DE19654366A1

DE19654366A1 - Strömungskanal, insbesondere für einen Abgaswärmeübertrager

Info

Publication number: DE19654366A1
Application number: DE1996154366
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Ing Damsohn; Conrad Dr Ing Pfender
Original assignee: Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: DE19654366B4

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungskanal aus Blech, insbe sondere für einen Wärmeübertrager, insbesondere für einen Ab gaswärmeübertrager, wobei der Strömungskanal mit paarweise angeordneten, in Strömungsrichtung auseinanderlaufenden Wir belerzeugern versehen ist, die ausgehend von einer Innenwand in den Kanalquerschnitt ragen.

Ein Wärmeübertrager, insbesondere zum Kühlen von Abgas eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors, ist bekannt (DE-U 94 06 197.1). Bei dieser Bauart bestehen die Strömungskanäle aus zwei Blechschalen, die mittels einer meanderförmigen Ble cheinlage in parallele Kanäle unterteilt sind. Aus der Blech einlage sind die im wesentlichen als rechteckige Laschen ge stalteten Wirbelerzeuger herausgebogen.

In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 195 40 683.4 sind Strömungskanäle offenbart, die aus zwei im wesentlichen U-förmigen Blechschalen zusammengesetzt sind und die somit Rechteckrohre bilden. Diese zur Führung des Gases und insbesondere des Abgases dienenden Rechteckrohre werden zu einem Rohrbündel zusammengefaßt. Dabei ist auch offenbart, daß laschenförmige Wirbelerzeuger unmittelbar an den Blech schalen befestigt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Strömungskanäle der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne Blecheinlagen auskommen und einfach zu fertigen sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wirbelerzeuger mittels einzelner Befestigungspunkte unmittelbar an dem eine Wand des Strömungskanals bildenden Blech befestigt sind.

Ein erfindungsgemäßer Strömungskanal läßt sich in einfacher Weise fertigen, insbesondere unter Verwendung von Fertigungs automaten. Da die Wirbelerzeuger an der Innenwand des Strö mungskanals befestigt werden, besteht keine Gefahr von Un dichtheiten.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Wir belerzeuger aus Metalldraht bestehen. Die Herstellung derar tiger Wirbelerzeuger ist einfach und entsprechend kostengün stig. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgese hen, daß die Wirbelerzeuger als im wesentlichen U-förmige Drahtbügel gestaltet sind, deren beide Enden an dem Blech be festigt sind.

Bei einer anderen Ausführungsform wird vorgesehen, daß die Wirbelerzeuger als winkelförmige Drahtbügel gestaltet sind, die mit einem Schenkel an dem Blech befestigt sind und mit dem anderen Schenkel im wesentlichen parallel zur Innenwan dung des Strömungskanals verlaufen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorge sehen, daß die Wirbelerzeuger Blechstanzteile sind. Derartige Blechstanzteile lassen sich mit hoher Präzision einfach und kostengünstig herstellen. Vorteilhaft wird dabei vorgesehen, daß die Blechstanzteile mit einem oder mit mehreren Ansätzen versehen sind, mit denen sie an dem Blech befestigt sind. Da mit ergibt sich eine einfache Anbringungsmöglichkeit, die mit Automaten durchgeführt werden kann.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgese hen, daß die Wirbelerzeuger jeweils aus mehreren Stiften be stehen, die in einer schräg zur Kanallängsachse verlaufenden Linie hintereinander an dem Blech angebracht sind. Auch der artige Wirbelerzeuger lassen sich einfach und kostengünstig herstellen und an dem Blech befestigen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 zeigt eine Stirnansicht eines erfindungsgemäßen Strömungskanals, der als Rechteckrohr ausgebildet ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine einzelne Blechschale des Rechteckrohres,

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 3 durch eine weitere Ausführungsform,

Fig. 5 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 3 mit aus einem Draht gebildeten, U-förmig gestalteten Wirbelerzeugern,

Fig. 6 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 3 mit aus einem win kelförmigen Drahtbügel gebildeten Wirbelerzeugern,

Fig. 7 eine Teildraufsicht auf eine Blechschale eines Rechteckrohres ähnliche Fig. 1, das mit aus einzelnen Stiften gebildeten Wirbelerzeugern versehen ist, und

Fig. 8 einen Teilschnitt entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 7.

