DE102022204100A1

DE102022204100A1 - Abgaskühler für eine Abgasrückführeinrichtung

Info

Publication number: DE102022204100A1
Application number: DE102022204100.3A
Authority: DE
Inventors: Pramod Barhate; Predrag Panic; Simon Hund
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-11-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler (1) für eine Abgasrückführeinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (2), das einen Abgaseinlass (3), einen Abgasauslass (4), mindestens einen Kühlmitteleinlass (5) und mindestens einen Kühlmittelauslass (6) aufweist, mit einer im Gehäuse (2) ausgebildeten Wärmeübertragerstruktur (9), die von Abgas und Kühlmittel mediengetrennt und wärmeübertragend durchströmbar ist, und mit einem austauschbaren Partikelfilterelement (13), das vom Abgas durchströmbar ist.Ein vereinfachter Aufbau ergibt sich, wenn das Partikelfilterelement (13) am Abgaseinlass (3) oder am Abgasauslass (4) austauschbar angebracht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaskühler für eine Abgasrückführeinrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßer Abgaskühler, der auch als Abgasrückführkühler bezeichnet werden kann, ist zum Beispiel aus der WO 2017/108614 A1 bekannt und besitzt in üblicher Weise ein Gehäuse, das einen Abgaseinlass, einen Abgasauslass, mindestens einen Kühlmitteleinlass und mindestens einen Kühlmittelauslass aufweist. Im Gehäuse ist üblicherweise eine Wärmeübertragerstruktur ausgebildet, die von Abgas und Kühlmittel mediengetrennt und wärmeübertragend durchströmbar ist. Der gattungsgemäße Abgaskühler ist außerdem mit einem austauschbaren Partikelfilterelement ausgestattet, das vom Abgas durchströmbar ist. Beim bekannten Abgaskühler ist das Partikelfilterelement als Schieber ausgestaltet und an einem separaten Anbauteil austauschbar angebracht, wobei dieses Anbauteil am Gehäuse des Abgaskühlers montiert sein kann. Die Ausgestaltung des Partikelfilterelements als Schieber erfordert eine rechteckige und plattenförmige Ausgestaltung des Partikelfilterelements, was fertigungstechnisch nachteilig sein kann. Außerdem können sich in rechteckigen Strömungsquerschnitten häufig Totbereiche ausbilden, sodass die durchströmbaren Querschnitte häufig nicht optimal genutzt werden, was sich auf den Bauraum und/oder auf Durchströmungswiderstände nachteilig auswirken kann.
Abgas einer Brennkraftmaschine kann mit partikelförmigen Verunreinigungen, insbesondere Ruß, beladen sein. Die Abgasrückführung ist eine übliche Maßnahme zur Schadstoffreduzierung. Die Kühlung rückgeführter Abgase verbessert den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und trägt außerdem zur Schadstoffreduzierung bei. Mit Hilfe eines Partikelfilters in der Abgasrückführung lassen sich im rückgeführten Abgas mitgeführte Partikel zuverlässig herausfiltern, um die Brennkraftmaschine zu schützen.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine setzt sich das Partikelfilterelement allmählich mit den darin angesammelten Partikeln zu, sodass es im Rahmen von Wartungsintervallen ausgetauscht werden muss. Hierfür ist eine einfache Austauschbarkeit gewünscht.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Abgaskühler der vorstehend beschriebenen Art eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine kompakte Bauform und günstige Querschnitte auszeichnet, wobei außerdem ein einfaches Austauschen des Partikelfilterelements gewährleistet werden soll.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Partikelfilterelement unmittelbar am Abgaseinlass oder am Abgasauslass des Abgaskühlers austauschbar anzubringen. Hierdurch kann auf zusätzliche Komponenten verzichtet werden, die bei bekannten Abgaskühlern zur lösbaren Montage des Partikelfilterelements vorgesehen und am Gehäuse montiert werden müssen. Ferner ist es dadurch besonders einfach möglich, das Partikelfilterelement gemäß der Geometrie des Abgaseinlasses bzw. des Abgasauslasses zu formen, wobei insbesondere runde und vorzugsweise kreisförmige Querschnitte zum Einsatz kommen, die sich durch eine homogene Durchströmbarkeit auszeichnen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Gehäuse einen Ringkragen aufweisen, der den Abgaseinlass oder den Abgasauslass einfasst. Das Gehäuse kann außerdem einen Anschlussstutzen aufweisen, der in den Ringkragen austauschbar eingesteckt ist, wobei das Partikelfilterelement an diesem Anschlussstutzen angebracht ist. Durch Abnehmen des Anschlussstutzens, über den eine abgasführende Leitung an das Gehäuse anschließbar ist, ist das Partikelfilterelement zugänglich, ohne dass der Abgaskühler ausgebaut werden muss. Hierdurch vereinfacht sich der Austausch des Partikelfilterelements.
