DE3225373A1 - Waermetauscher fuer einen betrieb mit abgasen von kolbenmotoren - Google Patents

Waermetauscher fuer einen betrieb mit abgasen von kolbenmotoren

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DE3225373A1 DE19823225373 DE3225373A DE3225373A1 DE 3225373 A1 DE3225373 A1 DE 3225373A1 DE 19823225373 DE19823225373 DE 19823225373 DE 3225373 A DE3225373 A DE 3225373A DE 3225373 A1 DE3225373 A1 DE 3225373A1
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    • B60H1/02Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
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Description

  • Wärmetauscher für einen Betrieb mit Abgasen von Kolben motoren.
  • = = = = = = = = = = = = = = = = = ~ = = = = = = = = = = = = = = = = = = . = = = = ~ = = = = = = = Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für einen Betrieb mit Abgasen von Kolbenmotoren, insbesondere für die Beheizung von Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß für die Abgase. und mit einem durch das Gehäuse geführten Wärmeduschkanal.
  • Im Zuge der Maßnahmen zur Senkung åes Kraftstoffverbrauches im Fahrzeugbau wird das Angebot an Kühlwärme des Motores immer geringer. Auf diese Weise entstehen insbesondere bei Motoren mit hohem Wirkungsgrad Heizungslücken, die durch den Einsatz von Zusatzheizungen behoben werden müssen. Es ist deshalb bereits bekannt die Motorabgase aufzustauen,um um de Wärmeabgabe des Motores an Has Kuhimittel (Kühlwasser) zu steigern. Wird dabei die Abgaswärme über einen Gas-Wasser-Wãrmetauscher gewonnen und damit in das Heiz- und Kühlsystem des Fahrzeuges integriert, dann kann damit eine positive Beeinflussung des Kraftstoffverbrauches und der Abgasemission durch die Anhebung des Temperaeurnlveaus des Motores erreicht werden.
  • Bekannt ist es hierzu bereits den Wärmetauscher im Bypass zum Abgassystem zu betreiben, wobei dieser dann nur mit Abgas beaufschlagt wird, wenn Wärmeleistung erforderlich ist. Dabei wird der Wärmetauscher ständig mit Wasser durchspült und auf diese Weise auf etwa derselben Temperatur gehalten.
  • Ein Kernproblem konnte jedoch mit dem bekannten Warmetauscher nicht gelöst werden, nämlich die Abhängigkeit der nutzbaren Abwärme des Abgases von der Motorleistung.
  • Da die vom Kühlmittel des Motores abtransportierte Wärmemenge, welche zur Beheizung des Fahrzeuginnenraumes zur Verfügung steht, von der Leistung des Motores abhangt, ist der Bedarf an zusätzlicher Heizleistung dort am höchsten, wo die nutzbare Abwärme im Abgas am geringsten ist. Aus-diesem Gunde hat man bisher versucht großflächige und damit großvolumige und schwere Wärmetauscher einzusetzen. Zum einen läuft dies den Bestrebungen zur Senkung des Fahrzeuggewichtes zuwider und zum anderen besteht damit die Gefahr, daß die große Wärmetauscherfläche auf der Außenseite durch den Fahrtwind gekuhlt wird und damit in ihrer Wirkung beeinträchtigt wird bzw. entsprechende Isolierungen, Umbauten oder dgl. vorgesehen werden müssen.
