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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0170232 , eingereicht am 14. Dezember 2016 beim koreanischen Patentamt, und beansprucht deren Priorität, deren Offenbarung hiermit in ihrer Gesamt einbezogen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wärmetauscher für ein Fahrzeug und insbesondere einen Wärmetauscher, der die Wärmeübertragungsfähigkeit zwischen zwei oder mehr Fluiden verbessern kann.
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HINTERGRUND
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Ein Wärmetauscher ist eine Vorrichtung, die Wärme zwischen zwei oder mehr Fluiden überträgt. Der Wärmetauscher kann in verschiedenen industriellen Bereichen, wie Fahrzeugen, Kesseln, Schiffen und Anlagen eingesetzt werden.
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Solche Wärmetauscher enthalten unterschiedliche Typen, wie Wärmetauscher des Stift-Rohr-Typs, Wärmetauscher des Mantel-Rohr-Typs und Wärmetauscher des Stifttyps.
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Der Wärmetauscher des Stift-Rohr-Typs ist einfach herzustellen, aber die Dauerhaftigkeit der Stifte kann abnehmen und der Wärmeübertragungswirkungsgrad kann sich verschlechtern. Der Wärmetauscher des Mantel-Rohr-Typs hat eine hervorragende Druckfestigkeit und seine Bauteile sind äußerst zuverlässig, aber die Struktur des Wärmetauschers des Mantel-Rohr-Typs ist komplex und er hat ein hohes Gewicht. Der Wärmetauscher des Plattentyps hat eine hervorragende Druckfestigkeit (von mindestens 200 bar) und einen hohen Wärmeübertragungswirkungsgrad, aber der Einbau-Freiheitsgrad ist beschränkt.
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Ein Wärmetauscher für ein Fahrzeug, wie ein EGR-Kühler, eine Abgasrückführung oder eine EGR-Abgasrückführung eines Abwärme-Rückgewinnungssystems ist das Ergebnis einer Technologie zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus einem Thermofluid wie EGR-Gas oder Abgas durch einen Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel wie Kühlwasser oder Arbeitsfluid, und im Wärmetauscher für ein Fahrzeug kann ein hoher Druck von maximal 30 bar oder eine hohe Temperatur herrschen, und die hohe Temperatur/der hohe Druck können die Dauerhaftigkeit der Bauteile beeinflussen.
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Der Wärmetauscher des Mantel-Rohr-Typs kann aufgrund seiner hervorragenden Druckfestigkeit und der Zuverlässigkeit seiner Bauteile in weitem Umfang eingesetzt werden und ohne Einschränkungen durch den großen Einbauraum in einer Anlage oder in einem Schiff verwendet werden, aber da der Einbauraum in ein Fahrzeug relativ eng ist, müssen der Freiheitsgrad der Auslegung, die Zuverlässigkeit der Bauteile und Einfachheit von Wartung und Instandsetzung berücksichtigt werden, wenn der Wärmetauscher des Mantel-Rohr-Typs eingesetzt wird.
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Da die Mäntel im Wärmetauscher des Rohrbündeltyps gemäß der verwandten Technik druckfeste Behälter mit hinreichender Druckfestigkeit sein müssen, weil Kühlmittel mit hohem Druck (mindestens 30 bar) den Innenraum der Mäntel passiert und die Außenseiten der Mäntel separat isoliert werden müssen, um zu verhindern, dass aus dem Thermofluid rückgewonnene Wärme nach außen abgegeben wird, sind die Herstellungskosten des Wärmetauschers des Mantel-Rohr-Typs hoch.
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Wenn ferner das Thermofluid, wie Abgas oder EGR-Gas, das Wärmetauscherrohr des herkömmlichen Wärmetauschers des Mantel-Rohr-Typs passiert, können sich an der Innenoberfläche des Wärmetauscherrohrs Feststoffteilchen (PMs) anlegen, und dementsprechend kann die Wärmetauscherleistung sehr gering werden, wenn das Innere des Wärmetauscherrohrs blockiert ist.
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Ferner kann beim herkömmlichen Wärmetauscher des Mantel-Rohr-Typs das Wärmetauscherrohr im Innern des Mantels nicht leicht entfernt werden, und folglich können Verunreinigungen wie Feststoffteilchen nicht leicht ausgewaschen werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt einen Wärmetauscher für ein Fahrzeug bereit, der die Wärmeübertragungsleistung verbessern kann und den Freiheitsgrad der Auslegung, die Zuverlässigkeit der Bauteile und das einfache Auswaschen effektiv verwirklicht.
