DE102010001635A1 - Heat exchanger, particularly exhaust gas or charge air heat exchanger, has housing, where one flow barrier is formed in flow space in intermediate space between two pipes - Google Patents

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Abstract

The heat exchanger (1) has a housing (3), where two bases (14,15) are formed with openings (16). A pipe (17) is arranged as a primary flow channel (19) for passing a fluid, particularly gas. The ends of the tube are arranged in the openings of the two bases. A flow barrier (6) is formed in a flow space (20) in an intermediate space (7) between two pipes. An independent claim is also included for an arrangement for recirculation and cooling of an exhaust of an internal combustion engine, particularly a diesel engine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Anordnung zur Rückführung und Kühlung von Abgas einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1 and an arrangement for the return and cooling of exhaust gas of an internal combustion engine according to the preamble of claim 10.

Wärmeübertrager, insbesondere Abgaswärmeübertrager, werden für verschiedene technische Anwendungen zur Übertragung von Wärme von einem ersten Fluid auf ein zweites Fluid genutzt. Dabei durchströmt sowohl das erste als auch das zweite Fluid den Wärmeübertrager und die Wärme wird dabei von dem ersten auf das zweite Fluid oder umgekehrt übertragen. In einem Abgaswärmeübertrager wird Abgas als erstes Fluid durch eine Vielzahl von als Flachrohren ausgebildeten Rohren durchgeleitet. Um die Flachrohre herum wird dabei Kühlflüssigkeit als zweites Fluid geleitet. Damit wird von dem heißen Abgas Wärme auf die Kühlflüssigkeit übertragen und somit das Abgas gekühlt.Heat exchangers, in particular exhaust gas heat exchangers, are used for various technical applications for the transfer of heat from a first fluid to a second fluid. In this case, both the first and the second fluid flows through the heat exchanger and the heat is transferred from the first to the second fluid or vice versa. In an exhaust gas heat exchanger exhaust gas is passed as the first fluid through a plurality of tubes designed as flat tubes. Coolant is passed around the flat tubes as the second fluid. Thus, heat is transferred to the cooling liquid from the hot exhaust gas and thus the exhaust gas is cooled.

Abgaswärmeübertrager weisen im Allgemeinen ein Gehäuse, zwei Böden mit Öffnungen sowie eine Vielzahl von Rohren auf, deren Enden in den Böden angeordnet sind. Die Rohre mit den beiden Böden sind dabei innerhalb des Gehäuses angeordnet, so dass sich ein erster Strömungskanal in den Rohren für das Abgas und ein zweiter Strömungsraum bzw. Strömungskanal zwischen den Rohren für die Kühlflüssigkeit in dem Wärmeübertrager bildet. Die Komponenten des Wärmeübertragers bestehen dabei im Allgemeinen aus Metall, insbesondere Aluminium, und sind vorzugsweise stoffschlüssig mittels Löten miteinander verbunden. Innerhalb des zweiten Strömungsraumes ist eine bestimmte Strömung der Kühlflüssigkeit gewünscht, um einen guten Wärmeübergang von dem Abgas auf die Kühlflüssigkeit zu erreichen. Dabei können sich zwischen den Flachrohren Zwischenräume ausbilden, welche einen nicht gewünschten Strömungsraum für die Kühlflüssigkeit darstellen.Exhaust heat exchangers generally have a housing, two floors with openings and a plurality of tubes, the ends of which are arranged in the floors. The tubes with the two floors are arranged inside the housing, so that forms a first flow channel in the tubes for the exhaust gas and a second flow space or flow channel between the tubes for the cooling liquid in the heat exchanger. The components of the heat exchanger generally consist of metal, in particular aluminum, and are preferably bonded together by means of soldering. Within the second flow space, a certain flow of the cooling liquid is desired in order to achieve a good heat transfer from the exhaust gas to the cooling liquid. In this case, intermediate spaces can form between the flat tubes, which represent a non-desired flow space for the coolant.

Die DE 10 2007 010 474 A1 zeigt einen Wärmetauscher zur Abgaskühlung mit einem Gehäuse, einem ersten Strömungskanal für ein erstes Medium, einem zweiten Strömungskanal für ein zweites Medium, mindestens einem Boden, der mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei der Boden mindestens ein Dehnungselement zum Ausgleich von Längsdehnungen aufweist.The DE 10 2007 010 474 A1 shows a heat exchanger for exhaust gas cooling with a housing, a first flow channel for a first medium, a second flow channel for a second medium, at least one bottom, which is connected to the housing, wherein the bottom has at least one expansion element to compensate for longitudinal expansion.

