DE2733215A1

DE2733215A1 - Waermeaustauscher fuer kfz-verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2733215A1
Application number: DE19772733215
Authority: DE
Inventors: Charles Stuart Argyle; Robert G Bamsey; Gregory Stephen Trusco Millard
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Dana Canada Corp
Priority date: 1976-08-23
Filing date: 1977-07-22
Publication date: 1978-03-09
Also published as: JPS6133972B2; SE8303353D0; SE7708696L; CA1090778A; SE8303353L; DE2733215C3; SE429675B; JPS6223236B2; AU2655677A; JPS5325717A; JPS6183881A; FR2363073B1; DE2759785C2; DE2733215B2; FR2363073A1; GB1579275A; GB1579276A; AU518454B2

Description

Wärmeaustauscher für Kfζ-Verbrennungsmotoren

Die Erfindung betrifft die Rückförderung von Abgasen in einem Kfs-Verbrennungsmotor, insbesondere ein Mittel zur Kühlung des Abgases das dem Verbrennungszyklus wieder zugeführt wird. Seit etwa 1971 wird von den Kraftfahrzeugherstellern verlangt, dem Fahrzeug oder dem Verbrennungsmotor dieses Fahrzeuges eine stetig anwachsende Anzahl von Bauteilen oder Anlagen hinzuzufügen, um die Fahrzeugsicherheit zu erhöhen bzw. den in den Auspuffgasen eines Verbrennungsmotors natürlicherweise enthaltenen Schadstoff* ausstoß herabzusetzen. Solche Bauteile umfassen eine zwangsweise Entlüftung des Kurbelgehäuses, eine Rückführung des Auspuffgases, eine Kraftstoffverdunstungsanlage sowie einen Katalysator in der Auspuffleitung.

Schwerer ins Gewicht fällt der Schadstoffausstoß aus dem Auspuffgas eines Verbrennungsmotors, dem die Schuld für Zustände'wie Smog zugeschrieben wird, der in großen Städten auftritt, in welchen jeden Tag eine große Anzahl von Kraftfahrzeugen vorhanden sind. Einer dieser Schadstoffe sind Stickoxyde, und eine Rückforderung des Auspuffgases dient zur Herabsetzung dieser im Motorenauspuff anwesenden Oxyde. Die Bildung von Stickoxyden er-

folgt bei sehr hohen Temperaturen und tritt daher während der Dauer der Spitzentemperatur des Verbrennungsprozesses auf. Um die Entstehung von Stickoxyden zu dämpfen und zu überwachen, ist nur eine geringe Herabsetzung der Spitzentemperatur erforderlich.'

Diese Temperaturverringerung kann durch Einführung kleiner Mengen von Edelgas in den Verbrennungsprozeß erreicht werden und, da die Endprodukte des Verbrennungsvorganges einen stetigen Nach-,

von j

schub/verhältnismäßig indifferenten Gasen liefern, müssen ledig-

: lieh diese Gase im richtigen Verhältnis verwendet werden. Somit wird eine Rückförderungsleitung an den Auspuffkrümmern sowie an '

j !

ein unterdruckmoduliertes Abstell- und Meßventil angeschlossen, \ das zur Steuerung des Abgasstromes am Ansaugstutzen montiert ist. Die Rückförderungs- oder zusätzlichen Abgasleitungen sind nahe am Motor angeordnet oder können in die komplizierte Rohranlage des Ansaugstutzens eingegossen sein.

Die Auspuffgase des Arbeitstaktes des Verbrennungsmotors haben jedoch noch einen sehr hohen Temperaturpegel, und somit ist es zweckmäßig, diesen Temperaturpegel wesentlich herabzusetzen, bevor die Gase neu in den Verbrennungstakt eingeführt werden. Die Erfindung gestattet die Durchführung dieser zweckmäßigen Temperaturminderung.