Das in Fig. 1 dargestellte Rechteckrohr 10 ist zur Verwendung in einem Wärmeübertrager bestimmt, insbesondere einem Abgas wärmeübertrager, mit welchem das Abgas gekühlt bzw. Wärme aus dem Abgas eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors zurückgewon nen wird. Eine Vielzahl von untereinander gleichen Rechteck rohren (10) werden zu einem Rohrbündel zusammengefaßt, wobei zwischen den einzelnen Rechteckrohren im wesentlichen gleiche Abstände belassen werden. Das Rohrbündel dient zur Kühlung des Gases, insbesondere des Abgases eines Kraftfahrzeugver brennungsmotors. Die Enden der Rechteckrohre 10 des Rohrbün dels werden in Rohrböden gehalten. Zwischen den Rohrböden wird das Rohrbündel mit einem Außenmantel umgeben, der an die Kontur des Rohrbündels derart angepaßt ist, daß die äußeren Rechteckrohre im wesentlichen zu dem Außenmantel einen Ab stand aufweisen, der dem Abstand der Rechteckrohre unterein ander entspricht. Der Außenmantel ist im Bereich der Rohrbö den mit einem Kühlmitteleintritt und einem Kühlmittelaustritt versehen, die bevorzugt einander im wesentlich diagonal ge genüberliegen. Zwischen dem Rohrbündel und dem Außenmantel wird ein flüssiges Kühlmittel geführt.

Zur Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen dem innerhalb der Rechteckrohre 10 geführten Gas, insbesondere dem Abgas und den Rechteckrohren 10, sind innerhalb der Rechteckrohre Wirbelerzeuger 13, 14 angeordnet, die Längswirbel erzeugen. Aufgrund dieser Längswirbel wird der Wärmeübergang von dem Gas zu den Rechteckrohren verbessert, während außerdem die Ablagerung von in dem Gas mitgeführten Partikeln weitgehend verhindert wird. Das Rechteckrohr 10 ist aus zwei U-förmigen Blechschalen 11, 12 zusammengesetzt, die an den einander ge genüberliegenden Stegen dicht verschweißt sind. Die Wirbeler zeuger 13, 14 ragen jeweils von den Böden der Blechschalen 11, 12 zum Rohrinneren ab. Diese Wirbelerzeuger 13, 14 haben eine Höhe, die etwa einem Viertel bis einem Drittel der Ge samthöhe des Rechteckrohres 10 entspricht. Sie sind jeweils paarweise angeordnet und laufen in Strömungsrichtung ausein ander. Die in Strömungsrichtung vorderen Enden sind quer zur Strömungsrichtung in einem Abstand zueinander angeordnet. Der Winkel zwischen den beiden Wirbelerzeuger 13, 14 beträgt etwa 40∘. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind beide U-förmigen Blechschalen 11, 12 mit paarweise angeordneten Wirbelerzeu gern 13, 14 versehen, die in regelmäßigen Abständen aufeinan derfolgen. Die Wirbelerzeuger 13, 14 der Blechschalen 11, 12 sind dabei so angeordnet, daß die Wirbelerzeuger 13, 14 der Blechschale 11 in Längsrichtung des Rechteckrohres 10 abwech selnd zu den Wirbelerzeugern 13, 14 der Blechschale 12 ange ordnet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 bis 3 sind die Wirbelerzeuger 13, 14 Blechstanzteile, die eine im we sentlichen rechteckige Grundfläche aufweisen und eine Stärke von 0,3 mm bis 0,5 mm aufweisen. Sie sind an ihren Enden mit relativ spitzen Vorsprüngen 15, 16 versehen, mittels derer sie im Bolzenschweißverfahren an dem Boden der Blechschalen 11, 12 befestigt sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind die Wirbelerzeu ger 17 ebenfalls Blechstanzteile, die allerdings nur einen vorzugsweise spitz zulaufenden Vorsprung aufweisen, mittels welchem sie durch Bolzenschweißen an den Blechschalen 11 oder 12 befestigt sind.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 5 und 6 bestehen die Wirbelerzeuger 18, 19 aus einem Metalldraht, der vorzugs weise einen runden Querschnitt aufweist. Bei dem Ausführungs beispiel 5 ist der Wirbelerzeuger 18 ein U-förmiger Drahtbü gel, der mit seinen beiden abgewinkelten Enden an dem Boden einer Blechschale 11 oder 12 befestigt ist. Der Metalldraht besitzt einen Querschnitt in der Größenordnung von 0,3 bis 0,6 mm, so daß er ohne weiteres im Bolzenschweißverfahren an dem Boden der Blechschalen 11, 12 anschweißbar ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 besteht der Wirbel erzeuger 19 aus einem winkelförmig gebogenen Drahtbügel, des sen einer Schenkel durch Bolzenschweißen an dem Boden einer Blechschale 11, 12 angeschweißt ist. Der andere Schenkel, der in Strömungsrichtung schräg nach außen gerichtet ist, ver läuft im wesentlichen parallel zu dem Boden der Blechschale 11, 12.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 bestehen die Wirbelerzeuger 20, 21 jeweils aus einzelnen Stiften, die jeweils auf schräg auseinander liegenden Linien hintereinander angeordnet sind. Diese Stifte, die ebenfalls nur einen Durch messer von 0,3 mm bis 0,5 mm aufweisen, lassen sich ebenfalls in einfacher Weise mittels Bolzenschweißen an dem Boden der Blechschalen 11, 12 befestigen.