Aus der WO 03/091650 A1 ist ein Abgaswärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Abgasrückführung, bekannt. Der Abgaswärmeübertrager umfasst einen Gehäusemantel für ein Kühlmittel und ein von Abgas durchströmtes Rohrbündel, das von dem Kühlmittel umströmt wird. Das Rohrbündel ist von Rohrböden im Gehäuse aufgenommen, wobei Rohrbündel, Rohrböden und Gehäuse einen in sich geschlossenen Kraftschluss bilden und im Kraftfluss ein Schiebesitz angeordnet ist.From the WO 03/091650 A1 is an exhaust gas heat exchanger, in particular for motor vehicles with exhaust gas recirculation, known. The exhaust gas heat exchanger comprises a housing jacket for a coolant and an exhaust gas flow through the tube bundle, which is flowed around by the coolant. The tube bundle is received by tube plates in the housing, wherein tube bundle, tube sheets and housing form a self-contained frictional connection and a sliding fit is arranged in the power flow.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Wärmeübertrager und eine Anordnung zur Rückführung und Kühlung von Abgas einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, das einen guten Wärmeübergang von dem ersten auf das zweite Fluid oder umgekehrt bei geringen Herstellungskosten aufweist.The object of the present invention is therefore to provide a heat exchanger and an arrangement for recycling and cooling exhaust gas of an internal combustion engine, which has a good heat transfer from the first to the second fluid or vice versa with low production costs.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Wärmeübertrager, insbesondere Abgas- oder Ladeluftwärmeübertrager, umfassend ein Gehäuse, vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Boden mit Öffnungen, Rohre als erster Strömungskanal zum Durchleiten eines ersten Fluides, insbesondere Abgas, deren Enden vorzugsweise in den Öffnungen des ersten und zweiten Bodens angeordnet sind, wobei die Rohre und vorzugsweise der erste und/oder zweite Boden innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, so dass sich zwischen dem Gehäuse und den Rohren ein zweiter Strömungsraum zum Durchleiten eines zweiten Fluides, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, ausbildet, wobei in dem zweiten Strömungsraum in einem Zwischenraum zwischen wenigstens zwei Rohren wenigstens eine Strömungssperre ausgebildet ist. Der Zwischenraum zwischen den wenigstens zwei Rohren kann damit versperrt werden, so dass dadurch aufgrund der Versperrung oder der Abdichtung das zweite Fluid, insbesondere die Kühlflüssigkeit, nicht durch den Zwischenraum strömen kann und dadurch in anderen Bereichen des zweiten Strömungsraumes strömen muss. Dadurch kann der Wärmeübergang von dem ersten Fluid, insbesondere Abgas, auf das zweite Fluid, insbesondere die Kühlflüssigkeit, verbessert werden, weil die beabsichtigte Strömung der Kühlflüssigkeit dadurch besser erreicht werden kann.This object is achieved with a heat exchanger, in particular exhaust or charge air heat exchanger, comprising a housing, preferably a first and a second bottom with openings, tubes as the first flow channel for passing a first fluid, in particular exhaust gas, the ends preferably in the openings of the first and second bottom are arranged, wherein the tubes and preferably the first and / or second bottom are arranged within the housing, so that between the housing and the tubes, a second flow space for passing a second fluid, in particular a cooling liquid, is formed, wherein in the second flow space is formed in a gap between at least two tubes at least one flow barrier. The intermediate space between the at least two tubes can thus be blocked, so that due to the obstruction or the seal, the second fluid, in particular the cooling liquid, can not flow through the intermediate space and thereby has to flow in other regions of the second flow space. As a result, the heat transfer from the first fluid, in particular exhaust gas, to the second fluid, in particular the cooling fluid, can be improved because the intended flow of the cooling fluid can thereby be better achieved.

Insbesondere versperrt die wenigstens eine Strömungssperre den Zwischenraum vollständig. Der Zwischenraum zwischen wenigstens zwei Rohren wird damit vollständig versperrt oder abgedichtet, so dass dadurch kein zweites Fluid durch den Zwischenraum zwischen den wenigstens beiden Rohren strömen kann.In particular, the at least one flow barrier blocks the gap completely. The intermediate space between at least two tubes is thus completely blocked or sealed, so that thereby no second fluid can flow through the intermediate space between the at least two tubes.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die wenigstens eine Strömungssperre mit den wenigstens zwei Rohren, zwischen denen die wenigstens eine Strömungssperre ausgebildet ist, stoffschlüssig, insbesondere mittels Löten, verbunden und/oder wenigstens 30%, 50%, 80% oder 90% der Rohre sind mit der wenigstens einen Strömungssperre verbunden. Sind beispielsweise wenigstens 50% der Rohre mit der wenigstens einen Strömungssperre verbunden, handelt es sich bei der Strömungssperre nicht nur um eine lokale Strömungssperre, sondern um eine Strömungssperre die einen größeren Bereich des zweiten Strömungsraumes abschließt.In a further embodiment, the at least one flow barrier with the at least two tubes, between which the at least one flow barrier is formed, materially connected, in particular by means of soldering, and / or at least 30%, 50%, 80% or 90% of the tubes are with the at least one flow barrier connected. For example, if at least 50% of the tubes are connected to the at least one flow barrier, the flow barrier is not just a local flow barrier, but rather a a flow barrier which closes a larger area of the second flow space.

In einer ergänzenden Ausführungsform ist die wenigstens eine Strömungssperre als ein Vollprofil oder ein Hohlprofil ausgebildet. Die wenigstens eine Strömungssperre weist als Vollprofil damit in einem Quer- und/oder Längsschnitt keinen Hohlraum auf und als Hohlprofil in dem Quer- und/oder Längsschnitt einen Hohlraum auf.In a supplementary embodiment, the at least one flow barrier is designed as a solid profile or a hollow profile. The at least one flow barrier has as a solid profile thus in a transverse and / or longitudinal section no cavity and as a hollow profile in the transverse and / or longitudinal section a cavity.

Vorzugsweise ist die wenigstens eine Strömungssperre in einem Querschnitt im Wesentlichen kreis-, ellipsen-, rechteckförmig ausgebildet.Preferably, the at least one flow barrier in a cross section is substantially circular, elliptical, rectangular.

In einer Variante ist die wenigstens eine Strömungssperre als ein Draht oder Stab ausgebildet.In a variant, the at least one flow barrier is designed as a wire or rod.

Zweckmäßig weist der Draht oder der Stab wenigstens eine, vorzugsweise mehrere, Biegungen auf. Der Draht oder der Stab als Strömungssperre ist in der Herstellung besonders einfach und preiswert und kann durch Biegung auf einfache und preiswerte Weise leicht in die gewünschte Geometrie zur Ausbildung der wenigstens einen Strömungssperre gebracht werden.Suitably, the wire or the rod has at least one, preferably several, bends. The wire or rod as a flow barrier is particularly simple and inexpensive to manufacture and can be easily brought by bending in a simple and inexpensive way in the desired geometry to form the at least one flow barrier.