  • Außerdem soll die Möglichkeit bestehen, den Wärmetausche; jeweils dem Fahrzeugtyp, der gewünschten Heizleistung, dem Platzbedarf und dgl. so gut wie möglich anzupassen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Wärmetauscher der eingangs erwähNten Art zu schaffen, bei dem unter Einhaltung von geringen Abmessungen die zu übertragende Heizleistung in weitem Umfange mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad wählbar ist, wobei Rückwirkungen auf den Motor und den Kraftstoffverbrauch so gering wie möglich gehalten werden sollen und die Wärmeaustauscherfläche möglichst gieichmäßiy und wirksam gekühlt werden soll.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Durch diese Ausgestaltung sind bei sehr kleinen Außenabmessungen des Wärmetauschers zahlreiche Variationsmöglichkeiten gegeben huber die Anzahl der Wärmetauscherrohre und deren Querschnitte läßt sich aus dem angebotenen Volumenstrom, dem Druck und der Temperatur der Abgase jeweils die entsprechende Wärmeübertragung bestimmen. tür eine bestimmte Wärmeübertragung ist nämlich stets ein bestimmtes Verhältnis von Querschnitt zu Länge optimal. Während die Länge der Wärmetzuscherrohre u.a. fur den urucKaDbau verantwortlich ist, ergibt sich die Geachwindigkeit der Abgase aus deren Durchmesser, d.h. aus dem Fließquerschnitt des. Strömungskanales. Dadurch läßt sich der Wärmetauscher nach zahlreichen Auxwahikriterien bei gleichen Außenabmessungen ausgestalten. So kann man z.B. eine geringe Zahl von Wärmetauscherrohren mit einer großen Länge oder eine große AnzahI von Wärmetauscherrohren mit geringer Länge vorsehen. Hierzu sind die Wärmetauscherrohre entsprechend erfindungsgema..ß spiralförmig durch das Gehäuse geführt.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt auch darin, daß der Abgaswärmetauscher rußfrei arbeiten kann, weil keine scharfen Umlenkungen vorhanden sind, an denen sich Ruß absetzen könnte.
  • Weiterhin wurde festgestellt, daß durch die spiralförmige Strömung des Abgases alsSFolgewirkung - eine überlagerte Strömung in Form einer Coriolisströmung mit einer Rotation um ihre eigene Achse auftritt. Diese Wirkung führt aufgrund von höheren Geschwindigkeiten an den Wänden der Wärmetauscherrohre zu einem wesentlich besseren Wärmedurchgang.
  • In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Gehäuse eine Einlaufkammer, eine Auslaßkammer und eine dazwischen liegende Wärmetauschkammer mit einem Zulauf und einem Ablauf für das zu erwärmende Medium aufweist, wobei die 'Härmetauscherrohre jeweils zur Einlauf- und zur Puslaßkamrr.er offen oder öffenbar sind.
  • Hierzu kann vorgesehen sein, daß die Einlaufkamme über ein absperrbares Abgasrohr mit der Auslaßkammer verbindbar ist.
  • Damit ist der Wärmetauscher im Bypass angeordnet und wird nur bei Bedarf zugeschaltet.
  • Eine sehr raumsparende und wirksame Ausgestaltung des Wärmetauschers ist gegeben, wenn das Abgasrohr zentral durch die Wärmetauschkammer geführt ist und die Wärmetauscherrohre spiralförmig um das Abgasrohr angeordnet sind.
  • Zur Erhöhung des Wirkungsgrades des ;#ärmetauschers kann vorgesehen sein, daß eine Abgasstaueinrichtung vor9eseher ist.
  • Vor allem bei niedriger Motorbelastung besteht ein zusätzlicher Bedarf an Wärmeenergie. Durch die Anordnung einer Aufstauvorrichtung wird dafür gesorgt, daß insbesondere bei geringer Motorbelastung hohe Wärmestromdichten erzielt werden können, während bei mittlerer Motorbelastung kein Bedarf an Erhöhung der Wärmestromdichte besteht. Durch den Stau wird die Abgastemperatur erhöht, was sich am Abgaswärmetauscher sehr vorteilhaft bemerkbar macht. Darüberhinaus wird damit auch die Kühlwassertemperatur erhöht, was sich wiederum an den normalen Fahrzeugheizungen positiv auswirkt. Wird nun der Stau am Eingang des Wärmetauschers oder im Wärmetauscher selbst erzeugt, erhält man auch bei niedriger Motorleistung hohe Geschwindigkeiten der Abgase längs der Wärmetauscherflächen und durch Beseitigung des Staues ähnlich groBe Geschwindigkeiten bei hohen Motorleistungen. Die zur Varwirklichung höherer Geschwindigkeiten erforderliche Verdichterleistung wird vom Motor selbst über den Rückstau der Gase geleistet.
