DE102012211311A1

DE102012211311A1 - Abgaswärmeübertrager

Info

Publication number: DE102012211311A1
Application number: DE102012211311.8A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Siegel; Christian Faber; Simon Hund
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-02
Also published as: US20140000848A1; US20150328726A1

Abstract

Abgaswärmeübertrager (1), insbesondere zum Einsatz im Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse (3), und einem ersten Strömungskanal, welcher von einem ersten Fluid durchströmbar ist, der an seinen Endbereichen in Rohrböden aufgenommen ist, wobei der erste Strömungskanal und die Rohrböden von dem Gehäuse (3) derart umfasst sind, dass das Gehäuse (3) einen zweiten Strömungskanal bildet durch welchen ein zweites Fluid strömbar ist, mit welchem der ersten Strömungskanal umströmbar ist, mit einem ersten Diffusor (5), der das erste Fluid in den ersten Strömungskanal hineinleitet und einem zweiten Diffusor (5), der das erste Fluid aus dem ersten Strömungskanal hinausleitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaswärmeübertrager (1) an zumindest einem seiner Endbereiche einen zumindest teilweise umlaufenden ersten Flansch (4) aufweist, welcher einstückig mit dem Abgaswärmeübertrager (1) ausgeführt ist.

Description

Technisches Gebiet
Abgaswärmeübertrager, insbesondere zum Einsatz im Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, und einem ersten Strömungskanal, welcher von einem ersten Fluid durchströmbar ist, der an seinen Endbereichen in Rohrböden aufgenommen ist, wobei der erste Strömungskanal und die Rohrböden von dem Gehäuse derart umfasst sind, dass das Gehäuse einen zweiten Strömungskanal bildet durch welchen ein zweites Fluid strömbar ist, mit welchem der ersten Strömungskanal umströmbar ist, mit einem ersten Diffusor, der das erste Fluid in den ersten Strömungskanal hineinleitet und einem zweiten Diffusor, der das erste Fluid aus dem ersten Strömungskanal hinausleitet.
Stand der Technik
Abgaswärmeübertrager werden vorzugsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, wo sie nachfolgend auf den Verbrennungsmotor angeordnet sind. Das heiße, vom Verbrennungsmotor abgeführte Abgas wird in Ihnen abgekühlt und kann dem Verbrennungsmotor mittels einer Abgasrückführung wieder zugeführt werden. Dies dient der Senkung der Schadstoffanteile im Abgas.
Es sind Abgaswärmeübertrager bekannt, welche ein Rohrbündel mit Abgasrohren aufweisen, das von einem Gehäuse umschlossen ist, durch welches ein Kühlmittel fließt. Dabei wird die Wärme des Abgases an das Kühlmittel abgegeben. Das Kühlmittel gelangt durch einen Kühlmitteleinlass in das Innere des Gehäuses und verlässt nach dem Umströmen des Rohrbündels über einen, ebenfalls am Gehäuse ausgebildeten Kühlmittelauslass den Abgaswärmeübertrager. Das Abgas strömt dabei über einen Einlassdiffusor in das Rohrbündel ein und über einen Auslassdiffusor aus dem Rohrbündel aus.
Um Abgaswärmeübertrager an vor- oder nachgeschaltete Elemente anbinden zu können, weisen die Zuleitungen und Ableitungen des Wärmeübertragers Flansche auf. Entweder werden die benötigten Flansche direkt durch den Einsatz von Spritzguss oder Druckgussverfahren an den betroffenen Bauteilen erzeugt oder falls der Einsatz solcher Verfahren nicht möglich ist durch das zusätzliche anbringen von Flanschen.
Hierbei werden in heute bekannten Lösungen die Flansche, welche beispielsweise am Gehäuse des Wärmeübertragers selbst oder dem Diffusor des Wärmeübertragers angebracht werden, als zusätzliches Bauteil an den Wärmeübertragers angelötet oder verschweißt.
Nachteilig am Stand der Technik ist insbesondere, dass der Flansch ein zusätzliches Bauteil darstellt, durch welches Teilekosten entstehen. Außerdem stellt das Fügen des Flansches an den Wärmeübertrager einen zusätzlichen Prozessschritt dar der die Bearbeitungszeit erhöht und zusätzliche Kosten verursacht.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Abgaswärmeübertrager bereitzustellen, der einen oder mehrere einteilig mit dem Abgaswärmeübertrager ausgeführte Flansche aufweist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Abgaswärmeübertrager mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Vorteilhaft ist es, wenn ein Abgaswärmeübertrager, insbesondere zum Einsatz im Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, und einem ersten Strömungskanal, welcher von einem ersten Fluid durchströmbar ist, und an seinen Endbereichen in Rohrböden aufgenommen ist, wobei der erste Strömungskanal und die Rohrböden von dem Gehäuse derart umfasst sind, dass das Gehäuse einen zweiten Strömungskanal bildet durch welchen ein zweites Fluid strömbar ist, mit welchem der ersten Strömungskanal umströmbar ist, mit einem ersten Diffusor, der das erste Fluid in den ersten Strömungskanal hineinleitet und einem zweiten Diffusor, der das erste Fluid aus dem ersten Strömungskanal hinausleitet wobei der Abgaswärmeübertrager an zumindest einem seiner Endbereiche einen zumindest teilweise umlaufenden ersten Flansch aufweist, welcher einstückig mit dem Abgaswärmeübertrager ausgeführt ist.
Durch einen einteilig mit dem Gehäuse ausgeführten zumindest teilweise umlaufenden flansch, ist es möglich die dem Abgaswärmeübertrager vor- oder nachgelagerten Bauteil direkt an den Flansch anzubinden. Es können so Kosten und Arbeitsschritte eingespart werden, da der Flansch nicht als zusätzliches Bauteil an das Gehäuse oder den Diffusor angebracht werden muss.
Auch zweckmäßig ist es, wenn der erste Flansch durch Rollieren oder Tiefziehen oder Stauchen oder Einprägen oder Innenhochdruckumformen ausgebildet ist.