In einer weiteren Ausführungsform weisen die Biegungen einen Winkel zwischen 80° und 200°, vorzugsweise zwischen 90° und 180°, insbesondere im Wesentlichen 180°, auf. Im Wesentlichen 180° bedeutet dabei einen Winkel von 180° mit einer Abweichung von weniger als 10° oder 5°.In a further embodiment, the bends have an angle between 80 ° and 200 °, preferably between 90 ° and 180 °, in particular essentially 180 °. Essentially 180 ° means an angle of 180 ° with a deviation of less than 10 ° or 5 °.

Insbesondere besteht die wenigstens eine Strömungssperre wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus dem gleichen Material wie das Gehäuse und/oder die Rohre und/oder der erste und/oder der zweite Boden und/oder die wenigstens eine Strömungssperre besteht aus Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, wenigstens teilweise, insbesondere vollständig und vorzugsweise ist die wenigstens eine Strömungssperre mit einem Lot plattiert.In particular, the at least one flow barrier consists at least partially, in particular completely, of the same material as the housing and / or the tubes and / or the first and / or the second bottom and / or the at least one flow barrier consists of metal, in particular aluminum or steel , at least partially, in particular completely and preferably the at least one flow barrier is plated with a solder.

In einer weiteren Ausgestaltung besteht die wenigstens eine Strömungssperre und/oder das Gehäuse und/oder der Gehäusemantel und/oder die Gehäusedeckwandung und/oder der erste und/oder zweite Boden und/oder die Rohre aus Metall, insbesondere Aluminium, Stahl oder Edelstahl.In a further embodiment, the at least one flow barrier and / or the housing and / or the housing shell and / or the Gehäusedeckwandung and / or the first and / or second bottom and / or the tubes made of metal, in particular aluminum, steel or stainless steel.

In einer zusätzlichen Ausgestaltung besteht das Gehäuse und/oder der Gehäusemantel und/oder die Gehäusedeckwandung wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff.In an additional embodiment, the housing and / or the housing shell and / or the Gehäusedeckwandung at least partially, in particular completely, made of plastic.

In einer Variante sind Komponenten des Wärmeübertragers, insbesondere das Gehäuse und/oder der Gehäusemantel und/oder die Gehäusedeckwandung und/oder die wenigstens eine Strömungssperre und/oder der erste und/oder der zweite Boden und/oder die Rohre, stoffschlüssig mittels Löten miteinander verbunden.In a variant, components of the heat exchanger, in particular the housing and / or the housing shell and / or the Gehäusedeckwandung and / or the at least one flow barrier and / or the first and / or the second bottom and / or the tubes are materially connected to each other by means of soldering ,

In einer weiteren Ausgestaltung ist innerhalb Gehäuse und zwischen Rohren, d. h. in dem zweiten Strömungsraum, ein Strömungsrichter angeordnet. Der Strömungsrichter dient dazu, die Strömung des zweiten Fluides, d. h. insbesondere Kühlflüssigkeit, entsprechend zu steuern. Mittels des Strömungsrichters wird das zweite Fluid möglichst gleichmäßig durch den zweiten Strömungskanal verteilt mit einer möglichst hohen Strömungsgeschwindigkeit. Dadurch soll ein möglichst guter Wärmeübergang von dem ersten auf das zweite Fluid oder umgekehrt gewährleistet werden. Vorzugsweise wird von dem Strömungsrichter ein Raum zwischen wenigstens zwei Rohren nur teilweise versperrt bzw. abgedichtet.In a further embodiment is within housing and between pipes, d. H. arranged in the second flow space, a flow straightener. The flow straightener serves to control the flow of the second fluid, i. H. in particular cooling fluid, to control accordingly. By means of the flow straightener, the second fluid is distributed as evenly as possible through the second flow channel with the highest possible flow velocity. This should ensure the best possible heat transfer from the first to the second fluid or vice versa. Preferably, a space between at least two pipes is only partially blocked or sealed by the flow straightener.

In einer ergänzenden Ausführungsform endet die wenigstens eine Strömungssperre an einem Strömungsrichter und/oder einer Turbulenzeinlage.In a supplementary embodiment, the at least one flow barrier ends at a flow straightener and / or a turbulence insert.

Erfindungsgemäße Anordnung zur Rückführung und Kühlung von Abgas einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Diesel- oder Ottomotors, umfassend eine Abgasleitung, vorzugsweise mit einer Abgasturbine, eine Ladeluftleitung mit einem, vorzugsweise von der Abgasturbine antreibbaren, Ladeluftverdichter, eine Abgasrückführleitung zur Leitung von Abgas von der Abgasleitung zu der Ladeluftleitung, einen Abgaswärmeübertrager zur Kühlung von Abgas in der Abgasrückführleitung und/oder einen Ladeluftwärmeübertrager zur Kühlung von Ladeluft in der Ladeluftleitung in Strömungsrichtung der Luft nach dem Ladeluftverdichter, vorzugsweise ein Abgassteuerorgan zur Steuerung und/oder Regelung der durch die Abgasrückführleitung leitbaren Menge an Abgas pro Zeiteinheit und/oder vorzugsweise ein Ladeluftsteuerorgan zur Steuerung und/oder Regelung der durch die Ladeluftleitung leitbaren Menge an Ladeluft pro Zeiteinheit, wobei der Abgaswärmeübertrager und/oder der Ladeluftwärmeübertrager als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebener Wärmeübertrager ausgebildet ist.Arrangement according to the invention for returning and cooling exhaust gas of an internal combustion engine, in particular a diesel or gasoline engine, comprising an exhaust pipe, preferably with an exhaust gas turbine, a charge air line with a charge air compressor drivable preferably by the exhaust gas turbine, an exhaust gas recirculation line for conducting exhaust gas from the exhaust gas line the charge air duct, an exhaust gas heat exchanger for cooling exhaust gas in the exhaust gas recirculation line and / or a charge air heat exchanger for cooling charge air in the charge air line in the flow direction of the air after the charge air compressor, preferably an exhaust gas control element for controlling and / or regulating the amount of exhaust gas which can be conducted through the exhaust gas return line Time unit and / or preferably a charge air control member for controlling and / or regulating the controllable through the charge air line amount of charge air per unit time, wherein the exhaust gas heat exchanger and / or the charge air heat transfer r is designed as a described in this patent application heat exchanger.