  • Durch diese Stauung der Abgase bei niedriger Motorbelastung steigen Dichte und Temperatur der Abgase, womit der Wärmeübergang besser wird.
  • Die Stauvorrichtung kann an beliebiger Stelle des Strömungsweges für die Abgase angeordnet sein. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen bestehen jedoch darin, daß sie im Wärmetauscherbereich vorgesehen ist. Dies kann in Form einer Düsenanordnung z.B. auf der Eingangsseite vorgesehen sein, wobei die Düsen derart angeordnet sind, daß der Abgasstrom gegen die Wärmetauscherfläche verläuft.
  • Damit wird eine wesentliche Erhöhung der Geschwindigkeit des Abgases entlang der Wärmetauscherwände und damit eine höhere Wärmestromdichte, sowie eine höhere Gasdichte und eine höhere Abgastemperatur erreicht.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung des Rückstaues besteht darin, die Wärmetauscherrohre für das Abgas so zu demensionieren, daß zwischen Einlaß und Auslaß ein Druckunterschied von z.B. 0,1 - 5 bar besteht und die Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich 100 - 500 m/sec betragen kann. Bei einer derartigen Demensionierung sind die Strömungsgeschwindigkeiten so hoch, daß ein beträchtlicher Geschwindigkeitsgradient im strömenden Gas entsteht, wodurch eine entsprechende Reibung erzeugt wird, die ebenfalls zur Temperaturerhöhung des Gases insbesondere an den Wänden und damit zu einer Verbesserung des Wärmedurchganges führt.
  • AuEerdem steigt auch damizie Dichte der Abgase wesentlich, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Wärmedurchgangszahl führt. Bei einem derartigen Wärmetauscher wirken folgende Faktoren zusammen: eine hohe Temperaturdifferenz durch einen Staueffekt, eine hohe Wärmedurchgangszahl durch ene höhere Dichte, eine hohe Wärmedurchgangszahl durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit entlang der Wärmetauscherfläche und eine hohe Temperaturentwicklung durch innere Reibung der Gase bzw. eine Reibung der Gase an den Wänden der Wärmetauscherrohre.
  • Eine andere Ausgestaltung für eine Abgasstaueinrichtung kann darin bestehen, daß sie eine Abdeckplatte aufweist, die unter Vorspannung von ein oder mehreren Federn vor den in die Auslaßkammer mündenden ÖFfnungen der Wärmetauscherrohre liegt.
  • Dei einer Anordnung z.B. eines Drosselventiles vor dem Eintritt der Abgase in den Wärmetauscher treten diese entspannt in den Wärmetauscher ein und durchströmen diesen mit niedriger Dichte. Eine Aufstauung hinter dem Wärmetauscher, z.B. über die Abdeckplatte,bewirkt, daß der Staudruck erst hinter dem Wärmetauscher abgebaut wird und somit im Wärmetauscher das Abgas mit höherer Dichte fließt. Da die Wärmestromdichte mit der 0,8 Potenz der Gasdichte wächst, ist der Aufstau hinter dem Wärmetauscher in Bezug auf die Leistungsdichte in manchen Fällen günstiger.
  • Von Vorteil ist es, wenn in der Auslaßkammer vor dem Abgasrohr eine Absperrklappe angeordnet ist. Hierfür kann die Absperrklappe in Form eines Schwingklappenventiles auch als Uberdruckventil ausgebildet sein. Die Druckegulierung erfolgt in diesem Falle durch einen Ventilkörper, der federbelastet ist. Auf diese Weise wird dann eine 100»ige Absperrung des Wärmetauschers im ausgeschalteten Zustand zumindest an einer Seite erreicht.
  • Dlese Anordnung ergibt einen sehr geringen baulichen Aufwand. Der Staudruck kann dabei durch den Widerstand der Wärmetauscherrohre erzeugt werden. Bei höheren Drehzahlen kann dann entsprechend der Auslegung des Wärmetauschers die Absperrklappe als Überdruckventil ansprechen und entsprechend abblasen, wenn dies-entsprechend der gewählten Auslegung gewünscht wird.
  • Im allgemeinen wird man den Wärmetauscher in einfacher Weise über den Zulauf und den Ablauf mit dem Kühlwasserkreislauf des Motores verbinaen.