Erfindungsgemäß ist ein in die Abgasrückförderungsanlage eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors einzusetzender Wärmeaustauscher vorgesehen, um die Rückförderungsauspuffgase abzukühlen, ehe

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sie wieder in den Ansaugstutzen eingeführt werden. Der Wärmeaustauscher ist äußerst kompakt ausgeführt, um in den verhältnismäßig engen Motorraum des Fahrzeugs zu passen und leicht am Motor angebracht werden zu können, ohne im wesentlichen den Strömungsweg der rückzufördernden Gase zu verlängern. ErfindungsgemäB ist auch ein Auspuffgaswänneaustauscher mit einer AuBenhülle von

j Kühlflüssigkeit vorgesehen, die eine im allgemeinen mittig ange-

j ordnete Gasströmungsleitung umgibt,um soweit wie möglich die

Streuwärme herabzusetzen, die benachbarte den Wärmeaustauscher

umgebende Bezirke aufheizen könnte. Der Wärmeaustauscher kann ebenfalls mit einer mittig angeordneten Gasströmungsleitung versehen sein, welche ein nicht durchströmtes oder Innenrohr besitzt, das sich axial Inder Mitte der Leitung erstreckt, um die heißen Gase nach außen in Berührung mit den erweiterten Kühlrippen zu drücken, um die Wärmeübertragung an die äußere Kühlwasserhülle zu verstärken. Weiter umfaßt die Erfindung einen Aus-

puffgaswärmetauscher der einen entsprechenden Gasdurchsatz/geringem Widerstand oder Druckabfall gestattet.Obwohl er hauptsächlich für die Rückförderung von Auspuffgasen dient, kann der gleiche Wärmeaustauscher zur Ableitung der Wärme vom anderen Auspuffgasstrom sowie für andere Zwecke eingesetzt werden wie z.B. eine Schnellheizung für den Passagierraum oder für die Wärmeaustauschanlage einer Gasturbine. Der Wärmeaustauscher besteht aus entsprechenden Werkstoffen, um in der sehr ätzenden Auspuffgasumgebung korrosions- und verwitterungsfest zu sein.

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Öle Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Ausschnitt, einer Ausführungsform des erfindungsgemäBen Auspuffgaswärnet auschers;

Fig. 2 einen Seitenriß, teilweise im Ausschnitt, der linken Seite des Wärmeaustauschers der Fig. 1;

Fig. 3 einen Senkrechtschnitt des Wärmeaustauschers längs der Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers;

Fig. 5 einen Senkrechtschnitt längs der Linie 5-5 der Fig.4»

Fig. 6 einen Teilsenkrechtschnitt längs der unregelmäßigen Linie 6-6 der Fig. 4;

Fig. 7 einen Grundriß eines dritten Ausführungsbeispiels des Wärmeaustauschers;

Fig. 8 einen Senkrechtschnitt längs der Linie 8-8 der Fig.7; Fig. 9 einen Teilsenkrechtschnitt längs der Linie 9-9 der

Fig. 7,·

Fig. 10 einen Grundriß eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers;

Fig. 11 einen Senkrechtschnitt längs der Linie 11-11 der Fig.10;

j Fig. 12 einen Teilsenkrechtschnitt längs der Linie 12-12 der

Fig. 1O;

Fig. 13 eine perspektMsche Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers, wobei die Abschlußenden fortgelassen sind;

Fig. 14 einen Grundriß des Wärmeaustauschers der Fig. 13 einschließlich der Endstücke, wobei das Vorder- und Rückteil ausgeschnitten ist;

. Fig. 15 einen Senkrechtschnitt längs der Linie 15-15 der j Fig. 14;

Fig. 16 einen Senkrechtschnitt der Wärmeaustauscherplatte längs der Linie 16-16 der Fig. 15.