In einer weiteren Ausgestaltung sind innerhalb der Rohre, insbesondere Flachrohre, Turbulenzeinlagen angeordnet. Die Turbulenzeinlagen, beispielsweise Leitbleche, dienen dazu, für die Strömung des ersten Fluides durch die Rohre eine turbulente Strömung zu erzeugen, zur Erhöhung der Wärmeübertragung von dem ersten Fluid auf das zweite Fluid oder umgekehrt.In a further embodiment, turbulence inserts are arranged inside the tubes, in particular flat tubes. The turbulence inserts, for example baffles, serve to generate a turbulent flow for the flow of the first fluid through the tubes, to increase the heat transfer from the first fluid to the second fluid or vice versa.

In einer weiteren Ausgestaltung dienen Strömungsrichterrippen zur Steuerung des Flusses oder der Strömung des zweiten Fluides als Strömungsrichter.In another embodiment, flow straightener ribs serve to control the flow or flow of the second fluid as a flow straightener.

In einer weiteren Ausgestaltung sind zwischen den Rohren Rippen oder Turbulenzeinlagen, d. h. innerhalb des zweiten Strömungskanales, insbesondere für die Kühlflüssigkeit, angeordnet. Dadurch soll möglichst eine turbulente Strömung beim Umströmen der Rohre mittels des zweiten Fluides, insbesondere der Kühlflüssigkeit, erzielt werden. In a further embodiment, ribs or turbulence inserts, ie within the second flow channel, in particular for the cooling liquid, are arranged between the tubes. As a result, as turbulent a flow as possible when flowing around the tubes by means of the second fluid, in particular the cooling liquid can be achieved.

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:In the following, an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 einen Längsschnitt eines Wärmeübertragers und 1 a longitudinal section of a heat exchanger and

2 einen Längsschnitt A-A gemäß 1 des Wärmeübertragers. 2 a longitudinal section AA according to 1 of the heat exchanger.

Ein als Abgaswärmeübertrager 2 ausgebildeter Wärmeübertrager 1 dient zur Kühlung von Abgas mittels Kühlflüssigkeit. Der Abgaswärmeübertrager 2 weist dabei einen ersten Strömungskanal 19 zum Durchleiten eines ersten Fluides, nämlich Abgas, auf. Ein zweiter Strömungskanal 20 bzw. zweiter Strömungsraum 20 zum Durchleiten eines zweiten Fluides, nämlich Kühlflüssigkeit, dient dazu, von dem Abgas Wärme auf die Kühlflüssigkeit zu übertragen und dadurch das Abgas zu kühlen (1 und 2). Der Abgaswärmeübertrager 2 wird dabei in einer nicht dargestellten Anordnung zur Rückführung und Kühlung von Abgas einer Brennkraftmaschine eingesetzt, um mittels Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine das Abgas aus der Brennkraftmaschine zu kühlen und anschließend wieder nach dem Abkühlen in dem Abgaswärmeübertrager 2 einer nicht dargestellten Ladeluftleitung zuzuführen zur weiteren Verbrennung in einem Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine.As exhaust gas heat exchanger 2 trained heat exchanger 1 serves to cool exhaust gas by means of cooling liquid. The exhaust gas heat exchanger 2 has a first flow channel 19 for passing a first fluid, namely exhaust gas on. A second flow channel 20 or second flow space 20 for passing a second fluid, namely cooling liquid, serves to transfer heat from the exhaust gas to the cooling liquid and thereby to cool the exhaust gas ( 1 and 2 ). The exhaust gas heat exchanger 2 is used in an arrangement not shown for recycling and cooling of exhaust gas of an internal combustion engine to cool the exhaust gas from the engine by means of coolant of the internal combustion engine and then again after cooling in the exhaust gas heat exchanger 2 a charge air duct, not shown, for further combustion in a combustion chamber of the internal combustion engine.