  • Hierzu kann vorgesehen sein, das daßmt dem Kühlwasserkreislauf ein elektropneumatisches Ventil verbunden ist, das zur Zuschaltung des Wärmetauschers mit einem Sbuerventil verbunden ist, welches über ein Gestänge mit der Absperrklappe an dem Abgasrohr verbunden ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen und aus dem nachfolgend prinzipmäßig anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Es zeigt: Fig. 1 Eine Prinzipdarstellung des Wärmetauschers zusammen mit dem Kuhl- und Heizsystem des Fahrzeuges; Fig. 2 Eine vergrößerte Darstellung eines erfindungsgemäßen Wãrmetauschers.
  • Fig. 3a-3f Längsschnitte (teilweise) durch verschiedene Ausgestaltungen der Wärmetauschkammer.
  • Der Kühl- und Heizkreislauf eines Fahrzeuges weist in üblicher Weise einen Kühler 1 auf, der in einem Kühlkreislauf 2 und einem Heizungskreislauf 3 angeordnet ist. Ein Thermostat 4 regelt dabei entsprechend der Temperatur des Kühlwassers den Fluß über eine Pumpe 5 zu einem Kolbenmotor 6. In dem Heizungskreislauf 3 ist ein herkömmlicher Wärmetauscher 7 angeordnet, dessen Betrieb über einen Heizungswählhebel 8 geregelt wird.
  • Im Abgasrohrsystem ist nun ein Warmetauscher 9 angeordnet, der in einem Gehäuse 10 eine Einlaufkammer 11, eine Ausleßkemmer 12 und eine dezwischen liegende Wärmetauschkammer 13 aufweist. Durch Trennwände sind die einzelnen Kammern voneinander getrennt. Die Wärmetauschkammer 13 besitzt einen Zulauf 14 und einen Ablauf 15 für Kühlwasser, während die Einlaufkammer 11 mit einem Einlaß 16 für die Abgase und die Auslaßkammer 12 mit einem Auslaß 17 für Abgase versehen ist.
  • Durch die Wärmetauschkammer 13 ist zentral ein Abgasrohr 18 geführt, das jeweils stirnseitig gegenüber der Ein laufkammer 11 und der Auslaßkammer 12 offen ist. Die in die Auslaßkammer 12 gerichtete Öffnung ist durch eine als Schwlngklappenventil 19 ausgebildete Absperrklappe abschließbar. Über ein Gestänge 20 wird das klappenventil 19 von einem Stellglied 21 aus betätigt.
  • Das Schwinn.klappenventil 19 wirkt gleichzeitig als Überdruckventil. Um das zentrale Abgasrohr 18 sind mehrere, im dargestellen Falle vier, Wärmetauscherrohre 22 spiralförmig gewickelt. Das Abgasrohr 18 ist, wie aus der Fig.
  • 2 deutlich ersichtlich, mit einem wärmeisolierenden Überzug 32 versehen. Weiterhin befindet sich in der Auslaßkammer 12 vor den Öffnungen der Wärmetauscherrohre 22 eine Abdeckplatte 23, welche durch ein oder mehrere Federn 24, welche sich an einem feststehenden Teil des Wärmetauschers 9 abstützen, auf die Õffnungen der Wärmetauscherrohre 22 gepreßt sind. Damit wird ein Staudruck in den Wärmetauscherrohren 22 erreicht und die Abdeckplatte 23 hebt erst ab einem bestimmten vorgewählten Staudruck von den Öffnungen ab. Dies bedeutet, der Wärmeaustausch findet erst ab einem gewissen Abgasrückstau statt.
  • Von dem Steuerventil 21 aus führt eine Steuerleitung 27 zu einem elektropneumatischen Steuerventil 25. das mit einer Vakuumquelle 26 zur Betätigung verbunden ist Das elektropneumatische Ventil 25 ist über eine weitere Steue-i-leitung 28 mit dem Heizungswätlhebel, eine Steuerleitung 29 mit einem Temperaturfühler 33, der im Knhlnasserauslaof des Motores 6 liegt, und mit einer Steuerleitung 30, die eine Meßeinrichtung 31 für die Belastung des Motores 6 aufweist, verbunden.