Der Auspuffgas-Wärmeaustauscher 10 zum Einsatz in der Abgasrückförderungsleitung eines Kfζ-Verbrennungsmotors umfaßt ein äußeres Zylinderrohr 11 sowie ein inneres Zylinderrohr 12, wobei sich ein ringförmgier Hüllraum 13 zwischen beiden Rohren ergibt,durch welchen Kühlungsströmungsmittel über ein Einlaßrohr 14 geleitet wird, das durch ein Auelaßrohr 15 wieder austritt. Das Innen- und

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Außenrohr 12 und 11 sind an den gegenüberliegenden Enden miteinander umbördelt oder umfalzt sowie zusammen befestigt, um die Strömungsmittelhülle 13 (Fig. 2) abzudichten. Das Gehäuse 11 wird an den gegenüberliegenden Enden durch Abschlußplatten 16 ' und 17 verschlossen, wobei in einer Platte eine Auspuffgasein- : laßleitung 18 und in der gegenüberliegenden Platte eine Auspuff-• gasauslaßleitung 19 zentral befestigt ist, so daß der Wärmeaus-

\ tauscher eine in gleicher Richtung strömende oder eine Gegenstronj-Wärmeübertragung vollziehen kann.

ι In dem Innenrohr 12 ist ein Blindrohr 21 mittig durch eine er- ,

weiterte Kühlrippenfläche 22 gehalten. Das Blindrohr umfaßt ein ,

ein !

an beiden Enden 22/durch eine Kalottenfläche abgeschlossenes

j Hohlrohr, um die heißen Gase nach außen in die vergrößerte Kühl- ι i rippenflache 23 zu drücken. Die Rippenfläche ist vorzugsweise j

ι

aus einem einzigen Blech oder einer einzigen Folie au3 einem WerkH

ι I

ι stoff mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgebildet und im all- ,

' gemeinen in ein sinusförmiges welliges Teil ausgeformt, welches ' j ;

das Blindrohr 21 umschließt, wobei die Spitzen 24 die Innenwand ! 12 berühren und entsprechend mit dieser verbunden sind, und die j inneren Spitzen das Blindrohr 21 entsprechend berühren und mit :

i diesem verbunden sind. Diese Verbindung kann durch Hartlöten !

oder Löten erfolgen. Die Rippenoberfläche 23 kann ohne öffnungen sein oder auch eine Anzahl von Kühlschlitzen besitzen, um die Wärmeübertragung zu verstärken sowie als Wirbelbildner für den Gasstrom in den Durchlässen zu wirken, welche durch die Rippenoberfläche ausgeformt sind.

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Dieser Wärmeaustauscher 10 ergibt eine kompakte zylinderförmige Anlage, welche leicht in den begrenzten Motorenraum eines Kfz paßt und eine doppelwandige Leitung oder Hülle 13 für ein Kühlströmungsmittel 26 besitzt, welches nicht nur eine wirksame Wärmeübertragung aus den heißen Auspuffgasen bewirkt, sondern auch eine Isolierung der Auspuffgastemperaturen gegenüber dem Motorenraum erzielt, um das Entweichen von Wärme in den heißen Motorenraum zu mindern. Der Wärmeaustauscher kühlt Abgase schnell von einer Temperatur von etwa 125O°F (677°C) auf einen Pegel von etwa 55O°F (288°C) ab und sorgt für einen entsprechenden Gasstrom mit niedrigem Widerstand oder Druckabfall. Der für den Wärmeaustauscher gewählte Werkstoff muß hoch korrosionsfest sein sowie fest gegen Zerfall durch die korrodierenden Auspuffgase. Ein bevorzugter Werkstoff ist ein rostfreier Stahl wieder rostfreie Stahltyp 304.

Fign. 4-6 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel des Wärmeaus-

tauschers 31 mit einer im allgemeinen flachen Formgebung, der

leicht neben dem Fahrzeugmotor im engen Motorenraum eingebaut ι
werden kann. Dieser Wärmeaustauscher besteht aus vier gestanzten Blechstücken mit zwei Innenblechen 32, 32a und zwei im allgemeinen identischen Außenblechen 47, 47a. Die Innenstücke besitzen flache Flansche 33, 33a an drei Seiten der Vorrichtung und im allgemeinen flache Flansche 34, 34a an der vierten Seite mit zwei Paaren gegenüberliegender Ausprägungen 35, 35a. Die Ausprägungen 35 ragen über die Ebern der Flansche 34, 34a und die anderen Ausprägungen 35a unter die Ebene der Flanschen hinaus. j