Der Abgaswärmeübertrager 2 weist ein Gehäuse 3 mit einem Gehäusemantel 4 und zwei Gehäusedeckwandung 5 auf. Die beiden Gehäusedeckwandungen 5 bilden dabei einen ersten Diffusor 12 und einen zweiten Diffusor 13. Am ersten Diffusor 12 ist eine Einlassöffnung 21 für Abgas und am zweiten Diffusor 13 ist eine Auslassöffnung 22 für Abgas ausgebildet. Innerhalb des Gehäusemantels 4 ist an den beiden Endbereichen des Gehäusemantels 4 senkrecht zu der Zeichenebene von 1 und 2 ein erster Boden 14 und ein zweiter Boden 15 angeordnet. Der erste und zweite Boden 14, 15 weist dabei Öffnungen 16 auf. Die Öffnungen 16 sind dabei rechteckförmig ausgebildet und in den Öffnungen 16 sind als Flachrohre 18 ausgebildete Rohre 17 angeordnet. Aufgrund der Anordnung der im Querschnitt rechteckförmigen Flachrohre 18 in den Öffnungen 16 des ersten und zweiten Bodens 14, 15 werden die Flachrohre 18 innerhalb des Gehäuses 3 gehalten. Die Flachrohre 18 weisen aufgrund der geometrischen Ausbildung in einem Querschnitt Schmalseitenwandungen 27 und Breitseitenwandung 28 auf.The exhaust gas heat exchanger 2 has a housing 3 with a housing shell 4 and two Gehäusedeckwandung 5 on. The two Gehäusedeckwandungen 5 form a first diffuser 12 and a second diffuser 13 , At the first diffuser 12 is an inlet opening 21 for exhaust and the second diffuser 13 is an outlet opening 22 designed for exhaust. Inside the housing shell 4 is at the two end portions of the housing shell 4 perpendicular to the plane of 1 and 2 a first floor 14 and a second floor 15 arranged. The first and second floor 14 . 15 has openings 16 on. The openings 16 are rectangular in shape and in the openings 16 are as flat tubes 18 trained pipes 17 arranged. Due to the arrangement of rectangular cross-section flat tubes 18 in the openings 16 of the first and second floor 14 . 15 become the flat tubes 18 inside the case 3 held. The flat tubes 18 have due to the geometric design in a cross-section narrow side walls 27 and broadside wall 28 on.

In der Darstellung in 1 sind zwei Flachrohre 18 dahingehend geschnitten, dass die jeweils beiden Schmalseitenwandungen 27 der beiden Flachrohre 18 sichtbar sind. Das durch den Wärmeübertrager 1 als erstes Fluid zu leitende Abgas strömt dabei durch die Einlassöffnung 21 an dem ersten Diffusor 12 ein, innerhalb des ersten Diffusors 12 bildet sich somit der erste Strömungskanal 19 für das Abgas aus. Die Enden der Flachrohre 18, welche im Bereich des ersten Diffusors 12 enden, sind dabei außerhalb der Flachrohre 18 von dem ersten Boden 14 vollständig abgedichtet, so dass das Abgas von dem ersten Strömungskanal 19 innerhalb des ersten Diffusor 12 ausschließlich in die Flachrohre 18 einströmen kann, so dass sich innerhalb der Flachrohre 18 ebenfalls der erste Strömungskanal 19 für das Abgas ausbildet. Nach dem Durchströmen der Flachrohre 18 in einer Strömungsrichtung gemäß dem Schnitt in 1 von links nach rechts strömt das Abgas aus den Flachrohren 18 wieder aus und aufgrund der identischen Abdichtung der Enden der Flachrohre 18 im Bereich des zweiten Diffusors 13 strömt das Abgas aus den Flachrohren 18 in den ersten Strömungskanal 19 innerhalb des zweiten Diffusors 13 ein, wird dort anschließend gesammelt und strömt aus der Auslassöffnung 22 aus dem zweiten Diffusor 13 aus.In the illustration in 1 are two flat tubes 18 Cut to the effect that the two narrow sides 27 the two flat tubes 18 are visible. That through the heat exchanger 1 In this case, exhaust gas to be conducted as first fluid flows through the inlet opening 21 on the first diffuser 12 in, inside the first diffuser 12 thus forms the first flow channel 19 for the exhaust. The ends of the flat tubes 18 , which are in the area of the first diffuser 12 ends are outside the flat tubes 18 from the first floor 14 completely sealed so that the exhaust gas from the first flow channel 19 inside the first diffuser 12 exclusively in the flat tubes 18 can flow in, leaving itself within the flat tubes 18 also the first flow channel 19 for the exhaust gas is formed. After flowing through the flat tubes 18 in a flow direction according to the section in FIG 1 From left to right, the exhaust gas flows out of the flat tubes 18 again off and due to the identical sealing of the ends of the flat tubes 18 in the area of the second diffuser 13 the exhaust gas flows out of the flat tubes 18 in the first flow channel 19 inside the second diffuser 13 a, is then collected there and flows out of the outlet 22 from the second diffuser 13 out.

Senkrecht zu der Zeichenebene von 1 sind innerhalb des Gehäusemantels 4 des Gehäuses 3 eine Vielzahl von Flachrohren 18 übereinander angeordnet. Aufgrund der Schnittbildung in 1 sind dabei die Breitseitenwandungen 28 der Flachrohre 18 nicht sichtbar und zwischen den Flachrohren 18 bildet sich innerhalb des Gehäusemantels 4 der zweite Strömungsraum 20 für das zweite Fluid, nämlich Kühlflüssigkeit, aus. Die Kühlflüssigkeit wird dabei durch eine Einlassöffnung 23 an dem Gehäusemantel 4 eingeleitet und strömt durch eine Auslassöffnung 24 an dem Gehäusemantel 4 wieder aus. Die Ein- und Auslassöffnung 23, 24 sind dabei versetzt zueinander angeordnet, so dass die eigentliche Ein- und Auslassöffnung 23, 24 in der Schnittbildung in 1 nicht sichtbar ist und der Versatz der Ein- und Auslassöffnung 23, 24 in der strichlierten Darstellung der Ein- und Auslassöffnung 23, 24 in 2 dargestellt ist.Perpendicular to the drawing plane of 1 are inside the housing shell 4 of the housing 3 a variety of flat tubes 18 arranged one above the other. Due to the sectional formation in 1 are the Breitseitenwandungen 28 the flat tubes 18 not visible and between the flat tubes 18 forms inside the housing shell 4 the second flow space 20 for the second fluid, namely cooling liquid from. The cooling liquid is through an inlet opening 23 on the housing shell 4 introduced and flows through an outlet opening 24 on the housing shell 4 out again. The inlet and outlet opening 23 . 24 are offset from each other, so that the actual inlet and outlet 23 . 24 in the sectioning in 1 is not visible and the offset of the inlet and outlet 23 . 24 in the dashed representation of the inlet and outlet 23 . 24 in 2 is shown.