Für die Wirbelerzeuger 18 nach Fig. 5, 19 nach Fig. 6 und 20, 21 nach Fig. 7 und 8 können auch von runden Querschnitten ab weichende Drahtprofile oder Stifte vorgesehen werden, bei spielsweise quadratische, rechteckige oder mehreckige Profi le.

Claims

1. Strömungskanal aus Blech, insbesondere Rohr für einen Wärmeübertrager, insbesondere für einen Abgaswärmeübertrager, wobei der Strömungskanal mit paarweise angeordneten, in Strö mungsrichtung auseinanderlaufenden Wirbelerzeugern versehen ist, die ausgehend von einer Innenwand in den Kanalquer schnitt ragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelerzeuger (13, 14; 17; 18; 19; 20, 21) mittels einzelner Befestigungs punkte unmittelbar an dem eine Wand des Strömungskanals (10) bildenden Blech (11, 12) befestigt sind.

2. Strömungskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Wirbelerzeuger (18, 19) aus Metalldraht beste hen.

3. Strömungskanal nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Wirbelerzeuger (18) als im wesentlichen U-för mige Drahtbügel gestaltet sind, deren beide Enden an dem Blech (11, 12) befestigt sind.

4. Strömungskanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Wirbelerzeuger (19) als winkelförmige Drahtbügel gestaltet sind, die mit einem Schenkel an dem Blech (11, 12) befestigt sind und deren anderer Schenkel im wesentlichen parallel zur Innenwandung des Strömungskanals (10) verläuft.

5. Strömungskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Wirbelerzeuger (13, 14; 17) Blechstanzteile sind.

6. Strömungskanal nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Blechstanzteile mit einem oder mehreren Ansätzen (15, 16) versehen sind, mit denen sie an dem Blech (11, 12) befestigt sind.

7. Strömungskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Wirbelerzeuger (20, 21) jeweils aus mehreren Stiften bestehen, die in einer schräg zur Kanallängsachse verlaufenden Linie hintereinander an dem Blech (11, 12) ange bracht sind.

8. Strömungskanal nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Wirbelerzeuger (13, 14; 17; 18; 19; 20, 21) mittels Bolzenschweißen an dem Blech (11, 12) be festigt sind.

9. Strömungskanal nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß zwei im wesentlichen U-förmig ge staltete Blechschalen (11, 12) zu dem Strömungskanal (10) zu sammengesetzt sind, deren Böden jeweils in vorzugsweise re gelmäßigen Abständen mit Paaren von Wirbelerzeugern (13, 14; 17; 18; 19; 20, 21) versehen sind.

10. Strömungskanal nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die Paare von Wirbelerzeugern (13, 14; 17; 18; 19; 20, 21) der einen Blechschale (11) in Strömungsrichtung ver setzt zu den Paaren von Wirbelerzeugern (13, 14; 17; 18; 19; 20, 21) der anderen Blechschale (12) angeordnet sind.