Durch den Einsatz einer der Verfahren kann ein Flansch besonders vorteilhaft an dem Gehäuse oder dem Diffusor ausgebildet werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Flansch aus dem Material des Gehäuses bzw. des Diffusors selbst ausgebildet wird.
Außerdem zu bevorzugen ist es, wenn das Gehäuse und/oder einer der Diffusoren einen ersten Flansch aufweist.
Insbesondere die Anordnung des Flansches am Gehäuse selbst oder den an das Gehäuse angebundenen Diffusoren ist vorteilhaft, da die vor- bzw. nachgelagerten Bauteile des Abgaswärmeübertragers so direkt an den Abgaswärmeübertrager angebunden werden können.
Auch vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse und/oder der erste Flansch und/oder der Diffusor aus Stahl ist.
Insbesondere aufgrund der hohen Temperaturen des Abgases, welches den Abgaswärmeübertrager durchströmt ist es vorteilhaft, das Gehäuse und insbesondere die Diffusoren aus einem hitzebeständigem Material auszuführen. Die hohen Abgastemperaturen könnten sonst zu dauerhafter Verformung bzw. zum Ausfall einzelner Bauteile führen.
Weiterhin zweckmäßig ist es, wenn das Gehäuse aus Aluminium und der Diffusor und/oder der erste Flansch aus Stahl ist.
Eine Gestaltung des Gehäuses aus Aluminium und der Diffusoren und/oder des Flansches aus Stahl können sich vorteilhaft auf das Bauteilgewicht auswirken. Sofern die Abgastemperaturen den Einsatz von Aluminium als Gehäusewerkstoff erlauben, kann das Bauteil besonders vorteilhaft gestaltet werden.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der erste Flansch ein Gewinde aufweist.
Über ein in den Flansch eingebrachtes Gewinde können vor- bzw. nachgelagerte Bauteile direkt an den Abgaswärmeübertrager angeschraubt werden. Dadurch können zusätzliche Bauteile wie etwa eine Anschweißmutter entfallen, wodurch Materialkosten und Arbeitsschritte eingespart werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Abgaswärmeübertragers.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abgaswärmeübertragers 1. Der Abgaswärmeübertrager 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 3 welches im Inneren eine Mehrzahl von Strömungskanälen aufweist, welche in ihren Endbereichen in Rohrböden aufgenommen sind. Die Rohrböden und die Strömungskanäle sind in der 1 aufgrund der perspektivischen Ansicht nicht zu erkennen.
Das Gehäuse 3 umfasst die Rohrböden so, dass ein zweiter Strömungskanal entsteht, der von den Strömungskanälen, die in den Rohrböden eingefasst sind abgetrennt ist. Über den Fluideinlass 2 kann ein Fluid in das Gehäuse einströmen und dieses durchströmen. In der 1 nicht dargestellt ist der Fluidauslass, durch welchen das Fluid wieder aus dem Gehäuse 3 austreten kann.
Der Abgaswärmeübertrager 1 wird entlang der Strömungskanäle welche in den Rohrböden eingefasst sind von einem weiteren Fluid, vorzugsweise dem Abgas in einem Abgasstrang, durchströmt. Durch den Fluideinlass 2 und den nicht gezeigten Fluidauslass wird er von einem zweiten Fluid durchströmt, wobei das zweite Fluid die Strömungskanäle umströmt und so Wärme von dem in den Strömungskanälen strömenden heißen Medium abgeführt wird.
An das Gehäuse 3 ist in dem in 1 gezeigten Abgaswärmeübertrager 1 einseitig ein Diffusor 5 angeschlossen. Durch diesen strömt das erste Fluid entweder, bevor es das Gehäuse 3 durchströmt, ober danach, je nach Strömungsrichtung des ersten Fluids.
In alternativen Ausführungsformen kann auch ein zweiter Diffusor am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses angeordnet sein. Die Ausformung der Diffusoren 5 kann ebenfalls von der hier gezeigten zylindrischen Form abweichen und zum Beispiel eine konische Form aufweisen.
Am Außenradius des Gehäuses 3 ist ein umlaufender Flansch 4 dargestellt. Dieser Flansch 4 ist einteilig mit dem Gehäuse 3 ausgebildet. Dies wird etwa durch das Anwenden der Bearbeitungsverfahren Rollieren, Tiefziehen, Stauchen, Einprägen oder Innenhochdruckumformen möglich.
In alternativen Ausführungsformen ist es auch denkbar, dass ein Flansch 4 an einem oder an beiden der Diffusoren 5 angeordnet ist.
Durch den direkt im Gehäuse 3 oder einem Diffusor 5 integrierten Flansch 4 ist es möglich vor- bzw. nachgelagerte Bauteile die im Abgasstrang vor dem Abgaswärmeübertrager 1 oder nach ihm angeordnet sind direkt an den Abgaswärmeübertrager 1 anzubinden.
Die Anbindung kann dabei etwa über Rohrschellen realisiert werden. Der Flansch 4 kann weiterhin ein Gewinde aufweisen. Über dieses Gewinde können Bauteile direkt mit dem Abgaswärmeübertrager 1 verbunden werden.
Der Flansch 4 kann abweichend zu dem in 1 gezeigten Flansch 4 auch als nur teilweise umlaufender Flansch aufgeführt sein.
Insgesamt können durch den direkt im Abgaswärmeübertrager 1 integrierten Flansch Einsparungen hinsichtlich der Anzahl der benötigten Bauteile erreicht werden, außerdem werden weniger Fügevorgänge notwendig wodurch auch die Bearbeitungskosten sinken.
Da der Abgaswärmeübertrager 1 aufgrund der Durchströmung mit einem Abgas aus einem Verbrennungsmotor mit hohen Temperaturen beaufschlagt wird, ist es notwendig die Diffusoren 5 und das Gehäuse 3 aus einem Material zu fertigen, die eine genügend hohe Hitzebeständigkeit aufweisen.
Besonders bevorzugt ist daher eine teilweise oder vollständige Fertigung des Abgaswärmeübertragers 1 aus Stahl. Es ist durchaus denkbar nur einzelne Bauteile, insbesondere diese, die mit den höchsten Temperaturen beaufschlagt sind aus Stahl zu fertigen und andere Bauteile etwa aus leichteren Werkstoffen wie etwa Aluminium. Entscheidend ist dabei das Temperaturniveau welchem das Bauteil im späteren Regelbetrieb ausgesetzt sein wird.