Zwischen den Flachrohren 18 bildet sich ein Zwischenraum 7 aus. Die gemäß der Darstellung in 1 senkrecht zu der Zeichenebene von 1 übereinander angeordneten Flachrohre 18 bilden dabei eine erste Rohrreihe 25 und eine zweite Rohrreihe 26. Die erste Rohrreihe 25 ist dabei gemäß der Schnittbildung in 1 oberhalb des Zwischenraumes 7 ausgebildet und die zweite Rohrreihe 26 unterhalb des Zwischenraumes 7. Die Strömung der Kühlflüssigkeit ist in dem Schnitt in 1 lediglich mit strichlierten Pfeilen dargestellt, weil aufgrund der Schnittbildung in 1 der zweite Strömungsraum 20 ausschließlich oberhalb oder unterhalb der Zeichenebene von 1 angeordnet ist, so dass dadurch in 1 kein eigentlicher Schnitt durch den zweiten Strömungsraum 20 abgebildet ist, abgesehen von dem Strömungsraum 20 in dem Zwischenraum 7 links von äußersten linken Vollprofil 8 und dem Zwischenraum 7 rechts von äußersten rechten Vollprofil 8 gemäß der Darstellung in 1.Between the flat tubes 18 a gap forms 7 out. The as shown in 1 perpendicular to the plane of 1 stacked flat tubes 18 form a first row of pipes 25 and a second row of pipes 26 , The first row of pipes 25 is in accordance with the sectioning in 1 above the gap 7 formed and the second row of tubes 26 below the gap 7 , The flow of Coolant is in the cut in 1 only shown with dotted arrows, because due to the sectional formation in 1 the second flow space 20 exclusively above or below the drawing plane of 1 is arranged so that in 1 no actual section through the second flow space 20 is pictured apart from the flow space 20 in the gap 7 left from outermost left full profile 8th and the gap 7 right from outermost right full profile 8th as shown in 1 ,

In dem Zwischenraum 7 zwischen der ersten Rohrreihe 25 und der zweiten Rohrreihe 26 ist eine Strömungssperre 6 aus einem Draht 9 oder einem Stab 10 angeordnet. Der Draht 9 stellt dabei ein Vollprofil 8 ohne Hohlraum dar und ist meanderförmig (2) in dem Zwischenraum 7 angeordnet. Der gerade Teil des Drahtes 9 ist dabei durch einen Teil des Drahtes 9 mit einer Biegung 11 miteinander verbunden (2). Der Draht 9 ist dabei stoffschlüssig mittels Löten jeweils an den Schmalseitenwandungen 27 der Flachrohre 18 jeweils der ersten und zweiten Rohrreihe 25, 26 verbunden.In the gap 7 between the first row of pipes 25 and the second row of pipes 26 is a flow barrier 6 from a wire 9 or a staff 10 arranged. The wire 9 provides a full profile 8th without cavity and is meandering ( 2 ) in the gap 7 arranged. The straight part of the wire 9 is by a part of the wire 9 with a bend 11 connected with each other ( 2 ). The wire 9 is cohesively by means of soldering in each case on the narrow side walls 27 the flat tubes 18 each of the first and second row of tubes 25 . 26 connected.

Die Strömungssperre 6 verhindert dabei zwischen dem Draht 9 innerhalb des Zwischenraumes 7 eine Strömung der Kühlflüssigkeit in dem Zwischenraum 7 in einer Strömungsrichtung von rechts nach links gemäß der Darstellung in 1. In 2 ist lediglich die Strömung des Abgases mit Pfeilen dargestellt und die Strömung der Kühlflüssigkeit nicht mit strichlierten Pfeilen abgebildet. In 2 sind ferner die lediglich Breitseltenwandungen 28 der Flachrohre 18 strichliert dargestellt, weil aufgrund des Schnittes in 2 durch den Wärmeübertrager 1 im Bereich des Zwischenraumes 7 die Breitseitenwandungen 28 der Flachrohre 18 nicht sichtbar sind. Die eigentlich sichtbaren Schmalseitenwandungen 27 sind in 2 nicht dargestellt.The flow barrier 6 prevents between the wire 9 within the space 7 a flow of the cooling liquid in the gap 7 in a flow direction from right to left as shown in FIG 1 , In 2 only the flow of the exhaust gas is shown with arrows and the flow of the cooling liquid is not shown with dashed arrows. In 2 are also the only broadside walls 28 the flat tubes 18 shown in dotted lines, because due to the cut in 2 through the heat exchanger 1 in the area of the gap 7 the broadside walls 28 the flat tubes 18 are not visible. The actually visible narrow side walls 27 are in 2 not shown.

