsetzte Kühlrippen 15 in Form von Rippenblechen (2 bis 4) zusammen.
Der Wärmetauschereinsatz 2 wird von einem Gehäuse 16 umschlossen, das einen konischen ersten Endbereich 17, einen konischen zweiten Endbereich 18 und zwischen den Endbereichen 17, 18 vier Seitenwände 18, 19 umfasst, die rechtwinklig einander zugeordnet sind.
Auf Grund der konischen Zuström- und Abströmbereiche 3, 7 des Wärmetauschereinsatzes 2 und der konischen Endbereiche 17, 18 des Gehäuses 16 werden an den Enden 4, 6 des Abgasrückkühlers 1 konische Ringspalte 24, 25 gebildet.
Zwischen den gelochten Seitenwänden 10 des Wärmetauschereinsatzes 2 und den dazu parallelen Seitenwänden 19 des Gehäuses 16 werden Eintrittskammern 21 auf einer Kühlmitteleintrittsseite 34 und Austrittskammern 22 auf einer Kühlmittelaustrittsseite 35 für Kühlmittel KM gebildet, wobei die Eintrittskammern 21 und Austrittskammern 22 jedes Wärmetauscherpakets 11, 12, 13 von den Eintrittskammern 21 und Austrittskammern 22 des benachbarten Wärmetauscherpakets 11, 12, 13 durch Stege 23 wasserdicht getrennt sind.
Die Eintrittskammer 21 des Wärmetauscherpakets 11 ist mit dem Ringspalt 25 und die Austrittskammer 22 des Wärmetauscherpakets 13 mit dem Ringspalt 24 verbunden. Der Ringspalt 25 ist an einen Stutzen 26 für den Zulauf des Kühlmittels KM und der Ringspalt 24 an einen Stutzen 27 für den Ablauf des erwärmten Kühlmittels KM angeschlossen.
Neben den geschlossenen Seitenwänden 9 des Wärmetauschereinsatzes 2 und den benachbarten Seitenwänden 20 des Gehäuses 16 (siehe insbesondere 4) erstrecken sich schräg verlaufende Führungskanäle 28 zur nachfolgend noch näher erläuterten Überleitung des Kühlmittels KM vom Kühlmittelanschluss 26 über die Wärmetauscherpakete 11, 12, 13 zum Kühlmittelanschluss 27.
Das Kühlmittel KM gelangt von dem Kühlmittelzulauf 26 im Abströmbereich 7 des gekühlten Abgases AG in den konischen Ringspalt 25 zwischen dem Wärmetauschereinsatz 2 und dem Gehäuse 16 am Ende 6. Von hier aus gelangt das Kühlmittel KM über die beiden seitlichen Führungskanäle 28 in die Eintrittskammer 21 des dem Abströmbereich 7 benachbarten Wärmetauscherpakets 11. Von der Eintrittskammer 21 aus durchströmt das Kühlmittel KM die Kühlrohre 14 des Wärmetauscherpakets 11 und gelangt in dessen Austrittskammer 22. Von hier aus strömt das Kühlmittel KM durch die seitlichen schrägen Führungskanäle 28 zu der Eintrittskammer 21 des angrenzenden Wärmetauscherpakets 12, von hier aus durch die Kühlrohre 14 dieses Wärmetauscherpakets 12 zu seiner Austrittskammer 22 und aus dieser Austrittskammer 22 über die seitlichen schräg verlaufenden Führungskanäle 28 in die Eintrittskammer 21 des dem Zuströmbereich 3 benachbarten Wärmetauscherpakets 13. Das Kühlmittel KM strömt auch hier durch die Kühlrohre 14 zur Austrittskammer 22 dieses Wärmetauscherpakets 13 und gelangt dann von der Austrittskammer 22 über die seitlichen schräg verlaufenden Führungskanäle 28 in den konischen Ringspalt 24 zwischen dem konischen Zuströmbereich 3 des Wärmetauschereinsatzes 2 und dem ebenfalls konischen Endbereich 17 des Gehäuses 16 und tritt dann im erwärmten Zustand aus diesem konischen Ringspalt 24 über den Kühlmittelablauf 27 aus.
