DE102012202390A1 - Wärmetauscher-Einrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Wärmetauscher-Einrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102012202390A1
DE102012202390A1 DE201210202390 DE102012202390A DE102012202390A1 DE 102012202390 A1 DE102012202390 A1 DE 102012202390A1 DE 201210202390 DE201210202390 DE 201210202390 DE 102012202390 A DE102012202390 A DE 102012202390A DE 102012202390 A1 DE102012202390 A1 DE 102012202390A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
bypass channel
channel
exchanger device
bypass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE201210202390
Other languages
English (en)
Other versions
DE102012202390B4 (de
Inventor
Marc Hartmann
Stefan Geser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Original Assignee
Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG filed Critical Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority to DE102012202390.9A priority Critical patent/DE102012202390B4/de
Priority to EP13704448.3A priority patent/EP2815086B1/de
Priority to PCT/EP2013/053081 priority patent/WO2013120998A2/de
Priority to CN201380009443.0A priority patent/CN104254672B/zh
Priority to JP2014557053A priority patent/JP5989806B2/ja
Publication of DE102012202390A1 publication Critical patent/DE102012202390A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102012202390B4 publication Critical patent/DE102012202390B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/02Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/06Derivation channels, e.g. bypass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2270/00Thermal insulation; Thermal decoupling
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscher-Einrichtung (1) für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Wärmetauscher-Kanal (2) in welchem ein Wärmetauscher (3) angeordnet ist, einen im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Bypass-Kanal (4) zur Umgehung des Wärmetauscher-Kanals (2), wobei der Wärmetauscher-Kanal (2) den Bypass-Kanal (4) umhüllt, und wobei der Wärmetauscher (3) wendelartig um den Bypass-Kanal angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscher-Einrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Wärmetauscher-System.
  • Aus der DE 10 2005 039 794 A1 ist eine Wärmetauscher-Einrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei dieser Abgas-Wärmetauscher einen Wärmetauscher-Kanal aufweist, in dem ein Wärmetauscher angeordnet ist. Die Wärmetauscher-Einrichtung weist ferner einen Bypass-Kanal zur Umgehung des Wärmetauscher-Kanals auf. Zur Reduzierung von Herstellungskosten der Wärmetauscher-Einrichtung sind die beiden Kanäle derart angeordnet, dass der eine Kanal den anderen Kanal umhüllt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine Wärmetauscher-Einrichtung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Wärmetauscher-Einrichtung ist mit einem Wärmetauscher-Kanal, in welchem ein Wärmetauscher angeordnet ist, und mit einem im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Bypass-Kanal zur Umgehung des Wärmetauscher-Kanals ausgebildet, wobei der Wärmetauscher-Kanal den Bypass-Kanal umhüllt. Dabei ist der Wärmetauscher wendelartig um den Bypass-Kanal angeordnet. Auf diese Weise ergibt sich zum einen eine besonders kompakte Bauweise für die erfindungsgemäße Wärmetauscher-Einrichtung, zum anderen lässt sich der erfindungsgemäße Wärmetauscher-Einrichtung auf relativ einfache Art und Weise technisch realisieren, was sich günstig auf die Herstellungskosten der Wärmetauscher-Einrichtung auswirkt.
  • Zur Ausbildung einer Wärmetauscher-Einrichtung in einer besonders kompakten Bauweise kann die Wärmetauscher-Einrichtung ein Gehäuse umfassen, in welchem der im Wesentlichen rohrförmig ausgebildete Bypass-Kanal angeordnet ist, so dass der Wärmetauscher-Kanal durch einen zwischen dem Bypass-Kanal und dem Gehäuse angeordneten ringförmigen Zwischenraum gebildet ist.
  • In einer besonders einfach herzustellenden und damit kostengünstigen Ausführungsform kann daran gedacht sein, dass der Wärmetauscher als Rohrwendel ausgebildet ist, welche sich wendelartig entlang einer Außenumfangsfläche des Bypass-Kanals erstreckt. Insbesondere kann die Rohrwendel dabei derart ausgebildet sein, dass sie mit geringem Aufwand aus der Wärmetauscher-Einrichtung entfernt und wieder eingebaut werden kann. Auf diese Weise ist eine besonders wartungsfreundliche Realisierung der erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Einrichtung möglich.