Grundsätzlich ist eine Ausführungsform denkbar, bei der das Partikelfilterelement unlösbar, also nicht austauschbar am Anschlussstutzen befestigt ist, wobei dann der Anschlussstutzen mit dem daran befestigten Partikelfilterelement eine austauschbare Einheit bilden. Bei dieser Ausführungsform wird somit im Wartungsfall der Anschlussstutzen zusammen mit dem Partikelfilterelement ausgetauscht. Auch diese Maßnahme kann den Wartungsaufwand reduzieren. Unter einer „unlösbaren Befestigung“ zwischen zwei Verbindungspartnern wird im vorliegenden Zusammenhang eine Befestigung verstanden, die nicht ohne Beschädigung eines der beiden Verbindungspartners gelöst werden kann.
Alternativ dazu kann das Partikelfilterelement austauschbar am Anschlussstutzen angebracht sein, so dass sich das Partikelfilterelement bei abgenommenem Anschlussstutzen austauschen lässt.
Für die lösbare oder unlösbare Anbringung des Partikelfilterelements am Anschlussstutzen kann der Anschlussstutzen an seiner dem Abgas ausgesetzten Innenseite eine in Umfangsrichtung umlaufende Ringnut aufweisen. Das Partikelfilterelement kann nun einen in Umfangsrichtung umlaufenden Ringflansch aufweisen, der formschlüssig in diese Ringnut eingreift. Mit anderen Worten, der Ringflansch des Partikelfilterelements greift radial in die Ringnut des Anschlussstutzens ein und ist darin axial durch Formschluss festgelegt. Hierdurch wird eine besonders einfache und sichere Festlegung des Partikelfilterelements am Anschlussstutzen ermöglicht. Die Ringnut an der Innenseite des Anschlussstutzens kann beispielsweise durch Umformung des als Blechkörper ausgestalteten Anschlussstutzens realisiert werden. Ferner ist denkbar, die Ringnut als ringförmig umlaufende Sicke auszugestalten.
Zweckmäßig kann der Ringflansch elastisch und/oder flexibel ausgestaltet sein, derart, dass der Ringflansch zum Einsetzen in die Ringnut oder zum Herausnehmen aus der Ringnut elastisch verformbar ist. Auf diese Weise wird eine besonders einfache lösbare Befestigung des Partikelfilterelements am Anschlussstutzen realisiert.
Das Partikelfilterelement kann einen Ringkörper und einen fest mit dem Ringkörper verbundenen Filterkörper aufweisen. Der Ringkörper kann ein Blechformteil sein und den Ringflansch aufweisen. Ein derartiges Blechformteil lässt sich besonders preiswert herstellen, wobei über die Wandstärke die Elastizität definiert werden kann. Für eine erhöhte Flexibilität kann der Ringflansch mehrere Radialschlitze aufweisen, die radial außen offen sind und den Ringflansch axial durchdringen. Hierdurch wird der Ringflansch in Umfangsrichtung quasi segmentiert, wobei die einzelnen Segmente noch miteinander verbunden sind, jedoch elastisch gegeneinander verwindbar sind.
Bei einer anderen Ausführungsform kann das Partikelfilterelement einen ringförmigen Drahtkörper sowie einen Filterkörper aufweisen, wobei der Drahtkörper in einen Randbereich des Filterkörpers eingebunden und/oder eingebettet ist. Der Ringflansch, der in die Ringnut des Anschlussstutzens eingreift, kann nun durch den Randbereich mit darin eingebundenem und/oder eingebettetem Drahtkörper gebildet sein. Der ringförmige Drahtkörper ist bei entsprechender Materialauswahl und Materialdicke elastisch verformbar. Ebenso ist das Filtermaterial, bei dem es sich beispielsweise um eine metallische Gitter- oder Netzstruktur handeln kann, elastisch verformbar. Auch bei dieser Ausführungsform lässt sich das Partikelfilterelement einfach austauschen.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Anschlussstutzen an seinem in den Ringkragen des Gehäuses eingesteckten Endbereich eine in Umfangsrichtung umlaufende Ringstufe aufweisen, die einen am Ringkragen anliegenden Abschnitt des Endbereichs mit einem radial vom Ringkragen beabstandeten Endabschnitt des Endbereichs verbindet. Im eingesteckten Zustand wird dadurch radial zwischen dem Endabschnitt des Endbereichs und dem Ringkragen ein umlaufender Ringspalt oder Ringraum ausgebildet. Das Partikelfilterelement kann nun mit einem ringförmigen Befestigungsbereich ausgestattet sein, der eine in Umfangsrichtung ringförmig umlaufende, axial offene Befestigungsnut aufweist. Das Partikelfilterelement ist nun mit seinem Befestigungsbereich auf den Endabschnitt des Anschlussstutzens aufgesteckt, sodass dieser Endabschnitt in die Befestigungsnut axial eindringt. Dabei dringt eine radial außenliegende Nutwand der Befestigungsnut axial in den Ringspalt ein. Bei dieser Ausführungsform ist außerdem ein bezüglich des Partikelfilterelements und des Anschlussstutzens separater Haltering vorgesehen, mit dem das Partikelfilterelement am Anschlussstutzen lösbar oder unlösbar befestigt ist. Der Endabschnitt des Anschlussstutzens ist bei vom Gehäuse abgenommenen Anschlussstutzen sehr leicht zugänglich, was die Montage und ggf. Demontage des Partikelfilterelements vereinfachen. Am Endbereich befindet sich eine Stirnseite des Anschlussstutzens. Der Endabschnitt weist diese Stirnseite auf und geht über die Ringstufe in den Abschnitt über, der von der Stirnseite axial beabstandet ist und am Ringkragen anliegt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Haltering einen axial abstehenden, in Umfangsrichtung umlaufenden äußeren Haltekragen aufweisen, der radial außen auf den Befestigungsbereich aufgesteckt ist. Hierbei dringt der äußere Haltekragen in den zuvor genannten Ringraum axial ein. Der äußere Haltekragen ist zweckmäßig so dimensioniert, dass er den Befestigungsbereich des Partikelfilterelements mit dem Endabschnitt des Anschlussstutzens radial verspannt.