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Die Blechstücke 32, 32a besitzen gegenüberliegende tiefgezogene Mitteltelle 36, 36a mit Im allgemeinen senkrechten Seltenwänden i

37, 37a, welche In die Flansche 33 übergehen und von den In die j Flansche 34 übergehenden Seitenwänden 38, 38a abgebogen sind.Die j Wände 37, 37a nähern sich den Wänden 39, 39a und verlaufen par- ' allel sowie auf der Gegenseite zur Wand 38. Im allgemeinen konische Ausprägungen 40, 40a sind in den Mittelteilen 36, 36a ausgeformt und gehen in die Ausprägungen 35, 35a über, um öffnungen für eine Einlaßleitung 41 und eine Auslaßleitung 42 zu bilden Die konischen Ausprägungen 40, 40a vereinigen sich auch mit den

Blechen 32, 32a (Fig. 5). In einer durch die tiefgezogenen Teile

i 36, 36a gebildeten Mittelkammer 43 ist ein teilweise gefalteter

i Wirbelbildner 44 angeordnet, der sich längs ii der Kammer erstreckt,

um diese eine Anzahl von parallelen Strömungsleitungen 45 zu unterteilen. Der Wirbelbildner ist etwas kürzer als die Enden der Kam-'

mer, um einen Einlaßbehälter 46 sowie einen nicht gezeigten Aus- j

laßbehälter für das Auspuffgas zu bilden. J

Auch die Außenstücke 47, 47a besitzen ebene Flansche 48, 48a, welche die Flansche 33, 33a auf drei Seiten des Wärmeaustauschers einsäumen sowie die im allgemeinen ebenen Flansche 49, 49a, welch^ die Flansche 34, 34a auf der vierten Seite umschließen. In den mittleren durch die Flansche 48, 48a, 49, 49a gebildeten tiefgezogenen Teilen 52, 52a sind konbche Ausprägungen 50, 50a ausgeformt, wobei die Außenkanten 51, 51a mit den Ausprägungen 35,35a im Eingriff stehen und an diesen befestigt sind. Die tiefgezogenen Teile 52, 52a besitzen Seitenwände 53, 53a, die aus einer Rückwand 54, 54a mit den Ausprägungen zusammenlaufend heraus-

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- 12 ragen und gegen die zu den Wänden 54, 54a parallelen Vorderwänden

j 55, 55a verlaufen. Die Wände sind außerhalb der Wände der inneren tiefgezogenen Teile 36, 36a in einem Abstand angeordnet. Ein Mitteleinschnitt 56 im tiefgezogenen Teil 52 steht mit seinem entsprechenden tiefgezogenen Teil 36 in Eingriff, um den Oberteil der zwischen den tiefgezocenen Teilen 36, 36a, 52, 52a ausge-, formten Strömungsmittelhülle 57 zu unterteilen, damit das Kühlungsströmungsmittel in den unteren Hüllenteil fließen kann.

Die Flansche 33 der Innenbleche 32, 32a dienen nach Fign. 5 und ! zur Unterteilung der Strömungsmittelhülle 57 in einen Ober- und einen Unterteil. Doch sind in dem entgegenliegenden Flanschen 33

an den entgegengesetzten Enden der Innenstücke Strömungsmittel-' Öffnungen 58 ausgeformt, um eine Strömungsmittel verbindung zu erj halten und den Strömungsmittelfluß zwischen dem Ober- und dem

Unterteil der Hülle zu ermöglichen. Eine Kühlmitteleinlaßleitung 59 sowie eine Kühlmittelauslaßleitung 60 sind im oberen Stück 52

j am Einschnitt 56 befestigt. Leitungen stehen mit dem Oberteil der Strömungsmittelhülle 57 in Verbindung. Wie durch die Pfeile der Fig. 4 gezeigt ist strömt das heiße Auspuffgas durch die Leitung 41 (Pfeil A) in den Eintrittsbehälter 46, durchlauftEhrallelleitungen 40 zum Auslaßbehälter, wo das abgekühlte Gas durch die Leitung 42 (Pfeil B) austritt. Das Kühlwasser fließt über eine Leitung 59 (Pfeil C) in die kommunizierende Hälfte des Oberteils der Hülle 57, läuft nach unten durch die Öffnungen 58 zum Unterteil der Hülle,fließt über den Unterteil und hinauf durch die gegenüberliegende Gruppe der Öffnungen 58 zur anderen Hälfte

des oberen Hüllenteils und tritt durch eine Leitung 60 (Pfeil D) zur Kühlung des Auspuffgases aus. -13-

