EP1913324B1 - Wärmeübertrager - Google Patents

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EP1913324B1
EP1913324B1 EP06762635A EP06762635A EP1913324B1 EP 1913324 B1 EP1913324 B1 EP 1913324B1 EP 06762635 A EP06762635 A EP 06762635A EP 06762635 A EP06762635 A EP 06762635A EP 1913324 B1 EP1913324 B1 EP 1913324B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
housing
fluid
plate
bypass
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP06762635A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1913324A1 (de
Inventor
Peter Geskes Geskes
Ulrich Maucher
Jens Richter
Jens Ruckwied
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102005034137A external-priority patent/DE102005034137A1/de
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1913324A1 publication Critical patent/EP1913324A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1913324B1 publication Critical patent/EP1913324B1/de
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    • F28D9/0006—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the plate-like or laminated conduits being enclosed within a pressure vessel
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    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
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    • F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
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    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/102—Particular pattern of flow of the heat exchange media with change of flow direction

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1 - known by the DE 100 60 102 A1 , the FR-A1-2 816 043 , the FR-A-2 362 355 , or the US-A-4 116 271 ,
  • a heat exchanger which can be used as an exhaust gas cooler in an EGR system (exhaust gas recirculation system).
  • EGR system exhaust gas recirculation system
  • a housing which is flowed through by liquid coolant of the cooling circuit of an internal combustion engine
  • exhaust pipes are arranged, which are accommodated at the end in tube sheets, which in turn are connected to the housing.
  • the exhaust gas is supplied to the exhaust gas cooler via a diffuser, then flows through the exhaust pipes surrounded by the coolant and exits the cooler via an exhaust gas outlet. All parts of the exhaust gas cooler are soldered together.
  • a disadvantage of this construction with tube sheets, in which the tube ends are added, is that the tubes are fixed during the soldering process in the tubesheets and thus can not move towards each other during soldering and melting of the solder layer, which is also disadvantageous to the soldering the turbulence inserts with the pipe inner walls.
  • This disadvantage is avoided by systems without tube bottoms, as the following example shows:
  • a heat exchanger which is also used as an exhaust gas cooler in an EGR system.
  • recirculated exhaust gas is cooled by coolant, which is taken from the cooling circuit of the internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the known Exhaust gas cooler has a substantially two-part housing, in which a heat-flow on the primary side of the cooling body, consisting of a plurality of flat tubes, is arranged and the secondary side is flowed through by exhaust gas.
  • the exhaust gas is relatively straight, that is guided without significant deflections through the housing.
  • the coolant is fed in and out at right angles to the flat tubes, so that 90 degrees of deflections result.
  • turbulence plates are arranged between the flat tubes.
  • the entire exhaust gas cooler, consisting of housing, tube and turbulence plates, is manufactured by "one-piece soldering".
  • the subject of the application DE 100 60 102 A1 goes according to Fig. 9 from a prior art, which relates to a caseless exhaust gas heat exchanger, wherein flat exhaust pipes are formed from discs whose fold has on the longitudinal sides angled erected edge strips which are soldered to adjacent edge strips to a housing wall.
  • the disadvantage here is that there is a large number of solder joints, each of which carries the risk of leakage and thus exhaust leakage.
  • a disadvantage of the subject of the DE 100 60 102 A1 is that the housing walls are acted upon directly by the exhaust gas flow and thus heated to a temperature which the environment of the built-in exhaust gas cooler, for. B. the engine compartment of a motor vehicle is not conducive.
  • the flow channels which are preferably designed as pairs of disks, are longitudinally connected to the walls of the housing cohesively connected, ie soldered, welded, glued, etc. are.
  • the pairs of discs are stacked in a package and fluidly interconnected by transverse channels.
  • transverse channels In the flow through these transverse channels, a comparatively high pressure loss, on the one hand by the deflection of the fluid from the transverse channel in the trapped by the disc pairs channels, but in particular by the fact that the transverse channels between the disc pairs usually have sharp edges, leading to a strong turbulence of the fluid and thus lead to high pressure losses.
  • the pairs of discs are therefore traversed by a first fluid, preferably a liquid coolant, for which the pressure losses in the cooler are less crucial.
  • the package of disk pairs is the front side of a second fluid, in particular a hot medium to be cooled, flows and flows through, so that a relatively straight flow through the disk pack, ie without substantial deflections is achieved. This results in a low pressure drop for the second, preferably gaseous, fluid.
  • turbulence generating devices are provided between the discs.
  • the heat exchanger according to the invention is preferably soldered, welded, glued, etc. in a single operation.
  • the parts to be soldered, welded or adhesively bonded are flexible, ie movable relative to one another and can therefore move relative to one another during melting of the solder layers during the soldering process that minimal solder gaps and proper soldering are achieved.
  • the pairs of disks can be prefolded and / or crimped in a joining process, in particular the soldering process, welding process, bonding process, etc., ie the disk pair consisting of two disks, including possibly provided turbulence inserts, can be prefabricated in such a way that the pair of disks passes through from the one disk formed and the edge of the other disc comprehensive tabs is fixed so that the two disc plates of the disc pair no longer slip against each other during the actual soldering process, no longer move against each other or can diverge, and so ensures the tight soldering of the disc pair is.
  • crimped discs can prevent, for example, relative movements lead to insufficient soldering of the disc pair between the housing and the longitudinally adjacent pair of discs by different rapid heating of the components and the melting solder layers. This also facilitates the tolerance adjustment between the longitudinal side of the disc pair and the housing, since essentially only the system of the crimped pair of discs on the housing during the soldering process must be ensured without having to consider possible shifts of the two discs against each other. This ensures that heat conduction takes place between the first fluid, the cooling medium, and the housing walls as a result of the cohesive connection of the flow channels or disk pairs.
  • the housing wall Due to the thermal coupling, the housing wall also contributes to the heat transfer, and the connection of the pairs of disks can considerably increase the heat-transferring area for the second fluid depending on the heat exchanger geometry and design of the turbulence generators: from approx. 2% to more than 10% if a turbulence sheet is provided in the channel for the second fluid and even up to> 25% when turbulators (for example, embossed in the disc swirling body) are used in the channel of the second fluid.
  • turbulators for example, embossed in the disc swirling body
  • the housing wall can be sufficiently cooled when using a hot medium to be cooled and kept at a relatively low temperature level.
  • the flow channels over the longitudinal sides substantially cohesively connected to the housing over its entire length.
  • the cohesive connection by soldering, welding, gluing, etc., in principle, any other type of connection such as a positive connection or a combination of a cohesive and a positive connection is possible.
  • the flow channels are designed as pairs of discs.
  • the pairs of discs form passageways for a second fluid.
  • the flow channels and / or the passageways are received substantially in their entirety by the housing, so that the heat transfer between the first and the second fluid substantially completely inside a housing which is closable with a lid occurs , wherein there is also a heat transfer between the second fluid and the housing and / or the lid, as well as between the first fluid and the housing and / or the housing cover.
  • a fluid in particular the first fluid, is formed between the cover of an adjacent disc, in particular a lower disc, at least one flow channel, in this way an upper disc can be saved and the cover is simultaneously cooled as well. Since the lid to the housing by material bond, such as soldering, welding, gluing, etc., and / or by positive engagement, such as forming, a heat transfer between the lid and the housing and vice versa, so that the housing is also cooled.
  • At least one flow channel of the first fluid is formed between the bottom portion of the housing or the housing shell and an adjacent disc, in particular the upper disc, and between the bottom portion of the housing shell, in this way also a disc, in particular a lower disc , saved.
  • the first fluid in particular cools the housing and the housing shell.
  • the respective lower and upper disk forming a disk pair are connected to one another by a fold formed on the edge, thereby the disks are connected to one another in a form-fitting manner, in particular by bending.
  • at least one disc, in particular the lower disc surrounds the other disc, in particular the upper disc, whereby the discs are hooked into one another, wherein tolerance compensation is simultaneously possible in the stacking direction of the discs and the pairs of discs, so that during the joining process, such as soldering, welding, Gluing, etc., with which the cohesive connection is generated, any openings or gaps can be compensated between the discs, so that the joining process reliable and successful feasible and so a complete cohesive connection between the discs, especially the top and bottom , but also between adjacent disk pairs and between adjacent upper and lower disks takes place.
  • an inflow channel and / or at least one outflow channel runs transversely through the pairs of discs, in which case the inflow and / or outflow channel can be at an angle of 0 ° to 360 ° or - 360 ° to the stacking direction of the discs and / or Run longitudinally of the discs through the pairs of discs, in particular at an angle of - 50 ° to + 50 ° to the stacking direction, particularly advantageous is an angle of 0 ° to the stacking direction, ie outflow and or inflow channel extending substantially parallel to the stacking direction.
  • the angles of the outflow channel and the inflow channel to the stacking direction and / or to the longitudinal direction can be different and assume values between 0 ° and 360 ° or -360 °
  • the pairs of discs have at least one cup or at least one expression.
  • the cup or the expression is introduced into at least one disc of a pair of discs, preferably by forming such as bending, punching, etc. or by prototyping etc.
  • the expression or the cup of a disk pair extends to an adjacent disk pair, with the disks and the disk pairs touching each other and, in particular, being bonded together by soldering, welding, gluing etc.
  • a positive connection and / or a combination of a cohesive and positive connection are possible, as well as other compounds.
  • the expression or the cup in the top disk in particular by reshaping or prototyping, introduced as well as a Oberusionnring Structure which touches a introduced by Ur- or forming Unteridenring Chemistry the bottom plate of an adjacent disc pair and in particular cohesively by soldering, welding , Gluing, etc. and / or by positive engagement, such as hooking, is connected to the lower disc ring surface.
  • the flow channels are stacked.
  • the passageways can be stacked.
  • the discs are stacked such that a disc is stacked on an adjacent other disc and that in particular a top disc is placed on a lower disc and on the upper disc another lower disc is placed, on which in turn a further upper disc is placed, so that adjacent pairs of discs are stacked on each other.
  • the stack of disks or the stack of disk pairs is in turn inserted into the housing shell, which is closed with a lid.
  • the cover is placed on the housing such that it is placed in the stacking direction on the housing and with this form-fitting, in particular by soldering, welding, gluing, etc. and / or material fit, in particular by reshaping, hooking, etc., so that During the joining process, in particular soldering, welding or gluing, a tolerance compensation in the stacking direction of the flow channels or the passageways can take place.
  • the disks of a disk pair have disk edge surfaces in such a way that the upper disk of a disk pair has an upper disk edge surface and the adjacent lower disk has a lower disk edge surface, wherein the upper disk edge surface corresponds to the lower disk edge surface and is firmly bonded, in particular by soldering, welding, gluing etc. is.
  • the upper disk edge surface extends in the longitudinal direction of the disk substantially parallel to the signing edge surface, just as the upper disk edge surface extends in the direction of the disk width, which is in particular substantially perpendicular to the longitudinal direction of the disk and substantially perpendicular to the stacking direction of the disks and substantially parallel to the lower disk edge surface.
  • a collision of the lower and upper disc edge surface is formed such that the Shock of a disc edge surface in the longitudinal direction is substantially formed as a quarter cylinder and that touch the quarter cylinder of the lower and upper disc substantially as two telescoped concentric quarter cylinder and are materially connected, in particular by soldering, welding, gluing, etc.
  • the longitudinal sides of two pairs of channels forming a flow channel at least partially, in particular on the entire disc length such that the longitudinal side contacting the housing surrounds the longitudinal side of an adjacent disc, in particular the other disc of the respective pair of discs, and that the two discs are crimped in this way.
  • the broad sides of two pairs of disks forming a flow channel surround each other at least regionally, in particular over the entire width of the disk.
  • the two disks, in particular the upper disk and the lower disk of a disk pair, are thus crimped together.
  • the disk pairs have turbulence-generating devices, in particular turbulence inserts or impressed structural elements.
  • the turbulence inserts can be designed such that they are punched sheets and / or braided wire mesh.
  • the characteristics are conical and designed as a truncated cone, which are preferably produced from a disc by forming such as punching or by forming.
  • the smaller diameter of the two diameter having side surface of the truncated cone is formed as an annular surface, which touches the adjacent disc, preferably the lower disc of the next pair of discs and in particular with this cohesively by soldering, welding, gluing, etc. is connected.
  • the characteristics are aerodynamic, in particular formed with an elongated or elliptical or round cross-section.
  • turbulence-generating devices are introduced between flow channels or in the passage channels.
  • the contents of the unpublished DE102004037391.4 , of the DE19718064B4 as well as the DE19709601 C2 are hereby expressly disclosed in this context.
  • the rabbet joints are connected to the housing, in particular to the inner surface of the housing, wherein the connection takes place in particular by material bonding by soldering, welding, gluing, etc.
  • the inlet region of the housing in the flow direction of the second fluid is arranged in front of the disk pairs.
  • the outlet region of the housing is arranged in the flow direction of the second fluid behind the disk pairs.
  • the disk pairs of the second fluid can be flowed around substantially parallel to their longitudinal sides.
  • the longitudinal fold is formed by the same direction angled edges of the upper and lower discs.
  • the longitudinal fold also forms a contact surface for the housing.
  • the longitudinal fold is formed by oppositely angled edges of the upper and lower discs.
  • the longitudinal fold also forms a contact surface for the housing.
  • the pairs of disks have side channels in the region of the housing walls for the first fluid.
  • the side channels are formed as an extension of the flow cross section of the disk pairs.
  • the extension has a channel height, which substantially corresponds to the distance between the pairs of discs.
  • the disk pairs have a flow cross section with a channel width b and the housing walls at a distance w, where b ⁇ w and between the flow cross sections and the housing wall material bridges are arranged and which are formed in particular from lower and / or upper disk.
  • the housing is formed at least in two parts, wherein it has a housing shell and a lid.
  • the inlet region of the housing has an inlet connection, which is arranged in the housing shell or in the cover.
  • the outlet region of the housing has an outlet nozzle, which is arranged in the housing shell or in the lid.
  • the housing has an inlet and outlet connection for the first fluid, wherein the inlet and outlet connections for the first fluid are arranged in the cover or in the housing shell and have longitudinal axes which are inclined relative to the pairs of disks.
  • the heat exchanger has a bypass.
  • a bypass passage for the second fluid is arranged within the housing and parallel to the disc pairs.
  • the mass flow of the second fluid is branched off, in particular by a partition wall, into at least two partial mass flows, wherein at least a first partial mass flow of the second fluid flows through the passage channels and at least a second partial mass flow of the second fluid flows through the bypass.
  • the pairs of discs form a package which can be flowed through in two bends by the second fluid.
  • a partition wall is arranged in the inlet region for the second fluid and / or in the outlet region for the second fluid.
  • the partition wall is in this case in particular rotatably arranged such that an angle between the flow direction of the second fluid of a longitudinal side of the partition between 0 ° and 360 ° is adjustable.
  • the heat exchanger includes at least one check valve, which is preferably integrated in the housing and located in the outlet area.
  • bypass channel is arranged in the heat exchanger above or below the pairs of discs.
  • the bypass channel is designed as a bypass tube, which can be inserted into the housing.
  • the bypass tube is thermally insulated from the flow channels (3) and / or the passageways, in particular such that the heat transfer between the second partial mass flow, which flows through the bypass channel and / or the bypass tube and the first partial mass flow, which is in particular cooled as possible is low.
  • the bypass pipe is arranged substantially at a distance from the flow channels and / or the passageways.
  • the spacing is preferably carried out by means of embossing or punching introduced into the bypass tube and / or into the flow channels and / or the passage channels.
  • the bypass tube consists of at least one partial element, which is preferably designed as an open profile and particularly advantageously as a U-profile or half-tube.
  • the bypass tube comprises two tube halves, which are preferably interconnected by soldering, welding, gluing, etc. cohesively.
  • the bypass tube has at least one longitudinal dividing wall.
  • At least one bypass flap is integrated into the inlet or outlet region of the housing.
  • the bypass damper is adjustable and may assume an angle of 0 ° to 360 °, thereby dividing the mass flow of the second fluid into the first partial mass flow and the second partial mass flow.
  • the first partial mass flow flows through the passage channels and is thereby cooled in particular.
  • the second partial mass flow flows, in particular uncooled through the bypass.
  • the bypass valve By means of the bypass valve, the first partial mass flow of the second fluid through the passageways is adjustable and / or controlled and / or regulated.
  • the second partial mass flow of the second fluid through the bypass results as a function of the set first partial mass flow and is therefore likewise controllable and / or controllable.