Aufgrund der Verhinderung der Strömung der Kühlflüssigkeit in dem Zwischenraum 7 zwischen den Stäben 9 in einer Strömungsrichtung von rechts nach links in der Schnittbildung in 1 strömt somit mehr Kühlflüssigkeit in der Strömungsrichtung von rechts nach links nicht in dem Zwischenraum 7 von rechts nach links sondern in den Räumen zwischen den Flachrohren 18 außerhalb des Zwischenraumes 7. Diese Räume zwischen den Flachrohren 18 sind dabei in dem Schnitt in 1 oberhalb und unterhalb der Zeichenebene von 1 ausgebildet. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Wärmeübergang von dem Abgas auf die Kühlflüssigkeit erhöht werden, weil mehr Kühlflüssigkeit in dem für den Wärmeübergang relevanten Strömungsraum 20 außerhalb des Zwischenraumes 7 durch den Strömungsraum 20 strömt.Due to the prevention of the flow of the cooling liquid in the gap 7 between the bars 9 in a flow direction from right to left in the sectional formation in 1 Thus, more coolant flows in the flow direction from right to left not in the space 7 from right to left but in the spaces between the flat tubes 18 outside the gap 7 , These spaces between the flat tubes 18 are doing in the cut in 1 above and below the drawing plane of 1 educated. As a result, the heat transfer from the exhaust gas to the cooling liquid can advantageously be increased, because more cooling liquid in the flow space relevant for the heat transfer 20 outside the gap 7 through the flow space 20 flows.

Die Komponenten des Abgaswärmeübertragers 2, nämlich das Gehäuse 3 mit dem Gehäusemantel 4 und den beide Gehäusedeckwandungen 5, die Strömungssperre 6 als Draht 9, die beiden Böden 14, 15 und die Flachrohre 18, bestehen dabei aus Aluminium oder Edelstrahl und sind dabei mittels Löten in einem Lötofen miteinander verbunden. Hierzu sind die Komponenten 3, 4, 5, 6, 14, 15, 17 des Abgaswärmeübertragers 2 mit einem Lot plattiert und werden vor dem Einfügen in den Lötofen zu dem Abgaswärmeübertrager 2 kassettiert.The components of the exhaust gas heat exchanger 2 namely, the housing 3 with the housing shell 4 and the two Gehäusedeckwandungen 5 , the flow barrier 6 as a wire 9 , the two soils 14 . 15 and the flat tubes 18 , consist of aluminum or stainless steel and are connected to each other by means of soldering in a soldering oven. These are the components 3 . 4 . 5 . 6 . 14 . 15 . 17 the exhaust gas heat exchanger 2 plated with a solder and are prior to insertion into the brazing furnace to the exhaust gas heat exchanger 2 coffered.

Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die Strömungssperre 6 versperrt oder dichtet einen Teil des Raumes ab zwischen den Rohren 17, nämlich den Zwischenraum 7. Die Strömungssperre 6 ist in dabei in einfacher Weise aus einem gebogenen Draht 9 hergestellt, so dass diese besonders einfach und preiswert in der Herstellung ist und leicht beim Löten mit den Flachrohren 18 verbunden werden kann.Overall, considered with the heat exchanger according to the invention 1 significant benefits. The flow barrier 6 blocks or seals part of the space between the pipes 17 namely the gap 7 , The flow barrier 6 is in a simple way of a bent wire 9 made so that it is particularly easy and inexpensive to manufacture and easy when soldering with the flat tubes 18 can be connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
WärmeübertragerHeat exchanger
22
AbgaswärmeübertragerExhaust gas heat exchanger
33
Gehäusecasing
44
Gehäusemantelhousing jacket
55
GehäusedeckwandungGehäusedeckwandung
66
Strömungssperreflow barrier
77
Zwischenraumgap
88th
Vollprofilfull profile
99
Drahtwire
1010
StabRod
1111
Biegungbend
1212
Erster DiffusorFirst diffuser
1313
Zweiter DiffusorSecond diffuser
1414
Erster BodenFirst floor
1515
Zweiter BodenSecond floor
1616
Öffnungen in BodenOpenings in ground
1717
RohreTube
1818
Flachrohreflat tubes
1919
Erster Strömungskanal für AbgasFirst flow channel for exhaust gas
2020
Zweiter Strömungsraum für KühlflüssigkeitSecond flow space for coolant
2121
Einlassöffnung für AbgasInlet opening for exhaust gas
2222
Auslassöffnung für AbgasExhaust opening for exhaust gas
2323
Einlassöffnung für KühlflüssigkeitInlet opening for coolant
2424
Auslassöffnung für KühlflüssigkeitOutlet opening for coolant
2525
Erste RohrreiheFirst row of pipes
2626
Zweite RohrreiheSecond row of pipes
2727
Schmalseitenwandungnarrow side
2828
BreitseitenwandungBreitseitenwandung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 03/091650 A1 [0005] WO 03/091650 Al [0005]

Claims (10)