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Die technischen Aufgaben der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben genannten beschränkt, und nicht genannte technische Aufgaben erschließen sich für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält ein Wärmetauscher für ein Fahrzeug: ein Gehäuse mit einem Innenraum, durch den ein erste Fluid strömt; einen Sammelbehälter, der an einem Ende des Gehäuses installiert ist und eine erste Fluid-Einlasssammelleitung hat, durch die das erste Fluid eingeleitet wird; eine zweite Fluid-Einlasssammelleitung, durch die ein zweites Fluid eingeleitet wird; und eine zweite Fluid-Auslasssammelleitung, durch die das zweite Fluid ausgeleitet wird, und einen Wärmetauscherkern, der im Innenraum des Gehäuses installiert ist, und eine Mehrzahl im Innenraum des Gehäuses voneinander beabstandet angeordnete Kernelemente hat. Die Mehrzahl Kernelemente sind mit dem Sammelbehälter gekoppelt, und eine Mehrzahl erste Fluidkanäle, durch die das erste Fluid strömt, ist zwischen jeweils benachbarten Kernelementen ausgebildet. Jedes der Kernelemente hat einen zweiten Fluidkanal, durch den das zweite Fluid strömt, und ein Einlass des zweiten Fluidkanals kommuniziert mit der zweiten Fluid-Einlasssammelleitung, und ein Auslass des zweiten Fluidkanals kommuniziert mit der zweiten Fluid-Auslasssammelleitung.
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Eine Einlassöffnung, durch die das erste Fluid eingeleitet wird, kann an einem Ende der ersten Fluid-Einlasssammelleitung ausgebildet sein, und eine mit der Einlassöffnung kommunizierende erste Ruidverteilerkammer kann im Innern der ersten Fluid-Einlasssammelleitung ausgebildet sein.
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Der Sammelbehälter kann eine Mehrzahl Kommunikationsöffnungen haben, die mit der ersten Fluidverteilerkammer kommunizieren, und die Mehrzahl Kommunikationsöffnungen kann individuell mit der Mehrzahl der ersten Ruidkanäle kommunizieren.
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Eine zweite Fluideinlassöffnung, durch die das zweite Fluid eingeleitet wird, kann an einem Ende der zweiten Fluid-Einlasssammelleitung ausgebildet sein, und eine Arbeitsfluideinlasskammer, die mit der zweiten Fluideinlassöffnung kommuniziert, kann im Innern des zweiten Fluid-Einlasssammelleitung ausgebildet sein.
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Eine mit der zweiten Fluideinlasskammer kommunizierende Mehrzahl Kommunikationskanäle kann am hinteren Abschnitt des Sammelbehälters ausgebildet sein, und die Mehrzahl Kommunikationskanäle kann individuell mit den Einlässen der Mehrzahl Kernelemente verbunden sein.
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Eine zweite Fluidauslassöffnung, durch die das zweite Fluid ausgeleitet wird, kann an einem Ende des zweiten Fluid-Auslasssammelleitung ausgebildet sein, und eine mit der zweiten Fluidauslassöffnung kommunizierende zweite Fluidauslasskammer kann im Innern des zweiten Fluid-Auslasssammelleiung ausgebildet sein.
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Eine mit der zweiten Fluidauslasskammer kommunizierende Mehrzahl Kommunikationskanäle kann ausgebildet sein, und die Mehrzahl Kommunikationskanäle kann individuell mit den Auslässen der Mehrzahl Kemelemente verbunden sein.
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Jedes der Kernelemente kann ein Paar einander gegenüberliegender Mantelhälften enthalten, eine Nut kann in jeder der Mantelhälften ausgebildet sein, und das Paar Mantelhälften kann miteinander verbunden sein.
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Eine Mehrzahl Leitbleche kann zwischen den Kernelementen angeordnet sein.
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Eine Mehrzahl Einbaunute kann abwechselnd zwischen der Mehrzahl Kommunikationsöffnungen ausgebildet sein, und die Mehrzahl Kemelemente kann individuell in die Mehrzahl Einbaunute eingeführt und mit diesen gekoppelt sein.
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Die Längsenden der Kemelemente können lösbar in den Sammelbehälter eingeführt und mit diesem gekoppelt sein.
