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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine zur Wärmeübertragung zwischen einem Abgasstrom und einem Arbeitsmediumstrom gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die mit einem derartigen Wärmetauscher ausgestattet ist.
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Um den energetischen Wirkungsgrad einer Brennkraftmaschine zu verbessern, ist es bekannt, Wärmeenergie, die in einem Abgasstrom der Brennkraftmaschine enthalten ist, zu nutzen. Beispielsweise kann hierzu die Abgasanlage der Brennkraftmaschine mit einem Nutzkreis thermisch gekoppelt sein, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert. Der Nutzkreis kann beispielsweise dazu genutzt werden, einen Fahrzeuginnenraum zu beheizen. Ebenso kann eine Abwärmenutzungsanlage thermisch mit der Abgasanlage gekoppelt werden, die auf dem Prinzip eines Kreisprozesses beruht, vorzugsweise eines Clausius-Rankine-Kreisprozesses. Zur thermischen Kopplung der Abgasanlage mit dem jeweiligen Nutzkreis bzw. mit der jeweiligen Abwärmenutzungsanlage kommt ein Wärmetauscher zum Einsatz, der einerseits vom heißen Abgas der Brennkraftmaschine durchströmbar ist und der andererseits von einem Arbeitsmedium durchströmbar ist. Im Wärmetauscher erfolgt dann eine wärmeübertragende und mediengetrennte Kopplung zwischen dem Abgasstrom und dem Arbeitsmediumstrom.
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Ein derartiger Wärmetauscher umfasst üblicherweise einen Wärmetauscherblock, der in einem Gehäuse angeordnet ist, das einen Abgaskanal zum Führen des Abgases in einer Umfangsrichtung hinreichend dicht umschließt. Somit ist auch der Wärmetauscherblock im Abgaskanal angeordnet. Der Wärmetauscherblock weist ein Arbeitsmediumkanalsystem zum Führen des Arbeitsmediums und eine Vielzahl von Rippen auf, die vom Abgas umströmbar sind und die mit dem Arbeitsmediumkanalsystem wärmeübertragend verbunden sind. Des Weiteren kann ein derartiger Wärmetauscherblock zwei Endplatten aufweisen, die an zwei voneinander abgewandten Seiten des Wärmetauscherblocks angeordnet sind und die jeweils wenigstens eine Kammer zum Umlenken bzw. zum Sammeln bzw. zum Verteilen des Arbeitsmediums enthalten. Beispielsweise kann bei einem sehr einfachen Aufbau die eine Endplatte eine Verteilerkammer, die mit einem Arbeitsmediumzulauf verbunden ist, sowie eine Sammelkammer aufweisen, die mit einem Arbeitsmediumablauf verbunden ist. Die andere Endplatte weist dann eine Umlenkkammer auf. Das Arbeitsmediumkanalsystem verbindet nun einerseits die Verteilerkammer mit der Umlenkkammer und andererseits die Umlenkkammer mit der Sammelkammer, so dass das Arbeitsmedium vom Arbeitsmediumzulauf in die Verteilerkammer gelangt, über das Kanalsystem zur Umlenkkammer gelangt, über das Kanalsystem zur Sammelkammer gelangt und aus der Sammelkammer über den Arbeitsmediumablauf austritt.
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Ein gattungsgemäßer Wärmetauscher ist beispielsweise aus der
DE 10 2007 040 634 A1 bekannt. Er ist mit einem Außengehäuse, das einen Abgaskanal zum Führen des Abgases in einer Umfangsrichtung umschließt, und mit einem Wärmetauscherblock ausgestattet, der im Abgaskanal angeordnet ist, der ein Arbeitsmediumkanalsystem zum Führen des Arbeitsmediums und mehrere Rippen aufweist, die vom Abgas umströmbar sind und mit dem Arbeitsmediumkanalsystem wärmeübertragend verbunden sind, wobei der Wärmetauscherblock außerdem zwei Endplatten aufweist, die an zwei voneinander abgewandten Seiten des Wärmetauscherblocks angeordnet sind und die jeweils wenigstens eine Kammer zum Umlenken und/oder Sammeln und/oder Verteilen des Arbeitsmediums enthalten, und wobei das Arbeitsmediumkanalsystem mit den Kammern der Endplatten fluidisch verbunden ist.