  • In einer weiterbildenden Ausführungsform liegt der Wärmetauscher unbefestigt an der Außenumfangsfläche des Bypass-Kanals an und ist nur in Endbereichen an dem Bypass-Kanal befestigt. Auf diese Weise werden durch Temperaturänderungen, insbesondere durch Temperaturunterschiede zwischen dem Wärmetauscher und dem Bypass-Kanal, hervorgerufene mechanische Spannungen aufgrund einer thermisch bedingten Ausdehnung oder Kontraktion des Bypass-Kanals bzw. des Wärmetauschers vermieden oder zumindest reduziert.
  • Um sicherzustellen, dass eine thermisch bedingte Ausdehnung des Wärmetauschers in Richtung des Gehäuses nicht zu unerwünschten mechanischen Spannungen beim Kontakt des Wärmetauschers mit dem Gehäuse führen kann, kann in einer weiterbildenden Ausführungsform der Wärmetauscher wenigstens zwischen den Endbereichen des Bypass-Kanals beabstandet zu dem Gehäuse angeordnet sein.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem Wärmetauscher-Kanal und dem Bypass-Kanal eine thermische Isolationsschicht, insbesondere aus Metallschaum, angeordnet. Auf diese Weise wird die thermische Isolierung zwischen dem Wärmetauscher-Kanal und dem Bypass-Kanal deutlich verbessert.
  • Zur Verbesserung der thermischen Wechselwirkung zwischen einem durch den Wärmetauscher-Kanal fließenden Abgas und einem durch den Wärmetauscher fließenden Fluid, kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform an einer Außenumfangsfläche der Rohrwendel eine Mehrzahl von scheibenartigen Rippen ausgebildet sein, wobei jede Rippe jeweils in radialer Richtung von der Außenumfangsfläche der Rohrwendel abstehen kann.
  • Vorzugsweise kann die Wärmetauscher-Einrichtung einen Einlassbereich und einen Auslassbereich aufweisen, in welchen vorzugsweise jeweils eine Perforation ausgebildet ist. Diese kann insbesondere in dem im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Bypass-Kanal angeordnet sein, aber alternativ auch in Form eines separaten Rohrstücks realisiert sein. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein in den Abgaswärmetauscher eintretendes Abgas wahlweise sowohl dem Wärmetauscher-Kanal als auch dem Bypass-Kanal zugeführt bzw. sowohl aus dem Wärmetauscher-Kanal als auch aus dem Bypass-Kanal abgeführt werden kann. Der Einlassbereich und der Auslassbereich können somit die Funktion einer Fluidweiche für das in die Wärmetauscher-Einrichtung eintretende bzw. aus dieser austretende Abgas erfüllen.
  • Vorzugsweise weist der Bypass-Kanal ein Steuerglied zum Öffnen und Sperren des Bypass-Kanals auf. Auf diese Weise kann ein in der Wärmetauscher-Einrichtung eintretendes Abgas wahlweise durch den Bypass-Kanal oder durch den Wärmetauscher-Kanal geführt werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Steuerglied als drehbare Bypass-Klappe ausgebildet sein, welche zwischen einer geöffneten Position, in welcher der Bypass-Kanal geöffnet ist, und einer gesperrten Position, in welcher der Bypass-Kanal gesperrt ist, drehbar ist. Dies ermöglicht ein einfaches Sperren bzw. Öffnen des Bypass-Kanals.
  • In einer weiterbildenden Ausführungsform kann das Steuerglied eine in Bezug auf die geöffnete bzw. gesperrte Position beliebige Zwischenposition einnehmen, in welcher der Bypass-Kanal nur teilweise, insbesondere mit einem bestimmten Öffnungsgrad, geöffnet ist.
  • Für die Ermöglichung einer besonders einfachen technischen Realisierung des Steuerglieds kann dieses in dem Einlassbereich oder in dem Auslassbereich des Bypass-Kanals angeordnet sein.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Wärmetauscher-System zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine erste und eine zweite Wärmetauscher-Einrichtung, jeweils mit einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale, welche nebeneinander und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Das Wärmetauscher-System umfasst ferner ein, vorzugsweise als Y-Rohr ausgebildetes, einlassseitiges Kopplungselement mit einem Abgaseingang und einer ersten Kopplungsöffnung, welche mit der Einlassöffnung der ersten Wärmetauscher-Einrichtung in Fluidverbindung steht sowie mit einer zweiten Kopplungsöffnung, welche mit der Einlassöffnung der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung in Fluidverbindung steht, auf.