Zusätzlich oder alternativ kann der Haltering einen axial abstehenden, in Umfangsrichtung umlaufenden inneren Haltekragen aufweisen, der radial innen in den Befestigungsbereich eingesteckt ist. Zweckmäßig kann dieser innere Haltekragen so dimensioniert sein, dass er den Befestigungsbereich radial mit dem Endabschnitt verspannt.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Haltering quer zur Umfangsrichtung einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, der eine in Umfangsrichtung ringförmig umlaufende, axial offene Haltenut ausbildet. Der Haltekragen kann nun axial auf den Endabschnitt aufgesteckt sein, sodass der Endabschnitt axial in die Haltenut eindringt. Zweckmäßig ist die Haltenut so dimensioniert, dass eine innere Nutwand und eine äußere Nutwand den Befestigungsbereich radial beiderseits mit dem Endabschnitt verspannen. Die innere Nutwand kann insbesondere durch den weiter oben genannten inneren Haltekragen gebildet sein, während die äußere Nutwand insbesondere durch den weiter oben genannten äußeren Haltekragen gebildet sein kann.
Bei hinreichender Verspannung können zusätzliche Befestigungsmittel zum Festlegen des Partikelfilterelements am Anschlussstutzen entfallen. Bei einer anderen Ausführungsform kann dagegen vorgesehen sein, dass der Haltering mit dem Befestigungsbereich verlötet ist. Zusätzlich oder alternativ ist auch eine Lötverbindung zwischen dem Befestigungsbereich und dem Anschlussstutzen denkbar. In diesem Fall ist die Verbindung zwischen Partikelfilterelement und Anschlussstutzen unlösbar, sodass der Anschlussstutzen mit daran befestigtem Partikelfilter die bereits weiter oben genannte austauschbare Einheit bilden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lassen sich grundsätzlich am Abgaseinlass und am Abgasauslass realisieren. Bevorzugt kommen diese Ausführungsformen jedoch am Abgasauslass zum Einsatz. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen können grundsätzlich am Abgaseinlass oder am Abgasauslass zur Anwendung kommen. Bevorzugt kommen diese Ausführungsformen jedoch am Abgaseinlass zum Einsatz. Ferner ist denkbar, dass sowohl am Abgaseinlass als auch am Abgaseinlass je ein Partikelfilterelement angeordnet ist, wobei dann die Verwendung unterschiedlich ausgestalteter Ausführungsformen bevorzugt ist. Beispielsweise ist ein auslassseitiges Partikelfilterelement nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgestaltet, während ein einlassseitiges Partikelfilterelement nach einer den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ausgestaltet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Gehäuse einen Ringkragen aufweisen, der den Abgaseinlass oder den Abgasauslass einfasst. Das Partikelfilterelement kann nun einen Ringkörper und einen fest mit dem Ringkörper verbundenen Filterkörper aufweisen. Der Ringkörper kann außen auf den Ringkragen austauschbar aufgesteckt sein, sodass der Filterkörper den Abgaseinlass oder den Abgasauslass abdeckt. Hierdurch besitzt das Partikelfilterelement einen besonders einfachen und somit kostengünstig realisierbaren Aufbau.