  • Die Zusatzheizung über den Wärmetauscher-9 funktioniert nun auf folgende Weise: Bei Normalbetrieb fließt das Kühlwasser vom Motor aus über den Zulauf 14 durch die Wäwmetauschkammer 13 und über den Ablauf 15 abs dem Wärmetauscher 7, der sich in aem Reizungskreislawf 3 befindet. DieRegelung des Durchflußes wird dabei über den Heizungswählhebel 8 geregelt. Bei Sommerbetrieb, wenn die Heizung vollständig abgeschaltet ist, fließt das Kühlwasser von dem Ablauf 15 aus direkt über die Kühlkreislaufleitung 2 zu dem Ktihler 1 zurück.
  • Zur Zuschaltung des Abgaswärmetauschers 9 über das elektropneumatische Ventil 25 müssen drei Bedingungen erfüllt werden: 1. Der Heizungswählhebel 8 muß auf voller Leistung stehen, was über die Steuerleitung 28 an das elektropneumatische Ventil gemeldet wird.
  • 2. Das aus dem Motor kommende Kühlwasser, welches über den Temperaturfühler 33 gemessen wird, muß eine bestimmte Temperatur aufweisen, was über die Steuerleitung 29 an das Ventil 25 gemeldet wird.
  • 3. Die Motorlast, welche über die Meßeinrichtung 31 gemessen wird und über die Steuerleitung 38 an das Ventil 25 weiter gemeldet wird, darf eine bestimmte Last (Drehmoment) nicht überschreiten (Begründung: damit z.B. beim Beschleunigen die volle Motorleistung erhalten bleibt und damit ein Überangebot an Wärme vermieden wird.) Sind diese drei Bedinungen erfüllt, wird über das Stellglied 21 und das Gestänge 20 das Schwingklappenventil 19 geschlossen und damit werden die in die Einlaufkammer 16 einströmenden Abgase gezwungen ihren Weg durch die Wärmetauscherrohre 22 zu nehmen, womit das die Wärmetauschkammer 13 durchströmende Kühlwasser entsprechend aufgeheizt wird.
  • Selbstverständlich ist die oben angegebene Regelung .mit den drei Bedingungen nur beispielshaft. Es ist klar, daß im Rahmen der Erfindung auch noch andere Regelungsmöglichkeiten gegeben sind.
  • Ebenso können statt dem elektropneumatischen Ventil 25 und dem Stellglied . 21 im Bedarfsfalle auch andere Ventilarten verwendet werden.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abdeckplatte 23 durch Federn 24 vorgespannt. Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch noch andere Möglichkeiten hierfür gegeben. So kann z.B. auch eine Vakuumdose für den gleichen Zweck vorgesehen werden.
  • Außerdem kann die Stärke der Anpresskraft der Abdeckplatte 23 einstellbar oder ggf. auch regelbar sein.
  • Hierzu wären lediglich entsprechende Einstellglieder erforderlich.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Abdeckplatte 23 nicht alle Uffnungen der Wärmetauscherrohre 22 abdeckt.
  • Auf diese Weise kann sowohl eine aufgestaute als auch eine nichtgestaute Strömung eingestellt werden. Durch entsprechende Verstelleinrichtungen können hier sogar bei Bedarf nachträglich noch Änderungen vorgenommen werden.
  • 3ie Anordnung und Ausbildung der Abdeckplatte 23 ist im Prinzip unabhängig von der spiralförmigen Anordnung der Wärmetauscherrohre. Sie kann mit dem gleichen Zweck und den gleichen Vorteilen auch bei einer anderen Ausgestaltung und Anordnung von Wärmetauscherrohren, z.B. bei gerade verlaufenden Wärmetauscherrohren, verwendet werden.
  • Die Führung des Kühlwassers in dem Wärmetauscher ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sehr wirkungsvoll. Die Wärmetauscherrohre werden sehr gleichmäßig und wirksam gekühlt. So ist z.B. eine Wasserführung im Gegenstrom. oder im Gleichstrom zu den Abgasen möglich.