  • the inlet region has two separate inlet stubs and a partition wall.
  • the pairs of discs form a package which can be flowed through in two bends by the second fluid.
  • An inlet chamber and an outlet chamber are arranged on the one hand of the disk package.
  • a deflection chamber for the second fluid is arranged on the other hand.
  • the bypass is integrated into the housing.
  • the bypass is made in one piece with the housing.
  • the bypass is integrated in the cover.
  • the bypass is made in one piece with the lid.
  • Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the flap is arranged in the inlet region or in the outlet region.
  • the heat exchanger has at least one bypass valve which controls and / or regulates the volume and / or mass flow, in particular of the second fluid, through the bypass.
  • the bypass valve is preferably integrated in the housing and in particular designed in one piece with this.
  • the bypass valve is arranged in the inlet area and / or in the outlet area.
  • the bypass valve is designed as a combination valve, which is referred to below as a heat exchanger valve device.
  • the heat exchanger valve device is characterized in that the valve disc is rotatable between a first open position, in which the bypass outlet is closed and the heat exchanger outlet is open, and a second open position, in which the bypass outlet is opened and the heat exchanger outlet is closed. Due to the rotatable valve disc, a sufficient tightness can be ensured even at high pressures.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the rotatable valve disc has a fluid passage opening which can be brought by twisting at least partially with one of two further fluid passage openings to cover, which are provided in a fixed relative to the valve housing valve disc.
  • the three fluid passage openings are preferably formed congruent to one another.
  • a further preferred exemplary embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that one of the fluid passage openings in the fixed valve disc is connected to the heat exchanger outlet and the other fluid passage opening is connected to the bypass outlet. Depending on the overlap of the fluid passage openings in the valve discs passes more or less or even no fluid to the bypass outlet or the heat exchanger outlet.
  • Another preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the fixed valve disc has a recess in which the rotatable valve disc is guided. This provides the advantage that it is possible to dispense with a valve disc guide on the valve housing.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the fixed valve disc has an external thread, with which the fixed valve disc is screwed into a complementary formed internal thread of the valve housing. This simplifies the assembly of the fixed valve disc.
  • Another preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that an actuator rod extends from the rotatable valve disk.
  • the actuator rod which is preferably guided out of the valve housing, the operation of the rotatable valve disc is simplified.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the valve disks are at least partially made of ceramic. Stainless steel can also be used instead of ceramic.
  • a preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the valve slide between a first extreme position in which the bypass outlet is closed and the heat exchanger outlet is open, and a second extreme position is movable back and forth, in which the bypass outlet is opened and the heat exchanger outlet is closed.
  • valve slide is partially formed of ceramic.
  • stainless steel can also be used.
  • valve housing is partially formed of ceramic.
  • tread for the valve spool is formed of ceramic.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the valve slide is equipped with a sealing element for the input.
  • the entrance is equipped with a sealing seat for the sealing element.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the sealing element has a sealing surface facing the inlet, which has the shape of a spherical segment.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the sealing element is guided to the valve slide back and forth movable. As a result, the closing of the entrance with the sealing element, which is also referred to as a closing element, simplified.
  • a further preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the sealing element is biased by a spring device against the input. This allows a tight closure of the input.
  • Another preferred embodiment of the heat exchanger valve device is characterized in that the valve slide a Pressure equalization channel has. As a result, the displacement of the valve spool in the valve housing is facilitated.
  • the integrated bypass has a pivotable partition, by means of which the inlet connection and the outlet connection are short-circuited.
  • the first fluid is a liquid coolant, in particular the coolant from the cooling circuit of an internal combustion engine of a motor vehicle, and the second fluid is recirculated exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the first fluid is air and the second fluid is recirculated exhaust gas of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the disk package is preceded by an oxidation catalyst, as described in the unpublished DE 10 2005 014 295.8 is disclosed.
  • the entire contents of the unpublished DE10 2005 014 295.8 is hereby expressly disclosed.
  • the first fluid is a liquid coolant, in particular the coolant of the cooling circuit of an internal combustion engine of a motor vehicle, and the second fluid of the internal combustion engine is deliverable charge air.
  • the first fluid is air and the second fluid of an internal combustion engine of a motor vehicle can be supplied with charge air.
  • the heat exchanger is used as an exhaust gas cooler in an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine of a motor vehicle or as a heater for heating the interior of a motor vehicle, while the heat transferred from the second fluid to the first fluid heat is used to heat the passenger compartment of a vehicle.
  • the heat exchanger is used as an oil cooler for cooling engine oil of an internal combustion engine or transmission oil of a motor vehicle by a liquid coolant, preferably the coolant of the cooling circuit of the internal combustion engine.
  • the heat exchanger is used as a refrigerant condenser in the refrigerant circuit of an air conditioning system for motor vehicles.
  • the heat exchanger is used as a refrigerant exhaust gas cooler in the refrigerant circuit of an air conditioning system for motor vehicles.
  • the heat exchanger is used as a refrigerant evaporator in the refrigerant circuit of an air conditioning system for motor vehicles.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention are concepts in which the edges of both discs of the pair of discs are formed circumferentially and continuously so that they have a planar contact with each other ( Fig. 1, 2c, 3a, 3b, 3c ).
  • This can also be described by the fact that the two disks are formed along their contact line on the circumferential outer edge so that they have an angle of 0 ° to each other in the plane perpendicular to this contact line, this angle is only greater than 10 ° in exceptional cases ,
  • the two disks may, for example, abut surface-to-surface on their contact line, so that, in a section perpendicular to the line of contact, the two disks extend largely parallel to one another over a certain distance.
  • One or both discs may be formed in the region of the investment line, for example, also spherically against each other, so that in the section perpendicular to the line of contact, the contact of a straight line with a circle segment or, if both are performed crowned, the point-like contact two circle segments results in only one touch point but no line of contact.
  • both slices may, for example, also be designed at their edges such that one is concave and the other convexly shaped and two circle segments are present in the plane normal to the contact line, which contacts each other only pointwise or over a certain circular arc section. All of these examples have at the circumferential contact line exactly at an angle of 0 ° to each other.
  • the housing is formed at least in two parts, ie, for example, a first trough-shaped housing part, a housing shell, and a second lid-shaped part, a lid formed. Both parts can be put together and simply joined together, in particular soldered, welded, glued, etc.
  • an optimal joining process in particular soldering process, welding process, adhesive process, etc., the stacked pairs of discs is achieved when the housing parts are also inserted in the stacking direction of the disc pairs into each other or superimposed and by soldering, welding, gluing, etc. during the Joining process, in particular the soldering process, welding process, gluing process, etc., are joined to the housing.
  • the housing parts can move to the same extent with the disk pairs aufeinender, so that, for example, by the melting solder layers no gaps or soldering, welding and / or Klebetationstellen arise.
  • the housing shell as well as the lid can be produced as forming and / or molded parts such as deep-drawn parts, wherein the housing shell can also form the inlet and outlet area for the second fluid.
  • inlet and outlet nozzles are formed for both the first and for the second fluid, for. B. as passages.
  • the position and shape of the nozzle can be chosen arbitrarily according to the requirements of the heat exchanger.
  • the inlet and outlet can take place in any direction, eg in the longitudinal direction of the radiator, upwards - out here the lid, down from the housing or laterally from the housing.
  • a bypass channel can be arranged in the housing parallel to the disk package, wherein the bypass may be formed, for example, as a tube which is inserted into the housing and soldered to the other parts.
  • a bypass is particularly advantageous when using the heat exchanger as the exhaust gas cooler in an exhaust gas recirculation system.
  • Such bypass arrangements in conjunction with corresponding bypass valves for controlling the exhaust gas flow through the heat exchanger or through the bypass are known per se from the prior art.
  • the construction of the heat exchanger according to the invention allows an integration of a bypass channel and a bypass flap in the exhaust gas cooler with simple means. The bypassed fluid flow must also be conducted separately in the inlet region of the fluid flow, which flows through the heat exchanger channels.
  • a separating plate or separating element which separates the inlet region into two regions, one for the bypass fluid flow and the other for the heat exchanger fluid flow, can be provided in the inlet region for the second fluid.
  • Separating elements can be clamped, welded or soldered, for example, in a housing part or between housing parts.
  • the separate inlet regions can either each have their own inlet openings in the housing or can be supplied with the fluid streams by a common inlet opening divided into two parts by the separating element.
  • bypass valve In the case of the common inlet opening is of course a separation of the two Fluid flows in the supply line of the second fluid required, or a bypass valve must be placed directly on the inlet opening in a way that it closes directly with the separator and no impermissible leakage from the bypass to the heat exchanger side and vice versa can occur.
  • This can be done for example by flanging or a flanged module flap, housing and actuator.
  • the bypass flap can also be integrated in the inlet region of the second fluid in such a way that, as required, the gas flow is directed directly into the bypass channel or into the heat exchanger channels. Even with such an integrated bypass flap can still be required between the beginning of the bypass and the flap for sealing an additional separator.
  • All described solutions can be provided with the same functionality in the exit region for the second fluid, ie separating element and bypass valve in the described arrangements and combinations.
  • the statements regarding the required separation of the fluid flows in the supply line then apply accordingly to the discharge.
  • All solutions are also possible with a combination valve instead of a bypass flap, that is, in addition to the steering of the fluid in the heat exchanger channels or in the bypass and the complete blockage of the second fluid is possible.
  • the described bypass valves or valves can be actuated via an electric actuator or via a U-can (pressure actuator).
  • the heat exchanger according to the invention allows for very different designs of the bypass channel.
  • the bypass in stacking direction and the disk pairs is inserted below the lowermost disk or above the uppermost disk.
  • the bypass is inserted laterally next to the stacked disc pairs in the housing.
  • the bypass channel is formed integrally with the housing by one or more longitudinal beads are embossed into the housing, characterized in that the bypass channel is formed, which on one side of the housing wall and on the other side by the first disc of the disc bundle is limited.
  • a bypass is designed such that a substantially U-shaped shell placed on a side of the housing and in particular with this is joined and in particular with this soldered, welded, glued, etc is. In this case, the bypass between the attached shell and the housing wall is included.
  • a heat exchanger according to the invention can also be combined with a completely external bypass, that is to say a closed flow channel for the second fluid, which can be connected to the heat exchanger, for example welded, soldered, or fixed in common holders with the heat exchanger.
  • An external bypass can also be completely separated from the heat exchanger.
  • any form of spacer between the disk stack and the housing wall can be used, such as a corrugated metal sheet or a ribbed sheet metal.
  • permeable structures such as wire mesh, porous materials or the like are conceivable.
  • Particularly advantageous may also be a longitudinally extending shell which has a U-profile and which opens to a housing wall. With the closed side she supports the disk stack.
  • the structures forming the channel protrude in the longitudinal direction over the heat exchanger channels formed by the stacked disks into the inlet and / or outlet region of the second fluid. In this way, a separating element between bypass fluid flow and heat exchange fluid flow omitted.
  • the integrated bypass flap is designed such that no additional separating element for the bypass channel is required.
  • the bypass channel is to allow the passage of the second fluid past the heat exchanger channels without strong energy transfer from or to the first fluid and it should therefore be thermally decoupled from the first fluid as well as possible.
  • the decoupling can be done for example by a knob or bead support of the bypass channel against the housing wall and / or against the disk stack.
  • the knobs or beads can both from a structure forming the bypass channel, such as a pipe and / or from the housing wall or the adjacent first disk of the disk stack to be pronounced.
  • an insulating element an additional insulation between the bypass channel and adjacent structures can be inserted, which has a low thermal conductivity (good insulation).
  • the insulating effect is carried out by insulating materials and / or by the shaping, in particular by a rib structure.
  • the bypass channel is made double-walled, in particular with a thicker, supporting outer wall and a thinner, inner wall.
  • the two walls are designed such that the outer wall has lower thermal stresses than the inner wall.
  • the heat exchanger can be flowed through in two or more flows, d. H. the second fluid is divided into sub-streams, which are each passed through a part of the heat exchanger channels in parallel or in countercurrent.
  • the same arrangements of separating plates and inlet / outlet openings can be used, as already described for the integration of the bypass tube.
  • the partial exhaust gas streams are guided out of two cylinder banks each in a tide.
  • the respective pressure spikes that result in the two floods can be used to increase the exhaust gas recirculation rate and the fuel efficiency, if a backflow into the other flood is avoided.
  • the return flow is therefore prevented by check valves, which are integrated in the exhaust gas cooler in particular in the outlet region of the second fluid or arranged in combination with a separating plate in the outlet region at the outlet opening of the cooler housing, for example flanged.
  • multi-flow heat exchangers are formed with a deflection of the second fluid.
  • the second fluid is not divided into sub-streams but through a portion of the fluid channels led from the inlet end of the second fluid to the other end, where it deflected, in particular substantially deflected by 180 °, and is returned by another part of the fluid channels again.
  • the deflection can be done in several sub-stages. But it can also be provided several deflections, wherein the outlet of the second fluid takes place at an odd number of deflections at the inlet end of the heat exchanger and the outlet takes place at an even number of deflections at the other end of the heat exchanger.
  • the deflection takes place as a U-flow, wherein the inlet and the outlet for the second fluid are close to each other at a radiator end, whereby the heat exchanger can be integrated space-optimized.
  • the heat exchanger is designed as a charge air intercooler between the compressor stages of a turbo engine, wherein in particular no dividing elements or other deflecting elements are formed in the deflection, since the deflection is effected by a closed at this end housing.
  • the heat exchanger with U-flow is designed with an internal bypass flap and / or a combination valve and / or with an external bypass flap and / or with a combination valve.
  • an external bypass flap in combination with a U-flow cooler the division of the inlet / outlet area by a separating element is to be provided and the bypass flap is then integrated in particular in a module which can directly short-circuit the path through the exhaust gas cooler.
  • the heat exchanger according to the invention can be used particularly advantageously as an exhaust gas cooler;
  • the cooling of the housing shell is advantageous because the coolant is partially in direct contact with the housing wall or indirectly via material bridges with the housing wall in connection.
  • the cooling of the exhaust gas cooler can be done depending on the application in a high or low pressure exhaust gas recirculation (exhaust gas before or after the exhaust turbine) by the coolant of the cooling circuit of the engine or by air, with an adjustment of the flow cross sections and the heat transfer, z. B. is done by turbulence inserts.
  • An advantage of the use as an exhaust gas cooler is also the arrangement of an oxidation catalyst in the flow direction of the exhaust gas in front of the disk pairs, ie in the inlet region of the exhaust gas cooler. Particularly useful is the integration of an oxidation catalyst in front of the heat exchanger tubes and an optionally required bypass flap in the outlet region of the radiator, since then the flap / combi valve is protected from contamination.
  • the heat exchanger according to the invention can also be used advantageously as a charge air cooler, whether with direct cooling (air) or with indirect cooling (liquid coolant). Furthermore, the heat exchanger according to the invention can be used advantageously as a coolant-cooled oil cooler or as an air-cooled condenser of an automotive air conditioning system. For the different uses, only adaptation to the different media and heat transfer conditions is required.
  • direct current between the first and second fluid or countercurrent between the first and second fluid may also be provided more than one circuit for the first fluid.
  • the coolant flow can be performed in parallel to the exhaust gas, which effectively serves to prevent boiling, and be guided in the outlet region of the exhaust gas, the coolant flow in countercurrent to the exhaust gas, whereby a particularly efficient heat transfer in the rear part of the heat exchanger is achieved , please refer DE10328746 , their content is hereby expressly disclosed.
  • the discharge of the first fluid in the middle of the heat exchanger can be done by a common exit for both circuits or by separate outlets.
  • both circuits for the first medium have their own entrance and exit.
  • Concepts with two circuits of the first fluid countercurrent to the second fluid are particularly useful when first and second medium have similar heat capacities or the second medium has a higher heat capacity than the first, especially if both media are gaseous.
  • Fig. 1 shows a heat exchanger 1 according to the invention, which is designed as an exhaust gas cooler and can be used in an exhaust gas recirculation system (EGR system) of an internal combustion engine for motor vehicles.
  • EGR systems are known from the prior art: in this case, the exhaust gas of the internal combustion engine is removed before or after an exhaust gas turbine (high pressure or low pressure feedback) and cooled one or two stages supplied to the intake of the engine again. The amount of exhaust gas removed is controlled by an exhaust gas recirculation valve (EGR valve).