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Die Fign. 7, 8 und 9 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel des ! Wärmeaustauschers 61 mit einer im allgemeinen rechteckig- i symmetrischen Form. Diese Vorrichtung umfaßt zwei innere Metallbleche 62, 62a mit parallelen Seitenflanschen 63 und gekurvten

be
Endflanschen 64. Die Bleche \sitzen entgegengesetzt angeordnete tiefgezogene Teile 65, 65a mit tiefgezogenen Endverlängerungen 60, 66a. Tiefgezogene Teile 65, 65a bilden eine Mittelkammer 67 für die Abgase, wobei die Verlängerungen 66, 66a Einlaß- und AuslaBkammern darstellen. Ein Längsschlitz 68 in der Verlängerung 66 bildet eine Einlaßöffnung und ein Längsschlitz 69 bildet die Auslaßöffnung in dergegenüberliegenden Verlängerung 66. Zwei Außenbleche 71, 71a besitzen Flansche 72, welche mit den Flanschen 63 (s. Fig. 8) in Eingriff stehen, und Flansche 73, welche mit den tiefgezogenen Verlängerungsstücken 66, 66a in Eingriff stehen.(Fig. 9). Die Bleche mit den gegenüberliegenden tiefgezogenen Teilen 74, 74a wirken mit den tiefgezogenen Teilen 65, 65a zusammen, um eine die Kammer 67 umschließende Kühlmittelhülle zu bilden. Nach Fig. 8 sind die Wände 75 der tiefgezogenen

Teile 65, 65a in einem Abstand innerhalb der Wände 76 der tief- :

! gezogenen Teile 74, 74aangeordnet, wobei die Seitenflansche 63 '■ die Ströroungsmittelhtille in einen Ober- und Unterteil 77 und j 68 unterteilen und mit öffnungen 79 versehen sind, um eine Ver-

bindung zwischen diesen beiden Teilen zu ermöglichen. Die Aus- |

Prägungen 8O sind vorzugsweise in den Blechen 71, 71a ausgeformt und erstrecken sich in die Kühlmittelhülle.

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Im tiefgezogenen Teil 74 des Bleches 71 ist eine Strömungsmitteleinlaßleitung 81 auf einer Seite einer Mittelvertiefung 82 sowie eine Strömungsmittelauslaßleitung 83 auf der gegenüberliegenden |

Seite der Vertiefung ausgeformt. Die lange mittlere Quervertie- j fung 82 erstreckt sich durch den tiefgezogenen Teil 74 nach innen^ und wird mit dem tiefgezogenen Teil 65 des oberen Bleches 62 verbunden. Die Vertiefung 82 halbiert den oberen Hüllenteil 77, um das gewünschte Strömungsbild des Strömung sirittels zu erzeugen.

In der Praxis tritt das Auspuffgas durch die Einlaßöffnung 68 in '·

der Einlaßkammer ein und durchläuft die Mittelkammer, wo ein teil<-

I weise gefaltetes Blech 84 eine Anzahl von Strömungsmittelleitungen

85 bildet. Das abgekühlte Gas strömt in die Auslaßkammer und !

tritt durch die öffnung 69 aus. Auch das Kühlmittel, wie bei- !

i spielsweise Wasser, wird dem Oberteil 77 der Hülle über die Lei- j tung 81 zugeführt, kann jedoch infolge der Vertiefung 82 nicht j direkt zur Auslaßleitung 83 gelangen. Somit fließt das Strömungs-¹ mittel vom Oberteil durch die öffnung 79 am Ende 86 zum unteren '

! Hüllenteil 78, und über den Teil 78 zu den öffnungen 79 am Ende j

j I

87 und tritt vieder in den oberen Hüllenteil ein, um über die '

Auslaßleitung 83 auszutreten.Die Rippen der Ausprägungen 80 in den tiefgezogenen Teilen 71, 71a (s. Fig. 8) dienen zur Unterbrechung des Geradeausflusses des Strömungsmittels in der Hülle

\wie zur Wirbelbildung des Strömungsmittels, um die Wärmeableitung zu verstärken und jede kanalisierte Strömung des Kühlmittels zu vermindern.