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Im Betrieb der Brennkraftmaschine ist ein derartiger, in der Abgasanlage angeordneter Wärmetauscher hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Zum einen schwanken die Temperaturen im Abgasstrom in einem großen Temperaturbereich. Zum anderen können sehr hohe Abgastemperaturen erreicht werden. Des Weiteren ist ein in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordneter Wärmetauscher, insbesondere bei einer Fahrzeuganwendung, hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, die durch Erschütterungen und Vibrationen entstehen. Des Weiteren bewirken auch thermische Dehnungseffekte hohe mechanische Belastungen des Wärmetauschers. Insbesondere ist dabei eine Lagefixierung des Wärmetauscherblocks innerhalb des Gehäuses hohen Belastungen ausgesetzt, so dass sich eine auf Dauer zuverlässige Lagefixierung bzw. Positionierung des Wärmetauscherblocks innerhalb des Gehäuses erschwert.
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Aus der
DE 10 2009 030 789 A1 ist ein anderer Wärmetauscher bekannt, bei dem zwischen dem Gehäuse und einem Rohrbündel ein Dämpfungselement angeordnet ist, das das Rohrbündel in der Umfangsrichtung geschlossen umlaufend einfasst.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art bzw. für eine damit ausgestattete Brennkraftmaschine eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine zuverlässige Lagefixierung des Wärmetauscherblocks im Gehäuse auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Positionierung und Lagefixierung des Wärmetauscherblocks innerhalb des Gehäuses mit Hilfe einer Lagermatte zu realisieren, die hierzu radial zwischen dem Wärmetauscherblock und einem Außengehäuse des Wärmetauschers angeordnet und radial verpresst ist. Im Einzelnen schlägt die Erfindung vor, zwischen dem Außengehäuse, das den Abgaskanal umschließt, und wenigstens einer der Endplatten des Wärmetauscherblocks eine Lagermatte anzuordnen, derart, dass sie in einer Höhenrichtung, in der die beiden Endplatten voneinander beabstandet sind, verpresst ist. Durch die Verpressung der Lagermatte in der Höhenrichtung ergibt sich eine besonders hohe Haftreibung in den Kontaktstellen bzw. Kontaktflächen in einer Längenrichtung oder Längsrichtung des Wärmetauscherblocks, die sich parallel zur Abgasdurchströmungsrichtung des Wärmetauscherblocks erstreckt. Durch die insoweit radiale Verpressung der Lagermatte ergibt sich somit eine axiale Lagefixierung zwischen Wärmetauscherblock und Außengehäuse. Die Lagermatte ist dabei in üblicher Weise so konfiguriert, dass sie radial bzw. in der Höhenrichtung elastisch verformbar ist und dementsprechend thermische Dehnungseffekte aufnehmen kann, ohne dabei ihre durch die Verpressung bewirkte Vorspannung zu verlieren. Derartige Lagermatten, insbesondere aus einem Fasermaterial, sind grundsätzlich bei Katalysatoren zur Lagerung von keramischen Monolithen in einem Metallgehäuse bekannt. Hierzu wird der jeweilige zylindrische Monolith mit einer Lagermatte umhüllt und so in einem zylindrischen Metallgehäuse angeordnet, dass sich die gewünschte radiale Verpressung der Lagermatter ergibt.
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Da die mit Hilfe der Lagermatte realisierte Lagefixierung des Wärmetauscherblocks im Außengehäuse thermische Dehnungseffekte aufnehmen kann, ergibt sich eine hohe Dauerfestigkeit für die Fixierung des Wärmetauscherblocks innerhalb des Außengehäuses.
