DE2733215B2 - Wärmetauscher zur Kühlung der Auspuffgase eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors mit zwei Paaren von Metallschalen - Google Patents

Description

der Kammer erstreckt, um diese eine Anzahl von parallelen Strömungsleitungen 45 zu unterteilen. Der Wirbelbildner ist etwas kürzer als die Enden der Kammer, um einen Einlaßbehälter 46 sowie einen nicht gezeigten Auslaßbehälter für das Auspuffgau zu bilden.

Auch die äußeren Schalen 47, 47t besitzen ebene Flansche 48, 48a, welche die Flansche 33, 33a auf drei Seiten des Wärmetauschers einsäumen sowie ebene Flansche 49, 49a, welche die Flansche 34, 34a auf der vierten Seite umschließen. In den mittleren durch die Flansche 45, 48a, 49, 49a gebildeten tiefgezogenen Böden 52, 52a sind konische Ausprägungen 50, 50a ausgeformt, wobei die Außenkanten 51, 51a mit den Ausprägungen 35,35a im Eingriff stehen und an diesen befestigt sind. Die Böden 52,52a besitzen Seitenwände 53, 53a, die aus einer Rückwand 54, 54a mit den Ausprägungen zusammenlaufend herausragen und gegen die zu den Wänden 54, 54a parallelen Vorderwänden 55, 55a verlaufen. Die Wände sind außerhalb der Wände der inneren Böden 36, 36a in einem Abstand angeordnet Eine mittlere Eindrückung 56 im Boden 52 steht mit dem entsprechenden Boden 36 in Eingriff, um den oberen Abschnitt der zwischen den Böden 36, 36a, 52, 52a ausgeformten Umhüllung 57 zu unterteilen, damit das Kühlmittel in den unteren Umhüllungsabschnitt fließen kann.

Die Flansche 33 der Schalen 32, 32a dienen nach F i g. 2 und 3 zur Unterteilung der Umhüllung 57 i.i einen oberen und einen unteren Abschnitt Doch sind in den Flanschen 33 an den entgegengesetzten Enden der Schalen Durchtritte 58 ausgeformt, um eine Kühlmittdverbindung zu erhalten und die Strömung zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt zu ermöglichen. Ein Kühlmitteleinlaß 59 sowie ein Kühlmittelauslaß 60 sind in der oberen Schale 47 neben der Eindrückung 56 befestigt. Wie durch die Pfeile der F i g. 1 gezeigt ist, strömt das heiße Auspuffgas durch die Leitung 41 (Pfeil A) in den Eintrittsbehälter 46 und durch Parallelleitungen 40 zum Auslaßbehälter, wo das abgekühlte Gas durch die Leitung 42 (Pfeil B) austritt. Das Kühlwasser fließt durch den Einlaß 59 (Pfeil C) in den oberen Abschnitt der Umhüllung 57, strömt nach unten durch die Durchtritte 58 zum unteren Abschnitt der Umhüllung und von dieser hinauf durch die gegenüberliegenden Durchtritte 58 zur anderen Hälfte der oberen Umhüllung zum Auslaß 60 (Pfeil D).

Die F i g. 4 bis 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers 61 mit einer im allgemeinen rechteckigsymmetrischen Form. Dieser Wärmetauscher umfaßt zwei innere Schalen 62, 62a mit parallelen Seitenflanschen 63 und gebogenen Endflanschen 64. Die Schalen besitzen entgegengesetzt angeordnete tiefgezogene Böden 65,65a mit Verlängerungen 66,66a. Die Böden 65, 65a bilden eine Kammer 67, wubei die Verlängerungen66,66a Einlaß- und Auslaßkammern für die Abgase darstellen. Ein Längsschlitz 68 in der Verlängerung 66 bildet eine Einlaßöffnung und ein Längsschlitz 69 bildet die Auslaßöffnung in der gegenüberliegenden Verlängerung 66. Zwei äußere Schalen 71, 71a besitzen Flansche 72, welche mit den Flanschen 63 (F i g. 5) in Eingriff stehen, und Flansche 73, welche mit den Verlängerungen 66, 66a in Eingriff stehen (Fig.6). Die Schalen mit den gegenüberliegenden Böden 74, 74a bilden mit den Böden 65, 65a zusammen eine die Kammer 67 umschließende Umhüllung. Nach F i g. 5 sind die Wände 75 der Böden 65, 65a in einem Abstand innerhalb der Wände 76 der Böden 74, 74a angeordnet, wobei die Seitenflansche 63 die