  • Das Wärmetauscher-System umfasst ferner ein, vorzugsweise als Y-Rohr ausgebildetes, auslassseitiges Kopplungselement mit einem Abgasausgang und einer ersten Kopplungsöffnung, welche mit dem Auslass der ersten Wärmetauscher-Einrichtung in Fluidverbindung steht, sowie mit einer zweiten Kopplungsöffnung, welche mit der Auslassöffnung der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung in Fluidverbindung steht. Mittels eines derartigen Wärmetauscher-Systems ist eine besonders effektiv arbeitende und gleichzeitig kompakte Wärmetauscher-Einrichtung realisiert, welcher sich zudem besonders gut in den in einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs zu Verfügung stehenden Bauraum integrieren lässt.
  • In einer technisch besonders einfach realisierbaren Ausführungsform weist das Wärmetauscher-System einen gemeinsamen Zulaufanschluss und einen gemeinsamen Rücklaufanschluss auf, welche jeweils mit den Endbereichen des Wärmetauschers der ersten und der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung in Fluidverbindung stehen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Wärmetauscher-System eine Antriebseinheit auf zum gemeinsamen Antrieb des Steuerglieds der ersten und der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung. Ein solches Wärmetauscher-System lässt sich technisch besonders einfach und damit auch besonders kostengünstig herstellen.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und das der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
  • Dabei zeigen jeweils schematisch
  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Einrichtung in einer Längsschnitts-Ansicht,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Systems in einer perspektivischen Ansicht,
  • 3 das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Systems gemäß der 2 mit einem Einlass- und einem Auslass-Kopplungselement in einer perspektivischen Ansicht.
  • In der Darstellung der 1 ist eine erfindungsgemäße Wärmetauscher-Einrichtung in einer Längsschnittansicht gezeigt und mit 1 bezeichnet. Die Wärmetauscher-Einrichtung 1 umfasst einen Wärmetauscher-Kanal 2, in welchem ein Wärmetauscher 3 angeordnet ist. Ferner umfasst die Wärmetauscher-Einrichtung 1 einen im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Bypass-Kanal 4 zur Umgehung des Wärmetauscher-Kanals 2. Der Wärmetauscher-Kanal 2 umhüllt den Bypass-Kanal 4, wobei der Wärmetauscher 3 wendelartig um den Bypass-Kanal 4 angeordnet ist. Der wendelartige Wärmetauscher 3 weist dabei eine Vielzahl von Windungen 5 auf, die in dem Bypass-Kanal 4 angeordnet sind.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 ist die Wärmetauscher-Einrichtung 1 mit einem Gehäuse 6 ausgebildet, in welchem der im Wesentlichen rohrförmig ausgebildete Bypass-Kanal 4 angeordnet ist. Zwischen dem Gehäuse 6 und einer Außenumfangsfläche 8 des Bypass-Kanals 4 ist ein ringförmiger Zwischenraum 7 ausgebildet, welcher wiederum den Wärmetauscher-Kanal 2 ausbildet.
  • In dem Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 3 als Rohrwendel ausgebildet, welche sich wendelartig entlang der Außenumfangsfläche 8 des Bypass-Kanals 4 erstreckt. In dem Ausführungsbeispiel ist eine konzentrische Anordnung des Bypass-Kanals 4 im Inneren des Gehäuses 6 dargestellt, grundsätzlich ist jedoch auch eine außermittige Anordnung für den Bypass-Kanal 4 denkbar.
  • Auch ist in dem Ausführungsbeispiel ein durchströmbarer Querschnitt des Bypass-Kanals 4 kreisförmig ausgebildet, wohingegen der Wärmetauscher-Kanal 2 einen durchströmbaren Querschnitt aufweist, welcher ringförmig ausgebildet ist. Grundsätzlich sind die Geometrien der Querschnitte jedoch frei wählbar, so dass die durch das Gehäuse 6 definierte Außenkontur der Wärmetauscher-Einrichtung 1 insbesondere an jeweilige Einbaubedingungen, beispielsweise beim Einbau in ein Kraftfahrzeug, anpassbar ist.