  • EGR valve exhaust gas recirculation valve
  • the illustrated exhaust gas cooler 1 is traversed by exhaust gas and cooled by a liquid coolant, which is preferably removed from the cooling circuit of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas cooler 1 has a two-part housing 2, which consists of a trough-shaped housing shell 2a and a cover 2b - both parts are preferably formed as sheet metal parts and can be produced by deep drawing.
  • a package of disc pairs 3 is arranged, which are flowed through by the coolant.
  • the pairs of disks 3 extend over the full width of the housing shell 2 a, which has two housing walls 2 c, 2 d, which are shown perpendicularly in the drawing and run parallel to one another.
  • the pairs of disks 3 have longitudinal sides 3a, which rest against the housing walls 2c, 2d, and form flow channels, which are equipped with turbulence inserts 4 to increase the heat transfer.
  • the pairs of discs 3 are arranged in parallel at a distance from each other and form passageways 5 for the exhaust gas.
  • turbulence inserts 6 are arranged to increase the heat transfer. All parts of the exhaust gas cooler 1 are cohesively, ie connected to each other by soldering. The soldering is preferably carried out in one operation in a soldering furnace, not shown.
  • the disk pairs each have a top disk 80b and a bottom disk 80c.
  • Fig. 2a shows a further embodiment of the invention as a detail of an exhaust gas cooler - for the same parts are the same reference numerals as in Fig. 1 used.
  • two modified pairs of discs 7 are arranged, which are connected with their longitudinal sides 7a by soldering to the housing walls 2c, 2d.
  • the pairs of disks 7 each consist of an upper disk 7b and a lower disk 7c, which are connected to each other at the edge via a fold.
  • the flow cross-section through which the coolant flows reaches up to the housing walls 2c, 2d and thus effects cooling of the housing walls, which are heated by the exhaust gas stream.
  • Fig. 2b shows a further embodiment of the invention for the formation of a pair of discs 8, which consists of a top plate 8a, 80b and a lower plate 8b, 80c set together and laterally closed by a respective fold 8c.
  • the flow cross-section of the pair of discs 8 is laterally expanded to side channels 8d, 8e, which have approximately the height of the exhaust ducts 5 and arranged in the exhaust ducts 5 turbulence inserts 6.
  • the side channels 8d, 8e which are flowed through by the coolant, thus extend from a pair of disks 8 to the adjacent pair of disks and lie over the entire surface of the housing walls 2c, 2d.
  • a very good cooling of the housing walls 2c, 2d is achieved, which are thus isolated from the exhaust gas flow.
  • Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • Fig. 2c shows a further embodiment of disc pairs 9, which comprises a top plate 80b and a bottom plate 80c, between housing walls 2c, 2d, wherein by an extension of the flow cross-section side channels 9a, 9b are formed, which, however, do not have the full height of the exhaust channels, but only one Part, z. B. 50% - the remaining channel height is bridged by a longitudinal fold 9c, 9d.
  • This embodiment also results in a very good cooling of the housing walls 2c, 2d, since they are surrounded by coolant.
  • Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • FIGS. 3a, 3b, 3c show further embodiments of the invention for embodiments of pairs of discs 10, 11, 12, each formed of a top plate 80b and a bottom plate 80c, the flow channels have a width b, which is smaller than the inside width w of the housing - between the flow channels of Disc pairs 10, 11, 12 are each arranged in the longitudinal direction of material bridges 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, which - in different embodiments - abut the housing walls 2c, 2d and are soldered to them.
  • Fig. 4 shows a 3D representation of the items of an exhaust gas cooler, which according to the embodiment according to Fig. 1 equivalent. Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • a trough-shaped housing shell 13 is shown, which end face, ie on its narrow side an exhaust gas inlet opening 13a and on the opposite narrow side (largely hidden) has an exhaust gas outlet opening 13b.
  • the approximately rectangular shaped pairs of discs 14 have on their longitudinal sides in each case angled edge strips 14a, which are formed as folds and can be soldered to the inside of the housing shell 13.
  • the disk pairs 14 are flowed through by coolant and therefore have cup-like characteristics 14b, 14c, which in the soldered state in each case form a feed and a discharge channel for the disk pairs, which can thus be flowed through parallel to one another.
  • the coolant connections (not shown here) are located in the lid 16 of the housing. It can also be seen from this illustration that the individual parts of the exhaust gas cooler can be easily assembled and prepared for the soldering process.
  • Fig. 5a shows a further illustration of the disk pairs 14 according to Fig. 4 in a front view, ie seen in the flow direction of the exhaust gas. It will be the same reference numbers as in Fig. 4 used.
  • the pairs of discs 14 are arranged parallel to and at a distance from each other and form approximately rectangular flow channels (passageways) 17 for the exhaust gas, in which case turbulence inserts, as in the FIGS. 1 to 3 are shown omitted.
  • the pairs of discs 14 each consist of two discs, namely an upper disc 14d and a lower disc 14e, which are connected to each other at their longitudinal sides by the angled fold 14a.
  • the end faces 14f which form the leading edges for the exhaust gas, in contrast, are connected to each other by a shallow fold.
  • the pairs of discs 14 are peripherally sealed circumferentially.
  • the cup-like characteristics 14b are formed from the upper disk 14d and abut on the adjacent lower disk 14e - thus becomes a transverse to the exhaust gas flow direction inlet and outlet channel for the coolant created.
  • the characteristics are aerodynamically designed to achieve a low exhaust gas pressure drop, z. B. - like out Fig. 4 visible - with an oval or elliptical cross-section.
  • structural elements in the form of beads or so-called winglets can also be molded into the panes. .
  • Fig. 5b shows an exploded view of an unfused pair of discs 3.14, which comprises at least one upper disc 80b and at least one lower disc 80c, and a further lower disc 80c of an adjacent disc pair. Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • the upper disc 80b and the lower disc 80c each have a disc opening 81 formed as a bore.
  • the upper disk 80b comprises at least one embodiment 14b, in particular two configurations 14b, which are formed as a truncated cone in the stacking direction.
  • the truncated cone comprises on the side of the smallest outer diameter a Oberusionnring design 82, 82 c, which is arranged parallel to the disc surface 92 of the upper disc 80 b and the lower disc 80 c and perpendicular to the stacking direction of the disc pairs 3, 14.
  • the lower disk 80c has a lower disk ring surface 83, 83c, which is formed integrally with the disk surface 92 and is identical to the disk aperture in the region of the disk opening.
  • the upper disc ring surface 82, 82c of a disc pair 3, 14 and the lower disc ring surface 83, 83c of an adjacent disc pair 3, 14 touch each other and are materially connected.
  • the upper disk 80b comprises at the disk edges an upper disk edge surface 85.
  • the lower disk 80c comprises at the disk edges a lower disk edge surface 86.
  • Oberusionnrand Design 85 and lower disk edge surface 86 correspond to each other and are cohesively, in particular by soldering, welding, gluing, etc. interconnected.
  • the upper disk edge surface 85 extends in the longitudinal direction of the disk substantially parallel to the signing edge surface 86, as well as the upper disk edge surface 85 in the direction of the disk width which, in particular substantially perpendicular to the longitudinal direction of the disk and substantially perpendicular to the stacking direction the discs is aligned, substantially parallel to the lower disc edge surface.
  • a shock 93 of the lower and upper disk edge surface is formed such that the impact 93 of a disk edge surface is formed in the longitudinal direction substantially as a quarter cylinder and in that the quarter-cylinders of the lower and upper disks essentially touch one another like two concentric quarter-cylinders pushed into one another and are connected to one another in a material-locking manner, in particular by soldering, welding, gluing etc.
  • Fig. 5c shows a section CC through the exploded view Fig. 5b an unfused disc pair, which comprises at least one upper disc 80b and at least one lower disc 80c. Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • Fig. 5d shows a perspective view of an assembled pair of discs 3, 14.
  • the same features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • the upper disc ring surface 82, 82c of a disc pair 3, 14 and the lower disc ring surface 83, 83c of an adjacent disc pair 3, 14 touch each other and are materially connected.
  • the upper disk 80b comprises at the disk edges an upper disk edge surface 85.
  • the lower disk 80c comprises at the disk edges a lower disk edge surface 86.
  • Oberusionnrand Design 85 and lower disk edge surface 86 correspond to each other and are cohesively, in particular by soldering, welding, gluing, etc. interconnected.
  • the upper disk edge surface 85 extends in the longitudinal direction of the disk essentially parallel to the signing edge surface 86, as well as the upper disk edge surface 85 in the direction of the disk width which, in particular substantially perpendicular to the longitudinal direction of the disk and is oriented substantially perpendicular to the stacking direction of the disks, substantially parallel to the lower disk edge surface ,
  • a shock 93 of the bottom and top edge surface is formed such that the shock 93 of a disc edge surface in the longitudinal direction is substantially formed as a quarter cylinder and that touch the quarter cylinder of the lower and upper disc substantially as two nested concentric quarter cylinder and each other cohesively, in particular by soldering, welding, gluing, etc. are connected.
  • Fig. 5e shows a view of an assembled pair of discs in the flow direction of the second fluid. Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • Fig. 6a, 6b, 6c show different shapes for the formation of housings 17, 18, 19, each having box or tub-shaped housing shells 17a, 18a, 19a.
  • Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • the lid forms 17b, 18b, 19b Different are the lid forms 17b, 18b, 19b.
  • the cover 17b has a peripheral bead (gutter) 17c, which can be placed on the peripheral upper edge of the housing shell 17a and thus soldered.
  • the lid 18b has an upstanding peripheral edge 18c, which rests against the inner wall of the housing shell 18a. The lid 18b can thus "sag” during soldering (during melting of the solder layers of the disk package).
  • the cover 19b has an angled edge 19c, which engages around the upper edge of the housing shell 19a on the outside and thus can be soldered all around. All parts shown are inexpensive to produce as deep-drawn parts.
  • Fig. 7a shows an exhaust gas cooler 20 in longitudinal section with a housing 21 consisting of housing shell 21 a, cover 21 b, an inlet of the first fluid 90 and an outlet of the first fluid 91.
  • a package 22 shown hatched
  • the respective coolant connections are arranged as a socket 23, 24 in the cover 21 b of the housing 21.
  • the exhaust gas represented by arrows A, passes through an inlet port 25 in the exhaust gas cooler 20 and leaves it via an outlet nozzle 26.
  • an inlet portion 27 is left, which acts as a diffuser, and downstream of the disk pack 22, an outlet region 28 is left in the housing 21, which in the outlet nozzle 26th passes.
  • the exhaust gas, represented by the arrows A, thus flows essentially in the longitudinal direction (“axially") through the exhaust gas cooler 20 or the disk pack 22.
  • Fig. 7b shows a similar exhaust gas cooler 29 with the difference that the coolant ports 30, 31 are arranged in the bottom part of the radiator and the outlet side exhaust nozzle 32 in the cover part of the housing, whereby a 90 degree deflection of the exiting exhaust gas, indicated by an arrow A, can be reached.
  • Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures. Such changes in the exhaust anddeffenzu- or removal are thus possible by simple measures on the housing.
  • exhaust gas and coolant flow are shown as direct current. However, it is also possible to carry both media in countercurrent to each other.
  • FIGS. 8a and 8b show further embodiments of the invention, namely an exhaust gas cooler 33 with bottom arranged bypass channel 34 and an exhaust gas cooler 35 with overhead bypass channel 36.
  • Both bypass channels 34, 36 may be formed as a tube and are inserted into the housing, in each case parallel to the hatch packages 37a, 37b shown hatched.
  • the exhaust gas cooler 33 according to Fig. 8a has in the exhaust gas inlet area a separating or sealing element 38, which serves to separate the exhaust gas stream into two partial streams for the disk package 37a on the one hand and the bypass pipe 34 on the other hand.
  • the exhaust gas cooler 35 according to Fig.
  • an angled separating element 39 is arranged in the exhaust gas inlet region, which seals the exhaust gas streams against each other.
  • an unillustrated bypass valve is thus arranged outside of the exhaust gas cooler.
  • Fig. 9 shows a further embodiment of the invention, an exhaust gas cooler 40 with disk pack 41 and disposed below bypass channel 42, wherein in the exhaust inlet region, represented by the exhaust arrow A, a pivotable bypass flap 43 is arranged.
  • Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • the exhaust stream can be directed either through the disk pack 41 or through the bypass channel 42, with intermediate positions are possible.
  • the design of a bypass flap is known from the prior art, also under the term exhaust manifold.
  • Fig. 10 shows a further embodiment of the invention, an exhaust gas cooler 44 with a disk pack 45 (heat exchanger part) and a top arranged bypass channel 46, which are each assigned separate exhaust gas inlets 47, 48 in the housing 44 of the exhaust gas cooler. Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures. Between the two exhaust gas inlets 47, 48, a separating element or a partition wall 49 is arranged, which can be soldered to the housing.
  • Fig. 11 shows as a further embodiment of the invention a double-flow exhaust cooler 50 with a disk pack 51 (heat exchanger part), an exhaust gas inlet chamber 52, a partitioned by a partition exhaust outlet chamber 53 and a deflection chamber 54 for the exhaust stream, represented by a long drawn, U-shaped arrow A.
  • Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • Fig. 12 shows a further embodiment of the invention, namely a double-flow exhaust cooler 55, which has an exhaust chamber 56 with an exhaust gas inlet nozzle 57 and an exhaust gas outlet stub 58. Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • a pivotable exhaust flap 59 (solid line) is arranged, which in a dashed position shown 59 'is pivotable.
  • inlet connection 57 and outlet connection 58 are separated from each other, ie the exhaust gas flow flows through the heat exchanger part 60 according to the arrow A shown in U-shape and exits through the exhaust port 58; the entire exhaust stream is thus cooled.
  • the exhaust flap 59 is moved to the position shown in dashed lines 59 ', so that the entering into the inlet port 57 exhaust gas flow is direct - in the short -in the outlet nozzle 58 and exits the exhaust gas cooler 55.
  • the exhaust chamber 56 thus forms a bypass channel, represented by a dashed arrow B.
  • the disk package 60 is thus bypassed in the bypass.
  • the exhaust gas cooler 55 thus has an integrated bypass with integrated bypass flap.
  • Fig. 13 shows as a further embodiment of the invention, an exhaust gas cooler 61 with a heat exchanger part 62 (disc package), which is einflutig ("axial") flowed through by exhaust gas, corresponding to the exhaust arrows A.
  • the same features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • the exhaust gas cooler 61 has a designed as a diffuser exhaust inlet region 63, in which an oxidation catalyst 64 is arranged, which - as known from the prior art - the exhaust gas purification is used.
  • Fig. 14 shows a longitudinal section through an exhaust gas cooler with two floods and one check valve for each flood in the outlet region of the second fluid. Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • a first flow 87 of the second fluid which is designed in particular as a bypass, and a second flow 88 of the second fluid enter into the inlet region of the second fluid into the heat exchanger.
  • the first flood 87 and the second flood 88 are separated by a separating wall-shaped sealing member 89 from each other sealingly.
  • the sealing member 89 is aerodynamically designed for the second fluid such that the entering obliquely to the disc longitudinal direction in the heat exchanger floods through the provided with a radius sealing element be transferred to the entry into the disc package in the disc longitudinal direction.
  • a first check valve 94 for the first flood and a second check valve 95 for the second flood integrated and formed such that the first check valve 94 includes a first pivot 98 adjacent to the housing bottom, which pivotal movement of a first valve flap 96 to an axis of rotation, which is arranged parallel to the disc width and perpendicular to the disc longitudinal direction, allows.
  • the second check valve 95 comprises a second pivot 99, which is arranged adjacent to the housing cover and a pivoting movement of a second valve flap 97 about an axis of rotation, which is arranged parallel to the disc width and perpendicular to the disc longitudinal direction allows. A backflow of the second fluid from the exit region back into the disk package is thus prevented.
  • Fig. 15 shows a longitudinal section DD through two verkrimpte and joined pairs of discs. Identical features are provided with the same reference numerals as in the preceding figures.
  • the upper disks 80b and the lower disks 80c are arranged substantially parallel to one another, the distance between a upper disk 80b and a lower disk 80c of a disk pair 3, 14 being the height of the flow channel for the first fluid and the distance between a lower disk 83 and the upper disk 82 of an adjacent disk pair forms the height of the passageway for the second fluid.
  • the lower discs 81 c are formed with an opening 81 around which is concentrically formed a lower disc ring surface 83.
  • the upper disks 81b also have an opening 81.
  • conical shapes 14b are formed conically perpendicular to the disk surface and in the stack disk direction from the upper disks.