Zweckmäßig kann der Ringkragen wenigstens einen radial nach außen abstehenden Rastvorsprung aufweisen. Der Ringkörper kann passend dazu wenigstens eine radiale Rastöffnung aufweisen, in die der Rastvorsprung formschlüssig eingreift, wenn der Ringkörper ordnungsgemäß auf den Ringkragen aufgesteckt ist. Insoweit wird hier eine Rastverbindung realisiert, um die Steckverbindung zwischen Ringkörper und Ringkragen zu sichern. Der Rastvorsprung kann quer zur Radialrichtung einen runden, vorzugsweise kreisförmigen, Querschnitt aufweisen. Die Rastöffnung quer zur Radialrichtung einen länglich runden, insbesondere länglichen, Öffnungsquerschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist die Rastöffnung als in der Umfangsrichtung orientiertes Langloch ausgestaltet.
Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher der Ringkörper wenigstens einen radial federnden Rastabschnitt aufweist, in dem die Rastöffnung ausgebildet ist und der in der Umfangsrichtung durch axial einseitig offene Axialschlitze begrenzt ist, wobei diese Axialschlitze in der Umfangsrichtung beiderseits der Rastöffnung im Ringkörper ausgebildet sind und den Ringkörper radial durchdringen. Der jeweilige radial federelastische Rastabschnitt wird mit Hilfe der Axialschlitze vom übrigen Ringkörper freigeschnitten, um die radiale Federelastizität zu verbessern. Zweckmäßig ist für jede Rastöffnung ein solcher Rastabschnitt am Ringkörper ausgebildet.
Sofern das Partikelfilterelement am Abgaseinlass angeordnet ist, wird für den zugehörigen Filterkörper eine ebene Konfiguration bevorzugt. Hierdurch kann der Filterkörper insbesondere unmittelbar an eine abgasseitige Eintrittsseite der Wärmeübertragerstruktur angrenzen und sich insbesondere daran axial abstützen. Die Wärmeübertragerstruktur kann beispielsweise ein Rohbündel aufweisen, das mehrere vom Abgas innen durchströmbare und vom Kühlmittel außen umströmbare Abgasrohre aufweist. Die Wärmeübertragerstruktur kann außerdem Endplatten aufweisen, die von den Abgasrohren durchdrungen sind und die gemeinsam mit einer Gehäusewand einen Kühlmittelraum begrenzen, durch den sich die Abgasrohre hindurch erstrecken und in dem das Kühlmittel die Abgasrohre umströmt.
Im Unterschied dazu kann der Filterkörper bei am Abgasauslass angeordnetem Partikelfilterelement vorzugsweise hemisphärisch ausgestaltet sein, wodurch der Filterkörper im Vergleich zum durchströmbaren Querschnitt eine vergleichsweise große Oberfläche besitzt. Ein Partikelfilterelement mit hemisphärischem Filterkörper ist beispielsweise aus der EP 3 868 457 A1 bekannt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus 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. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.
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.
Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine isometrische Ansicht eines Abgaskühlers mit einem Partikelfilterelement bei einer ersten Ausführungsform des Partikelfilterelements,
2 eine isometrische Ansicht des Partikelfilterelements aus 1,
3 eine teilweise geschnittene isometrische Ansicht des Abgaskühlers mit einem Partikelfilterelement bei einer zweiten Ausführungsform des Partikelfilterelements,
4 eine isometrische Ansicht des Partikelfilterelements aus 3,
5 eine Schnittansicht des Abgaskühlers aus 3 im Bereich des Partikelfilterelements,
6 eine isometrische Schnittansicht des Abgaskühlers aus 3 im Bereich des Partikelfilterelements,
7 eine teilweise geschnittene isometrische Ansicht des Abgaskühlers wie in 3, jedoch bei einer dritten Ausführungsform des Partikelfilterelements,
8 eine isometrische Ansicht des Partikelfilterelements aus 7 mit einem daran angebrachten Haltering,
9 eine isometrische Ansicht in 8, jedoch in auseinandergezogener Darstellung,
10 eine Schnittansicht des Abgaskühlers aus 7 im Bereich des Partikelfilterelements,
11 eine teilweise geschnittene isometrische Ansicht des Abgaskühlers wie in den 3 und 7, jedoch bei einer vierten Ausführungsform des Partikelfilterelements,
12 eine Schnittansicht des Abgaskühlers aus 11 im Bereich des Partikelfilterelements,
13 eine isometrische Ansicht des Partikelfilterelements aus den 11 und 12.