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Der Umfang am oberen Ende der Kemelemente kann lösbar mit der Oberseite des Gehäuses gekoppelt sein.
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Der Umfang am unteren Ende der Kemelemente kann lösbar mit Boden des Gehäuses gekoppelt sein.
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Die gegenüberliegenden Längsenden der Kemelemente können miteinander so verbunden sein, dass sie vom Stützelement gestützt werden.
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Gegenüberliegende Enden des Stützelements können lösbar mit gegenüberliegenden Innenoberflächen des Gehäuses gekoppelt sein.
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Die Kemelemente können durch zwei oder mehr elastische Elemente elastisch an einer Innenoberfläche des Gehäuses abgestützt sein.
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Eine Waschwasser-Einspritzöffnung zum Einspritzen von Waschwasser kann in einer Seite des Gehäuses ausgebildet sein.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung erschließen sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauscherkerns des Wärmetauschers für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses des Wärmetauschers für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist eine Seitenansicht des Wärmetauschers für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 5 ist eine Draufansicht des Wärmetauschers für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 5;
- 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts in Richtung des Pfeils B in 6;
- 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 4.
- 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in 4.
- 10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie E-E in 4;
- 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Kernelements des Wärmetauscherkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 12 ist eine Vorderansicht im Schnitt des Kemelements des Wärmtauscherkems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Kernelements des Wärmetauscherkems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis die Größen der Bauteile und die Dicke der Linien in den Zeichnungen etwas übertrieben dargestellt sein können. Ferner können die in der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung verwendeten Begriffe je nach Nutzer, den Absichten der Bediener, oder der gewohnten Praxis unter Berücksichtigung der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Funktionen unterschiedlich sein. Deshalb ist eine Definition der Begriffe im Rahmen der gesamten vorliegenden Offenbarung vorzunehmen.
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Wie in den 1 bis 10 dargestellt ist, kann ein Wärmetauscher 10 für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Gehäuse 11 und einen im Gehäuse 11 eingebauten Wärmetauscherkern 20 enthalten.
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Wie in den 1 und 3 dargestellt kann das Gehäuse 11 einen Innenraum 11a haben, durch den ein erstes Fluid strömt. Eine Öffnung 11b kann in einem Ende des Gehäuses 11 ausgebildet sein, ein Sammelbehälter 30 kann in der Öffnung 11b des Gehäuses 11 diese abdichtend installiert sein, ein Wärmetauscherkem 20 kann mit dem Sammelbehälter 30 verbunden sein, und ein zweites Fluid kann im Innern des Wärmetauscherkems 20 zirkulieren.
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Das Gehäuse 11 kann eine Einlassöffnung 12 haben, durch die das erste Fluid eingeleitet wird, und eine Auslassöffnung 13, durch die das erste Fluid ausgeleitet wird.
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Der Wärmetauscherkem 20 kann im Innenraum 11a des Gehäuses 11 eingebaut sein, und wie in 2 dargestellt kann der Wärmetauscherkem 20 eine Mehrzahl Kernelemente 21 enthalten.
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Die Mehrzahl Kemelemente 21 kann gestapelt sein, und wie in 9 dargestellt können die Kemelemente der Mehrzahl Kernelemente 21 voneinander so beabstandet sein, dass erste Fluidkanäle 51, durch die das erste Fluid strömt, zwischen benachbarten Kernelementen 21 ausgebildet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das erste Fluid ein Thermofluid wie Abgas oder rückgeführtes Abgas (EGR-Gas) sein, dessen Temperatur relativ hoch ist, und das zweite Fluid kann ein Fluid mit niedriger Temperatur sein, wie Kühlwasser oder Arbeitsfluid, dessen Temperatur niedriger ist als die des ersten Fluids.
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Wie in 2 dargestellt können die Kernelemente 21 senkrecht stehend installiert sein, und entsprechend können die Kemelemente 21 wie in 8 dargestellt waagrecht voneinander beabstandet sein.
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Wie in den 1, 2, 4 und 5 dargestellt kann der Sammelbehälter 30 eine erste Fluid-Einlasssammelleitung 31, eine zweite Fluid-Einlasssammelleitung 32, eine zweite Fluid-Auslasssammelleitung und eine Stirnwand 35 enthalten, mit der der Wärmetauscherkern 20 gekoppelt ist.