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Des Weiteren bewirkt die zwischen der jeweiligen Endplatte und dem Außengehäuse angeordnete Lagermatte eine effiziente thermische Isolation des Außengehäuses gegenüber dem Wärmetauscherblock, wodurch die Abwärmenutzung innerhalb des Wärmetauscherblocks verbessert werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann sich die jeweilige Lagermatte über die ganze Endplatte erstrecken. Hierdurch ergeben sich besonders große Kontaktflächen, die entsprechend große Haftkräfte übertragen können.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann bei beiden Endplatten jeweils eine Lagermatte zwischen dem Außengehäuse und der jeweiligen Endplatte verpresst angeordnet sein. Hierdurch wird der zur Verfügung stehende elastische Verstellweg zwischen Wärmetauscherblock und Außengehäuse vergrößert, quasi verdoppelt. Außerdem wirkt die mit Hilfe der Lagermatte realisierbare thermische Isolation des Außengehäuses gegenüber dem Wärmetauscherblock signifikant verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können zwei separate Lagermatten vorgesehen sein, die in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, so dass jeder Endplatte eine separate Lagermatte zugeordnet ist, die sich wie die Endplatten diametral gegenüberliegen. Hierdurch besitzt der Wärmetauscher einen vergleichsweise einfachen Aufbau, wobei der Wärmetauscherblock hinreichend stabil innerhalb des Außengehäuses fixiert ist.
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Alternativ kann bei einer anderen Weiterbildung vorgesehen sein, dass nur eine einzige Lagermatte vorhanden ist, die sich in der Umfangsrichtung über beide Endplatten und wenigstens eine Seite des Wärmetauscherblocks erstreckt. Durch diese Maßnahme vereinfacht sich die Handhabung der Lagermatte für die Montage des Wärmetauschers. Außerdem verbessert sich die thermische Isolation des Außengehäuses gegenüber dem Wärmetauscherblock. Vorzugsweise erstreckt sich diese einzige, durchgehende Lagermatte sowohl über beide Endplatten als auch über beide Seiten des Wärmetauscherblocks, so dass die Lagermatte in der Umfangsrichtung vollständig umläuft. Hierdurch wird die thermische Isolation des Außengehäuses gegenüber dem Wärmetauscherblock verbessert.
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Bei einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die jeweilige Lagermatte unmittelbar mit dem Außengehäuse und unmittelbar mit der jeweiligen Endplatte in Kontakt stehen. Hierdurch besitzt der Wärmetauscher einen besonders einfachen und somit preiswert realisierbaren Aufbau.
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Erfindungsgemäß ist im Außengehäuse ein Innengehäuse angeordnet, das den Abgaskanal und dem Wärmetauscherblock in der Umfangsrichtung umschließt. Die Lagermatte ist dabei zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse angeordnet und verpresst. Mit anderen Worten, bei der Erfindung nimmt das Innengehäuse den Abgaskanal und den Wärmetauscherblock auf und ist mit Hilfe der Lagermatte im Außengehäuse positioniert und fixiert. Da das Innengehäuse den Wärmetauscherblock in der Umfangsrichtung vollständig umschließt, ergibt sich eine Kapselung des Wärmetauscherblocks, was die Möglichkeit einer thermischen Isolation des Außengehäuses gegenüber dem Wärmetauscherblock erheblich verbessert.
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Erfindungsgemäß steht die jeweilige Endplatte unmittelbar mit dem Innengehäuse in Kontakt, während die Lagermatte unmittelbar mit dem Innengehäuse und unmittelbar mit dem Außengehäuse in Kontakt steht. Somit ergibt sich auch für diese Bauform ein vergleichsweise einfach realisierbarer Aufbau.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass nur eine Lagermatte vorhanden ist, die sich in der Umfangsrichtung vollständig umlaufend erstreckt. Auf diese Weise lässt sich das Außengehäuse besonders effizient gegenüber dem Innengehäuse thermisch isolieren. Gleichzeitig wird die Fixierung zwischen Außengehäuse und Innengehäuse verbessert. Die umlaufende Lagermatte kann sich in der Umfangsrichtung überlappende Umfangsenden aufweisen. Ebenso kann die umlaufende Lagermatte mit ihren Umfangsenden in der Umfangsrichtung aneinander stoßen.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann die Lagermatte in Umfangsabschnitten, die zwischen den Endplatten liegen und die in einer Breitenrichtung voneinander beabstandet sind, in der Breitenrichtung zwischen Innengehäuse und Außengehäuse verpresst sein. Mit anderen Worten, bezüglich der Längsrichtung des Wärmetauscherblocks ist die Lagermatte im Wesentlichen radial verpresst.