Umhüllung in einen oberen und unteren Abschnitt 77

und 78 unterteilen und mit Durchtritten 79 versehen sind, um eine Verbindung zwischen diesen beiden

Abschnitten zu ermöglichen. Die Rippen 80 sind

vorzugsweise in den Schalen 71, 71a ausgeformt und erstrecken sich in die Umhüllung.

Im Boden 74 der Schale 71 ist ein Kühlmitteleinlaß 81

auf einer Seite einer Eindrückung 82 sowie ein Kühlmittelauslaß 83 auf der gegenüberliegenden Seite der Eindrückung ausgeformt Die lange mittlere Eindrückung 82 erstreckt sich in dem Boden 74 nach innen, und wird mit dem Boden 65 der Schale 62 verbunden. Die Eindrückung 82 halbiert den oberen Abschnitt 77, um die gewünschte Strömung des Kühlmittels zu erzeugen.

Das Auspuffgas tritt durch die Einlaßöffnung 68 in der Einlaßkammer ein und durchströmt die Kammer 67, wo ein teilweise 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 beispielsweise Wasser, wird dem oberen Abschnitt 77 der Umhüllung Qber den Einlaß 81 zugeführt, kann jedoch infolge der Eindrückung 82 nicht direkt zum Auslaß 83 gelangen. Somit fließt das Kühlmittel durch die Durchtritte 79 am Ende 86 zum anderen Abschnitt 78, und von dort durch die Durchtritte 79 am Ende 87 in den oberen Abschnitt und in den Auslaß 83. Die Rippen 80 in den Schalen 71, 71a (s. Fig. 5) dienen zur Unterbrechung des Geradeausflusses des Kühlmittels sowie zur Wirbelbildung, um die Wärmeableitung zu verstärken und jede kanalisierte Strömung des Kühlmittels zu vermindern.

Die F i g. 7 bis 9 zeigen einen weiteren Wärmetauscher 91 mit einem abgeänderten Auspuffgasanschluß. Dieser Wärmetauscher 91 verwendet zwei innere Schaler 92,92a mit am Umfang angeordneten Flanschen 93, welche gegenüberliegende Böden 94, 94a und eine

+o Kammer 95 bilden. Die äußeren Schalen 96, 96a besitzen Umfangsflansche 97 sowie gegenüberliegende Böden 98,98a. Nach F i g. 8 ist der Auspuffgaseinlaß 99 und der Auslaß 101 in beiden Schalen 92,96 ausgeformt, wobei diese miteinander versickt oder verfalzt sind.

Eine teilweise gefaltete Metallplatte 102 ist in der Kammer 95 angeordnet um die Strömung von Heißgasen zu teilen und die Wärmeableitung an das Kühlmittel in der umschließenden Umhüllung zu verstärken.