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Die erste Fluid-Einlasssammelleitung 31, die zweite Fluid-Einlasssammelleitung 32 und die zweite Fluid-Auslasssammelleitung 33 können gemeinsam in einem vorderen Abschnitt des Sammelbehälters 30 angeordnet sein.
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Die Stirnwand 35 ist an einem hinteren Abschnitt des Sammelbehälters 30 ausgebildet und kann die Öffnung 11b des Gehäuses 11 verschließen, so dass die Öffnung 11b des Gehäuse 11 abgedichtet ist.
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Eine Einlassöffnung 12, durch die das erste Fluid eingeleitet wird, kann in einem Ende der ersten Fluid-Einlasssammelleitung 31 ausgebildet sein, und eine mit der Einlassöffnung 12 kommunizierende erste Ruidverteilerkammer 31a kann im Innern der ersten Fluid-Einlasssammelleitung 31 ausgebildet sein. Da auf diese Weise das erste Fluid wie EGR-Gas, Abgas oder dgl. vom zweiten Fluid wie Arbeitsfluid, Kühlwasser, oder dgl. vorgekühlt werden kann, weil die erste Fluidverteilerkammer 31a einheitlich mit der zweiten Fluid-Einlasssammelleitung 32 und der zweiten Ruid-Auslasssammelleitung 33 im Sammelbehälter 30 ausgebildet ist, kann die Kühlleistung des ersten Fluids weiter verbessert werden.
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Wie in den 7 bis 9 dargestellt kann die Stirnwand 35 in einem hinteren Abschnitt des Sammelbehälters 30 ausgebildet sein und die Öffnung 11b des Gehäuses 11 verschließen. Eine mit der ersten Fluidverteilerkammer 31a kommunizierende Mehrzahl Kommunikationsöffnungen 36 kann in der Stirnwand 35 ausgebildet sein, und die Kommunikationsöffnungen einer Mehrzahl Kommunikationsöffnungen 36 können voneinander in waagrechter Richtung beabstandet sein. Die Kommunikationsöffnungen 36 können senkrecht in die Stirnwand 35 münden. Wie in 9 dargestellt können die Kommunikationsöffnungen 36 zur Kommunikation mit einer Mehrzahl erster Fluidkanäle 51 zwischen den Kernelementen 21 konfiguriert sein. Dementsprechend kann das durch die erste Einlassöffnung 12 eingeleitete erste Fluid die Mehrzahl erster Fluidkanäle 51 passieren, nachdem es in der ersten Fluidverteilerkammer 31a an die Mehrzahl Kommunikationsöffnungen 36 verteilt worden ist.
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Da wie in den 7 bis 9 dargestellt die Mehrzahl Kommunikationsöffnungen 36 in der Stirnwand 35 in bestimmten Abständen zueinander ausgebildet sind, kann eine Mehrzahl Rippen 37 zwischen den Kommunikationsöffnungen 36 ausgebildet sein. Die Rippen der Mehrzahl Rippen 37 können sich senkrecht erstrecken. Eine Mehrzahl Einbaunute 38 kann in der Mehrzahl Rippen 37 individuell ausgebildet sein, und demnach können die Mehrzahl Einbaunute 38 und die Mehrzahl Kommunikationsöffnungen 36 abwechselnd ausgebildet sein, wie in den 8 und 9 dargestellt ist. Die Mehrzahl Kernelemente 21 kann individuell in die Mehrzahl Einbaunute 38 eingeführt und mit diesen gekoppelt sein. Die Einbaunute 38 können in senkrechter Richtung verlaufen, und die Einbaunute der Mehrzahl Einbaunute 38 können voneinander in bestimmten Abständen in waagrechter Richtung ausgebildet sein.
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Wie in den 7 und 8 dargestellt kann eine zweite Fluideinlassöffnung 32a, durch die das zweite Fluid eingeleitet wird, in einem Ende der zweiten Fluid-Einlasssammelleitung 32 ausgebildet sein. Wie in den 7 und 8 dargestellt kann eine mit der zweiten Fluideinlassöffnung 32a kommunizierende zweite Fluideinlasskammer 32b im Innern der zweiten Fluid-Einlasssammelleitung 32 ausgebildet sein. Wie in 7 dargestellt kann eine mit der zweiten Fluideinlasskammer 32b kommunizierende Mehrzahl Kommunikationskanäle 32c in der Stirnwand 35 ausgebildet sein. Demnach kann das zweite Fluid durch die zweite Fluidauslassöffnung 33a ausgeleitet werden, nachdem es in der zweiten Fluidverteilerkammer 32b über die Mehrzahl Kommunikationskanäle 33c an den Auslässen der Kemelemente 21 zusammengeführt worden ist.