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Durch die Verwendung des Innengehäuses und des Außengehäuses erfolgt die Abgasführung im Wesentlichen ausschließlich innerhalb des Innengehäuses, so dass das Außengehäuse im Wesentlichen nur zur Verpressung der Lagermatte dient, also zur Lagefixierung des Innengehäuses und somit des Wärmetauscherblocks bezüglich des Außengehäuses. Da das Außengehäuse außerdem durch die Lagermatte effizient thermisch isoliert werden kann, ist es ferner möglich, das Außengehäuse mit einer kleineren Wandstärke zu versehen als das Innengehäuse, wodurch Materialkosten und Gewicht eingespart werden können.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das Innengehäuse zwei U-förmige Halbschalen aufweisen, die in der Höhenrichtung lose ineinander gesteckt sind. In der Folge sind die beiden Halbschalen in der Höhenrichtung relativ zueinander beweglich, wodurch thermische Dehnungseffekte des Wärmetauscherblocks vom Innengehäuse kompensiert werden können. Das U-förmige Profil der Halbschalen bezieht sich dabei auf einer quer zur Längsrichtung des Wärmetauscherblocks orientierten Querschnittsebene. Die Halbschalen können einander in der Umfangsrichtung überlappen. Durch eine entsprechende, großflächige Überlappung lässt sich eine Spaltdichtung realisieren, wodurch die lose ineinander gesteckten und lose aneinander anliegenden Halbschalen hinreichend dicht bzw. gasdicht sind, um Leckageströmungen in die Lagermatte zu vermeiden.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Wärmetauscherblock mehrere Rohre aufweisen, die das Arbeitsmediumkanalsystem bilden und die sich jeweils parallel zur Höhenrichtung erstrecken. Diese Rohre bewirken eine intensive Aussteifung des Wärmetauscherblocks in der Höhenrichtung. Gleichzeitig ergibt sich dadurch ein besonders einfach realisierbarer Aufbau für den Wärmetauscherblock. Insbesondere lassen sich dabei die einen Rohre zum fluidischen Verbinden der Verteilerkammer mit der Umlenkkammer nutzen, während die anderen Rohre dann zum fluidischen Verbinden der Umlenkkammer mit der Sammelkammer genutzt werden können.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können die Rippen plattenförmig ausgestaltet sein und sich jeweils in einer Plattenebene erstrecken, die senkrecht zur Höhenrichtung verläuft. Diese plattenförmigen Rippen definieren dabei durch die zwischen benachbarten Rippen vorhandenen Zwischenräume einen Abgaspfad, durch den das Abgas den Wärmetauscherblock durchströmen kann. Dabei steht vergleichsweise viel Fläche zur Kontaktierung mit dem Abgas zur Verfügung, was eine Wärmeübertragung unterstützt. Bei dieser Ausführungsform ist der Wärmetauscherblock als Rohr-Rippen-Wärmetauscherblock konfiguriert, der aus einer Vielzahl von Rohren besteht, die mit einer Vielzahl von Rippen wärmeübertragend verbunden sind. Dabei wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei der separate Rohre und separate Rippen vorgesehen sind, die auf geeignete Weise gefügt sind. Beispielsweise können die Rippen an die Rohre angelötet sein. Alternativ ist jedoch auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher die Rohre integral an den Rippen ausgeformt sind. Dies lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass an den Rippen einzelnen Kragen ausgestellt werden, die so dimensioniert sind, dass sie in die Kragen einer benachbarten Rippe koaxial eingreifen, so dass letztlich eine Abfolge von ineinander gesteckten Kragen jeweils ein Rohr definieren.
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Die Lagermatte kann dabei in üblicher Weise einteilig oder mehrteilig konzipiert sein. Sie kann einschichtig oder mehrschichtig ausgestaltet sein.