  • the expression kinks and runs parallel to the disc surface, whereby a Oberusionnring Structure 82 is formed, which touches the lower disc ring surface 83 of an adjacent pair of discs and cohesively, in particular by soldering , Welding, gluing etc. connected to it.
  • the height of the flow channel decreases until the upper disk 80b and the lower disk 80c of a pair of disks touch and extend parallel to one another and are connected to one another in a material-locking manner, in particular by soldering, welding, gluing etc.
  • the lower plate 80c projects slightly beyond the length of the upper plate 80b in the longitudinal direction, resulting in an end width region 101 of the lower plate 80c, which is bent around the associated upper plate 80b of the plate pair 3, 14, at least in sections over the entire width of the plate, and thus engages around the upper plate , which is called crimping.
  • the crimping also reduces the flow losses when the second fluid flows onto the pairs of discs in comparison to the flow onto an edge.
  • the lower discs are crimped with the upper discs at least in sections over the entire width of the disc on the exit side of the disc package, but not in FIG. 15 is shown.
  • the Verkrimpung takes place at least in sections on the two long sides of the discs, which also not in FIG. 15 is shown.
  • the upper disk can engage around the lower disk.
  • Fig. 16 shows a longitudinal section through an exhaust gas cooler with deflection of the exhaust gas flow (double-flow), wherein the fluid enters the exhaust gas cooler in a flood and exits through the other flood from the exhaust gas cooler.
  • the inlet and outlet for the second fluid are on the same side of the heat exchanger. They are separated by a sealing element 89, which is designed as a wall, sealingly from each other.
  • the second fluid flows through the inlet exit region into the heat exchanger, the deflection takes place as a U-flow, and the second fluid flows countercurrently to the outlet region and leaves the heat exchanger.
  • the inlet and the outlet for the second fluid are arranged close to each other at a radiator end, whereby the heat exchanger can be integrated space-optimized.
  • the turbulence-generating elements or the turbulence inserts are formed in a further embodiment, not shown, as rib ribs.
  • Turbulence liners with ribbed ribs have a relatively low tendency to accumulate deposits, in comparison with other liners, in comparison to other liners, because of their smaller passage cross sections. Basically, it was to be feared that turbulence inserts with rib ribs would increasingly lead to the blocking of individual passageways due to the delicate structure of the rib ribs. However, this is the case to a surprisingly small extent, in particular if the webs of the rib ribs are relatively short. A possible explanation for this could be that due to the turbulent flow of the exhaust gas present over large portions of the ribbed insert, particle deposits are reduced, whereas in the case of longer, uniform channels, ordered flows are formed near the wall due to the very low flow velocity Favor particles.
  • the webs of the rib ribs have a length which is not more than about 10mm, preferably not more than about 5mm, and most preferably not more than about 3mm.
  • a length which is not more than about 10mm, preferably not more than about 5mm, and most preferably not more than about 3mm.
  • a density of the rib ribs transversely to the direction of the exhaust gas flow is preferably between about 20 rib ribs / dm and about 50 rib ribs / dm, preferably between about 25 rib ribs / dm and 45 rib ribs / dm.
  • a preferred height of the insert or Stegrippe is therefore between about 3.5mm and about 10mm, more preferably between about 4mm and about 8mm and more preferably between about 4.5mm and about 6mm.
  • an oxidation catalytic converter is arranged in front of the plurality of flow channels.
  • a catalyst can be generally reduce the particle sizes, particle densities and the proportions of hydrocarbons in the exhaust gas by oxidation.
  • the deposits themselves are provided with a coating for the catalytic oxidation of the exhaust gas.
  • the useful density of the rib ribs transverse to the direction of the exhaust gas flow can be more than about 50 ribs / dm, in particular about 75 ribs / dm.
  • the rib ribs are helically toothed.
  • Helical ribs are according to experimental findings particularly suitable to ensure a long-term stability of the exhaust gas heat exchanger against deposits.
  • the angle between the web walls and a main direction of the rib ribs between about 1 ° and about 45 °.
  • the angle between about 5 ° and about 25 °, where it may be in an alternative preferred embodiment, between about 25 ° and about 45 °.
  • the first-mentioned value range 5 ° to 25 ° is particularly well suited for typical applications which are sensitive to pressure loss, with the second range of values being used to achieve an optimized pressure loss Power density, especially for less pressure loss sensitive applications.
  • a correlation between the angle of the walls and a longitudinal division of the ribbed rib can be determined when optimizing an insert with obliquely toothed ribs.
  • optimal designs at small angles may have larger pitches I than optimized designs with large angles.
  • designs with moderate pressure loss can result.
  • designs with optimized power density can result.
  • the longitudinal pitch can be greater, with large angles of attack, the longitudinal pitch can be smaller in particular to obtain optimized versions.
  • the device is designed as a stacked plate heat exchanger. Both in terms of the width of a flow channel as well as in terms of cost-effective production and combinability of a heat exchanger housing with ribbed ribbed inserts, this embodiment is particularly suitable.
  • the device can also be designed as a tube bundle heat exchanger or as another known per se heat exchanger.
  • the insert is preferably made of a stainless steel, in particular an austenitic steel, in order to prevent corrosion caused by the aggressive exhaust gas.
  • aluminum materials can be used, in which case a suitable corrosion protection can be provided in a particularly advantageous manner, such as in particular an alloy and / or a coating.
  • the insert is formed of aluminum.
  • the insert made of aluminum has a particularly low weight.
  • the insert may be formed of aluminum by means of an alloy or coating for corrosion protection.
  • I / s is about 2.5 to 5 and the length of the rib ribs must be selected below this limit.
  • S denotes the mean passage width between two webs and is thus b / 2-t, where t denotes the sheet thickness. This results in a required ratio I / s ⁇ 4, in particular I / s ⁇ 2. If there is a high risk of blocking due to critical exhaust gas composition, I / s ⁇ 1.5, in particular I / s ⁇ 1.
  • helical rib ribs By an inclination of the webs occurs on the twist side, a higher flow velocity on the wall, which counteracts the soot deposition.
  • Another decisive advantage of helical rib ribs is that in cases where a low density of the rib ribs in the transverse direction of flow is required for Verlockungsvermeidung, especially in unfavorable exhaust gas composition, despite a small rib surface sufficient cooling performance can be guaranteed.
  • the stacked-plate heat exchanger comprises an outer housing with a cover, wherein an inlet and an outlet are provided for the exhaust gas and an inlet and an outlet for a liquid coolant.
  • a plurality of disc elements are provided, wherein each of the disc elements is composed of an upper half and a lower half.
  • the disc elements are welded to one another and to the housing so that the coolant flows in each case between the two halves of a disc element from the inlet to the outlet.
  • a not shown inlay with rib ribs is arranged, wherein the intermediate space between two disc elements in each case forms a flow channel for the exhaust gas.
  • the inserts are not shown in for clarity.
  • the inserts are made of stainless steel. To improve the thermal contact between the inserts and the disc elements or the housing, the inserts can be welded or soldered flat with said elements.
  • the turbulence insert consists of a thin sheet metal material into which parallel rib ribs are introduced by means of forming measures.
  • Each of the rib ribs comprises a series of webs successively arranged in the exhaust gas flow direction. In each case two in the exhaust gas flow direction successive webs are arranged offset by half a web width transversely to the exhaust gas flow direction against each other, so that connects after each web a cutting edge with a subsequent web.
  • the walls are aligned parallel to the flow direction of the exhaust gas and form with an axis B of the rib ribs and the main flow direction of the exhaust gas A at an angle of 0 °.
  • Such ribbed insert is referred to as a straight toothed rib.
  • the length I of a ridge is about 4mm.
  • the width b of a single rib is defined as the width of the repeat unit of the periodic structure transverse to the main flow direction of the exhaust gas.
  • the Stegrippenêt 2 / b is in the present example about 40 Stegrippen / dm.
  • the width b of a Stegrippe is thus about 5mm
  • the height h of the rib ribs corresponds to the distance between two adjacent disc elements of the heat exchanger and is presently about 5 mm.
  • the lateral walls of the individual ribs are not aligned parallel to the main direction B of the rib ribs. Rather, each of the walls of the webs with the main direction B of the rib ribs includes an angle W of about 30 °.
  • the other dimensions of the helical ribbed insert correspond to the dimensions of the straight-serrated ribbed rib.
  • Suitable longitudinal pitch 1 for corresponding angles of the walls W provide suitable designs at 10 ° with longitudinal pitches I ⁇ about 10 mm, at 20 ° with I ⁇ about 6 mm, at 30 ° with I ⁇ ca. 4mm and at 45 ° with I ⁇ about 2mm.
  • the minimum longitudinal pitch I is approximately 1 mm at all angles.
  • the permissible channel extension I / s is approximately within the same limit as for a straight toothed rib, where s denotes the web spacing transverse to the main flow direction B.
  • longitudinal divisions I ⁇ 1 mm are difficult to produce for manufacturing reasons.
  • the at least one heat exchanger is at least one exhaust gas heat exchanger and / or a charge air cooler and / or an oil cooler and / or a coolant condenser and / or a refrigerant condenser for an air conditioner and / or a gas cooler for an air conditioner and / or a refrigerant evaporator for an air conditioner and / or a cooler for cooling of electrohic components.
  • the intercooler and / or exhaust gas cooler is a direct intercooler and / or direct exhaust gas cooler.
  • Direct is to be understood that at least one medium to be cooled, such as exhaust gas and / or charge air is cooled directly by a cooling medium such as air.
  • the intercooler and / or exhaust gas cooler is an indirect intercooler and / or indirect exhaust gas cooler.
  • a coolant such as a water-containing fluid and / or a liquid, such as cooling water, this water-containing fluid and / or the liquid as cooling water by a other cooling medium as ambient air is cooled.
  • the at least one charge air cooler is in another embodiment directly and the at least one exhaust gas cooler is cooled indirectly, or conversely, the at least one charge air cooler in another embodiment indirectly and the at least one exhaust gas cooler is cooled directly.
  • At least two circuits, in particular two, three, four or more than four circuits, for the first medium in succession, ie in particular in the direction A and / or in the stacking direction, in which the discs are stacked, which in particular an angle of 0 ° to 90 ° with the direction A forms, are arranged.
  • the two, three, four or more than four circuits are flowed through in counterflow or in cocurrent or at an angle of 0 ° to 90 ° to the second fluid, in particular to the flow direction of the second fluid.
  • the at least two circuits, in particular two, three, four or more than four circuits, for the first medium in succession, i. are arranged in particular in the direction A
  • at least initially a high-temperature circuit is arranged in the direction A flowing, which has a higher temperature than an at least second low-temperature circuit.
  • the Hochtempertaturniklauf has in particular in the operating condition temperatures between 70 ° C to 100 ° C, in particular between 80 ° C and 95 ° C.
  • the low temperature in particular in the operating state, has temperatures of between 10 ° C. and 70 ° C., in particular between 20 ° C. and 60 ° C., in particular between 30 ° C. and 65 ° C., in particular between 40 ° C. and 50 ° C.
  • the recirculated exhaust gas and / or the charge air or at least one medium to be cooled is cooled in two, three, four or more stages.
  • the at least two circuits, in particular two, three, four or more than four circuits, for the first medium are designed as at least one U-flow circuit and / or as at least one I-flow circuit.
  • at least two I-flow circuits or at least two U-flow circuits are arranged in series, in particular one after the other.
  • at least one U-flow cycle follows at least one I-flow cycle or vice versa.
  • the coolant connections for the at least two circuits in one example are on one side of the radiator, for example arranged in the stacking direction of the discs above or below or to the stacking direction at an angle between 0 ° to 90 °.
  • the outflow takes place in another example in at least one high-temperature circuit and the return flow in the at least one Niderteperturniklauf or vice versa.
  • a combination valve in the at least one heat exchanger for example in the exhaust gas heat exchanger and / or in the at least one charge air cooler and / or in the at least one oil cooler and / or in the at least one coolant radiator and / or in the at least one refrigerant condenser integrated for an air conditioner and / or in the at least one gas cooler for an air conditioner and / or in the at least one refrigerant evaporator for an air conditioner and / or in the at least one cooler for cooling electronic components, in particular integrated into the housing of the heat exchanger, and / or formed in one piece with this.
  • the combination valve combines the function of at least one exhaust gas recirculation valve for controlling and / or regulating the recirculated exhaust gas or exhaust air mixture and / or the function of at least one bypass valve, in particular a bypass valve, for bypassing recirculated exhaust gas to the at least one heat exchanger, in particular the exhaust gas heat exchanger and / or one of the other heat exchangers mentioned above, so that recirculated medium, in particular exhaust gas and / or air, is not cooled in the at least one heat exchanger, in particular exhaust gas heat exchanger and / or one of the other heat exchanges mentioned above.
  • Such a combination valve is in the unpublished DE 10 2005 034 136.5 , the unpublished DE 10 2005 041 149.5 , the unpublished DE 10 2005 041 150.9 , the unpublished DE 10 2005 034 135.7 as well as in the published DE 103 21 636 who published DE 10321637 as well as the published DE 10 2005 041 146 discloses, the entire contents of which are hereby expressly disclosed.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 - bekannt durch die DE 100 60 102 A1 , die FR-A1-2 816 043 , die FR-A-2 362 355 , oder die US-A-4 116 271 .
  • Durch die US 2003/0010479 A1 wurde ein Wärmeübertrager bekannt, der als Abgaskühler in einem AGR-System (Abgasrückführ-System) einsetzbar ist. In einem Gehäuse, welches von flüssigem Kühlmittel des Kühlkreislaufes einer Brennkraftmaschine durchströmt wird, sind Abgasrohre angeordnet, welche endseitig in Rohrböden aufgenommen sind, die ihrerseits mit dem Gehäuse verbunden sind. Das Abgas wird dem Abgaskühler über einen Diffusor zugeführt, strömt dann durch die vom Kühlmittel umspülten Abgasrohre und tritt über einen Abgasstutzen aus dem Kühler aus. Alle Teile des Abgaskühlers werden miteinander verlötet. Nachteilig bei dieser Bauweise mit Rohrböden, in welchen die Rohrenden aufgenommen sind, ist , dass die Rohre während des Lötprozesses in den Rohrböden fixiert sind und sich somit beim Löten und beim Schmelzen der Lotschicht nicht aufeinander zubewegen können, was sich u. a. auch nachteilig auf die Verlötung der Turbulenzeinlagen mit den Rohrinnenwänden auswirkt. Dieser Nachteil wird durch Systeme ohne Rohrböden vermieden, wie das folgende Beispiel zeigt:
  • Durch die die DE 100 60 102 A1 wurde ein Wärmeübertrager bekannt, welcher ebenfalls als Abgaskühler in einem AGR-System einsetzbar ist. Dabei wird rückgeführtes Abgas durch Kühlmittel, welches dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges entnommen wird, gekühlt. Der bekannte Abgaskühler weist ein im Wesentlichen zweiteiliges Gehäuse auf, in welchem ein primärseitig vom Kühlmittel durchströmbarer Kühlkörper, bestehend aus einer Vielzahl von flachen Röhrchen, angeordnet ist und sekundärseitig von Abgas durchströmt wird. Dabei wird das Abgas relativ geradlinig, d. h. ohne wesentliche Umlenkungen durch das Gehäuse geführt. Das Kühlmittel wird senkrecht zu den flachen Röhrchen zu- und abgeführt, so dass sich jeweils 90 Grad Umlenkungen ergeben. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Abgas und Kühlmittel sind zwischen den flachen Röhrchen so genannte Turbulenzbleche angeordnet. Der gesamte Abgaskühler, bestehend aus Gehäuse, Röhrchen und Turbulenzblechen, wird durch "einstückige Verlötung" hergestellt.