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Wie in den 7 und 8 dargestellt kann eine zweite Fluidauslassöffnung 33a, durch die das zweite Fluid ausgeleitet wird, an einem Ende der zweiten Fluid-Auslasssammelleitung 33 ausgebildet sein. Wie in den 7 und 8 dargestellt kann eine mit der zweiten Fluidauslassöffnung 33a kommunizierende zweite Fluidauslasskammer 33b im Innern der zweiten Fluid-Auslasssammelleitung 33 ausgebildet sein. Wie in 7 dargestellt kann eine mit der zweiten Fluidauslasskammer 33b kommunizierende Mehrzahl Kommunikationskanäle 33c in der Stirnwand 35 ausgebildet sein. Demnach kann das zweite Fluid durch die zweite Fluidauslassöffnung 33a ausgeleitet werden, nachdem es in der zweiten Fluidauslasskammer 33b über die Mehrzahl Kommunikationskanäle 33c an den Auslässen 27 der Kemelemente 21 zusammengeführt wurde.
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Somit können die Kernelemente 21 des Wärmetauscherkerns 20 mit der zweiten Fluid-Einlasssammelleitung 32 und der zweiten Fluid-Auslasssammelleitung 33 des Sammelbehälters 30 verbunden werden, und dementsprechend kann das zweite Fluid im Innern der Kernelemente 21 des Wärmetauscherkems 20 zirkulieren.
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Wie in den 2, 6, 7 und 8 dargestellt kann gemäß einer Ausführungsform die zweite Fluid-Einlasssammelleitung 32 an einem unteren Abschnitt des Sammelbehälters 30 angeordnet sein und die zweite Fluid-Auslasssammelleitung 33 kann an einem oberen Abschnitt des Sammelbehälters 30 angeordnet sein. Dementsprechend können sich die Einlässe 26 der Kemelemente 21 an einem unteren Abschnitt des Gehäuses 11 und die Auslässe 27 der Kemelemente 21 an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 11 befinden. Wenn das zweite Fluid ein Arbeitsfluid eines Rankine-Kreisprozesses ist, kann das zweite Fluid, ein Arbeitsfluid, von der Flüssigphase durch Wärmeaustausch mit dem ersten Fluid zur Dampfphase verdampft werden, wenn es die zweiten Fluidkanäle 25 der Kemelemente 21 passiert. Entsprechend kann das zweite Fluid, ein Arbeitsfluid, stabiler von der Flüssigphase zur Dampfphase verdampft werden, während es von einer unteren zu einer oberen Seite in den zweiten Fluidkanälen 25 der Kernelemente 21 strömt.
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Der Wärmetauscherkern 20 kann eine mit dem Sammelbehälter 30 verbundene Mehrzahl Kemelemente 21 enthalten.
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Wie in den 11 und 12 dargestellt kann jedes der Kernelemente 21 einen zweiten Fluidkanal 25 enthalten, in dem das zweite Fluid zirkuliert. Der zweite Fluidkanal 25 kann schlangenlinienförmig oder in Umkehr ausgebildet sein, und folglich kann die Wärmeaustauschleistung durch Vergrößerung der Wärmeaustausch-Kontakfläche verbessert werden. Der zweite Fluidkanal 25 kann einen Einlass 26 haben, durch den das zweite Fluid eingeleitet wird, und einen Auslass 27, durch den das zweite Fluid ausgeleitet wird, und der Einlass 26 kann mit den Kommunikationskanälen 32c der zweiten Fluid-Einlasssammelleitung 32 kommunizieren, und der Auslass 27 kann mit den Kommunikationskanälen 33c der zweiten Fluid-Auslasssammelleitung 33 kommunizieren.