Entsprechend den 1, 3, 7 und 11 weist ein Abgaskühler 1, der zum Einbau in eine Abgasrückführeinrichtung einer Brennkraftmaschine bestimmt ist, ein Gehäuse 2 auf, das einen Abgaseinlass 3, einen Abgasauslass 4, mindestens einen Kühlmitteleinlass 5 und mindestens einen Kühlmittelauslass 6 aufweist. Eine im Betrieb des Abgaskühlers 1 vorliegende Abgasströmung 7 ist durch Pfeile angedeutet. Eine im Betrieb des Abgaskühlers 1 vorliegende Kühlmittelströmung 8 ist ebenfalls durch Pfeile angedeutet. Im Gehäuse 2 weist der Abgaskühler 1 eine z.B. in den 3, 7 und 11 teilweise erkennbare Wärmeübertragerstruktur 9 auf, die von Abgas und Kühlmittel mediengetrennt und wärmeübertragend durchströmbar ist. Beispielsweise kann die Wärmeübertragerstruktur 9 hierzu ein Rohrbündel 10 mit einer Vielzahl einzelner Abgasrohre 11 aufweisen, die vom Abgas durchströmbar und im Inneren des Gehäuses 2 vom Kühlmittel umströmbar sind. Das Gehäuse 2 umschließt hierbei einen vom Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelraum, der in der Strömungsrichtung des Abgases durch Endplatten 12 des Rohrbündels 10 begrenzt ist, von denen in den 3, 7 und 11 nur eine erkennbar ist, die sich im Bereich des Abgaseinlasses 3 befindet. In 6 ist dagegen die andere Endplatte 12 erkennbar, die sich im Bereich des Abgasauslasses 4 befindet.
Der Abgaskühler 1 weist außerdem ein austauschbare angebrachtes Partikelfilterelement 13 auf, das am Abgaseinlass 3 oder am Abgasauslass 4 austauschbar am Abgaskühler 1 angebracht ist. Im Beispiel der 1 und 2 ist das Partikelfilterelement 13 am Abgaseinlass 3 angeordnet. Bei den Ausführungsformen der 3 bis 13 ist das Partikelfilterelement 13 dagegen am Abgasauslass 4 angeordnet.
Bei allen hier gezeigten Ausführungsformen kann das Gehäuse 2 einen Ringkragen 14 aufweisen, der den Abgasauslass 4 einfasst. Ferner weist das Gehäuse 2 einen Anschlussstutzen 15 auf, der in den Ringkragen 14 austauschbar eingesteckt ist. Bei den Ausführungsformen der 3 bis 13 ist das Partikelfilterelement 13 an diesem Anschlussstutzen 15 angebracht. Dabei ist es grundsätzlich möglich, das Partikelfilterelement 13 unlösbar an diesem Anschlussstutzen 15 zu befestigen. In diesem Fall bilden dann der Anschlussstutzen 15 und das daran befestigte Partikelfilterelement 13 eine austauschbare Einheit. Alternativ dazu kann das Partikelfilterelement 13 auch lösbar oder austauschbar am Anschlussstutzen 15 befestigt sein. Nachfolgend werden mehrere Varianten für ein solches austauschbar am Anschlussstutzen 15 angebrachtes Partikelfilterelement 13 näher erläutert.
Gemäß den 3, 5 bis 7 und 10 bis 12 kann der Anschlussstutzen 15 an seiner dem Abgas ausgesetzten Innenseite 16 eine in Umfangsrichtung U umlaufende Ringnut 17 aufweisen. Die Umfangsrichtung U ist in den Figuren durch einen Doppelpfeil angedeutet.
Bei den Ausführungsformen der 1 bis 6 und 11 bis 13 weist das Partikelfilterelement 13 einen in Umfangsrichtung U umlaufenden Ringflansch 18 auf, der formschlüssig in die Ringnut 17 eingreift. Hierdurch ist der Ringflansch 18 und somit das gesamte Partikelfilterelement 13 axial am Anschlussstutzen 15 fixiert. Die Axialrichtung bezieht sich dabei auf eine Längsrichtung des hohlzylindrischen Anschlussstutzens 15. Bei den in den 3 bis 6 und 11 bis 13 gezeigten Ausführungsformen ist der Ringflansch 18 elastisch und/oder flexibel ausgestaltet. In der Folge lässt sich der Ringflansch 18 zum Einsetzen in die Ringnut 17 bzw. zum Herausnehmen aus der Ringnut 17 elastisch verformen. Es ist klar, dass das Partikelfilterelement 13 auch im Übrigen, also auch außerhalb des Ringflansches 18, eine hierzu geeignete Flexibilität bzw. Elastizität aufweist.
Bei der in den 3 bis 6 gezeigten Ausführungsform weist das Partikelfilterelement 13 einen Ringkörper 19 und einen fest mit dem Ringkörper 19 verbundenen Filterkörper 20 auf. Der Ringkörper 19 ist ein Blechformteil, an dem der Ringflansch 18 integral ausgeformt ist. Für eine höhere Elastizität bzw. Flexibilität kann der Ringkörper 19 im Bereich des Ringflansches 18 mehrere, in Umfangsrichtung U verteilte Radialschlitze 21 aufweisen, die radial außen offen sind und die den Ringflansch 21 axial durchdringen. Der Filterkörper 20 besteht zweckmäßig aus einer metallischen Netzstruktur oder Gitterstruktur und kann, wie in den 3 bis 13 erkennbar, eine hemisphärische Gestalt besitzen. Damit erstreckt sich der Filterkörper 20 nicht nur zweidimensional in einer Ebene, sondern räumlich, also dreidimensional und besitzt dadurch eine größere Oberfläche.