Der Abstand zwischen den Böden bildet eine Umhüllung mit einem oberen Abschnitt 103 und einem unteren Abschnitt 104. Eine mittlere Eindrückung 105 ist in der Schale 96 ausgeformt und steht mit der inneren Schale 92 in Eingriff, um den oberen Abschnitt 103 in zwei Bereiche zu unterteilen. Ein Kühlmitteleinlaß 106 der Schale 96 steht mit dem Bereich auf einer Seite der Eindrückung 105 in Verbindung, und der Kühlmittelauslaß 107 mit dem Bereich auf der Gegenseite. Eine Anzahl von Durchtritten 108 ist in den Flanschen 93 zwischen den in Abstand voneinander angeordneten Wänden der Schalen 92, 92a und 96, 96a neben dem Einlaß 106 ausgebildet, und eine zweite Gruppe von Durchtritten 109 ist in den Flanschen 93 neben dem Auslaß 107 ausgeformt. Der Strom des heißen

*"> Auspuffgases sowie des Kühlwassers folgt im wesentlichen den gleichen Wegen wie beim Wärmetauscher 61.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι 2 ρ to -γ-Κα Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den ratentansprucne. Wärmetauscher so auszubUden, daß er möglichst kleine

1. Wärmetauscher zur Kühlung des Aaspuff gases Abmessungen aufweist und neben dem Motor im eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors mit zwei verhältnismäßig engen zur Verfugung stehenden Raum Paaren von Metallschalen, die eine flache, über 5 des Kraftfahrzeuges untergebracht werden kann, ohne Umfangsflansche verbundene Struktur bilden, wobei den Strömungsweg der rezirkulierenden Auspuffgase ein inneres Schalenpaar eine Kammer für die wesentlich zu verlängern.

Auspuffgase und ein äußeres Schalenpaar eine die Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil Kammer umgebende Umhüllung für das Kühlmittel des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst
begrenzt, und mit einem Kühlmitteleinlaß und einem ι ο Die Vorteile liegen darin, daß die Bauhöhe des Kühlmittelauslaß im äußeren Schalenpaar, wobei ein Wärmetauschers erheblich verringert wird, wenn der Strömungsweg für das Kühlmittel vom Einlaß durch Kühlmitteleinlaß und Kühlmittelauslaß in derselben obere und untere Abschnitte der Umhüllung und äußeren Schale angeordnet sind. Ferner erhält man eine einen Freiraum zwischen den Umfangsflanschen der Verbesserung des Strömungswegs für das Kühlmittel, Schalen zum Kühlmittelauslaß vorgesehen ist, 15 da die gesamte innere von den Auspuffgasen durchdadurch gekennzeichnet, daß der Kühl- strömte Kammer vom Kühlmittel umströmt wird. Diese mitteleinlaß (59, 81, 106) und der Kühlmittelauslaß Eigenschaft läßt sich in sehr einfacher Weise durch die (60,83,107) in derselben äußeren Schale (47,71,96) mittlere Eindrückung erreichen. Das Auftreten von angeordnet sind und daß eine mittlere Eindrückung Totzonen innerhalb des Wärmetauschers wird vermie-(56, 82, 105) in dieser Schale zwischen dem 20 den und damit der Wirkungsgrad verbessert Ferner Kühlmitteleinlaß und dem Kühlmittelauslaß ausge- weist der Wärmetauscher nur einen geringen Widerformt ist, welche den oberen Abschnitt der stand bzw. Druckabfall für die Gasströmung auf.
Umhüllung in zwei Bereiche unterteilt Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch den Unterausprüchen gekennzeichnet
gekennzeichnet, daß die die Kammer (43,67,95) für 25 Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind die Auspuffgase bildenden inneren Schalen (32,32a; nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es 62,62a, 92,92a) seitlich im Bereich wenigstens eines zeigt

Umfangsflansches der äußeren Schalen (47,47a; 71, Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Wär-

71a; 96, 96a) verlängert und mit Einlaß- und metauschers in einer ersten Ausführungsform,

Auslaßöffnungen für die Auspuffgase versehen sind. 30 F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1,

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1, gekennzeichnet durch Rippen (80) in den äußeren F i g. 4 eine Draufsicht auf einen Wärmetauscher in Schalen (71,71 a)(F i g. 5). einer zweiten Ausführungsform,

F i g. 5 einen senkrechten Schnitt längs der Linie 5-5

35 in Fig.4,

F i g. 6 einen Teilschnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 4,
F i g. 7 eine Draufsicht auf eine abgeänderte Ausfüh-

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit rungsform des Wärmetauschers,

den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentan- F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in F i g. 7 und

spruchs 1. 40 F i g. 9 einen Teilschnitt längs der Linie 9-9 in F i g. 7.