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Wie in den 11 und 12 dargestellt kann jedes der Kernelemente 21 ein Paar gegenüberliegende Mantelhälften 22 und 23 enthalten, und Nute 24 zur Bildung des zweiten Fluidkanals 25 können in den Mantelhälften 22 und 23 ausgebildet sein. Die Mantelhälften 22 und 23 können aus Dünnblech mit einer Dicke von 0,5 mm bestehen. Das Paar Mantelhälften 22 und 23 kann durch Feuerschweißen verbunden werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bestehen die Mantelhälften 22 und 23 der Kernelemente 21 aus Dünnblech von ca. 0,5 mm Dicke, die Nute 24 der Mantelhälften 22 und 23 können durch Pressen einfach ausgebildet werden und das Paar Mantelhälften 22 und 23 kann leicht durch Feuerschweißen miteinander verbunden werden, eine Druckfestigkeit entsprechend ca. 30 bar kann sichergestellt werden, die Kontaktfläche zwischen zwei Fluiden kann im Vergleich zum herkömmlichen Mantel-Rohr-Wärmetauscher maximiert werden und der Freiheitsgrad der Auslegung z. B. einer Struktur oder Form des zweiten Fluidkanals 25 kann erhöht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der zweite Fluidkanal 25 einen kreisförmigen Querschnitt haben und folglich kann die Druckfestigkeit des zweiten Fluidkanals 25 verbessert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der zweite Fluidkanal 25a eines Abschnitts des zweiten Fluidkanals 25 einen flachen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken haben. Da der zweite Fluidkanal 25a den rechteckigen Querschnitt hat, kann so sein Volumen größer sein als das des zweiten Fluidkanals 25 mit dem kreisförmigen Querschnitt, und der zweite Fluidkanal 25a mit dem rechteckigen Querschnitt kann zwischen den zweiten Fluidkanälen 25 mit dem kreisförmigen Querschnitt vorgesehen sein, wodurch das Fluid stabiler aus der Flüssigphase in den gasförmigen Zustand verdampft werden kann.
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Wie in 13 dargestellt ist, kann gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Wulst 29 mit einer spezifischen Form an einer Außenoberfläche eines Abschnitts ausgebildet sein, in dem der zweite Fluidkanal 25 ausgebildet ist, und folglich kann die Wärmeaustauschfähigkeit weiter verbessert werden.
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Auf diese Weise können gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung Druckbeständigkeit und Dauerhaftigkeit durch die Kernelemente mit einer Mantelhälften-Struktur aus Dünnblech sichergestellt werden, ohne einen getrennten druckfesten Behälter zu verwenden, weil das erste Fluid ein Thermofluid wie EGR-Gas oder Abgas ist, das zweite Fluid ein Fluid niedriger Temperatur wie Kühlwasser oder Arbeitsfluid ist, dessen Temperatur niedriger ist als die Temperatur des ersten Fluids, so dass das erste Fluid den ersten Fluidkanal 51 des Gehäuses 11 passiert, und das zweite Fluid im zweiten Fluidkanal 25 des Kemelements 21 zirkuliert.
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Wie in 7 dargestellt kann der Einlass 26 des Kemelements 21 mit dem Kommunikationskanal 32c der zweiten Fluideinlasskammer 32b über ein Verbindungsstück 26a zur Kommunikation mit dem Kommunikationskanal 32c der zweiten Fluideinlasskammer 32b verbunden sein. Der Auslass 27 des Kernelements 21 kann mit dem Kommunikationskanal 33c der zweiten Fluidauslasskammer 33b über ein Verbindungsstück 27a zur Kommunikation mit dem Kommunikationskanal 33c der zweiten Fluidauslasskammer 33b verbunden sein.
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Der erste Fluidkanal 51, durch den das erste Fluid strömt, kann zwischen benachbarten Kernelementen 21 ausgebildet sein, und da die Mehrzahl Kemelemente 21 voneinander in spezifischen Abständen angeordnet sind, kann das durch die Einlassöffnung 12 des Gehäuses 11 eingeleitete Fluid den ersten Fluidkanal 51 zwischen den Kernelementen 21 passieren, und das erste Fluid kann einen Wärmeaustausch mit dem durch den zweiten Fluidkanal 25 strömenden zweiten Fluid Wärme ausführen.
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Wie in den 6 und 9 dargestellt kann eine Mehrzahl Leitbleche 55 im ersten Fluidkanal 51 zwischen den Kernelementen 21 angeordnet sein. Die Leitbleche können verhindern, dass die Kemelemente 21 durch Innendruck und thermische Verformung verzerrt oder verformt werden. Wie in 6 dargestellt kann die Mehrzahl Leitbleche 55 bei seitlicher Betrachtung in Zick-Zack-Form angeordnet sein, und entsprechend kann die Kühlleistung des EGR-Gases weiter verbessert werden, da der Strömungsweg des Arbeitsfluids zick-zack-förmig ist.