  • Der Wärmetauscher 3 kann nur in Endbereichen 9, 10 an dem Gehäuse 6 bzw. dem Bypass-Kanal 4 befestigt sein, wohingegen er zwischen den Endbereichen 9, 10 nur an der Außenumfangsfläche 8 des Bypass-Kanals 4 anliegen kann. In einer Variante des Ausführungsbeispiels, die in der Darstellung der 1 gezeigt ist, ist zwischen dem Wärmetauscher 3, welcher als Rohrwendel ausgebildet ist, und der Außenumfangsfläche 8 des Bypass-Kanals 4 eine thermische Isolationsschicht 20 zur verbesserten thermischen Isolation des Wärmetauscher-Kanals 2 gegenüber dem Bypass-Kanal 4 angeordnet. Diese kann insbesondere aus Metallschaum ausgebildet sein. In einer vereinfachten Variante kann auf eine derartige thermische Isolationsschicht 20 verzichtet sein.
  • In einer Variante des Ausführungsbeispiels können an einer Außenumfangsfläche 11 des als Rohrwendel ausgebildeten Wärmetauschers 3 scheibenartige Rippen ausgebildet sein, wobei jede Rippe jeweils in radialer Richtung von der Außenumfangsfläche 11 der Rohrwendel absteht. Mittels derartiger Rippen kann die effektiv zur Verfügung stehende Wechselwirkungsfläche für den Wärmeaustausch eines den Wärmetauscher-Kanal 2 durchströmenden Abgases mit einem den Wärmetauscher 3 durchströmenden Fluid erhöht und somit die Effizienz der Wärmetauscher-Einrichtung 1 verbessert werden.
  • Die Wärmetauscher-Einrichtung 1 weist ferner einen Einlassbereich 12 und einen Auslassbereich 13 auf, mittels derer die Wärmetauscher-Einrichtung 1 auf einfache Weise in eine Abgasanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eingebunden werden kann. Der Einlassbereich 12 oder/und der Auslassbereich 13 können dabei insbesondere trichterförmig ausgebildet sein. Der Einlassbereich 12 verbindet eine Wärmetauscher-Einrichtung 1 mit einem Wärmetauscher-Einlass 15 und mit einem Bypass-Einlass 16. Entsprechend verbindet der Auslassbereich 13 einen Wärmetauscher-Auslass 17 mit einem Bypass-Auslass 18.
  • In einer Variante kann der Einlassbereich 12 oder/und der Auslassbereich 13 jeweils eine Perforation 27 aufweisen, mittels welcher eine Verteilung eines über einen Abgas-Einlass 14 in die Wärmetauscher-Einrichtung 1 eintretenden Abgases in den Wärmetauscher-Kanal 2 oder in den Bypass-Kanal 4 erfolgen kann. Die Perforation 27 kann in einer Variante direkt in einem Endabschnitt des Bypass-Kanals 4 ausgebildet sein, oder, alternativ, in Form eines separaten Rohrstücks realisiert sein. Entsprechendes gilt mutatis mutandis ausgangsseitig für eine Abführung des Abgases aus der Wärmetauscher-Einrichtung 1.
  • Des Weiteren kann die Wärmetauscher-Einrichtung 1 des Ausführungsbeispiels ein Steuerglied 19 umfassen zum wahlweisen Öffnen oder Sperren des Bypass-Kanals 4. In dem Ausführungsbeispiel ist das Steuerglied 19 als drehbare Bypass-Klappe ausgebildet, welche zwischen einer geöffneten Position, in welcher der Bypass-Kanal 4 geöffnet ist, und einer gesperrten Position, in welcher der Bypass-Kanal 4 gesperrt ist, drehbar ist. In der Darstellung der 1 befindet sich die Bypass-Klappe in der geöffneten Position.
  • Insbesondere kann die Bypass-Klappe auch bezüglich der geöffneten bzw. gesperrten Position beliebige Zwischenpositionen einnehmen, so dass der Bypass-Kanal 4 nur teilweise geöffnet ist. Dabei wird durch eine derartige Zwischenposition der Bypass-Klappe ein beliebiger effektiver Öffnungsquerschnitt für den Bypass-Kanal 4 realisiert. Zum Antreiben der Bypass-Klappe bzw. des Steuerglieds 19 kann diese/dieses drehfest mit einer Antriebswelle (in der 1 nicht gezeigt) verbunden sein. Eine solche Antriebswelle kann dazu insbesondere quer zu einer Längsrichtung des Bypass-Kanals 4 durch den Wärmetauscher-Kanal 2 durchgeführt sein und außerhalb des Gehäuses 6 der Wärmetauscher-Einrichtung 1 mit einem Stellantrieb drehfest verbunden sein. Mit Hilfe eines solchen Stellantriebs kann die Antriebswelle und über diese das Steuerglied 19 drehend betätigt werden, um das Steuerglied 19 zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position zu bewegen.