  • Der Anmeldungsgegenstand der DE 100 60 102 A1 geht gemäß Fig. 9 von einem Stand der Technik aus, welcher einen gehäuselosen Abgaswärmeübertrager betrifft, wobei flache Abgasrohre aus Scheiben gebildet sind, deren Falz auf den Längsseiten abgewinkelte aufgestellte Randstreifen aufweist, welche mit benachbarten Randstreifen zu einer Gehäusewand verlötet sind. Nachteilig hierbei ist, dass eine Vielzahl von Lötstellen besteht, welche jede in sich das Risiko einer Undichtigkeit und damit einer Abgasleckage birgt. Nachteilig beim Anmeldungsgegenstand der DE 100 60 102 A1 ist, dass die Gehäusewände direkt vom Abgasstrom beaufschlagt und damit auf eine Temperatur erhitzt werden, welche der Umgebung des eingebauten Abgaskühlers, z. B. dem Motorraum eines Kraftfahrzeuges nicht zuträglich ist.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art einerseits fügegerecht, insbesondere lötgerecht, schweißgerecht, klebegerecht usw. zu gestalten und andererseits seine Außentemperatur bei Verwendung von heißen, zu kühlenden Medien niedrig zu halten.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die vorzugsweise als Scheibenpaare ausgebildeten Strömungskanäle längsseitig mit den Wänden des Gehäuses stoffschlüssig verbunden, d. h. verlötet, verschweißt, verklebt usw. sind. Die Scheibenpaare sind zu einem Paket aufeinander geschichtet und durch Querkanäle strömungsmäßig miteinander verbunden. Bei der Durchströmung dieser Querkanäle entsteht ein vergleichsweise hoher Druckverlust, einerseits durch die Umlenkung des Fluids vom Querkanal in die von den Scheibenpaaren eingeschlossenen Kanäle, insbesondere aber dadurch, dass die Querkanäle zwischen den Scheibenpaaren üblicherweise scharfe Schnittkanten aufweisen, die zu einer starken Verwirbelung des Fluids und somit zu hohen Druckverlusten führen. Die Scheibenpaare werden daher von einem ersten Fluid, vorzugsweise einem flüssigen Kühlmittel, durchströmt, für das die Druckverluste im Kühler weniger entscheidend sind. Das Paket der Scheibenpaare wird stirnseitig von einem zweiten Fluid, insbesondere einem zu kühlenden heißen Medium, angeströmt und durchströmt, so dass eine relativ geradlinige Durchströmung des Scheibenpaketes, d.h. ohne wesentliche Umlenkungen erreicht wird. Dies ergibt einen niedrigen Druckverlust für das zweite vorzugsweise gasförmige Fluid. In Anpassung an die Wärmeübergangsverhältnisse sind zwischen den Scheiben turbulenzerzeugende Einrichtungen vorgesehen. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager wird vorzugsweise in einem Arbeitsgang gelötet, geschweißt, geklebt usw. Die zu verlötenden, zu verschweißenden oder zu verrklebenden Teile sind dabei flexibel, d. h. beweglich zueinander angeordnet und können sich damit insbesondere beim Schmelzen der Lotschichten während des Lötprozesses relativ zueinander bewegen, so dass minimale Lötspalte und eine einwandfreie Verlötung erzielt werden. Vorteilhafterweise können die Scheibenpaare in einem dem Fügeproress, insbesondere dem Lötprozess, Schweißprozess, Klebeprozess usw., vorgelagerten Verfahrensschritt vorgefalzt und/oder verkrimpt werden, d. h. das aus zwei Scheiben bestehende Scheibenpaar einschließlich eventuell vorzusehender Turbulenzeinlagen kann in einer Weise vorgefertigt werden, dass das Scheibenpaar durch aus der einen Scheibe ausgeformte und den Rand der anderen Scheibe umfassende Laschen fixiert wird, so dass die die beiden Scheibenbleche des Scheibenpaares während des eigentlichen Lötprozesses nicht mehr gegeneinander verrutschen, sich nicht mehr gegeneinander verschieben oder auseinanderklaffen können, und so die dichte Verlötung des Scheibenpaares sichergestellt ist. So können verkrimpte Scheiben verhindern, dass zum Beispiel Relativbewegungen zwischen dem Gehäuse und dem längs anliegenden Scheibenpaar durch unterschiedlich schnelle Aufheizung der Bauteile sowie die abschmelzenden Lotschichten zu einer unzureichenden Verlötung des Scheibenpaares führen. Dies erleichtert auch die Toleranzabstimmung zwischen der Längsseite des Scheibenpaares und dem Gehäuse, da im Wesentlichen nur noch die Anlage des verkrimpten Scheibenpaares am Gehäuse während des Lötprozesses sichergestellt werden muss, ohne mögliche Verschiebungen der beiden Scheiben gegeneinander in Betracht ziehen zu müssen. So wird sichergestellt, dass durch die stoffschlüssige Verbindung der Strömungskanäle bzw. Scheibenpaare eine Wärmeleitung zwischen dem ersten Fluid, dem Kühlmedium, und den Gehäusewänden erfolgt. Durch die thermische Koppelung trägt auch die Gehäusewand zum Wärmeübergang bei, und die Anbindung der Scheibenpaare kann die wärmeübertragende Fläche für das 2. Fluid je nach Wärmetauschergeometrie und Gestaltung der Turbulenzerzeuger erheblich steigern: von ca. 2% bis zu mehr als 10% wenn ein Turbulenzblech im Kanal für das 2. Fluid vorgesehen ist und sogar bis > 25% wenn Turbulatoren (beispielsweise in die Scheibe eingeprägte Verwirbelungskörper) im Kanal des zweiten Fluids eingesetzt werden. Somit wird eine Steigerung der Wärmeübertragerleistung erreicht, die erheblich sein kann. Weiterhin kann die Gehäusewand bei Verwendung eines heißen zu kühlenden Mediums ausreichend gekühlt und auf einem relativ niedrigen Temperaturniveau gehalten werden. Insbesondere bei Abgaskühlern aber auch bei Ladeluftkühlern in vielen anderen Wärmetauscheranwendungen ist eine ausreichende Kühlung des Gehäuses oft zwingend erforderlich, da andernfalls sehr hohe Thermospannungen an den Verbindungsstellen zwischen Gehäuse und Scheibenpaaren entstehen, die durch die großen Temperaturunterschiede und entsprechend unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Abgas führenden Gehäuses und der gekühlten Scheibenpaare verursacht werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Anbindung der Längsseiten der Scheibenpaare an das Gehäuse besteht in einer erheblichen Steigerung der Druckfestigkeit des Wärmetauschers bezüglich des 2. Fluids, da die Scheiben Zuganker zwischen den beiden Gehäuseseiten darstellen, die dem Innendruck entgegenwirken. Somit eignet sich das vorgestellte Wärmetauscherkonzept insbesondere für Medien, bei denen die Druckverlustanforderungen an das 2. Fluid sehr restriktiv sind, das 2. Fluid sehr heiß ist, oder hohe Drücke des 2. Fluids vorliegen, bzw. Kombinationen aus diesen Anforderungen.
  • Gemäß der Erfindung sind die Strömungskanäle über die Längsseiten im Wesentlichen über ihre gesamte Länge mit dem Gehäuse stoffschlüssig verbunden. Insbesondere erfolgt die stoffschlüssige Verbindung durch Löten, Schweißen, Kleben usw., grundsätzlich ist auch jede andere Verbindungsart wie beispielsweise eine formschlüssige Verbindung oder eine Kombination aus einer stoffschlüssigen und einer formschlüssigen Verbindung möglich.
  • Gemäß der Erfindung sind die Strömungskanäle als Scheibenpaare ausgeführt. Die Scheibenpaare bilden Durchtrittskanäle für ein zweites Fluid. Zwischen den Scheibenpaaren und dem Gehäuse besteht eine Verbindung, so dass das zweite Fluid einen Zugang zum Gehäuse und zur Gehäusewand hat und so die Gehäusewand und das Gehäuse beispielsweise kühlt oder erwärmt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Strömungskanäle und/oder die Durchtrittskanäle im Wesentlichen in ihrer Gesamtheit durch das Gehäuse aufgenommen, so dass die Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid im Wesentlichen vollständig im Inneren eines Gehäuses, welches mit einem Deckel verschließbar ist, erfolgt, wobei ebenfalls eine Wärmeübertragung zwischen dem zweiten Fluid und dem Gehäuse und/oder dem Deckel, sowie zwischen dem ersten Fluid und Gehäuse und/oder dem Gehäusedeckel erfolgt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Deckel einer benachbarten Scheibe, insbesondere einer Unterscheibe, mindestens ein Strömungskanal ein Fluid, insbesondere das erste Fluid gebildet, auf diese Weise kann eine Oberscheibe eingespart werden und der Deckel wird gleichzeitig mitgekühlt. Da der Deckel mit dem Gehäuse durch Stoffschluss, wie Löten, Schweißen, Kleben usw., und/oder durch Formschluss, wie Umformen, verbunden ist, erfolgt ein Wärmeübergang zwischen Deckel und Gehäuse und umgekehrt, so dass auch das Gehäuse mit gekühlt wird.
  • In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Bodenabschnitt des Gehäuses bzw. der Gehäuseschale und einer benachbarten Scheibe, insbesondere der Oberscheibe, und zwischen dem Bodenabschnitt der Gehäuseschale mindestens ein Strömungskanal des ersten Fluids ausgebildet, auf diese Weise wird ebenfalls eine Scheibe, insbesondere eine Unterscheibe, eingespart. Das erste Fluid kühlt dann insbesondere das Gehäuse und die Gehäuseschale. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, die Oberscheibe mit einer Unterscheibe, insbesondere stoffschlüssig zu verbinden, wodurch ein Scheibenpaar ausgebildet wird, welches über mindestens eine Scheibe, insbesondere mit der dem Bodenbereich benachbarten Unterscheibe mit der Gehäuseschale im Bodenbereich stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind die jeweils ein Scheibenpaar bildenende Unter- und Oberscheibe durch einen randseitig ausgebildeten Falz miteinander verbunden, dadurch sind die Scheiben formschlüssig, insbesondere durch Biegen, miteinander verbunden. Dabei umgreift mindestens eine Scheibe, insbesondere die Unterscheibe, die andere Scheibe, insbesondere die Oberscheibe, wodurch die Scheiben ineinander verhakt sind, wobei in Stapelrichtung der Scheiben und der Scheibenpaare gleichzeitig ein Toleranzausgleich möglich ist, so dass beim Fügeprozess, wie beipielsweise Löten, Schweißen, Kleben usw., mit dem die stoffschlüssige Verbindung erzeugt wird, eventuelle Öffnungen oder Spalte, zwischen den Scheiben ausgeglichen werden können, so dass der Fügeprozess prozesssicher und erfolgreich durchführbar ist und so eine vollständige stoffschlüssige Verbindung zwischen den Scheiben, insbesondere der Ober- und der Unterscheibe, aber auch zwischen benachbarten Scheibenpaaren sowie zwischen benachbarten Ober- und Unterscheiben, erfolgt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung läuft ein Zuströmkanal und/oder mindestens ein Abströmkanal quer durch die Scheibenpaare, dabei kann der Zuström- und/oder der Abströmkanal in einem Winkel von 0° bis 360° bzw - 360° zur Stapelrichtung der Scheiben und/oder zur Längsrichtung der Scheiben durch die Scheibenpaare laufen, insbesondere unter einem Winkel von - 50° bis +50° zur Stapelrichtung, besonders vorteilhaft ist ein Winkel von 0° zur Stapelrichtung, d.h. Abström- und oder Zuströmkanal verlaufen im Wesentlichen parallel zur Stapelrichtung. Die Winkel des Abströmkanals und des Zuströmkanals zur Stapelrichtung und/oder zur Längsrichtung können dabei unterschiedlich sein und Werte zwischen 0° und 360° bzw -360° annehmen
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Scheibenpaare mindestens einen Napf oder mindestens eine Ausprägung auf. Der Napf bzw. die Ausprägung ist dabei in mindestens jeweils einer Scheibe eines Scheibenpaares eingebracht, vorzugsweise durch Umformen wie Biegen, Stanzen usw. oder durch Urformen usw.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung reicht die Ausprägung bzw. der Napf eines Scheibenpaares zu einem benachbarten Scheibenpaar, wobei sich die Scheiben und die Scheibenpaare berühren und insbesondere miteinander stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden sind. Darüber hinaus sind auch eine formschlüssige Verbindung und/oder eine Kombination aus einer stoffschlüssigen und formschlüssigen Verbindung möglich, ebenso wie andere Verbindungen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ausprägung bzw. der Napf in die Oberscheibe, insbesondere durch Umformen oder Urformen, eingebracht ebenso wie eine Oberscheibenringfläche, welche eine durch Ur- oder Umformen eingebrachte Unterscheibenringfläche der Unterscheibe eines benachbarten Scheibenpaares berührt und insbesondere stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. und/oder durch Formschluss, wie Verhaken, mit der Unterscheibenringfläche verbunden ist.
  • In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist eine andere Ausprägung, insbesondere durch Umformen und oder Urformen in die Unterscheibe eingebracht, ebenso wie eine Unterscheibenringfläche, welche eine Oberscheibenringfläche der Oberscheibe eines benachbarten Scheibenpaares berührt und insbesondere stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. und/oder formschlüssig, wie durch Verhaken, mit der Oberscheibenringfläche verbunden ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Strömungskanäle gestapelt. Ebenso können auch die Durchtrittskanäle gestapelt sein. In einer Weiterbildung sind die Scheiben derart gestapelt, dass eine Scheibe auf eine benachbarte andere Scheibe gestapelt ist und dass insbesondere eine Oberscheibe auf eine Unterscheibe aufgelegt ist und auf die Oberscheibe eine weitere Unterscheibe aufgelegt ist, auf welche wiederum eine weitere Oberscheibe aufgelegt ist, so dass benachbarte Scheibenpaare aufeinander aufgestapelt sind. Der Stapel der Scheiben bzw. der Stapel an Scheibenpaaren ist seinerseits in die Gehäuseschale eingelegt, welche mit einem Deckel verschlossen ist. Der Deckel ist dabei derart auf das Gehäuse aufgelegt, dass er in Stapelrichtung auf das Gehäuse gesetzt und mit diesem formschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. und/oder stoffschlüssig, insbesondere durch Umformen, Verhaken usw., verbunden ist, so dass während des Fügeprozesses, insbesondere des Lötens, Schweißens oder Klebens, ein Toleranzausgleich in Stapelrichtung der Strömungskanäle bzw. der Durchtrittskanäle erfolgen kann.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Scheiben eines Scheibenpaares Scheibenrandflächen derart auf, dass die Oberscheibe eines Scheibenpaares eine Oberscheibenrandfläche aufweist und die benachbarte Unterscheibe eine Unterscheibenrandfläche aufweist, wobei die Oberscheibenrandfläche mit der Unterscheibenrandfläche korrespondiert und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden ist. Die Oberscheibenrandfläche verläuft in Längsrichtung der Scheibe im Wesentlichen parallel zur Unterschreibenrandfläche, ebenso wie die Oberscheibenrandfläche in Richtung der Scheibenbreite verläuft, welche insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Scheibe und im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung der Scheiben sowie im Wesentlichen parallel zur Unterscheibenrandfläche ausgebildet ist. In den Abschnitten der Oberscheibenrandfläche und der Unterscheibenrandfläche, in denen die Längsseite der Scheibe in Stapelrichtung in die Scheibenbreite übergeht, ist ein Stoß der Unter- und Oberscheibenrandfläche derart ausgebildet, dass der Stoß einer Scheibenrandfläche in Längsrichtung im Wesentlichen als ein Viertelzylinder ausgebildet ist und dass sich die Viertelzylinder der Unter- und Oberscheibe im Wesentlichen wie zwei in einander geschobene konzentrische Viertelzylinder berühren und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden sind.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umgreifen sich die Längsseiten zweier einen Strömungskanal bildender Scheibenpaare zumindest bereichsweise, insbesondere auf der gesamten Scheibenlänge derart, dass die das Gehäuse berührende Längsseite die Längsseite einer benachbarten Scheibe, insbesondere der anderen Scheibe des jeweiligen Scheibenpaares, umgreift und dass die beiden Scheiben auf diese Weise miteinander verkrimpt sind.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umgreifen sich die Breitseiten zweier einen Strömungskanal bildender Scheibenpaare zumindestens bereichsweise, insbesondere auf der gesamten Scheibenbreite. Die beiden Scheiben, insbesondere die Oberscheibe und die Unterscheibe eines Scheibenpaares, sind auf diese Weise miteinander verkrimpt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Scheibenpaare turbulenzerzeugende Einrichtungen, insbesondere Turbulenzeinlagen oder eingeprägte Strukturelemente, auf. Die Turbulenzeinlagen können derart ausgebildet sein, dass es sich um Bleche mit Ausstanzungen handelt und/oder um Geflechte aus Draht. Der Inhalt der unveröffentlichten DE102004037391.4 , der DE19718064B4 sowie der DE19709601C2 ist hiermit ausdrücklich offenbart.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Ausprägungen konisch ausgebildet und als Kegelstumpfe ausgeführt, die aus einer Scheibe vorzugsweise durch Umformen wie Ausstanzen oder durch Urformen erzeugt sind. Die den kleineren der beiden Durchmesser aufweisende Seitenfläche des Kegelstumpfs ist als Ringfläche ausgebildet, welche die benachbarte Scheibe, vorzugsweise die Unterscheibe des nächsten Scheibenpaares berührt und insbesondere mit diesem stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Ausprägungen strömungsgünstig, insbesondere mit einem länglichen oder elliptischen oder runden Querschnitt ausgebildet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind zwischen Strömungskanälen bzw. in den Durchtrittskanälen turbulenzerzeugende Einrichtungen eingebracht. Die Inhalte der unveröffentlichten DE102004037391.4 , der DE19718064B4 sowie der DE19709601 C2 sind in diesem Zusammenhang hiermit ausdrücklich offenbart.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Falzverbindungen mit dem Gehäuse, insbesondere mit der Innenfläche des Gehäuses, verbunden, wobei die Verbindung insbesondere stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. erfolgt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Eintrittsbereich des Gehäuses in Strömungsrichtung des zweiten Fluids vor den Scheibenpaaren angeordnet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Austrittsbereich des Gehäuses in Strömungsrichtung des zweiten Fluids hinter den Scheibenpaaren angeordnet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Scheibenpaare vom zweiten Fluid im Wesentlichen parallel zu ihren Längsseiten umströmbar.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird der längsseitige Falz durch gleichsinnig abgewinkelte Ränder von Ober- und Unterscheibe gebildet. Der längsseitige Falz bildet darüber hinaus eine Anlagefläche für das Gehäuse.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der längsseitige Falz durch gegensinnig abgewinkelte Ränder von Ober- und Unterscheibe gebildet. Der längsseitige Falz bildet darüber hinaus eine Anlagefläche für das Gehäuse.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Scheibenpaare längsseitig im Bereich der Gehäusewände Seitenkanäle für das erste Fluid auf.