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Die Fign. 10 - 12 zeigen einen weiteren Wärmeaustauscher 91, der
wie der in den Fign. 7-9 ausgelegt ist, ausgenommen der Anordnung des Auspuffgasansaug-Auslaßrohres. Dieser Wärmeaustauscher
91 verwendet zwei Innenplatten 92, 92a mit am Umfang angeordneten Flanschen 93, welche gegenüberliegende tiefgezogene Teile 94, 94a bilden und eine Mittelkammer 95 darstellen. Die Außenfläche 96,
96a besitzen ümfangsflansche 97 sowie gegenüberliegende tiefge- : zogene Teile 98, 98a. Nach Fig. 11 ist das Auspuffgasansaugrohr , 99 und -auslaßrohr 101 in beiden Blechen 92, 96 ausgeformt, wobei Bleche miteinander versickt oder verfalzt sind, um die Leitungen

zu bilden.Eine teilweise gefaltete Metallplatte 102 ist in der j

Kammer 95 angeordnet, um die Strömung von Heißgasen zu teilen j

und die Wärmeableitung an das Kühlmittel in der umschließenden :

Hülle zu verstärken. j

Der Abstand zwischen den tiefgezogenen Teilen bildet eine Strö- j mungsmittelhülle mit einem Oberteil 103 und einem Unterteil 104. : Eine mittlere Längsvertiefung oder Rippe 105 ist im Blech 96 aus-j geformt und steht mit dem Innenblech 92 in Eingriff, um den oberen Hüllenteil 103 in zwei Felder zu unterteilen. Eine Strömungsmitteleinlaßleitung 106 im Blech 96 steht mit dem Feld einer
Seite der Rippe 105 in Verbindung, und die Strömungsmittelauslaßleitung 107 mit dem Feld auf der Gegenseite. Eine Anzahl von

Offnungen 108 ist in den Flanschen 93 zwischen den in Abstand

der
voneinander angeordneten Wänden/tiefgezogenen Teile 92, 92a und

98, 98a neben der Leitung 106 ausgebildet, und eine zweite
Gruppe von Öffnungen 109 ist in den Flanschen 93 neben der

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Auslaßleitung 107 ausgeformt. Der Strom des heißen Auspuffgases sowie des Kühlwassers folgt im wesentlichen den gleichen Hegen wie beim Wärmeaustauscher 61.

Die Fign. 13-16 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel des Wärmeaustauschers 111, der von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sich darin unterscheidet, daß er eine Anzahl von im allgemeinen elliptischen perforierten Scheiben oder Platten 112 verwendet, welche zur Ausbildung des Wärmeaustauschers zusammen gestapelt sind. Jede Platte 112 ist ausgestanzt und bildet einen Umfangsflansch 113, einen durch eine GasanSäugöffnung 114 gebildeten Flansch 115, einen durch eine Gasauslaßleitung 116 dargestellten Flansch 117 sowie verschiedene enge Längsschlitze 118, welche durch die Flansche 119 gebildet werden. Alle Flansche 113,. 115, 117vnd 119 ragen aus einer Oberfläche 121 der Platte 112 hervor, und alle diese Platten sind gleich ausgerichtet, so daß die Flansche einer Platte an der flanschlosen Fläche 122 der benachbarten Platte anliegen. Diese entsprechende Gruppe von öffnungen und Flanschen fluchtet axial, um eine durch die Platten laufende ununterbrochene Leitung zu bilden.