Claims

Abgaswärmeübertrager (1), insbesondere zum Einsatz im Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse (3) und einem ersten Strömungskanal, welcher von einem ersten Fluid durchströmbar ist, und an seinen Endbereichen in Rohrböden aufgenommen ist, wobei der erste Strömungskanal und die Rohrböden von dem Gehäuse (3) derart umfasst sind, dass das Gehäuse (3) einen zweiten Strömungskanal bildet durch welchen ein zweites Fluid strömbar ist, mit welchem der erste Strömungskanal umströmbar ist, mit einem ersten Diffusor (5), der das erste Fluid in den ersten Strömungskanal hineinleitet und einem zweiten Diffusor (5), der das erste Fluid aus dem ersten Strömungskanal hinausleitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaswärmeübertrager (1) an zumindest einem seiner Endbereiche einen zumindest teilweise umlaufenden ersten Flansch (4) aufweist, welcher einstückig mit dem Abgaswärmeübertrager (1) ausgeführt ist.
Abgaswärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flansch (4) durch Rollieren oder Tiefziehen oder Stauchen oder Einprägen oder Innenhochdruckumformen ausgebildet ist.
Abgaswärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) und/oder einer der Diffusoren (5) einen ersten Flansch (4) aufweist.
Abgaswärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) und/oder der erste Flansch (4) und/oder der Diffusor (5) aus Stahl ist.
Abgaswärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) aus Aluminium und der Diffusor (5) und/oder der erste Flansch (4) aus Stahl ist.
Abgaswärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flansch (4) ein Gewinde aufweist.