  • Die Seitenkanäle sind dabei als Erweiterung des Strömungsquerschnitts der Scheibenpaare ausgebildet. Die Erweiterung weist eine Kanalhöhe auf, welche im Wesentlichen dem Abstand der Scheibenpaare entspricht.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Scheibenpaare einen Strömungsquerschnitt mit einer Kanalbreite b und die Gehäusewände einen Abstand w auf, wobei b < w ist und zwischen den Strömungsquerschnitten und der Gehäusewand Materialbrücken angeordnet sind und die insbesondere aus Unter- und/oder Oberscheibe gebildet sind.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei es eine Gehäuseschale sowie einen Deckel aufweist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Eintrittsbereich des Gehäuses einen Eintrittsstutzen auf, der in der Gehäuseschale oder im Deckel angeordnet ist. Darüber hinaus weist der Austrittsbereich des Gehäuses einen Austrittsstutzen auf, der in der Gehäuseschale oder im Deckel angeordnet ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse einen Ein- und Austrittsstutzen für das erste Fluid auf, wobei die Ein- und Austrittsstutzen für das erste Fluid im Deckel oder in der Gehäuseschale angeordnet sind und Längsachsen aufweisen, welche gegenüber den Scheibenpaaren geneigt sind.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Wärmeübertrager einen Bypass auf. Innerhalb des Gehäuses und parallel zu den Scheibenpaaren ist ein Bypasskanal für das zweite Fluid angeordnet. Der Massestrom des zweiten Fluids wird dazu, insbesondere durch eine Trennwand, in mindestens zwei Teilmassenströme aufgezweigt, wobei mindestens ein erster Teilmassenstrom des zweiten Fluids durch die Durchtrittskanäle strömt und mindestens ein zweiter Teilmassenstrom des zweiten Fluids durch den Bypass strömt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung bilden die Scheibenpaare ein Paket, welches zweiflutig vom zweiten Fluid durchströmbar ist. Im Eintrittsbereich für das zweite Fluid und/oder im Austrittsbereich für das zweite Fluid ist eine Trennwand angeordnet. Die Trennwand ist dabei insbesondere derart drehbar angeordnet, dass ein Winkel, zwischen Strömungsrichtung des zweiten Fluids einer Längsseite der Trennwand zwischen 0° und 360° einstellbar ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung enthält der Wärmeübertrager mindestens ein Rückschlagventil, welches vorzugsweise im Gehäuse integriert ist und sich im Austrittsbereich befindet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung der ist der Bypasskanal im Wärmeübertrager oberhalb oder unterhalb der Scheibenpaare angeordnet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypasskanal als Bypassrohr ausgebildet, welches in das Gehäuse einlegbar ist. Das Bypassrohr ist dabei gegenüber den Strömungskanälen (3) und/oder den Durchtrittskanälen thermisch isoliert, insbesondere derart, dass der Wärmeübergang zwischen dem zweiten Teilmassenstrom, welcher durch den Bypasskanal und/oder das Bypassrohr strömt und dem ersten Teilmassenstrom, welcher insbesondere gekühlt wird, möglichst gering ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Bypassrohr von den Strömungskanälen und/oder den Durchtrittskanälen im Wesentlichen beabstandet angeordnet. Die Beabstandung erfolgt vorzugsweise durch in das Bypassrohr und/oder in die Strömungskanäle und/oder die Durchtrittskanäle eingebrachte Ausprägungen oder Ausstanzungen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Bypassrohr aus mindestens einem Teilelement, welches vorzugsweise als offenes Profil und besonders vorteilhaft als U-Profil oder Halbrohr ausgebildet ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Bypassrohr zwei Rohrhälften, die vorzugsweise stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. miteinander verbunden sind.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Bypassrohr mindestens eine Längstrennwand auf.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist in den Eintritts- oder Austrittsbereich des Gehäuses mindestens eine Bypassklappe integriert. Die Bypassklappe ist einstellbar und kann einen Winkel von 0° bis 360° annehmen, wodurch der Massenstrom des zweiten Fluids in den ersten Teilmassenstrom und den zweiten Teilmassenstrom aufgeteilt wird. Der erste Teilmassenstrom strömt durch die Durchtrittskanäle und wird dabei insbesondere gekühlt. Der zweite Teilmassenstrom strömt, insbesondere ungekühlt durch den Bypass. Mittels des Bypassventils ist der erste Teilmassenstrom des zweiten Fluids durch die Durchtrittskanäle einstellbar und/oder steuerbar und/oder regelbar. Der zweite Teilmassenstrom des zweiten Fluids durch den Bypass ergibt sich in Abhängigkeit von dem eingestellten ersten Teilmassenstrom und ist somit ebenfalls steuerbar und/oder regelbar.
  • In einer Weiterbildung des Wärmeübertragers weist der Eintrittsbereich zwei separate Eintrittsstutzen sowie eine Trennwand auf.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung bilden die Scheibenpaare ein Paket, welches zweiflutig vom zweiten Fluid durchströmbar ist. Eine Eintrittskammer sowie eine Austrittskammer sind einerseits des Scheibenpaketes angeordnet. Andererseits des Scheibenpaketes ist eine Umlenkkammer für das zweite Fluid angeordnet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypass in das Gehäuse integriert. Insbesondere ist der Bypass einteilig mit dem Gehäuse ausgeführt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypass in den Deckel integriert. Insbesondere ist der Bypass einteilig mit dem Deckel ausgeführt.
  • Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe im Eintrittsbereich oder im Austrittsbereich angeordnet ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Wärmeübertrager mindestens ein Bypassventil auf, welches den Volumen- und/oder Massestrom insbesondere des zweiten Fluids durch den Bypass steuert und/oder regelt. Das Bypassventil ist vorzugsweise in das Gehäuse integriert und insbesondere einstückig mit diesem ausgeführt. Das Bypassventil ist im Eintrittsbereich und/oder im Austrittsbereich angeordnet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Bypassventil als Kombiventil ausgeführt, welches im Folgenden als Wärmeübertragerventileinrichtung bezeichnet ist. Die Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe zwischen einer ersten Öffnungsstellung, in welcher der Bypassausgang geschlossen und der Wärmeübertragerausgang geöffnet ist, und einer zweiten Öffnungsstellung verdrehbar ist, in welcher der Bypassausgang geöffnet und der Wärmeübertragerausgang geschlossen ist. Durch die verdrehbare Ventilscheibe kann auch bei hohen Drücken eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Ventilscheibe eine Fluiddurchgangsöffnung aufweist, die durch Verdrehen zumindest teilweise mit einer von zwei weiteren Fluiddurchgangsöffnungen zur Deckung bringbar ist, die in einer relativ zu dem Ventilgehäuse feststehenden Ventilscheibe vorgesehen sind. Die drei Fluiddurchgangsöffnungen sind vorzugsweise deckungsgleich zueinander ausgebildet.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der Fluiddurchgangsöffnungen in der feststehenden Ventilscheibe mit dem Wärmeübertragerausgang und die andere Fluiddurchgangsöffnung mit dem Bypassausgang in Verbindung steht. In Abhängigkeit von der Überdeckung der Fluiddurchgangsöffnungen in den Ventilscheiben gelangt mehr oder weniger oder gar kein Fluid zu dem Bypassausgang beziehungsweise dem Wärmeübertragerausgang.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende Ventilscheibe eine Vertiefung aufweist, in der die verdrehbare Ventilscheibe geführt ist. Das liefert den Vorteil, dass auf eine Ventilscheibenführung an dem Ventilgehäuse verzichtet werden kann.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende Ventilscheibe ein Außengewinde aufweist, mit dem die feststehende Ventilscheibe in ein komplementär ausgebildetes Innengewinde des Ventilgehäuses eingeschraubt ist. Dadurch wird die Montage der feststehenden Ventilscheibe vereinfacht.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass von der verdrehbaren Ventilscheibe eine Aktorstange ausgeht. Durch die Aktorstange, die vorzugsweise aus dem Ventilgehäuse heraus geführt ist, wird die Betätigung der verdrehbaren Ventilscheibe vereinfacht.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheiben zumindest teilweise aus Keramik gebildet sind. Anstelle von Keramik kann auch Edelstahl verwendet werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber zwischen einer ersten Extremstellung, in welcher der Bypassausgang geschlossen und der Wärmeübertragerausgang geöffnet ist, und einer zweiten Extremstellung hin und her bewegbar ist, in welcher der Bypassausgang geöffnet und der Wärmeübertragerausgang geschlossen ist. Durch den Ventilschieber kann auch bei hohen Drücken eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber teilweise aus Keramik gebildet ist. Anstelle von Keramik kann, auch Edelstahl verwendet werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse teilweise aus Keramik gebildet ist. Vorzugsweise ist die Lauffläche für den Ventilschieber aus Keramik gebildet.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber mit einem Dichtelement für den Eingang ausgestattet ist. Vorzugsweise ist der Eingang mit einem Dichtsitz für das Dichtelement ausgestattet.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement eine dem Eingang zugewandte Dichtfläche aufweist, welche die Gestalt eines Kugelabschnitts hat. Durch Verwendung eines Kugelabschnitts mit einem großen Durchmesser wird das Verschieben des Ventilschiebers erleichtert.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement an dem Ventilschieber hin und her bewegbar geführt ist. Dadurch wird das Verschließen des Eingangs mit dem Dichtelement, das auch als Schließelement bezeichnet wird, vereinfacht.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement durch eine Federeinrichtung gegen den Eingang vorgespannt ist. Dadurch wird ein dichtes Verschließen des Eingangs ermöglicht.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber einen Druckausgleichskanal aufweist. Dadurch wird das Verschieben des Ventilschiebers in dem Ventilgehäuse erleichtert.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weist der integrierte Bypass eine schwenkbare Trennwand auf, mittels welcher der Eintrittsstutzen und der Austrittsstutzen kurzschließbar sind.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, insbesondere das Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, und das zweite Fluid ist rückgeführtes Abgas der Brennkraftmaschine.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Fluid Luft und das zweite Fluid rückgeführtes Abgas einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist dem Scheibenpaket ein Oxidationskatalysator vorgeschaltet ist, wie er in der unveröffentlichten DE 10 2005 014 295.8 offenbart ist. Der gesamte Inhalt der unveröffentlichten DE10 2005 014 295.8 wird hiermit ausdrücklich offenbart.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, insbesondere das Kühlmittel des Kühlkreislaufes eines Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, und das zweite Fluid der Brennkraftmaschine ist zuführbare Ladeluft.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Fluid Luft und das zweite Fluid einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges zuführbare Ladeluft.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeübertragers als Abgaskühler in einem Abgasrückführsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges oder als Zuheizer zur Innenraumerwärmung eines Kraftfahrzeuges verwendet, dabei wird die von dem zweiten Fluid auf das erste Fluid übertragene Wärme dazu verwendet, um den Fahrgastinnenraum eines Fahrzeuges zu heizen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeübertrager als Ölkühler zur Kühlung von Motoröl einer Brennkraftmaschine oder von Getriebeöl eines Kraftfahrzeuges durch ein flüssiges Kühlmittel, vorzugsweise das Kühlmittel des Kühlkreislaufes der Brennkraftmaschine verwendet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeübertragers als Kältemittelkondensator im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge verwendet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeübertragers als Kältemittelabgaskühler im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für kraftfahrzeuge verwendet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeübertragers als Kältemittelverdampfer im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge verwendet.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung stellen Konzepte dar, bei denen die Ränder beider Scheiben des Scheibenpaares umlaufend und ununterbrochen so ausgebildet sind, dass sie überall eine flächige Anlage zueinander haben (Fig. 1, 2c, 3a, 3b, 3c). Dies lässt sich auch dadurch beschreiben, dass die beiden Scheiben überall entlang ihrer Berührungslinie am umlaufenden äußeren Rand so geformt sind, dass sie in der Ebene senkrecht zu dieser Berührungslinie einen Winkel von 0° zueinander aufweisen, dieser Winkel nur in Ausnahmen größer als 10° wird. Dabei können die beiden Scheiben an ihrer Berührungslinie beispielsweise flächig aneinender anliegen, so dass im Schnitt senkrecht zur Berührungslinie die beiden Scheiben über eine gewisse Strecke weitgehend parallel zueinander verlaufen. Eine oder beide Scheiben können im Bereich der Anlagelinie beispielsweise auch ballig gegeneinander ausgeformt sein, so dass sich im Schnitt senkrecht zur Berührungslinie die Berührung einer Gerade mit einem Kreissegment bzw., wenn beide ballig ausgeführt sind, die punktförmige Berührung zweier Kreissegmente ergibt mit lediglich einem Berührungspunkt aber keiner Berührungslinie. Weiterhin können beide Scheiben beispielsweise an ihren Rändern auch so ausgeführt sein, dass die eine konkav und die andere konvex geformt ist und sich in der Ebene normal zur Berührungslinie zwei Kreissegmente vorliegen, die sich entweder nur punktweise oder über einen gewissen Kreisbogenabschnitt berühren. Alle diese Beispiele weisen an der umlaufenden Berührungslinie exakt einen Winkel von 0° zueinander auf. Die gerade geschilderte Ausführung der Scheibenpaare kann erfindungsgemäß deshalb sehr flexibel gestaltet werden, weil durch das Gehäuse der Strömungskanal für das 2. Fluid an den Längsseiten überall abgedichtet ist und daher an den äußeren Rändern des Scheibenpaares keine Verlötung mit benachbarten Scheibenrändern erforderlich ist. Abbildung 2c stellt einen guten Kompromiss zwischen prozessoptimierter Gestaltung des Scheibenpaares, die eine umlaufende flächige Anlage mit kleinem Anlagewinkel zwischen den beiden Scheiben ermöglicht, und einer hervorragende thermischen Anbindung des Gehäuses an den Kanal des 1. Fluids dar.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse mindestens zweiteilig ausgebildet, d. h. zum Beispiel aus einem ersten wannenförmigen Gehäuseteil, einer Gehäuseschale, und einem zweiten deckelförmigen Teil, einem Deckel, ausgebildet. Beide Teile können ineinander gesetzt und einfach miteinander gefügt, insbesondere verlötet, verschweißt, verklebt usw. werden. Mit einem solchen Gehäusekonzept wird auch ein optimaler Fügeprozess, insbesondere Lötprozess, Schweißprozess, Klebeprozess usw., der gestapelten Scheibenpaare erreicht, wenn die Gehäuseteile ebenfalls in Stapelrichtung der Scheibenpaare ineinander eingesteckt bzw. übereinander gesteckt werden und durch Verlötung, Schweißen, Kleben usw. während des Fügeprozesses, insbesondere des Lötprozesses, Schweißprozess, Klebeprozesses usw., zum Gehäuse gefügt werden. Bei geeigneter Ausführung können sich dann auch die Gehäuseteile in gleichem Maß mit den Scheibenpaaren aufeinender zubewegen, so dass beispielsweise durch die schmelzenden Lotschichten keine Spalte oder Löt-, Schweiß- und/oder Klebefehlstellen entstehen. Vorteilhafterweise können die Gehäuseschale ebenso wie der Deckel als Umform- und/oder Urformteile wie beispielsweise Tiefziehteile hergestellt werden, wobei die Gehäuseschale auch den Eintritts- und Austrittsbereich für das zweite Fluid bilden kann. Ferner können an dem Gehäuse, sei es die Gehäuseschale oder der Gehäusedeckel, Ein- und Austrittsstutzen sowohl für das erste als auch für das zweite Fluid angeformt werden, z. B. als Durchzüge. Die Lage und Form der Stutzen kann entsprechend den Anforderungen an den Wärmeübertrager beliebig gewählt werden. So können für das zweite Fluid der Ein- und Austrittsstutzen am gleichen Kühlerende oder an gegenüberliegenden Enden liegen (siehe Erläuterungen hierzu weiter unten) und der Eintritt und Austritt kann in jede beliebige Richtung erfolgen, also z.B. in Längsrichtung des Kühlers, nach oben - hier aus dem Deckel, nach unten aus dem Gehäuse oder seitlich aus dem Gehäuse.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann parallel zu dem Scheibenpaket ein Bypasskanal im Gehäuse angeordnet werden, wobei der Bypass beispielsweise als Rohr ausgebildet sein kann, welches in das Gehäuse eingelegt und mit den übrigen Teilen verlötet wird. Ein derartiger Bypass ist insbesondere bei Verwendung des Wärmeübertragers als Abgaskühler in einem Abgasrückführsystem von Vorteil. Derartige Bypassanordnungen in Verbindung mit entsprechenden Bypassklappen zur Steuerung des Abgasstromes durch den Wärmeübertrager oder durch den Bypass sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Die erfindungsgemäße Bauweise des Wärmeübertragers lässt eine Integration eines Bypasskanals sowie einer Bypassklappe in den Abgaskühler mit einfachen Mitteln zu. Der im Bypass geführte Fluidstrom muss auch im Eintrittsbereich getrennt von dem Fluidstrom geführt werden, der die Wärmetauscherkanäle durchströmt. Hiefür kann im Eintrittsbereich für das zweite Fluid ein Trennblech oder Trennelement, in der einfachsten Ausführung ein Trennblech, vorgesehen werden, das den Eintrittsbereich in zwei Bereiche trennt, einen für den Bypassfluidstrom und den anderen für den Wärmetauscherfluidstrom. Trennelemente können beispielsweise in ein Gehäuseteil oder zwischen Gehäuseteile geklemmt, eingeschweißt oder eingelötet sein. Die getrennten Eintrittsbereiche können entweder jeweils eine eigene Eintrittsöffnungen im Gehäuse aufweisen oder durch eine gemeinsame, durch das Trennelement jedoch zweigeteilte Eintrittsöffnung mit den Fluidströmen versorgt werden. Im Fall der gemeinsamen Eintrittsöffnung ist natürlich auch eine Trennung der beiden Fluidströme in der Zuleitung des zweiten Fluids erforderlich, bzw. eine Bypassklappe muss direkt auf die Eintrittsöffnung aufgesetzt werden in einer Art, dass sie direkt mit dem Trennelement abschließt und keine unzulässigen Leckagen von der Bypass- auf die Wärmetauscherseite und umgekehrt auftreten können. Dies kann beispielsweise durch das Anflanschen oder eines angeflanschten Moduls aus Klappe, Gehäuse und Aktuator geschehen. Weiterhin kann die Bypassklappe auch in den Eintrittsbereich des zweiten Fluids so integriert werden, dass der Gasstrom anforderungsgemäß direkt in den Bypasskanal oder in die Wärmetauscherkanäle gelenkt wird. Auch bei einer solchen integrierten Bypassklappe kann zwischen dem Beginn des Bypasses und der Klappe zur Abdichtung noch ein zusätzliches Trennelement erforderlich werden. Alle geschilderten Lösungen können mit gleicher Funktionalität ebenso im Austrittsbereich für das zweite Fluid vorgesehen werden, also Trennelement und Bypassklappe in den geschilderten Anordnungen und Kombinationen. Die Aussagen zur erforderlichen Trennung der Fluidströme in der Zuleitung gelten dann entsprechend für die Ableitung. Alle Lösungen sind auch mit einem Kombiventil statt einer Bypassklappe möglich, das heißt, neben der Lenkung des Fluids in die Wärmetauscherkanäle oder in den Bypass ist auch die vollständige Blockade des zweiten Fluids möglich. Beispielsweise können die beschriebenen Bypassklappen oder Ventile über einen elektrischen Steller oder über eine U-Dose (Druckstellglied) betätigt werden.