Bei der in den 11 bis 13 gezeigten Ausführungsform weist das Partikelfilterelement 13 einen ringförmigen Drahtkörper 22 und ebenfalls einen Filterkörper 20 auf. Der Drahtkörper 22 ist in einen Randbereich 23 des Filterkörpers 20 eingebunden bzw. eingebettet. Beispielsweise kann das gitterförmige oder netzförmige Filtermaterial des Filterkörpers 20 den Drahtkörper 22 im Randbereich 23 einfach oder mehrfach umwickeln. Der Ringflansch 18 ist durch den Randbereich 23 mit darin eingebundenem bzw. eingebettetem Drahtkörper 22 gebildet und formschlüssig in die Ringnut 17 eingesetzt. Es ist klar, dass die Ringnut 17 hinsichtlich ihrer Innenkontur korrespondierend zur Außenkontur des Ringflansches 18 geformt ist, um einen möglichst sicheren Halt für das Partikelfilterelement 13 am Anschlussstutzen 15 zu gewährleisten.
Bei der in den 7 bis 10 gezeigten Ausführungsform weist der Anschlussstutzen 15 gemäß 10 einen in den Ringkragen 14 eingesteckten Endbereich 24 auf. Dieser Endbereich 24 besitzt innerhalb des Ringkragens 14 eine in Umfangsrichtung U umlaufende Ringstufe 25. Diese Ringstufe 25 verbindet dabei einen am Ringkragen 14 anliegenden Abschnitt 26 des Endabschnitts 24 mit einem radial vom Ringkragen 14 beabstandeten Endabschnitt 27 des Endabschnitts 24. Das Partikelfilterelement 13 besitzt einen ringförmigen Befestigungsbereich 28, an dem eine in Umfangsrichtung U umlaufende, axial offene Befestigungsnut 29 ausgebildet ist. Gemäß 10 ist im montierten Zustand das Partikelfilterelement 13 mit diesem Befestigungsbereich 28 auf den Endabschnitt 27 des Anschlussstutzens 15 aufgesteckt, derart, dass der Endabschnitt 27 in die Befestigungsnut 29 axial eindringt. Insoweit umgreift der Befestigungsbereich 28 den Endabschnitt 27.
Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform ein separater Haltering 30 vorgesehen, mit dem das Partikelfilterelement 13 am Anschlussstutzen 15 befestigt ist. Der Haltering 30 besteht zweckmäßig aus einem Metall und kann insbesondere ein Blechformteil sein. Der Haltering 30 kann einen axial abstehenden, in Umfangsrichtung U umlaufenden äußeren Haltekragen 31 aufweisen, der radial au-ßen auf den Befestigungsbereich 28 aufsteckbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Haltering 30 einen axial abstehenden, in Umfangsrichtung U umlaufenden inneren Haltekragen 32 aufweisen, der radial innen in den Befestigungsbereich 28 eingesteckt ist. Wenn, wie hier in den 7 bis 10, sowohl der äu-ßere Haltekragen 31 als auch der innere Haltekragen 32 vorgesehen sind, kann der Haltering 30 quer zur Umfangsrichtung U einen U-förmigen Querschnitt besitzen, der eine in Umfangsrichtung U umlaufende, axial offene Haltenut 33 ausbildet. Der Haltekragen 30 ist auf den Befestigungsbereich 28 aufgesteckt, derart, dass der Befestigungsbereich 38 axial in die Haltenut 33 eindringt. Insbesondere lässt sich der Haltering 30 am Partikelfilterelement 13 vorab montieren, um eine in 8 gezeigte Montageeinheit 34 auszubilden, bei welcher der Befestigungsbereich 28 mit der Befestigungsnut 29 in die Haltenut 33 eingesteckt ist. Die Montageeinheit 34 lässt sich nun insgesamt auf den Endabschnitt 27 des Anschlussstutzens 15 aufstecken, sodass der Endabschnitt 27 in die Befestigungsnut 29 des Befestigungsbereichs 28 eindringt. Zweckmäßig sind dabei die Dimensionen von Haltering 30, Befestigungsbereich 28 und Endabschnitt 27 so aufeinander abgestimmt, dass der Haltering 30 den Befestigungsbereich 28 am Endabschnitt 27 festklemmt. Eine durch den äußeren Haltekragen 31 gebildete äußere Nutwand drückt eine außen liegende Wandung des Befestigungsbereichs 28 von außen gegen den Endabschnitt 27. Der eine innere Nutwand bildende innere Haltekragen 32 drückt dabei eine innere Wandung des Befestigungsbereichs 28 von innen gegen den Endabschnitt 27.