Die Kühlrippen 15 umfangsseitig der Kühlrohre 14 bestehen, wie bereits angedeutet, aus mit Löchern 29 versehenen Blechen (4), die sich über den gesamten Querschnitt eines Wärmetauscherpakets 11, 12, 13 erstrecken. Umfangsseitig der Löcher 29 zur Aufnahme der Kühlrohre 14 sind aus den Ebenen der Kühlrippen 15 muldenartig geprägte Turbulatoren 30 vorgesehen. Die Turbulatoren 30 sind in eine Richtung aus den Kühlrippen 15 geprägt.
Die Turbulatoren 30 sind nierenförmig gestaltet und von ihrer Krümmung her an die Kontur der Löcher 29 angepasst. Es sind jeweils vier Turbulatoren 30 umfangsseitig eines Lochs 29 in einer Kühlrippe 15 vorgesehen.
Die benachbart einer durch die Achsen 31 von in Strömungsrichtung des Abgases AG hintereinander liegenden Löchern 29 gelegten Längsebene LE befindlichen Enden 32 der Turbulatoren 30 weisen einen kleineren Radius als die anderen Enden 33 auf. Der Winkel α zwischen einer die Achse 31 eines Lochs 29 einer Rippe 15 und das benachbart der Längsebene LE liegende Ende 32 eines Turbulators 30 schneidenden Ebene E zur Längsebene LE beträgt etwa 15°. Die Turbulatoren 30 erstrecken sich über einen Winkel β von etwa 50° bis 60° umfangsseitig eines Lochs 29.
Das Gehäuse 16 ist in der horizontalen Mittellängsebene geteilt ausgebildet, so dass der Wärmetauschereinsatz 2 im Gehäuse 16 austauschbar angeordnet ist. Der Wärmetauschereinsatz 2 sowie die Wärmetauscherpakete 11, 12, 13 bestehen aus Edelstahl.

1: Abgasrückkühler
2: Wärmetauschereinsatz
3: Zuströmbereich
4: Ende
5: Zuströmstutzen
6: Ende
7: Abströmbereich
8: Ableitungsstutzen
9: geschlossene Seitenwände
10: gelochte Seitenwände
11: Wärmetauscherpaket
12: Wärmetauscherpaket
13: Wärmetauscherpaket
14: Kühlrohre
15: Kühlrippe
16: Gehäuse
17: Endbereich
18: Endbereich
19: Seitenwand
20: Seitenwand
21: Eintrittskammer
22: Austrittskammer
23: Steg
24: Ringspalt
25: Ringspalt
26: Kühlmittelzulauf
27: Kühlmittelablauf
28: Führungskanal
29: Loch
30: Turbulator
31: Achse
32: Ende
33: Ende
34: Kühlmitteleintrittsseite
35: Kühlmittelaustrittsseite
AG: Abgas
E: Ebene
LE: Längsebene
KM: Kühlmittel
α: Winkel
β: Winkel

Claims

Abgasrückkühler (1) für eine Verbrennungskraftmaschine mit folgenden Merkmalen: a) in einem Gehäuse (16) mit Kühlmittelanschlüsssen (26, 27) ist ein Wärmetauschereinsatz (2) mit einem Wärmetauscherpaket (11, 12, 13) angeordnet; b) das Wärmetauscherpaket (11, 12, 13) weist mehrere von Kühlmittel (KM) durchströmte Kühlrohre (14) mit äußeren Kühlrippen (15) auf; c) zwischen dem Wärmetauschereinsatz (2) und dem Gehäuse (16) sind Führungskanäle (28) zur Durchleitung von Kühlmittel (KM) von und zu den Kühlrohren (14) gebildet.
Abgasrückkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauschereinsatz (2) zerstörungsfrei austauschbar ist.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauschereinsatz (2) zwei geschlossene Seitenwände (9) und zwei gelochte Seitenwände (10) aufweist, wobei die Kühlrohre (14) in den gelochten Seitenwänden (10) befestigt sind.
Abgasrückkühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (28) als Spalt zwischen dem Gehäuse (16) und den Seitenwänden (9, 10) des Wärmetauschereinsatzes (2) ausgebildet sind.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (16) nach innen gerichtete Stege (23) zur Begrenzung der Führungskanäle (28) ausgebildet sind.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauschereinsatz (2) nach außen gerichtete Stege zur Begrenzung der Führungskanäle (28) aufweist.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauschereinsatz (2) mehrere hintereinander geschaltete Wärmetauscherpakete (11, 12, 13) umfasst.
Abgasrückkühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem ersten Wärmetauscherpaket (11, 12) ausströmendes Kühlmittel (KM) durch Führungskanäle (28) in ein nachgeschaltetes Wärmetauscherpaket (12, 13) eintritt.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (3) im Bereich der geschlossenen Seitenwände (9) schräg verlaufen, so dass schräg verlaufende Führungskanäle (28) zur Überleitung des Kühlmittels (KM) zu einer Kühlmitteleintrittsseite (34) und von einer Kühlmittelaustrittsseite (35) eines Wärmetauscherpakets (11, 12, 13) entlang dessen geschlossenen Seitenwänden (9) ausgebildet sind.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohre (14) aller Wärmetauscherpakete (11, 12, 13) gleichsinnig durchströmt werden.
Abgasrückkühler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohre (14) unmittelbar aufeinander folgender Wärmetauscherpakete (11, 12, 13) gegensinnig durchströmt werden.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauschereinsatz (2) an einem Ende (4) einen Zuströmbereich (3) für heißes Abgas (AG) und an dem anderen Ende (6) einen Abströmbereich (7) für gekühltes Abgas (AG) aufweist.
Abgasrückkühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Abströmbereiche (3, 7) des Wärmetauschereinsatzes (2) konisch gestaltet sind.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelzulauf (26) im Abströmbereich (7) und der Kühlmittelablauf (27) im Zuströmbereich (3) des Abgases (AG) vorgesehen sind.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (15) der Kühlrohre (14) aus Blechen bestehen, die sich über den gesamten Querschnitt eines Wärmetauscherpakets (11, 12, 13) erstrecken.
Abgasrückkühler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass umfangsseitig der Löcher (29) zur Aufnahme der Kühlrohre (14) aus den Ebenen der Kühlrippen (15) muldenartig geprägte Turbulatoren (30) vorgesehen sind.
Abgasrückkühler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulatoren (30) in eine Richtung aus den Kühlrippen (15) geprägt sind.
Abgasrückkühler nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulatoren (30) nierenförmig gestaltet und jeweils vier Turbulatoren (30) umfangsseitig eines Lochs (29) in einer Kühlrippe (15) vorgesehen sind.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbart einer durch die Achsen (31) von in Strömungsrichtung des Abgases (AG) hintereinander liegenden Löchern (29) gelegten Längsebene (LE) befindlichen Enden (32) der Turbulatoren (30) einen kleineren Radius als die anderen Enden (33) aufweisen.
Abgasrückkühler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (a) zwischen einer die Achse (31) eines Lochs (29) und das benachbart der Längsebene (LE) liegende Ende (32) eines Turbulators (30) schneidenden Ebene (E) zur Längsebene (LE) etwa 15° beträgt.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulatoren (30) sich über einen Winkel (β) von etwa 50° bis 60° umfangsseitig eines Lochs (29) in den Kühlrippen (15) erstrecken.
Abgasrückkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauschereinsatz (2) aus Edelstahl besteht.