    Der erfindungsgemäße Wärmetauscher lässt sehr unterschiedliche Ausführungen des Bypasskanals zu. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypass in Stapelrichtund der Scheibenpaare unterhalb der untersten Scheibe oder oberhalb der obersten Scheibe eingelegt. Er grenzt direkt an das Gehäuse an. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypass seitlich neben den gestapelten Scheibenpaaren in das Gehäuse eingelegt . In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypasskanal einstückig mit dem Gehäuse ausgeführt, indem eine oder mehrere Längssicken so in das Gehäuse eingeprägt werden, dass dadurch der Bypasskanal ausgebildet ist, welcher auf der einen Seite von der Gehäusewand und auf der anderen Seite durch die erste Scheibe des Scheibenbündels begrenzt ist. In einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Bypass derart ausgebildet, dass eine im wesentlichen U-förmige Schale auf eine Gehäuseseite aufgesetzt und insbesondere mit dieser gefügt ist und insbesondere mit dieser verlötet, verschweißt, verklebt, usw ist. In diesem Fall ist der Bypass zwischen aufgesetzter Schale und der Gehäusewand eingeschlossen. Weiterhin kann ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher auch mit einem vollständig externen Bypass kombiniert sein, also einem geschlossenen Strömungskanal für das 2. Fluid, der mit dem Wärmetauscher verbunden sein kann, beispielsweise angeschweißt, angelötet, oder mit dem Wärmetauscher in gemeinsamen Haltern fixiert sein kann. Ein externer Bypass kann aber auch vollständig separat vom Wärmetauscher geführt werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann jede Form von Abstandshalter zwischen dem Scheibenstapel und der Gehäusewand verwendet werden, wie beispielsweise eine Wellblech oder ein Rippenblech. Weiterhin sind durchlässige Strukturen wie beispielsweise Drahtgeflechte, poröse Materialien oder ähnliches denkbar. Besonders vorteilhaft kann auch eine sich in Längsrichtung erstreckende Schale sein, die ein U-Profil aufweist und die sich zu einer Gehäusewand hin öffnet. Mit der geschlossenen Seite stützt sie den Scheibenstapel ab.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ragen die den Kanal bildenden Strukturen in Längsrichtung über die durch die gestapelten Scheiben gebildeten Wärmetauscherkanäle in den Eintritts- und/oder Austrittsbereich des zweiten Fluids hinein. Auf diese Weise kann ein Trennelement zwischen Bypassfluidstrom und Wärmetauscherfluidstrom entfallen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist die integrierte Bypassklappe derart ausgebildet, dass das kein zusätzliches Trennelement für den Bypasskanal erforderlich ist.
  • Der Bypasskanal soll die Passage des zweiten Fluids vorbei an den Wärmetauscherkanälen ohne starken Energietransfer vom oder zum ersten Fluid ermöglichen und er sollte daher möglichst gut thermisch vom ersten Fluid entkoppelt sein. Die Entkoppelung kann beispielsweise durch eine Noppen- oder Sickenabstützung des Bypasskanales gegen die Gehäusewand und/oder gegen den Scheibenstapel erfolgen. Die Noppen bzw. Sicken können dabei sowohl aus einer den Bypasskanal bildenden Struktur, beispielsweise einem Rohr und/oder aus der Gehäusewand oder der angrenzenden ersten Scheibe des Scheibenstapels ausgeprägt sein. Als Isolierelement kann auch eine zusätzliche Isolierung zwischen Bypasskanal und benachbarten Strukturen eingelegt sein, welches eine geringe Wärmeleitfähigkeit (gute Isolierwirkung) aufweist. Die Isolierwirkung erfolgt durch isolierende Materialien und/oder durch die Formgebung, insbesondere durch eine Rippenstruktur.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt Ausführung des Bypasskanals doppelwandig, insbesondere mit einer dickeren, tragenden äußeren Wand und einer dünneren, inneren Wand. Die beiden Wände sind derart gestaltet., dass die äußere Wand geringere Thermospannungen aufweist, als die innere Wand.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmeübertrager zwei- oder mehrflutig durchströmbar ist, d. h. das zweite Fluid wird in Teilströme aufgeteilt, die jeweils durch einen Teil der Wärmetauscherkanäle parallel oder im Gegenstrom geführt werden. Zur Trennung der Teilströme können die gleichen Anordnungen von Trennblechen und Ein-/Auslassöffnungen herangezogen werden, wie schon bei der Integration des Bypassrohres beschrieben.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Abgasteilströme aus zwei Zylinderbänken jeweils in einer Flut geführt. Somit können die jeweiligen Druckspitzen, die sich in den zwei Fluten ergeben, zur Erhöhung der Abgasrückführrate und der Kraftstoffeffizienz genutzt werden, wenn eine Rückströmung in die andere Flut vermieden wird. Die Rückströmung wird daher durch Rückschlagventile unterbunden, die insbesondere im Austrittsbereich des zweiten Fluids in den Abgaskühler integriert sind oder in Kombination mit einem Trennblech im Austrittsbereich an der Austrittsöffnung des Kühlergehäuses angeordnet, beispielsweise angeflanscht sind.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung sind mehrflutige Wärmetauscher mit min einer Umlenkung des zweiten Fluids ausgebildet. Dabei wird das zweite Fluid nicht in Teilströme aufgeteilt sondern durch einen Teil der Fluidkanäle vom Eintrittsende des zweiten Fluids an das andere Ende geführt, wo es umgelenkt, insbesondere im Wesentlichen um 180° umgelenkt, wird und durch einen anderen Teil der Fluidkanäle wieder zurückgeführt wird. Die Umlenkung kann dabei in mehreren Teilstufen erfolgen. Es können aber auch mehrere Umlenkungen vorgesehen sein, wobei der Austritt des zweiten Fluids bei einer ungeraden Anzahl von Umlenkungen am Eintrittsende des Wärmetauschers erfolgt und der Austritt bei einer geraden Zahl von Umlenkungen am anderen Ende des Wärmetauschers erfolgt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Umlenkung, als U-Flow, wobei der Eintritt und der Austritt für das zweite Fluid eng beieinander an einem Kühlerende liegen, wodurch der Wärmetauscher bauraumoptimiert integrierbar ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmetauscher als Ladeluftzwischenkühler zwischen den Verdichterstufen eines Turbomotors ausgebildet, wobei im Umlenkbereich insbesondere keine Trennelemente oder andere Umlenkelemente ausgebildet sind, da die Umlenkung durch ein an diesem Ende geschlossenes Gehäuse erfolgt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist bei der U-Flow Ausbildung kein separates Bypassrohr erforderlich, da im Bypassbetrieb die Verbindung zwischen Ein- und Austrittsstutzen im kombinierten Ein-/Austrittsbereich des Kühlers kurzgeschlossen ist. Im Fall gekühlter Abgasrückführung wird der Weg zwischen Ein- und Austrittstutzen versperrt und das 2. Fluid, insbesondere das Abgas, wird durch die Wärmetauscherkanäle geführt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung des Wärmetauschers mit U-Flow ist mit einer internen Bypassklappe und/oder einem Kombiventil und/oder mit einer externen Bypassklappe und/oder mit einem Kombiventil ausgeführt. Bei einer externen Bypassklappe in Kombination mit einem U-Flow-Kühler ist die Teilung des Ein-/Austrittsbereich durch ein Trennelement vorzusehen und die Bypassklappe ist dann insbesondere in ein Modul integriert, welches direkt den Weg durch den Abgaskühler kurzschließen kann.
  • Wie erwähnt, kann der erfindungsgemäße Wärmeübertrager besonders vorteilhaft als Abgaskühler eingesetzt werden; dabei ist insbesondere die Kühlung des Gehäusemantels von Vorteil, weil das Kühlmittel teilweise in direktem Kontakt mit der Gehäusewand oder indirekt über Materialbrücken mit der Gehäusewand in Verbindung steht. Die Kühlung des Abgaskühlers kann je nach Einsatz bei einer Hoch- oder Niederdruckabgasrückführung (Abgasentnahme vor oder hinter der Abgasturbine) durch das Kühlmittel des Kühlkreislaufes der Brennkraftmaschine oder durch Luft erfolgen, wobei eine Anpassung der Strömungsquerschnitte und des Wärmeüberganges, z. B. durch Turbulenzeinlagen erfolgt. Vorteilhaft bei der Verwendung als Abgaskühler ist auch die Anordnung eines Oxidationskatalysators in Strömungsrichtung des Abgases vor den Scheibenpaaren, also im Eintrittsbereich des Abgaskühlers. Insbesondere sinnvoll ist die Integration eines Oxidationskatalysators vor den Wärmetauscherrohren und einer gegebenenfalls erforderlichen Bypassklappe im Austrittsbereich des Kühlers, da dann die Klappe/Kombiventil vor Verschmutzung geschützt ist.
  • Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager kann vorteilhaft auch als Ladeluftkühler, sei es mit direkter Kühlung (Luft) oder mit indirekter Kühlung (flüssiges Kühlmittel), verwendet werden. Ferner kann der erfindungsgemäße Wärmeübertrager vorteilhaft als kühlmittelgekühlter Ölkühler oder als luftgekühlter Kondensator einer Kraftfahrzeugklimaanlage eingesetzt werden. Bei den unterschiedlichen Verwendungen ist lediglich eine Anpassung an die unterschiedlichen Medien und Wärmeübergangsverhältnisse erforderlich.
  • Weiterhin können für das erste Medium neben den beiden einfachen Anschlussarten Gleichstrom zwischen erstem und zweitem Fluid oder Gegenstrom zwischen erstem und zweitem Fluid (wobei der U-Flow Kühler eine Kombination aus beidem darstellt) auch mehr als ein Kreislauf für das erste Fluid vorgesehen sein. So kann beispielsweise bei einer Abgaskühleranwendung im Eintrittsbereich des Abgases der Kühlmittelstrom parallel zum Abgas geführt werden, was einer effektiven Siedevermeidung dient, und im Austrittsbereich des Abgases der Kühlmittelstrom im Gegenstrom zum Abgas geführt werden, womit ein besonders effizienter Wärmeübergang im hinteren Teil des Wärmetauschers erreicht wird, siehe DE10328746 , deren Inhalt hiermit ausdrücklich offenbart wird. Die Ableitung des ersten Fluids in der Mitte des Wärmetauschers kann durch einen gemeinsamen Austritt für beide Kreisläufe oder durch separate Austritte erfolgen. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges können aber beispielsweise auch zwei Kreisläufe für das erste Medium hintereinander angeordnet und beide im Gegenstrom zum zweiten Fluid durchströmt sein. In diesem Fall haben beide Kreisläufe für das erste Medium einen eigenen Eintritt und Austritt.