Die durch Klemmkraft erzeugte Festlegung des Partikelfilterelements 13 am Anschlussstutzen 15 mit Hilfe des Halterings 30 ist lösbar konfiguriert und kann grundsätzlich ausreichend sein. Zusätzlich ist jedoch denkbar, den Befestigungsbereich 28 mit dem Endabschnitt 27 und/oder mit dem Haltering 30 zu verlöten. Hierdurch kann eine unlösbare Befestigung des Partikelfilterelements 13 am Anschlussstutzen 15 herbeigeführt werden.
Das Partikelfilterelement 13 besitzt auch hier einen Filterkörper 20 aus Filtermaterial. Insbesondere kann der Befestigungsbereich 28 durch eine entsprechende Umformung des Filtermaterials integral am Filterkörper 20 ausgebildet sein.
Bei der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform weist das Gehäuse 2 am Abgaseinlass 3 einen weiteren, anderen Ringkragen 34 auf, der in den 3, 7 und 11 besser erkennbar ist. Das Partikelfilterelement 13 besitzt einen Ringkörper 35 sowie einen fest mit dem Ringkörper 35 verbundenen Filterkörper 36. Abweichend zu den Filterkörpern 20 der Ausführungsformen der 3 bis 13 ist der Filterkörper 36 der Ausführungsform der 1 und 2 eben konfiguriert. Der Ringkörper 35 ist außen auf den Ringkragen 34 aufgesteckt. Der Filterkörper 36 deckt dann den Abgaseinlass 3 ab. Denkbar ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher der Filterkörper 36 im montierten Zustand des Partikelfilterelements 13 an der in den 3, 7 und 11 erkennbaren anströmseitigen Endplatte 12 bzw. an den Eintrittsenden der Abgasrohre 11 zur Anlage kommt.
Der Ringkragen 34 kann zumindest einen radial nach außen abstehenden Rastvorsprung 37 aufweisen. In den 1, 3, 7 und 11 ist jeweils nur ein einziger Rastvorsprung 37 erkennbar. Es ist klar, dass wenigstens ein weiterer Rastvorsprung 37 vorgesehen sein kann, beispielsweise diametral gegenüberliegend. Der Ringkörper 35 weist passend zum Rastvorsprung 37 zumindest eine radiale Rastöffnung 38 auf. Im montierten Zustand rastet bzw. greift der Rastvorsprung 37 in die Rastöffnung 38 formschlüssig ein. Um diese Verrastung zu vereinfachen, kann der Ringkörper 35 zumindest einen radial federnden Rastabschnitt 39 aufweisen, in dem die jeweilige Rastöffnung 38 ausgebildet ist. Die jeweilige Rastöffnung 38 kann gemäß den 1 und 2 als in der Umfangrichtung U orientiertes Langloch ausgestaltet sein.
Um die radiale Federelastizität des Rastabschnitts 39 zu begünstigen, können im Ringkörper 35 für den jeweiligen Rastabschnitt 39 zwei Axialschlitze 40 ausgebildet sein, die axial einseitig offen sind und die den Rastabschnitt 39 in der Umfangsrichtung U beiderseits begrenzen. Der jeweilige Axialschlitz 40 durchdringt dabei den Ringkörper 35 radial und erstrecken sich in der Axialrichtung jedoch nur über einen Teil des Ringkörpers 35.
Im Beispiel der 1 und 2 weist der Ringkörper 35 außerdem zwischen seinen axialen Enden einen in der Umfangsrichtung U umlaufenden Ringwulst 41 auf, der radial nach außen vorsteht. Durch den Ringwulst 41 kann einerseits die Struktur des Ringkörpers 35 ausgesteift werden. Andererseits kann der Ringwulst 41 zum Anschließen einer gasführenden Leitung genutzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2017/108614 A1 [0002]
EP 3868457 A1 [0025]

Claims

Abgaskühler (1) für eine Abgasrückführeinrichtung einer Brennkraftmaschine, - mit einem Gehäuse (2), das einen Abgaseinlass (3), einen Abgasauslass (4), mindestens einen Kühlmitteleinlass (5) und mindestens einen Kühlmittelauslass (6) aufweist, - mit einer im Gehäuse (2) ausgebildeten Wärmeübertragerstruktur (9), die von Abgas und Kühlmittel mediengetrennt und wärmeübertragend durchströmbar ist, - mit einem austauschbaren Partikelfilterelement (13), das vom Abgas durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, - dass das Partikelfilterelement (13) am Abgaseinlass (3) oder am Abgasauslass (4) austauschbar angebracht ist.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass das Gehäuse (2) einen Ringkragen (14) aufweist, der den Abgaseinlass (3) oder den Abgasauslass (4) einfasst, - dass das Gehäuse (2) einen Anschlussstutzen (15) aufweist, der in den Ringkragen (14) austauschbar eingesteckt ist, - dass das Partikelfilterelement (13) am Anschlussstutzen (15) angebracht ist.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - dass das Partikelfilterelement (13) unlösbar am Anschlussstutzen (15) befestigt ist, - dass der Anschlussstutzen (15) mit dem Partikelfilterelement (13) eine austauschbare Einheit bildet.