  • In dem Ausführungsbeispiel ist das Steuerglied 19 im Bereich des Bypass-Einlasses 16 angeordnet. Grundsätzlich kann das Steuerglied jedoch an jeder beliebigen Stelle des Bypass-Kanals 4 angeordnet sein, insbesondere auch in einem Bereich des Bypass-Auslasses 18.
  • Für den Fall, dass die Wärmetauscher-Einrichtung 1 in einen Wärmekreislauf eingebunden ist, welcher einen Wärmebedarf aufweist, beispielsweise um einen Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs zu beheizen oder um eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs während einer Warmlaufphase schnell auf Betriebstemperatur zu bringen, wird mit Hilfe des Steuerglieds 19 ein in die Wärmetauscher-Einrichtung 1 eintretendes Abgas in den Wärmetauscher-Kanal 2 geführt. Hierzu wird das Steuerglied 19 in die gesperrte Position bewegt, so dass der Bypass-Kanal 4 für die Durchströmung mit Abgas gesperrt ist. Auf diese Weise wird der Wärmetauscher 3 mit heißem Abgas beaufschlagt, wodurch der gewünschte Wärmeeintrag in ein Wärmetauscher-Medium des Wärmekreislaufes erzielt wird. Ein auf diese abgekühltes Abgas kann über den Auslassbereich 13 der Wärmetauscher-Einrichtung 1 wieder aus dieser ausströmen.
  • Für den Fall, dass der Wärmekreislauf keinen Wärmebedarf aufweist, wird das Steuerglied 19 in die geöffnete Position bewegt, so dass der Bypass-Kanal 4 für die Durchströmung mit Abgas geöffnet ist. Da der geöffnete Bypass-Kanal 4 typischerweise einen deutlich geringeren Durchströmungswiderstand als der Wärmetauscher-Kanal 2 aufweist, strömen die in die Wärmetauscher-Einrichtung 1 eintretenden Abgase bevorzugt und überwiegend durch den Bypass-Kanal 4. In der Folge ist die Wärmeabgabe an dem Wärmetauscher 3 durch ein durch den Wärmetauscher-Kanal 2 strömendes Abgas vernachlässigbar.
  • In der Darstellung der 2 ist nun ein erfindungsgemäßes Wärmetauscher-System 21 dargestellt, welches eine erste und eine zweite erfindungsgemäße Wärmetauscher-Einrichtung 22, 23 umfasst. Mittels eines derartigen Wärmetauscher-Systems 21 kann in einer kompakten Bauweise eine besonders hohe Wärmetauscher-Leistung erzielt werden. Um einen möglichst kompakten Aufbau des Wärmetauscher-Systems 21 sicherzustellen, sind die erste und zweite Wärmetauscher-Einrichtung 22, 23 des Wärmetauscher-Systems 21 nebeneinander und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
  • Die Zuführung bzw. Abführung von Abgas in das Wärmetauscher-System 21 kann mittels eines vorzugsweise jeweils als Y-Rohr ausgebildeten Einlass- bzw. Auslass-Kopplungselements 28, 29 erfolgen, welche die erste Wärmetauscher-Einrichtung 22 mit der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung 23 in deren jeweiligem Einlass- bzw. Auslassbereich 12, 13 in Fluidverbindung bringt. Ein derartiges Einlass- bzw. Auslass-Kopplungselement 28, 29 wird aus der Darstellung der 3 ersichtlich, welche ein erfindungsgemäßes Wärmetauscher-System 21 mit einem transparenten Gehäuse zeigt. Das Einlass- bzw. Auslass-Kopplungselement 28, 29 kann dabei in der Art einer Fluidweiche wirken.