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Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst eine Abgasanlage zum Abführen von Abgas von Brennräumen der Brennkraftmaschine sowie eine Abwärmenutzungsanlage zum Nutzen der im Abgasstrom mitgeführten Wärme. Eine derartige Abwärmenutzungsanlage weist einen Abwärmenutzungskreis auf, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert und der eine Expansionsmaschine zum Entspannen des Arbeitsmediums, einen Kondensator zum Kondensieren des Arbeitsmediums, eine Fördereinrichtung zum Antreiben des Arbeitsmediums im Abwärmenutzungskreis und einen Verdampfer zum Verdampfen des Arbeitsmediums enthält. Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist der Verdampfer der Abwärmenutzungsanlage in die Abgasanlage eingebaut und durch einen Wärmetauscher gebildet, bei dem die Positionierung und Lagefixierung des Wärmetauscherblocks innerhalb des Gehäuses mit Hilfe einer Lagermatte realisiert ist, die hierzu radial zwischen dem Wärmetauscherblock und einem Außengehäuse des Wärmetauschers angeordnet und radial verpresst ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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 vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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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 Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine,
- 2 einen Querschnitt eines nicht erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
- 3 eine geschnittene isometrische Ansicht des Wärmetauschers, jedoch bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Entsprechend 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 1 in üblicher Weise einen Motorblock 2 mit mehreren Brennräumen 3, eine Frischluftanlage 4 zum Zuführen von Frischluft zu den Brennräumen 3, eine Abgasanlage 5 zum Abführen von Abgas von den Brennräumen 3 und eine Abwärmenutzungsanlage 6 zum Nutzen der im Abgas mitgeführten Wärme. Ein in der Frischluftanlage 4 geführter Frischluftstrom 7 ist durch einen Pfeil angedeutet. Ein in der Abgasanlage 5 geführter Abgasstrom 8 ist durch Pfeile angedeutet. Die Abwärmenutzungsanlage 6 umfasst einen Abwärmenutzungskreis 9, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert, wobei ein Arbeitsmediumstrom 10 durch Pfeile angedeutet ist. Im Abwärmenutzungskreis 9 sind in der Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 10 hintereinander eine Fördereinrichtung 11 zum Antreiben des Arbeitsmediums, ein Verdampfer 12 zum Verdampfen des Arbeitsmediums, eine Expansionsmaschine 13 zum Expandieren des Arbeitsmediums und ein Kondensator 14 zum Kondensieren des Arbeitsmediums angeordnet. Die Expansionsmaschine 13 kann beispielsweise einen Generator 15 zur Stromerzeugung antreiben. Der Kondensator 14 kann in einen Kühlkreis 16 eingebunden sein, der mit einem Motorkühlkreis 17 zum Kühlen des Motorblocks 2 fluidisch und/oder thermisch gekoppelt sein kann. Insbesondere kann der Kühlkreis 16 durch einen Zweig des Motorkühlkreises 17 gebildet sein. Der Verdampfer 12 ist durch einen Wärmetauscher 18 gebildet, der in die Abgasanlage 5 auf geeignete Weise eingebaut ist. Der Wärmetauscher 18 dient somit in der Abgasanlage 5 zur Wärmeübertragung zwischen dem Abgasstrom 8 und dem Arbeitsmediumstrom 10. Die Abwärmenutzungsanlage 6 kann bevorzugt nach dem Prinzip eines Clausius-Rankine-Kreisprozess arbeiten.
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Die Abgasanlage 5 kann in üblicher Weise weitere Komponenten enthalten, die vorzugsweise zur Abgasnachbehandlung dienen, wie z.B. ein Katalysator 42. Ferner kann auch wenigstens ein Schalldämpfer 43 vorgesehen sein. Sofern es sich beim Katalysator 42 um einen Oxidationskatalysator handelt, ist der Wärmetauscher 18 abweichend zu der vereinfachten Darstellung der 1 bevorzugt stromab des Katalysators 42 angeordnet.