Die einzelnen Platten 112 können undurchbrochen sein, doch besitzen sie vorzugsweise eine Reihe von Schlitzen 123, die zwischen den Offnungen 114 und 116 ausgeformt sind, um die Wärmeübertragung vom heißen Auspuffgas an das Kühlwasser fOrdern. . Die vordere Abschlußplatte 112a umfaßt GaH-Ansaug- und Auslaß-Öffnungen 114, 116 sowie die engen Öffnungen 118, jedoch ohne

die Schlitze, und die hintere Abschlußplatte 112b ist wie die Platte 112a ausgeformt, ausgenommen, daß sie keine Flansche oder Gasansaug- und AuslaBöffnungen besitzt. Auch die einzelnen Flansche 115, 117 besitzen eine oder mehrere öffnungen 124,125, damit die Auspuffgase quer zwischen den Platten durchlaufen

können. Eine gewölbte Abschlußkappe 126 ist an der vorderen Ab- j schlußplatte 112a befestigt und besitzt eine durch einen Flansch ; 128 gebildete Ansaugleitung 127 sowie eine Auslaßleitung 129, welche durch einen Flansch 131 gebildet wird. Die Flansche 128, j

131 fluchten mit den öffnungen 114 und 116 und sind an der Platte j 112a befestigt. In der Abschlußkappe 126 ist auch eine Kühlmitte]jeinlaßleitung 132 ausgeformt, welche mit einer Kammer 133 zur Verteilung des Strömungsmittels auf die öffnungen 118 in Verbindung steht. Eine zweite gewölbte Abschlußkappe 134 ist an der Abschlußplatte 112b befestigt und bildet eine Kammer 135, welche Strömungsmittel von den öffnungen 118 für den Auslaß einer StrömungsmittelauslaBleitung 136 sammelt.

Für den Zusammenbau werden die Platten 112, 112a, 112b sowie die Abschlußkappen 126 und 134 mit einer geeigneten Vorrichtung gestapelt, wobei die Flansche einer Platte an der Oberfläche 122 der benachbarten Platte anliegen, wobei die Platten und Abschlußkappen entsprechend miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Hartlöten oder Löten. Die Umfangsflansche an den Platten ergeben eine AuSenhülle für den Wärmeaustauscher, so daß dieser unabhängig arbeitet.in"der Praxis wird Kühlwasser über die Leitung 132 zugeführt und läuft durch die Kammer zu den durch die Flansche 119 an einem Ende des Wärmeaustauschers

gebildeten Leitungen 118 (Pfeil L) und tritt vom gegenüberliegenden Ende in die Kammer 135 ein und durchläuft die Leitung 136. Das heiße Auspuffgas tritt jedoch durch die Ansaugleitung 127 in das durch die Flansche 115 gebildete Rohr ein (Pfeil M) und füllt dieses Rohr aus. Das Gas durchläuft die Öffnungen 124 in den Flanschen 115, strömt zwischen den Platten 112 durch und passiert die Öffnungen 125 der Flansche 117, um aus der durch die Flansche gebildeten Leitung (Pfeil N) sowie vom Wärmetauscher durch die Leitung 129 auszutreten. Das Gas gibt Wärme an die Platten 112 ab, wobei die Schlitze 123 die Wärmeableitung unterstützen. Die Wärme wird an das Kühlwasser in den durch die Flansche 119 gebildeten Rohren abgegeben.

In den Ausführungsbeispielen der Fign. 4-6, 7-9 und 10-12 sind die Wasseranschlüsse der Außenhülle angeordnet, um die wirksamste Verteilung und den wirksamsten Umlauf des Kühlmittels zu ergeben. Das gefaltete Metallblech der Innenkammer dient zur Unterteilung des Heißgasstromes in kleinere Ströme,um die Wärme-

i ableitung vom Auspuffgas an das Kühlmittel in der Hülle mit höchstmöglicher Wirkung durchzuführen. Der Kühlmittelstrom kann mit dem Gasstrom entweder gleichgerichtet oder in Gegenrichtung verlaufen, wobei der Kühlmittelmantel eine sehr eng begrenzte Zone von hoher Temperatur abschirmt. Außer den vorstehend gezeigten Ausführungsbeispielen und Strömungsbildern sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche L