  • Das Einlass-Kopplungselement 28 weist einen Abgas-Eingang 30 mit einer ersten Kopplungsöffnung 31 auf, welche mit der Einlassöffnung der ersten Wärmetauscher-Einrichtung 22 in Fluidverbindung steht, sowie eine zweite Kopplungsöffnung 32 auf, welche mit der Einlassöffnung der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung 23 in Fluidverbindung steht. Das Auslass-Kopplungselement 29 weist einen Abgas-Ausgang 33 mit einer ersten Kopplungsöffnung 34 auf, welche mit der Auslassöffnung der ersten Wärmetauscher-Einrichtung 22 in Fluidverbindung steht, sowie eine zweiten Kopplungsöffnung 35 auf, welche mit der Auslassöffnung der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung 23 in Fluidverbindung steht.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 sind die als Rohrwendel ausgebildeten Wärmetauscher 24, 25 der ersten bzw. zweiten Wärmetauscher-Einrichtung 22, 23 in zueinander entgegengesetzter Umlaufrichtung wendelartig entlang einer Außenumfangsfläche der Bypass-Kanäle des ersten bzw. zweiten Wärmetauscher-Einrichtung 22, 23 angeordnet. In Varianten ist jedoch auch eine identische Umlaufrichtung der beiden Wärmetauscher 24, 25 möglich.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2, in welchem die erste und zweite Wärmetauscher-Einrichtung 22, 23 jeweils ohne Gehäuse dargestellt ist, weist das Wärmetauscher-System 21 einen gemeinsamen Zulaufanschluss 36 und einen gemeinsamen Rücklaufanschluss 37 auf, welche jeweils mit den Endbereichen des Wärmetauschers der ersten bzw. der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung 22, 23 in Fluidverbindung stehen. Auf diese Weise kann ein Fluid auf technisch einfach zu realisierende Art und Weise dem ersten und zweiten Wärmetauscher der ersten bzw. zweiten Wärmetauscher-Einrichtung 22, 23 zugeführt werden.
  • In der Darstellung der 2 und 3 ist ferner eine Antriebswelle 26 gezeigt, mittels welcher sowohl das Steuerglied (in der 2 nicht gezeigt) der ersten Wärmetauscher-Einrichtung 22 als auch der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung 23 simultan betätigt werden kann. Dazu kann die Antriebswelle 26 mit einer gemeinsamen Antriebseinheit (in der 2 ebenfalls nicht gezeigt) drehfest verbunden sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005039794 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Wärmetauscher-Einrichtung (1) für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend: – einen Wärmetauscher-Kanal (2) in welchem ein Wärmetauscher (3) angeordnet ist, – einen im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Bypass-Kanal (4) zur Umgehung des Wärmetauscher-Kanals (2), – wobei der Wärmetauscher-Kanal (2) den Bypass-Kanal (4) umhüllt, – dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) wendelartig um den Bypass-Kanal (4) angeordnet ist.
  2. Wärmetauscher-Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher-Einrichtung (1) ein Gehäuse umfasst, in welchem der im Wesentlichen rohrförmig ausgebildete Bypass-Kanal (4) angeordnet ist, so dass der Wärmetauscher-Kanal (2) durch einen zwischen dem Bypass-Kanal (4) und dem Gehäuse angeordneten ringförmigen Zwischenraum gebildet ist.
  3. Wärmetauscher-Einrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) als Rohrwendel ausgebildet ist, welche sich wendelartig entlang einer Außenumfangsfläche (8) des Bypass-Kanals (4) erstreckt.
  4. Wärmetauscher-Einrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) unbefestigt an der Außenumfangsfläche (8) des Bypass-Kanals (4) anliegt und nur in Endbereichen (9, 10) an dem Bypass-Kanal (4) befestigt ist.
  5. Wärmetauscher-Einrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) wenigstens zwischen den Endbereichen (9, 10) des Bypass-Kanals (4) beabstandet zu dem Gehäuse (6) angeordnet ist.
  6. Wärmetauscher-Einrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wärmetauscher-Kanal (3) und dem Bypass-Kanal (4) eine thermische Isolationsschicht (20), insbesondere aus Metallschaum, angeordnet ist.
  7. Wärmetauscher-Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenumfangsfläche (11) der Rohrwendel eine Mehrzahl von scheibenartigen Rippen ausgebildet ist, wobei jede Rippe jeweils in radialer Richtung von der Außenumfangsfläche (11) der Rohrwendel absteht.
  8. Wärmetauscher-Einrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher-Einrichtung (1) einen Einlassbereich (12) und einen Auslassbereich (13) aufweist, in welchen vorzugsweise jeweils eine Perforation (27) ausgebildet ist.
  9. Wärmetauscher-Einrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass-Kanal (4) ein Steuerglied (19) zum Öffnen und Sperren des Bypass-Kanals (4) umfasst.
  10. Wärmetauscher-Einrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (19) als drehbare Bypass-Klappe ausgebildet ist, welche zwischen einer geöffneten Position, in welcher der Bypass-Kanal (4) geöffnet ist, und einer gesperrten Position, in welcher der Bypass-Kanal (4) gesperrt ist, drehbar ist.