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Wie in 9 dargestellt kann ein Einbauvorsprung 28 an einem längsseitigen Ende des Kemelements 21 ausgebildet sein, und der Einbauvorsprung 28 des Kernelements 21 kann in die Einbaunut 38 des Sammelbehälters 30 eingeführt und mit dieser gekoppelt werden. Dadurch können die Kemelemente der Mehrzahl Kemelemente 21 in waagrechter Richtung voneinander beabstandet sein, und folglich kann der erste Fluidkanal 51 zwischen den Kernelementen 21 konstant gehalten werden.
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Wie in den 7 und 10 dargestellt kann ein Umfang 21a am oberen Ende des Kemelements 21 mit der Oberseite des Gehäuses 11 gekoppelt sein. Eine Mehrzahl oberer Nute 61 können in der Oberseite des Gehäuses 11 ausgebildet sein, und die oberen Nute 61 können sich in Längsrichtung des Gehäuses 11 erstrecken. Demzufolge kann der Umfang 21a an den oberen Enden der Kemelemente 21 in die oberen Nute 61 eingeführt und mit diesen gekoppelt werden.
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Wie in den 7 und 10 dargestellt kann ein Umfang 21b am unteren Ende des Kernelements 21 mit dem Boden des Gehäuses 11 gekoppelt sein. Eine Mehrzahl unterer Nute 62 kann im Boden des Gehäuses 11 ausgebildet sein, und die unteren Nute 62 61 können sich in Längsrichtung des Gehäuses 11 erstrecken. Demzufolge kann der Umfang 21b der Kemelemente 21 in die unteren Nute 62 eingeführt und mit diesen gekoppelt werden.
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Da die längsseitigen Enden der Kemelemente 21 mit dem Sammelbehälter 30 gekoppelt sind, die oberen Enden der Kemelemente 21 mit der Oberseite des Gehäuses 11 gekoppelt sind und die unteren Enden der Kemelemente 21 mit dem Boden des Gehäuses 11 gekoppelt sind, können die Kemelemente 21 so sehr stabil im Innenraum 11a des Gehäuses 11 installiert werden.
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Ferner können die gegenüberliegenden längsseitigen Enden der Kemelemente 21 vom Stützelement 63 abgestützt werden. Das Stützelement 63 kann sich in Breitenrichtung des Gehäuses 11 das Gehäuse 11 querend erstrecken, und das Stützelement 63 kann gegenüberliegende Enden der Kemelemente 21 in Breitenrichtung des Gehäuses 11 verbinden.
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Das Stützelement 63 kann eine Mehrzahl Nute 63a haben, die in spezifischen Abständen voneinander angeordnet sind, und der Abstand zwischen den Nuten 63a des Stützelements 63 kann gleich sein dem Abstand zwischen den Kernelementen 21.
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Da der gegenüberliegende Umfang 21c der Kemelemente 21 in die Nute 63a der Stützelement 63 eingeführt und mit diesen gekoppelt ist, kann der gegenüberliegende Umfang 21c der Kemelemente 21 durch das Stützelement 63 in Breitenrichtung des Stützelements 63 verbunden werden.
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Die gegenüberliegenden Enden des Stützelements 63 können lösbar mit gegenüberliegenden Innenoberflächen des Gehäuses 11 gekoppelt sein, und dadurch können die gegenüberliegenden Enden der Kemelemente 21 im Gehäuse 11 durch das Stützelement 63 stabil abgestützt werden.
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Im Einzelnen können wie in den 9 und 10 dargestellt seitliche Nute 64 in gegenüberliegenden Innenoberflächen des Gehäuses 11 ausgebildet sein, und die seitlichen Nute 64 können sich in Längsrichtung des Gehäuses 11 erstrecken. Ferner können Vorsprünge 63b an gegenüberliegenden Enden des Stützelements 63 ausgebildet sein, und die Vorsprünge 63b des Stützelements 63 können mit den seitlichen Nuten 64 des Gehäuses 11 durch das Stützelement 63 gekoppelt sein.