  • In de Fig. 3a bis 3f sind im Längsschnitt (teilweise) verschiedene Ausgestaltungen der Wärmetauscherkammer 13 bzw. Anordnungen der Wärmetauscherrohre 22 dargestellt.
  • Ein Problem bei der Anordnung von Wärmstauschern bei Verbrennungsmotore besteht darin, daß, insbesondere bei Dieselmotore'Schwingungen auftreten, die Schäden verursachen können Zur Vermeidung dieses Problemes sind in den Fig. 3a bis 3f verschiedene Lösungen dargestellt Gleichzeitig ist aus einigen dieser Darstellungen eine vorteilhafte Wasserführung im Gegenstrom ersichtlich.
  • Die Fig. 3a zeigt Wärmetauscherrohre 22, die exakt zwischen die Außenwand des Wärmetauschers 9 und eine Innenwand 34 der Wärmetauscherkammer 13 eingepasst sind. Die Wärmetauscherrohre 22 sind dabei fest sowohl untereinander als auch mit der AuBenwand 9 und der Innenwand 34 verbunden, so daß sie schwingungsfrei befestigt sind. Grundsätzlich könnte die Innenwand 34 gleichzeitig auch die Wand des Abgasrohres 18 oder eine äußere Umschließungswand für die Wärmeisolierung 32 bilden, aber im allgemeinen ist eine gesonderte Innenwand 34 unter anderem wegen der auftretenden unterschiedlichen Wärmedehnungen besser. In der Fig.. 3a ist aus diesem Grunde die getrennte Ausführung dargestellt. Bai den übrigen Figuren wurde dieses Merkmal zur Vereinfachung weggelassen. Die Befestigung der Wärmetauscherrohre 22 untereinander und an der Außenwand 9 und der Innenwand 34 kann auf die verschiedenste Weise, z.B. durch Verlöten, Verschweißen oder dgl. erfolgen.
  • In der Fig 3b ist eine einfache Ausgestaltung bzw Anordnung der Wärmetauscherrohre 22 dargestellt, bei denen diese frei in der Warmetauschkammer 13 liegen, Zur Vermeidung von Schwingungen sind dabei die Wärmetauscherrohre 22 untereinander verbunden In der Fig. 3c sind die Wärmetauscherrohre 22 sowohl an der Außenwand 9 als auch an der Innenwand 34 angelötet, angeschweiBt oder anderweitig befestigt. Sie liegen jedoch mit geringem Abstand voneinander. In dieser Ausführungsform kann das Kühlwasser in vorteilhafter Weise im Gegenstrom zu den Abgasen geführt werden Das Wasser muß dabei zwangsweise durch die Zzischenriume,zwischen den einzelnen Wärmetauscherrohren hindurch. Auf diese Weise wird das Kühlwasser unter hoher Wärmeaufnahme wendelförmig - ebenso wie die Wãrmetauscherrohre selbst -durch die Wärmetauschkarnmet hindurchgeführt.
  • Die Fig. 3d zeigt eine einfache Anordnung der Wärmetauscherrohre 22 in der Wärmetauschkammer 13.
  • In der Fig. 3e ist eine Lösung dargestellt, bei der die Wärmetauscherrohre 22 nur an der Außenwand des Warmetauschers 9 befestigt sind.
  • In der Fig. 3f ist eine Ausfúhrungsform dargestellt, bei der fünf Wärmtauscherrohre spiralformig und parallel zueinander verlaufen. Dabei sind diese nicht direkt mit der Außenwand oder der Innenwand verbunden. Stattdessen sind für eine schwingungsfreie Befestigung Abstandglieder 35 vorgesehen. 3ewells zwei Abstandsglieder 35 bilden dabei einen breiten Kanal 36, der die fünf Wärmetauscherrohre 22 umspannt. Auf diese Weise wird das Kühlwasser ebenfalls wendelförmig durch die Wärmetauschkammer 13 geführt.