Der Wärmetauscher dient zur Herabsetzung der F i g. 1 bis 3 zeigen einen Wärmetauscher 31 mit einer

Auspuffgastemperatur, die erforderlich ist sobald die im allgemeinen flachen Formgebung, der leicht neben

Auspuffgase zum Verbrennungsmotor zurückgeführt einem Fabizeugmotor im engen Motorenraum einge-

werden. Dies dient zur Herabsetzung der in den baut werden kann. Dieser Wärmetauscher besteht aus

Auspuffgasen vorhandenen Stickoxide, die sich bei sehr 45 vier gestanzten Blechstücken mit zwei inneren Schalen

hohen Verbrennungstemperaturen bilden. Die Entste- 32, 32a und zwei im allgemeinen identischen äußeren

hung von Stickoxiden wird verringert, wenn die bei der Schalen 47, 47a. Die inneren Schalen besitzen flache

Verbrennung auftretenden Spitzentemperaturen herab- Flansche 33,33a an drei Seiten und flache Flansche 34,

gesetzt werden. 34a an der vierten Seite mit zwei Paaren gegenüberlie-

Diese Temperaturverringerung kann durch Einführen so gender Ausprägungen 35, 35a. Die Ausprägungen 35

kleiner Mengen von Edelgas in den Verbrennungspro- ragen über die Ebene der Flansche 34, 34a und die

zeß erreicht werden. Da die Abgase einen stetigen anderen Ausprägungen 35a unter die Ebene der

Strom von verhältnismäßig inerten Gasen enthalten, Flansche hinaus.

muß die Verwendung dieser Gase im Rezirkulations- Die Schalen 32, 32a besitzen gegenüberliegende

prozeß im richtigen Verhältnis erfolgen. Deshalb wird 5.. tiefgezogene Böden 36, 36a mit im allgemeinen

eine Rezirkulationsleitung an den Auspuffkrümmer und senkrechten Seitenwänden 37, 37a, welche in die

an ein unterdruckabhängiges Abstell- und Durchfluß- Flansche 33 übergehen und von den in die Flansche 34

steuerventil angeschlossen, das am Ansaugrohr an- übergehenden Seitenwänden 38, 38a abgebogen sind,

geordnet ist und die Auspuffgasströmung steuert. Dabei Die Wände 37,37a nähern sich den Wänden 39,39a und

liegen die Rezirkulationsleitung und die Leitungen für 60 verlaufen parallel sowie auf der Gegenseite zur Wand

die Auspuffgase sehr nahe an der Verbrennungsmaschi- 38. Im allgemeinen konische Ausprägungen 40,40a sind

ne oder können sogar in dem verhältnismäßig in den Böden 36, 36a ausgeformt und gehen in die

aufwendigen Gußteil für die Einlasse des Verbrennungs- Ausprägungen 35, 35a über, um öffnungen für eine

motors angeordnet sein. Einlaßleitung 41 und eine Auslaßleitung 42 zu bilden.

Bei dem bekannten Wärmetauscher (DL-PS 55 046), 65 Die konischen Ausprägungen 40, 40a vereinigen sich

von dem die Erfindung ausgeht, liegen der Kühlmittel- auch mit den Schalen 32,32a (F i g. 2). In einer durch die

einlaß und der KühlmittelauslaB koaxial zueinander in Böden 36, 36a gebildeten Kammer 43 ist ein teilweise

den einander gegenüberliegenden äußeren Schalen. gefalteter Wirbelbildner 44 angeordnet, der sich längs in