  11. Wärmetauscher-Einrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (19) in dem Einlassbereich (12) oder in dem Auslassbereich (13) angeordnet ist.
  12. Wärmetauscher-System (21) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend: – eine erste und eine zweite Wärmetauscher-Einrichtung (22, 23), jeweils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche nebeneinander und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, – ein, vorzugsweise als als Y-Rohr ausgebildetes, einlassseitiges Kopplungselement (28) mit einem Abgas-Eingang (30) und einer ersten Kopplungsöffnung (31), welche mit der Einlassöffnung der ersten Wärmetauscher-Einrichtung (22) in Fluidverbindung steht, sowie mit einer zweiten Kopplungsöffnung (32), welche mit der Einlassöffnung der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung (23) in Fluidverbindung steht, – ein, vorzugsweise als Y-Rohr ausgebildetes, auslassseitiges Kopplungselement (29) mit einem Abgas-Ausgang (33) und einer ersten Kopplungsöffnung (34), welche mit der Auslassöffnung der ersten Wärmetauscher-Einrichtung (22) in Fluidverbindung steht, sowie mit einer zweiten Kopplungsöffnung (35), welche mit der Auslassöffnung der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung (23) in Fluidverbindung steht.
  13. Wärmetauscher-System (21) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscher-System (21) einen gemeinsamen Zulaufanschluss (24) und einen gemeinsamen Rücklaufanschluss (25) aufweist, welche jeweils mit den Endbereichen des Wärmetauschers der ersten und der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung (22, 23) in Fluidverbindung stehen.
  14. Wärmetauscher-System (21) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscher-System (21) eine Antriebseinheit aufweist zum gemeinsamen Antrieb des Steuerglieds der ersten und der zweiten Wärmetauscher-Einrichtung.
DE102012202390.9A 2012-02-16 2012-02-16 Wärmetauscher-System für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine Active DE102012202390B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012202390.9A DE102012202390B4 (de) 2012-02-16 2012-02-16 Wärmetauscher-System für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
EP13704448.3A EP2815086B1 (de) 2012-02-16 2013-02-15 Abgaswärmenutzungsvorrichtung mit einem Rakine-Prozess
PCT/EP2013/053081 WO2013120998A2 (de) 2012-02-16 2013-02-15 Dampferzeuger für einen rankine-prozess
CN201380009443.0A CN104254672B (zh) 2012-02-16 2013-02-15 蒸汽发生器系统、废热回收装置和内燃机
JP2014557053A JP5989806B2 (ja) 2012-02-16 2013-02-15 蒸気発生システム、廃熱回収装置及び内燃エンジン

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012202390.9A DE102012202390B4 (de) 2012-02-16 2012-02-16 Wärmetauscher-System für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102012202390A1 true DE102012202390A1 (de) 2013-08-22
DE102012202390B4 DE102012202390B4 (de) 2016-02-18

Family

ID=48915161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012202390.9A Active DE102012202390B4 (de) 2012-02-16 2012-02-16 Wärmetauscher-System für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012202390B4 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014221326A1 (de) * 2014-10-21 2016-04-21 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Unterseeboot
EP3293379A1 (de) * 2016-09-12 2018-03-14 Volvo Car Corporation Kombinierter wärmetauscher und auspuffschalldämpfer
DE102017210276A1 (de) * 2016-11-29 2018-05-30 Mahle International Gmbh Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher, für ein Kraftfahrzeug
DE102016223703A1 (de) * 2016-11-29 2018-05-30 Mahle International Gmbh Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher, für ein Kraftfahrzeug
WO2018197507A1 (en) * 2017-04-25 2018-11-01 Linde Ag Heat exchanger and method for operating a heat exchanger

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8906249U1 (de) * 1989-05-20 1989-07-06 Klaus-Gritsteinwerk Kg, 4980 Buende, De
DE102005039794A1 (de) 2005-08-22 2007-03-15 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Abgas-Wärmeübertrager
JP2007247555A (ja) * 2006-03-16 2007-09-27 Toyota Motor Corp 排気熱回収装置
JP2008232084A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Calsonic Kansei Corp 排気熱回収マフラ
WO2011153179A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-08 Delphi Technologies, Inc. Exhaust gas heat recovery heat exchanger