  • In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Wärmetauscherrohre 22 nur in einer Lage um das Abgasrohr 18 angeordnet. Selbstverständlich ist es jedoch klar, daß im Rahmen der Erfindung im Bedarfsfalle auch mehrere Lagen übereinander angeordnet sein können.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich den Wärmetauscher so zu schalten, daß eine Erhöhung der Kühlwassertemperatur auch dann erreicht wird, wenn keine oder nicht die volle Heizlelstung in der KaBine gefurdrt wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRüCHE Wärmetauscher für einen Betrieb mit Abgasen on Kolbenmotoren, insbesondereffür die Beheizung von Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß für die Abgase und' mit einem durch das Gehause geführten Wärmetauschkanal d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wärmetauschkanal aus mehreren spiralförmig durch das Gehäuse (10) geführten und von den Abgasen durchströmen Wärmetauscherrohren (22) besteht, welche parallel zueinander um eine gemeinsame Spiralachse in ein oder mehreren Lagen angeordnet sind.
    2) Wärmetauscher nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse (10) eine Einlaufkammer (11), eine Auslaßkammer (12) und eine dazwischen liegende Wärmetauschkammer (13) mit einem Zulauf (14) und einem Ablauf (15) für oaQ zu erwärmeñde Medium aufweist, wobei die Wärmetauscherrohre ;22) jeweils zur Einlaufkammer (11) und zur Auslaßkammer (12) offen oder öffenbar sind.
    3) Wärmetauscher nach Anspruch 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einlaufkammer (11) über ein absperrbares ADgasrohr (18) mit der huslaßkammer (12) verbindbar ist.
    4) Wärmetauscher nach Ansoruch 3 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Abgasrohr (18) zentral durch die Wärmetauschkammer (13) geführt ist und die Wärmetauscherrohre (22) spiralfcrmig um das Abgasrohr 18) angeordnet sind.
    5) Wärmetauscher nach Anspruch 4 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Abgasrohr (18) auf der Außenseite mit einer Wärmeisolierschicht versehen ist.
    6) Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei oder mehr,.. vorzugsweise vier bis sechs Wärmetauscherrohre (22) vorgesehen sind.
    7) Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 6 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Abgasstaueinrichtung (23,24) vorgesehen ist.
    8) Wärmetauscher insbesondere nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgasstaueinrichtung eine Abdeckplatte (23) aufweist, die unter Vorspannung vor wenigstens einem Teil der in die Auslaßkammer (12) mündenden Öffnungen der Wärmetauscherrohre (22) liegt.
    9) Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 8 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Auslaßkammer (12) vor dem Abgasronr (18) eine Absperrklappe (19) angeordnet ist.
    79) Wärmetauscher nach Anspruch 9 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Absperrklapp (19) auch als Uberdruckventil ausgebildet ist.
    11) Wärmetauscher nach Anspruch 9 oder 10 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Absperrklappe ein Schwingklappenventil (19) ist. t2) Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 11 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmetauschkammer (13) über den Zulauf (14) und den Ablauf (15) mit dem Kühlwasserkreislauf (2) des Motores (6) verbindbar ist.
    13) Wärmetauscher nach Anspruch 12 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an den; Kühlwasserkreislauf (3) ein elektropneuniatisches Steuerventil (25)angeschlossen ist, das zur Zuschaltung des Wärmetauschers (9) mit einem Stellglied (21) verbunden ist, welches über ein Gestänge (20) mit derAbsperrklappe (19) an dem Abgasrohr (18) verbunden ist.
    14) Wrmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmetauscherrohre (22) zwischen der Außenwand der Wärmetauschkammer (13) und einer Innenwand (34) eingepasst sind.
    15) Wärmetauscher nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmetauscherrohre (22) an der Außenwand (9) und/oder der Innenwand (34) der Wärmetauschkammer (13) wenigstens teilweise befestigt sind.
    16) Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strömungsrichtung des Kühlmediums entgegen der Abgasströmung gerichtet ist.
    17) Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmetauscherrohre (22) wenigstens teilweise untereinander z.B. durch Verlöten, verbunden sind.
    18) Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß wenigstens ein Teil der Wärmetauscherrohre (22) an Abstandsgliedern (35) befestigt sind, die einen wendelformigen Kanal (36) für das Kühlwasser bilden.
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