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Da die oberen und unteren Enden der Kernelemente 21 mit der Oberseite und dem Boden des Gehäuses 11 gekoppelt sind, sind die längsseitigen Enden der Kemelemente 21 mit dem Sammelbehälter 30 gekoppelt, und gegenüberliegende längsseitige Enden der Kernelemente 21 werden vom Stützelement 63 abgestützt, die oberen Enden, die unteren Enden und die längsseitigen Enden der Kemelemente 21 können fest vom Gehäuse 11 abgestützt werden, und folglich können die Kernelemente 21 gegen Vibrationen, Druck und thermische Verformung stabil abgestützt werden. Somit kann die Dauerhaftigkeit der Kemelemente 21 verbessert werden.
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Da ferner der obere Umfang 21a und der untere Umfang 21b der Kemelemente 21 sowie das Stützelement 63 lösbar mit dem Gehäuse 11 gekoppelt sind, können die Kernelemente 21 des Wärmetauscherkems 20 leicht aus dem Gehäuse 11 entfernt und in dieses eingebaut werden. Folglich können der Innenraum 11a des Gehäuses 11 und die Kemelemente 21 des Wärmetauscherkerns 20 leicht gewaschen werden.
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Wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das erste Fluid EGR-Gas oder Abgas ist, kann eine Waschwasser-Einspritzöffnung 18 zum Einspritzen von Waschwasser in einer Seite des Gehäuses 11 ausgebildet sein. Da das Waschwasser durch die Waschwasser-Einspritzöffnung 18 in den Innenraum 11a des Gehäuses 11 eingespritzt wird, können die an den Kernelementen 21 des Wärmetauscherkerns 20 anhaftenden Feststoffteilchen des EGR-Gases oder des Abgases leicht ausgewaschen und folglich die Wärmeübertragungsleistung verbessert werden.
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Ferner können die Kemelemente 21 an der Innenoberfläche des Gehäuses 11 durch zwei oder mehr elastische Elemente 65 elastisch abgestützt sein. Wie in den 9 und 10 dargestellt können die zwei oder mehr elastischen Elemente 65 symmetrisch an der Innenoberfläche des Gehäuses 11 angebracht sein, und die elastischen Elemente 65 haben eine Blattfederstruktur, die sich in Längsrichtung des Gehäuses 11 erstreckt, so dass die Kemelemente 21 an gegenüberliegenden Seiten elastisch abgestützt werden können. Die Mehrzahl Elemente 21 kann durch die elastischen Elemente 65 stabiler gegen Druck, Vibrationen und thermische Verformung abgestützt werden.
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Da gemäß der vorliegenden Offenbarung das erste Fluid mit relativ hoher Temperatur zwischen dem Gehäuse und dem Wärmetauscherkem durchströmt und das zweite Fluid mit relativ niedriger Temperatur im Innern des Wärmetauscherkems zirkuliert, können der Wärmeübertragungswirkungsgrad erheblich verbessert und die erforderliche Dauerhaftigkeit und Druckfestigkeit sichergestellt werden.
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Da gemäß der vorliegenden Offenbarung ferner eine Struktur verwendet wird, die leicht zusammengebaut und zerlegt werden kann, können das Innere des Gehäuses und des Wärmetauscherkems wirksam ausgewaschen und gleichzeitig der Freiheitsgrad der Auslegung und die Zuverlässigkeit der Bauteile verbessert werden.
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Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die in der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen offenbarte Ausführungsform beschränkt, und die vorliegende Offenbarung kann von einem Fachmann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne vom technischen Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10:
- Wärmetauscher
- 11:
- Gehäuse
- 11a:
- Innenraum
- 11b:
- Öffnung
- 12:
- Einlassöffnung
- 13:
- Auslassöffnung
- 20:
- Wärmetauscherkem
- 21:
- Kernelement
- 22, 23:
- Mantelhälfte
- 25:
- Zweiter Fluidkanal
- 26:
- Einlass
- 27:
- Auslass
- 28:
- Einführansatz
- 29:
- Wulst
- 30:
- Sammelbehälter
- 31:
- Erste Fluid-Einlasssammelleitung
- 32:
- Zweite Fluid-Einlasssammelleitung
- 33:
- Erste Fluid-Auslasssammelleitung
- 35:
- Stirnwand
- 36:
- Kommunikationsöffnung
- 37:
- Rippe
- 38:
- Einbaunut
- 51:
- Erster Fluidkanal
- 55:
- Leitblech
- 61:
- Obere Nut
- 62:
- Untere Nut
- 63:
- Stützelement
- 64:
- Seitliche Nut
- 65:
- Elastisches Element
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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