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Entsprechend den 2 und 3 umfasst der Wärmetauscher 18 ein Außengehäuse 19 und einen Wärmetauscherblock 20. Das Außengehäuse 19 umschließt einen Abgaskanal 21 in einer Umfangsrichtung 22. Dabei ist das Außengehäuse 19 so gestaltet, dass es den Abgaskanal 21 nach außen abdichtet, so dass im Wesentlichen kein Abgas in die Umgebung austreten kann. Der Abgaskanal 21 dient dabei zum Führen des Abgases. Der Wärmetauscherblock 20 ist im Abgaskanal 21 angeordnet und umfasst ein Arbeitsmediumkanalsystem 23 sowie mehrere Rippen 24. Das Arbeitsmediumkanalsystem 23 dient zum Führen des Arbeitsmediums. Die Rippen 24 sind wärmeübertragend mit dem Arbeitsmediumkanalsystem 23 verbunden und sind im Abgaskanal 21 so angeordnet, dass sie vom Abgas umströmbar sind. Der Wärmetauscherblock 20 weist außerdem zwei Endplatten 25, 26 auf, die an zwei voneinander abgewandten Seiten des Wärmetauscherblocks 20 angeordnet sind. Die beiden Endplatten 25, 26 enthalten jeweils wenigstens eine Kammer 27, 28, 29, die mit dem Arbeitsmediumkanalsystem 23 fluidisch verbunden sind. Rein exemplarisch und ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die eine oder erste Endplatte 25 eine Verteilerkammer 27 zum Verteilen des Arbeitsmediums enthalten, die beispielsweise mit einem Arbeitsmediumzulauf 30 fluidisch verbunden ist. Diese erste Endplatte 25 kann ferner eine Sammelkammer 28 zum Sammeln des Arbeitsmediums enthalten, die beispielsweise mit einem Arbeitsmediumablauf 31 fluidisch verbunden sein kann. Die andere oder zweite Endplatte 26 kann dagegen eine Umlenkkammer 29 enthalten, die ein Umlenken des Arbeitsmediums bewirkt. Das Arbeitsmediumkanalsystem 23 schafft nun eine fluidische Verbindung zwischen der Verteilerkammer 27 und der Umlenkkammer 29 einerseits und der Umlenkkammer 29 und der Sammelkammer 28 andererseits. Somit kann der Arbeitsmediumstrom 10 zur Aufnahme von Wärme aus dem Abgasstrom 8 wie folgt den Wärmetauscher 18 durchströmen. Vom Arbeitsmediumzulauf 30 gelangt das Arbeitsmedium in die Verteilerkammer 27, von dieser über das Arbeitsmediumkanalsystem 23 zur Umlenkkammer 29, von dieser über das Arbeitsmediumkanalsystem 23 zur Sammelkammer 28 und von dieser zum Arbeitsmediumablauf 31. Zumindest innerhalb des Arbeitsmediumkanalsystems 23 erfolgt die Wärmeübertragung zwischen dem Abgas und dem Arbeitsmedium über die Rippen 24 und das damit wärmeübertragend gekoppelte Arbeitsmediumkanalsystem 23.
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Zwischen dem Außengehäuse 19 und den beiden Endplatten 25, 26 ist eine Lagermatte 32 angeordnet. Dabei ist diese Lagermatte 32 im Bereich der Endplatten 25, 26 in einer Höhenrichtung 33 verpresst. Diese Höhenrichtung 33 ist dabei diejenige Richtung, in der die beiden vorzugsweise ebenen Endplatten 25, 26 voneinander beabstandet sind. Die Höhenrichtung 33 erstreckt sich senkrecht zu einer Längenrichtung oder Längsrichtung 34, die ihrerseits parallel zu einer Hauptdurchströmungsrichtung des Wärmetauscherblocks 20 verläuft, mit welcher das Abgas den Wärmetauscherblock 20 durchströmt. Die Längsrichtung 34 steht in 2 senkrecht auf der Zeichnungsebene. Schließlich ist noch eine Breitenrichtung 35 vorgesehen, die sich sowohl zur Höhenrichtung 33 als auch zur Längsrichtung 34 senkrecht erstreckt. Die Höhenrichtung 33 und die Breitenrichtung 35 spannen eine Querschnittsebene des Wärmetauscherblocks 20 auf.
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Durch die Verpressung der Lagermatte 32 ergibt sich eine relativ hohe Haftreibung über die jeweilige Kontaktfläche, wodurch eine Lagefixierung für den Wärmetauscherblock 20 im Außengehäuse 19 realisierbar ist.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform sind zwei separate Lagermatten 32 vorgesehen, so dass jeder Endplatte 25, 26 eine eigene Lagermatte 32 zugeordnet ist. Die beiden Lagermatten 32 sind dabei sowohl in der Höhenrichtung 33 als auch in der Umfangsrichtung 22 voneinander beabstandet. Im Unterschied dazu zeigt 3 eine Ausführungsform, bei der nur eine einzige Lagermatte 32 vorgesehen ist, die sich jedoch in der Umfangsrichtung 22 vollständig umlaufend erstreckt. In diesem Fall erstreckt sich diese eine gemeinsame Lagermatte 32 in der Umfangsrichtung 22 über beide Endplatten 25, 26 und über zwei Seiten 36 des Wärmetauscherblocks 20, die sich zwischen den beiden Endplatten 25, 26 diametral gegenüberliegen.