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, - dass der Anschlussstutzen (15) an seiner dem Abgas ausgesetzten Innenseite (16) eine in Umfangsrichtung (U) umlaufende Ringnut (17) aufweist, - dass das Partikelfilterelement (13) einen in Umfangsrichtung (U) umlaufenden Ringflansch (18) aufweist, der formschlüssig in die Ringnut (17) eingreift.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass der Ringflansch (18) elastisch und/oder flexibel ausgestaltet ist, sodass der Ringflansch (18) zum Einsetzen in die Ringnut (17) oder zum Herausnehmen aus der Ringnut (17) elastisch verformbar ist.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, - dass das Partikelfilterelement (13) einen Ringkörper (19) und einen fest mit dem Ringkörper (19) verbundenen Filterkörper (20) aufweist, - dass der Ringkörper (19) ein Blechformteil ist und den Ringflansch (18) aufweist.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, - dass das Partikelfilterelement (13) einen ringförmigen Drahtkörper (22) und einen Filterkörper (20) aufweist, - dass der Drahtkörper (22) in einen Randbereich (23) des Filterkörpers (20) eingebunden und/oder eingebettet ist, - dass der Ringflansch (18) durch den Randbereich (23) mit darin eingebundenem und/oder eingebettetem Drahtkörper (22) gebildet ist.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, - dass der Anschlussstutzen (15) an seinem in den Ringkragen (14) eingesteckten Endbereich (24) eine in Umfangsrichtung (U) umlaufende Ringstufe (25) aufweist, die einen am Ringkragen (14) anliegenden Abschnitt (26) des Endbereichs (24) mit einem radial vom Ringkragen (14) beabstandeten Endabschnitt (27) des Endbereichs (24) verbindet, - dass das Partikelfilterelement (13) einen ringförmigen Befestigungsbereich (28) aufweist, der eine in Umfangsrichtung (U) umlaufende, axial offene Befestigungsnut (29) aufweist, - dass der Befestigungsbereich (28) auf den Endabschnitt (27) aufgesteckt ist, sodass der Endabschnitt (27) in die Befestigungsnut (29) axial eindringt, - dass das Partikelfilterelement (13) mittels eines Halterings (30) am Anschlussstutzen (15) befestigt ist.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, - dass der Haltering (30) einen axial abstehenden, in Umfangsrichtung (U) umlaufenden äußeren Haltekragen (31) aufweist, der radial außen auf den Befestigungsbereich (28) aufgesteckt ist.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, - dass der Haltering (30) einen axial abstehenden, in Umfangsrichtung (U) umlaufenden inneren Haltekragen (32) aufweist, der radial innen in den Befestigungsbereich (28) eingesteckt ist.
Abgaskühler (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, - dass der Haltering (30) quer zur Umfangsrichtung (U) einen U-förmigen Querschnitt aufweist, der eine in Umfangsrichtung (U) umlaufende, axial offene Haltenut (33) ausbildet, - dass der Haltekragen (32) axial auf den Befestigungsbereich (28) aufgesteckt ist, sodass der Befestigungsbereich (28) axial in die Haltenut (33) eindringt.
Abgaskühler (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, - dass der Befestigungsbereich (38) mit dem Haltering (30) und/oder mit dem Endabschnitt (27) verlötet ist.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass das Gehäuse (2) einen Ringkragen (34) aufweist, der den Abgaseinlass (3) oder den Abgasauslass (4) einfasst, - dass das Partikelfilterelement (13) einen Ringkörper (35) und einen fest mit dem Ringkörper (35) verbundenen Filterkörper (36) aufweist, - dass der Ringkörper (35) außen auf den Ringkragen (34) austauschbar aufgesteckt ist, sodass der Filterkörper (36) den Ab gaseinlass (3) oder den Abgasauslass (4) abdeckt.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, - dass der Ringkragen (34) wenigstens einen radial nach außen abstehenden Rastvorsprung (37) aufweist, - dass der Ringkörper (35) wenigstens eine radiale Rastöffnung (38) aufweist, in die der Rastvorsprung (37) formschlüssig eingreift, wenn der Ringkörper (35) ordnungsgemäß auf den Ringkragen (34) aufgesteckt ist.
Abgaskühler (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, - dass der Ringkörper (35) wenigstens einen radial federnden Rastabschnitt (39) aufweist, in dem die Rastöffnung (38) ausgebildet ist und der in der Umfangsrichtung (U) durch axial einseitig offene Axialschlitze (40) begrenzt ist, die in der Umfangsrichtung (U) beiderseits der Rastöffnung (38) im Ringkörper (35) ausgebildet sind und die den Rastkörper (35) radial durchdringen.