1.) Wärmeaustauscher zur Kühlung von Auspuffgasen eines Kfζ-Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer ein Ansaugrohr (18) sowie ein Auslaßrohr (19) zur Aufnahme des heißen Auspuffgases vom Motor besitzt, daß eine Wärmeableitungsfläche (23) in der Kammer angeordnet ist, ferner dadurch, daß eine Hülle (13) im wesentlichen die Kammer umschließt und einen Einlaß (14) sowie einen Auslaß (15) besitzt und ein Kühlmittel aufnimmt, und schließlich dadurch, daß die Kühlmittelhülle (13) Wärme vom heißen Auspuffgas aufnimmt und das Entweichen der Wärme vom Wärmeaustauscher nach außen weitgehend herabsetzt.

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OWGiNAL INSPECTED

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2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeableitungsfläche (23) eine ein Rohr (21) umschließendes gefaltetes Metallblech umfaßt, daß die Hülle

(13) aus zwei konzentrischen zylindrischen Wänden (11,12) geformt 1st, welche einen engen ringförmigen Raum zwischen

Ihnen bilden, schließlich dadurch, daß der Kühlmitteleinlaß

(14) und Auslaß (15) In der äußeren zylinderförmigen Wand (11)

angeordnet sind.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasansaugstutzen (18) an einem Ende und der Gasauslaßstutzen (19) am gegenüberliegenden Ende des Wärmeaustauschers angeordnet 1st sowie dadurch, daß das Rohr (21) mit gegenüberliegenden geschlossenen Enden (22) versehen 1st, welche bewirken, daß der Gasstrom sie Innerhalb der Wärmeableitungsfläche (23) umfließt.

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

I daß er Im allgemeinen flach ist (Flg. 4) und aus zwei Paaren von Metallplatten (32,32a,47,47a) besteht, daß das Innere Plattenpaar (32,32a) gegenüberliegende tiefgezogene Teile (36,36a) besitzt, welche eine Kammer (43) bilden und durch Umfangflansche (33,33a,34,34a) verbunden sind, ferner dadurch, daß das äußere Plattenpaar (47,47a) gegenüberliegende tiefgezogene Teile (52,52a) sowie Umfangsflansche (48,48a, 49,49a) besitzt, welche mit den Flanschen der Innenplatten verbunden sind und schließlich dadurch, daß die äußeren tiefgezogenen Teile (52,52a) mit den inneren tiefgezogenen L FD"ff8TÜ/0BT3"·

Teilen (36,36a) zusammenwirken, um eine die Kammer (43) umschließende Strömungsmittelhülle (57) zu bilden.

5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die tiefgezogenen Teile (65,65a) mit gegenüberliegenden Ver-

dle

längerungen (66,66a) versehen sind, in welchen/Gasansaugleitung (68) und die Gasauslaßleitung (69) angeordnet sind

(Fign. 4 und 9). I

6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß j die Strömungsableitungsrippen (80) (Fig. 8) an den äußeren ί tiefgezogenen Teilen (74,74a) ausgeformt sind und sich in die Abteile (77,78) der Strömungsmittelhülle erstrecken.

7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeableitungsflache aus einer Reihe von Kühlrippen (112) (Fig. 14) besteht, die je einen Umfangsflansch (113) sowie eine Gasansaugöffnung und eine Gasauslaßöffnung besitzen,

von ferner dadurch, daß sich die Flansche jeder Kühlrippe/einer Fläche der Kühlrippe aus erstrecken und mit einer Oberfläche der benachbarten Kühlrippe in Eingriff stehen, weiter dadurch, daß die Reihe der Kühlrippen gestapelt und miteinander verbunden wird, um den Wärmeaustauscher zu bilden und schließlich dadurch, daß zwei Abschlußplatten (112a,112b) an den gegenüberliegenden Enden des Stapels sowie Vorrichtungen (126,134) vorgesehen sind, um getrennte Ströme von Gas und .Kühlmittel zu den Kühlrippen zu ermöglichen.

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