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4498524A (en) * 1977-08-08 1985-02-12 Jacobsen Orval E Heat exchanger with by-pass
GB2471514B (en) * 2009-07-03 2013-08-14 Ford Global Tech Llc Heat exchanging systems for motor vehicles

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8906249U1 (de) * 1989-05-20 1989-07-06 Klaus-Gritsteinwerk Kg, 4980 Buende, De
DE102005039794A1 (de) 2005-08-22 2007-03-15 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Abgas-Wärmeübertrager
JP2007247555A (ja) * 2006-03-16 2007-09-27 Toyota Motor Corp 排気熱回収装置
JP2008232084A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Calsonic Kansei Corp 排気熱回収マフラ
WO2011153179A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-08 Delphi Technologies, Inc. Exhaust gas heat recovery heat exchanger

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014221326A1 (de) * 2014-10-21 2016-04-21 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Unterseeboot
EP3293379A1 (de) * 2016-09-12 2018-03-14 Volvo Car Corporation Kombinierter wärmetauscher und auspuffschalldämpfer
CN107816377A (zh) * 2016-09-12 2018-03-20 沃尔沃汽车公司 组合热交换器和排气消声器
US10508580B2 (en) 2016-09-12 2019-12-17 Volvo Car Corporation Combined heat exchanger and exhaust silencer
CN107816377B (zh) * 2016-09-12 2020-10-23 沃尔沃汽车公司 组合热交换器和排气消声器
DE102017210276A1 (de) * 2016-11-29 2018-05-30 Mahle International Gmbh Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher, für ein Kraftfahrzeug
DE102017210271A1 (de) * 2016-11-29 2018-05-30 Mahle International Gmbh Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher, für ein Kraftfahrzeug
DE102016223703A1 (de) * 2016-11-29 2018-05-30 Mahle International Gmbh Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher, für ein Kraftfahrzeug
WO2018197507A1 (en) * 2017-04-25 2018-11-01 Linde Ag Heat exchanger and method for operating a heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012202390B4 (de) 2016-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2025911B1 (de) Abgaskühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102012204126A1 (de) Dampferzeuger für einen Rankine-Prozess
EP2009256B1 (de) Anordnung und Verfahren zur Erwärmung zumindest eines Betriebsmittels einer Verbrennungskraftmaschine
DE102012202390B4 (de) Wärmetauscher-System für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
WO2007134962A1 (de) Ventilanordnung für eine abgasrückführeinrichtung
DE102006055536A1 (de) Drehschieber mit mehreren Querschnittsverstellgliedern
DE102006012219A1 (de) Wärmeübertragungseinheit
EP2815086B1 (de) Abgaswärmenutzungsvorrichtung mit einem Rakine-Prozess
EP2211048A1 (de) Abgasklappenvorrichtung und Abgaswärmerückgewinnungssystem einer verbrennungskraftmaschine
DE102014106386B4 (de) Abgaswärmetauscher mit Bypassrohr
DE102005039794B4 (de) Abgas-Wärmeübertrager
DE102010033125A1 (de) Wärmetauschereinrichtung
EP3635320B1 (de) Vorrichtung zur wärmerückgewinnung aus einem heizfluid
DE102014207204A1 (de) Wärmemanagementmodul mit zwei Drehschiebern für Kraftfahrzeuge
DE102020213993A1 (de) Ventil und Vorrichtung zum Erhitzen von Öl mittels Abgaswärme
DE102012104396A1 (de) Kraftfahrzeugschalldämpfer
DE102007022859B4 (de) Anordnung von in Reihe geschalteten Heizungswärmeaustauschern in einem Kraftfahrzeug
DE102014207198A1 (de) Wärmemanagementmodul mit zwei Drehschiebern für Kraftfahrzeuge
DE102013008195A1 (de) Drehschieber
EP1455079B1 (de) Vorrichtung zur Wärmeübertragung zwischen dem Abgas eines Verbrennungsmotors und einem Kühlmittel
WO2007028464A1 (de) Vorrichtung zur steuerung eines abgasstroms
DE102015111252B4 (de) Ventil für einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine
DE102005057702A1 (de) Kühlanordnung mit einem Thermostatventil
DE102015002725A1 (de) Thermostatventil für ein Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens
DE102008030785B4 (de) Abgasrückführvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: BRP RENAUD & PARTNER, DE

Representative=s name: BRP RENAUD UND PARTNER MBB RECHTSANWAELTE PATE, DE

Representative=s name: BRP RENAUD UND PARTNER MBB, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: PUREM GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: EBERSPAECHER EXHAUST TECHNOLOGY GMBH & CO. KG, 66539 NEUNKIRCHEN, DE