Wärmeübertrager (1), insbesondere Abgas- oder Ladeluftwärmeübertrager (2), umfassend – ein Gehäuse (3, 4, 5), – vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Boden (14, 15) mit Öffnungen (16), – Rohre (17) als erster Strömungskanal (19) zum Durchleiten eines ersten Fluides, insbesondere Abgas, deren Enden vorzugsweise in den Öffnungen (16) des ersten und zweiten Bodens (14, 15) angeordnet sind, wobei – die Rohre (17) und vorzugsweise der erste und/oder zweite Boden (14, 15) innerhalb des Gehäuses (3, 4, 5) angeordnet sind, so dass sich zwischen dem Gehäuse (3, 4, 5) und den Rohren (17) ein zweiter Strömungsraum (20) zum Durchleiten eines zweiten Fluides, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Strömungsraum (20) in einem Zwischenraum (7) zwischen wenigstens zwei Rohren (17) wenigstens eine Strömungssperre (6) ausgebildet ist.Heat exchanger ( 1 ), in particular exhaust gas or charge air heat exchanger ( 2 ), comprising - a housing ( 3 . 4 . 5 ), Preferably a first and a second floor ( 14 . 15 ) with openings ( 16 ), - pipes ( 17 ) as the first flow channel ( 19 ) for passing a first fluid, in particular exhaust gas, whose ends preferably in the openings ( 16 ) of the first and second floor ( 14 . 15 ), wherein - the pipes ( 17 ) and preferably the first and / or second floor ( 14 . 15 ) within the housing ( 3 . 4 . 5 ) are arranged so that between the housing ( 3 . 4 . 5 ) and the pipes ( 17 ) a second flow space ( 20 ) for passing a second fluid, in particular a cooling liquid, is formed, characterized in that in the second flow space ( 20 ) in a space ( 7 ) between at least two pipes ( 17 ) at least one flow barrier ( 6 ) is trained. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strömungssperre (6) den Zwischenraum (7) vollständig versperrt.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the at least one flow barrier ( 6 ) the space ( 7 ) completely locked. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strömungssperre (6) mit den wenigstens zwei Rohren (17), zwischen denen die wenigstens eine Strömungssperre (6) ausgebildet ist, stoffschlüssig, insbesondere mittels Löten, verbunden ist und/oder wenigstens 30%, 50%, 80% oder 90% der Rohre (17) mit der wenigstens einen Strömungssperre (6) verbunden sind.Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one flow barrier ( 6 ) with the at least two tubes ( 17 ), between which the at least one flow barrier ( 6 ), is materially bonded, in particular by means of soldering, and / or at least 30%, 50%, 80% or 90% of the tubes ( 17 ) with the at least one flow barrier ( 6 ) are connected. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strömungssperre (6) als ein Vollprofil (8) oder ein Hohlprofil ausgebildet ist.Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one flow barrier ( 6 ) as a solid profile ( 8th ) or a hollow profile is formed. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strömungssperre (6) in einem Querschnitt im Wesentlichen kreis-, ellipsen- oder rechteckförmig ausgebildet ist.Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one flow barrier ( 6 ) is formed in a cross section substantially circular, elliptical or rectangular. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strömungssperre (6) als ein Draht (9) oder Stab (10) ausgebildet ist.Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one flow barrier ( 6 ) as a wire ( 9 ) or staff ( 10 ) is trained. Wärmeübertrager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (9) oder der Stab (10) wenigstens eine, vorzugsweise mehrere, Biegungen (11) aufweist.Heat exchanger according to claim 7, characterized in that the wire ( 9 ) or the rod ( 10 ) at least one, preferably a plurality of bends ( 11 ) having. Wärmeübertrager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegungen (11) einen Winkel zwischen 80° und 200°, vorzugsweise zwischen 90° und 180°, insbesondere im Wesentlichen 180°, aufweisen.Heat exchanger according to claim 7, characterized in that the bends ( 11 ) have an angle between 80 ° and 200 °, preferably between 90 ° and 180 °, in particular substantially 180 °. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strömungssperre (6) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus dem gleichen Material besteht wie das Gehäuse (3, 4, 5) und/oder die Rohre (17) und/oder der erste und/oder der zweite Boden (14, 15) und/oder die wenigstens eine Strömungssperre (6) aus Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, wenigstens teilweise, insbesondere vollständig besteht und vorzugsweise die wenigstens eine Strömungssperre (6) mit einem Lot plattiert ist.Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one flow barrier ( 6 ) is at least partially, in particular completely, made of the same material as the housing ( 3 . 4 . 5 ) and / or the pipes ( 17 ) and / or the first and / or the second floor ( 14 . 15 ) and / or the at least one flow barrier ( 6 ) made of metal, in particular aluminum or steel, at least partially, in particular completely, and preferably the at least one flow barrier ( 6 ) is plated with a solder. Anordnung zur Rückführung und Kühlung von Abgas einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, umfassend – eine Abgasleitung, vorzugsweise mit einer Abgasturbine, – eine Ladeluftleitung mit einem, vorzugsweise von der Abgasturbine antreibbaren, Ladeluftverdichter, – eine Abgasrückführleitung zur Leitung von Abgas von der Abgasleitung zu der Ladeluftleitung, – einen Abgaswärmeübertrager zur Kühlung von Abgas in der Abgasrückführleitung und/oder einen Ladeluftwärmeübertrager zur Kühlung von Ladeluft in der Ladeluftleitung in Strömungsrichtung der Luft nach dem Ladeluftverdichter, – vorzugsweise ein Abgassteuerorgan zur Steuerung und/oder Regelung der durch die Abgasrückführleitung leitbaren Menge an Abgas pro Zeiteinheit und/oder vorzugsweise ein Ladeluftsteuerorgan zur Steuerung und/oder Regelung der durch die Ladeluftleitung leitbaren Menge an Ladeluft pro Zeiteinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaswärmeübertrager und/oder der Ladeluftwärmeübertrager als ein Wärmeübertrager gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Arrangement for the return and cooling of exhaust gas of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, comprising An exhaust pipe, preferably with an exhaust gas turbine, A charge air line with a charge air compressor, preferably drivable by the exhaust gas turbine, An exhaust gas recirculation line for conducting exhaust gas from the exhaust gas line to the charge air line, An exhaust gas heat exchanger for cooling exhaust gas in the exhaust gas recirculation line and / or a charge air heat exchanger for cooling charge air in the charge air line in the flow direction of the air after the charge air compressor, Preferably an exhaust gas control element for controlling and / or regulating the amount of exhaust gas which can be conducted through the exhaust gas recirculation line per unit time and / or preferably a charge air control element for controlling and / or regulating the amount of charge air per unit time which can be conducted through the charge air line; characterized in that the exhaust gas heat exchanger and / or the charge air heat exchanger is designed as a heat exchanger according to one or more of the preceding claims.
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