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In beiden Fällen erstreckt sich die jeweilige Lagermatte 32 über die ganze Endplatte 25, 26, wodurch eine großflächige Verpressung und Lagefixierung realisierbar ist.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform stehen die beiden Lagermatten 32 jeweils unmittelbar mit dem Außengehäuse 19 und unmittelbar mit der jeweiligen Endplatte 25, 26 in Kontakt. Hierdurch besitzt der Wärmetauscher 18 einen vergleichsweise einfachen Aufbau.
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Im Unterschied dazu zeigt 3 eine Ausführungsform, bei welcher der Wärmetauscher 18 außerdem ein Innengehäuse 37 aufweist, das im Außengehäuse 19 angeordnet ist und das ebenfalls den Abgaskanal 21 in der Umfangsrichtung 22 umschließt. Außerdem umschließt das Innengehäuse 37 auch den Wärmetauscherblock 20 in der Umfangsrichtung 22. Innengehäuse 37 und Außengehäuse 19 erstrecken sich koaxial zueinander, derart, dass radial zwischen Innengehäuse 37 und Außengehäuse 19 ein Zwischenraum 38 ausgebildet ist. In diesem Zwischenraum 38 ist die Lagermatte 32 angeordnet. Somit befindet sich die Lagermatte 32 zwischen dem Außengehäuse 19 und dem Innengehäuse 37. Außerdem ist die Lagermatte 32 zwischen dem Außengehäuse 19 und dem Innengehäuse 37 verpresst. Bevorzugt stehen dabei das Innengehäuse 37 und das Außengehäuse 19 unmittelbar mit der Lagermatte 32 in Kontakt. Im Unterschied dazu stützen sich die Endplatten 25, 26 in diesem Fall vorzugsweise unmittelbar am Innengehäuse 37. Da die Lagermatte 32 zwischen den beiden Gehäusen 19, 37 verpresst ist, füllt sie den Zwischenraum 38 weitgehend aus. Die Lagermatte 32 ist dabei zwischen den beiden koaxial ineinander angeordneten Gehäusen 19, 37 im Wesentlichen radial verpresst. Das bedeutet, dass die Lagermatte 32 im Bereich der Endböden 25, 26 in der Höhenrichtung 33 verpresst ist, während sie im Bereich der zueinander parallelen Seiten 36 in der Breitenrichtung 35 verpresst ist.
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Das Innengehäuse 37 weist zwei Halbschalen 37a und 37b auf, die im Querschnitt ein U-förmiges Profil besitzen, so dass sie in der Höhenrichtung 33 lose ineinander gesteckt sind. Hierdurch entsteht ein streifenförmiger Überlappungsbereich 39, in dem die Halbschalen 37a, 37b in der Breitenrichtung 35 flächig aneinander anliegen. Da die Halbschalen 37a, 37b lose ineinander gesteckt sind, können sie sich relativ zueinander zumindest in der Höhenrichtung 33 bewegen. Somit können thermisch bedingte Dehnungseffekte des Wärmetauscherblocks 20 vom Innengehäuse 37 kompensiert werden und über die Lagermatte 32 am Au-ßengehäuse 19 abgestützt werden.
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Der Wärmetauscherblock 19 besitzt zweckmäßig mehrere Rohre 40, die zusammen das Arbeitsmediumkanalsystem 23 bilden und die sich jeweils parallel zueinander und parallel zur Höhenrichtung 33 erstrecken. Die Rippen 24 sind zweckmäßig plattenförmig konfiguriert, wobei sich die einzelnen plattenförmigen Rippen 24 jeweils in einer Plattenebene 41 erstrecken, die sich senkrecht zur Höhenrichtung 33 erstreckt. In 2 sind zwei derartige Plattenebenen 41 exemplarisch eingezeichnet. Somit durchsetzen die Rohre 40 die plattenförmigen Rippen 24 senkrecht. Die Rohre 40 sind an den Endplatten 25, 26 abgestützt und münden in die dortigen Kammern 27, 28, 29.