    Konzepte mit zwei Kreisläufen des ersten Fluids im Gegenstrom zum zweiten Fluid sind besonders sinnvoll, wenn erstes und zweites Medium ähnliche Wärmekapazitäten haben oder das zweite Medium eine höhere Wärmekapazität als das erste aufweist, insbesondere auch wenn beide Medien gasförmig sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgaskühler mit scheibenförmigen Kühlmittelkanälen,
    Fig. 2a, 2b, 2c
    weitere Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der Kühl- mittelkanäle mit direkter Kühlung der Gehäusewand,
    Fig. 3a, 3b, 3c
    weitere Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der Kühl- mittelkanäle mit mittelbarer Kühlung der Gehäusewände,
    Fig.4
    eine Explosivdarstellung des Abgaskühlers mit Gehäuse- schale, Scheibenpaaren und Deckel,
    Fig. 5a
    eine Explosivdarstellung der Scheibenpaare und des De- ckels,
    Fig. 5b
    eine Explosivdarstellung eines ungefügten Scheibenpaares, welches mindestens eine Oberscheibe und mindestens eine Unterscheibe umfasst, und einer weiteren Unterscheibe ei- nes benachbarten Scheibenpaares
    Fig. 5c
    ein Schnitt C-C durch eine Explosivdarstellung eines unge- fügten Scheibenpaares, welches mindestens eine Ober- scheibe und mindestens eine Unterscheibe umfasst
    Fig. 5d
    eine perspektivische Darstellung eines gefügten Scheiben- paares
    Fig. 5e
    eine Ansicht eines gefügten Scheibenpaares in Strömungs- richtung des zweiten Fluids
    Fig. 6a, 6b, 6c
    Ausbildungsformen für ein zweiteiliges Gehäuse des Abgas- kühlers,
    Fig. 7a, 7b
    Längsschnitte durch den Abgaskühler mit unterschiedlicher Abgas- und Kühlmittelführung,
    Fig. 8a, 8b
    Längsschnitte durch den Abgaskühler mit integriertem By- passrohr und Trennwand im Eintritts- oder Austrittsbereich,
    Fig. 9
    einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Bypassrohr und integrierter Bypassklappe,
    Fig. 10
    einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Bypassrohr und zwei separaten Eintrittsstutzen,
    Fig. 11
    einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Umlenkung des Abgasstromes (zweiflutige Durchströmung),
    Fig. 12
    einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit zweiflutiger Durchströmung und integriertem Bypass mit Bypassklappe,
    Fig. 13
    einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Oxidations- katalysator im Abgaseintrittsbereich,
    Fig. 14
    ein Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit zwei Fluten und jeweils einem Rückschlagventil für jede Flut im Aus- trittsbereich des 2 Fluids
    Fig. 15
    ein Längsschnitt D-D durch zwei verkrimpte und gefügte Scheibenpaare und
    Fig. 16
    einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Umlenkung des Abgasstromes (zweiflutige Durchströmung), wobei das Fluid in einer Flut in den Abgaskühler eintritt und durch die andere Flut aus dem Abgaskühler austritt.
  • Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1, welcher als Abgaskühler ausgebildet und in einem Abgasrückführsystem (AGR-System) einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge einsetzbar ist. AGR-Systeme sind aus dem Stand der Technik bekannt: dabei wird das Abgas der Brennkraftmaschine vor oder hinter einer Abgasturbine (Hochdruck oder Niederdruck-Rückführung) entnommen und ein- oder zweistufig gekühlt dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine wieder zugeführt. Die entnommene Abgasmenge wird über ein Abgasrückführventil (AGR-Ventil) geregelt. Der dargestellte Abgaskühler 1 wird von Abgas durchströmt und durch ein flüssiges Kühlmittel, welches vorzugsweise dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine entnommen wird, gekühlt. Der Abgaskühler 1 weist ein zweiteiliges Gehäuse 2 auf, welches aus einer wannenförmigen Gehäuseschale 2a und einem Deckel 2b besteht - beide Teile sind vorzugsweise als Blechteile ausgebildet und können durch Tiefziehen hergestellt werden. In der Gehäuseschale 2a ist ein Paket von Scheibenpaaren 3 angeordnet, welche vom Kühlmittel durchströmt werden. Die Scheibenpaare 3 erstrecken sich über die volle Breite der Gehäuseschale 2a, welche zwei in der Zeichnung senkrecht dargestellte und parallel zueinander verlaufende Gehäusewände 2c, 2d aufweist. Die Scheibenpaare 3 weisen Längsseiten 3a auf, welche an den Gehäusewänden 2c, 2d anliegen, und bilden Strömungskanäle, welche mit Turbulenzeinlagen 4 zur Erhöhung des Wärmeüberganges bestückt sind. Die Scheibenpaare 3 sind im parallel im Abstand zueinander angeordnet und bilden Durchtrittskanäle 5 für das Abgas. In den Durchtrittskanälen 5 sind zur Erhöhung des Wärmeüberganges Turbulenzeinlagen 6 angeordnet. Sämtliche Teile des Abgaskühlers 1 sind stoffschlüssig, d. h. durch Löten miteinander verbunden. Das Löten erfolgt vorzugsweise in einem Arbeitsgang in einem nicht dargestellten Lötofen. Die Scheibenpaare weisen jeweils eine Oberscheibe 80b und eine Unterscheibe 80c auf.
  • Fig. 2a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung als Ausschnitt aus einem Abgaskühler - für gleiche Teile werden gleiche Bezugszahlen wie bei Fig. 1 verwendet. Zwischen den beiden Gehäusewänden 2c, 2d sind zwei abgewandelte Scheibenpaare 7 angeordnet, welche mit ihren Längsseiten 7a durch Löten mit den Gehäusewänden 2c, 2d verbunden sind. Die Scheibenpaare 7 bestehen jeweils aus einer Oberscheibe 7b und einer Unterscheibe 7c, die randseitig über einen Falz miteinander verbunden sind. Der vom Kühlmittel durchströmte Strömungsquerschnitt reicht bis an die Gehäusewände 2c, 2d und bewirkt somit eine Kühlung der Gehäusewände, welche durch den Abgasstrom erwärmt werden.
  • Fig. 2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Ausbildung eines Scheibenpaares 8, welches aus einer Oberscheibe 8a, 80b und einer Unterscheibe 8b, 80c zusammen gesetzt und seitlich durch je einen Falz 8c geschlossen ist. Der Strömungsquerschnitt des Scheibenpaares 8 ist seitlich zu Seitenkanälen 8d, 8e erweitert, die etwa die Höhe der Abgaskanäle 5 bzw. der in den Abgaskanälen 5 angeordneten Turbulenzeinlagen 6 aufweisen. Die Seitenkanäle 8d, 8e, welche vom Kühlmittel durchströmt werden, erstrecken sich somit von einem Scheibenpaar 8 bis zum benachbarten Scheibenpaar und liegen vollflächig an den Gehäusewänden 2c, 2d an. Dadurch wird eine sehr gute Kühlung der Gehäusewände 2c, 2d erreicht, die somit vom Abgasstrom isoliert sind. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen.
  • Fig. 2c zeigt eine weitere Ausbildung von Scheibenpaaren 9, welches eine Oberscheibe 80b und eine Unterscheibe 80c umfasst, zwischen Gehäusewänden 2c, 2d, wobei durch eine Erweiterung des Strömungsquerschnittes Seitenkanäle 9a, 9b ausgebildet sind, welche allerdings nicht die volle Höhe der Abgaskanäle aufweisen, sondern nur einen Teil, z. B. 50 % - die restliche Kanalhöhe wird jeweils durch einen Längsfalz 9c, 9d überbrückt. Auch diese Ausführung ergibt eine sehr gute Kühlung der Gehäusewände 2c, 2d, da diese von Kühlmittel umspült werden. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen.
  • Die Figuren 3a, 3b, 3c zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung für Ausbildungen von Scheibenpaaren 10, 11, 12, die jeweils aus einer Oberscheibe 80b und einer Unterscheibe 80c gebildet werden, deren Strömungskanäle eine Breite b aufweisen, welche kleiner als die lichte Weite w des Gehäuses ist - zwischen den Strömungskanälen der Scheibenpaare 10, 11, 12 sind jeweils in Längsrichtung verlaufende Materialbrücken 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b angeordnet, welche - jeweils in verschiedenen Ausbildungen - an den Gehäusewänden 2c, 2d anliegen und mit diesen verlötet sind. Hierdurch wird ebenfalls eine gute Kühlwirkung, d. h. eine mittelbare Kühlung der Gehäusewände 2c, 2d erreicht, d. h. durch Wärmeleitung über die Materialbrücken 10a, 10b, 11 a, 11b, 12a, 12b. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen.
  • Fig. 4 zeigt eine 3D-Darstellung der Einzelteile eines Abgaskühlers, welcher dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 entspricht. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. In der Zeichnung unten ist eine wannenförmig ausgebildete Gehäuseschale 13 dargestellt, welche stirnseitig, d. h. auf ihrer Schmalseite eine Abgaseintrittsöffnung 13a und auf der gegenüber liegenden Schmalseite (größtenteils verdeckt) eine Abgasaustrittsöffnung 13b aufweist. Oberhalb der Gehäuseschale 13 sind drei Scheibenpaare 14, eine Abdeckplatte 15 und der Gehäusedeckel 16 dargestellt. Die etwa rechteckförmig ausgebildeten Scheibenpaare 14 weisen an ihren Längsseiten jeweils abgewinkelte Randstreifen 14a auf, welche als Falze ausgebildet und mit der Innenseite der Gehäuseschale 13 verlötbar sind. Die Scheibenpaare 14 werden von Kühlmittel durchströmt und weisen daher napfartige Ausprägungen 14b, 14c auf, welche im verlöteten Zustand jeweils einen Zuführ- und einen Abführkanal für die Scheibenpaare bilden, die somit parallel zueinander durchströmbar sind. Die Kühlmittelanschlüsse (hier nicht dargestellt) befinden sich im Deckel 16 des Gehäuses. Man erkennt aus dieser Darstellung auch, dass die Einzelteile des Abgaskühlers auf einfache Weise gefügt und für den Lötprozess vorbereitet werden können.
  • Fig. 5a zeigt eine weitere Darstellung der Scheibenpaare 14 gemäß Fig. 4 in einer Frontansicht, d. h. in Strömungsrichtung des Abgases gesehen. Es werden die gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 4 verwendet. Die Scheibenpaare 14 sind parallel und im Abstand zueinander angeordnet und bilden etwa rechteckförmige Strömungskanäle (Durchtrittskanäle) 17 für das Abgas, wobei hier Turbulenzeinlagen, wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, weggelassen sind. Die Scheibenpaare 14 bestehen jeweils aus zwei Scheiben, nämlich einer Oberscheibe 14d und einer Unterscheibe 14e, welche jeweils an ihren Längsseiten durch den abgewinkelten Falz 14a miteinander verbunden sind. Die Stirnseiten 14f, welche die Anströmkanten für das Abgas bilden, sind dagegen durch einen flachen Falz miteinander verbunden. Somit sind die Scheibenpaare 14 randseitig umlaufend abgedichtet. Die napfartigen Ausprägungen 14b sind aus der Oberscheibe 14d ausgeformt und liegen an der benachbarten Unterscheibe 14e an - somit wird ein quer zur Abgasströmungsrichtung verlaufender Zu- bzw. Abströmkanal für das Kühlmittel geschaffen. Die Ausprägungen sind zur Erzielen eines geringen abgasseitigen Druckabfalls strömungsgünstig ausgebildet, z. B. - wie aus Fig. 4 ersichtlich - mit einem ovalen oder elliptischen Querschnitt. Im Übrigen können - je nach Anwendungsfall - statt der Turbulenzeinlagen auch Strukturelemente in Form von Sicken oder so genannten Winglets in die Scheiben eingeformt werden. ,
  • Fig. 5b zeigt eine Explosivdarstellung eines ungefügten Scheibenpaares 3,14, welches mindestens eine Oberscheibe 80b und mindestens eine Unterscheibe 80c umfasst, sowie eine weitere Unterscheibe 80c eines benachbarten Scheibenpaares. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Die Oberscheibe 80b und die Unterscheibe 80c weisen jeweils eine Scheibenöffnung 81 auf, die als Bohrung ausgebildet ist. Die Oberscheibe 80b umfasst mindestens eine Ausprägung 14b, insbesondere zwei Ausprägungen 14b, die als Kegelstumpf in Stapelrichtung ausgebildet sind. Der Kegelstumpf umfasst auf der Seite des kleinsten Außendurchmessers eine Oberscheibenringfläche 82, 82c, welche parallel zur Scheibenfläche 92 der Oberscheibe 80b und der Unterscheibe 80c und senkrecht zur Stapelrichtung der Scheibenpaare 3, 14 angeordnet ist. Die Unterscheibe 80c weist eine Unterscheibenringfläche 83, 83c auf, welche einstückig mit der Scheibenfläche 92 ausgebildet ist und im Bereich der Scheibenöffnung identisch mit dieser ist. Im gefügten, insbesondere verlöteten, geschweißten, geklebten usw., Zustand berühren sich die Oberscheibenringfläche 82, 82c eines Scheibenpaares 3, 14 und die Unterscheibenringfläche 83, 83c eines benachbarten Scheibenpaares 3, 14 und sind miteinander stoffschlüssig verbunden. Die Oberscheibe 80b umfasst an den Scheibenrändern eine Oberscheibenrandfläche 85. Die Unterscheibe 80c umfasst an den Scheibenrändern eine Unterscheibenrandfläche 86. Oberscheibenrandfläche 85 und Unterscheibenrandfläche 86 korrespondieren miteinander und sind stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. miteinander verbunden. Die Oberscheibenrandfläche 85 verläuft in Längsrichtung der Scheibe im Wesentlichen parallel zur Unterschreibenrandfläche 86, ebenso wie die Oberscheibenrandfläche 85 in Richtung der Scheibenbreite welche, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Scheibe und im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung der Scheiben ausgerichtet ist, im Wesentlichen parallel zur Unterscheibenrandfläche. In den Abschnitten der Oberscheibenrandfläche und der Unterscheibenrandfläche, in denen die Längsseite der Scheibe in Stapelrichtung in die Scheibenbreite übergeht, ist ein Stoß 93 der Unter- und Oberscheibenrandfläche derart ausgebildet, dass der Stoß 93 einer Scheibenrandfläche in Längsrichtung im Wesentlichen als ein Viertelzylinder ausgebildet ist und dass sich die Viertelzylinder der Unter- und Oberscheibe im Wesentlichen wie zwei ineinander geschobene konzentrische Viertelzylinder berühren und miteinander stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden sind.
  • Fig. 5c zeigt einen Schnitt C-C durch die Explosivdarstellung Fig. 5b eines ungefügten Scheibenpaares, welches mindestens eine Oberscheibe 80b und mindestens eine Unterscheibe 80c umfasst. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen.
  • Fig. 5d zeigt eine perspektivische Darstellung eines gefügten Scheibenpaares 3, 14. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Im gefügten, insbesondere verlöteten, geschweißten, geklebten usw., Zustand berühren sich die Oberscheibenringfläche 82, 82c eines Scheibenpaares 3, 14 und die Unterscheibenringfläche 83, 83c eines benachbarten Scheibenpaares 3, 14 und sind miteinander stoffschlüssig verbunden. Die Oberscheibe 80b umfasst an den Scheibenrändern eine Oberscheibenrandfläche 85. Die Unterscheibe 80c umfasst an den Scheibenrändern eine Unterscheibenrandfläche 86. Oberscheibenrandfläche 85 und Unterscheibenrandfläche 86 korrespondieren miteinander und sind stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. miteinander verbunden. Die Oberscheibenrandfläche 85 verläuft in Längsrichtung der Scheibe im Wesentlichen parallel zur Unterschreibenrandfläche 86, ebenso wie die Oberscheibenrandfläche 85 in Richtung der Scheibenbreite welche, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Scheibe und im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung der Scheiben ausgerichtet ist, im Wesentlichen parallel zur Unterscheibenrandfläche. In den Abschnitten der Oberscheibenrandfläche und der Unterscheibenrandfläche, in denen die Längsseite der Scheibe in Stapelrichtung in die Scheibenbreite übergeht, ist ein Stoß 93 der Unter- und Oberscheibenrandfläche derart ausgebildet, dass der Stoß 93 einer Scheibenrandfläche in Längsrichtung im Wesentlichen als ein Viertelzylinder ausgebildet ist und dass sich die Viertelzylinder der Unter- und Oberscheibe im Wesentlichen wie zwei ineinander geschobene konzentrische Viertelzylinder berühren und miteinander stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden sind.
  • Fig. 5e zeigt eine Ansicht eines gefügten Scheibenpaares in Strömungsrichtung des zweiten Fluids. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorhergehenden Figuren.
  • Fig. 6a, 6b, 6c zeigen unterschiedliche Formen für die Ausbildung von Gehäusen 17, 18, 19, die jeweils kasten- oder wannenförmige Gehäuseschalen 17a, 18a, 19a aufweisen. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Unterschiedlich sind die Deckelformen 17b, 18b, 19b. Der Deckel 17b weist eine umlaufende Sicke (Rinne) 17c auf, welche auf die umlaufende Oberkante der Gehäuseschale 17a aufsetzbar und somit verlötbar ist. Der Deckel 18b weist einen nach oben stehenden umlaufenden Rand 18c auf, welcher an der Innenwand der Gehäuseschale 18a anliegt. Der Deckel 18b kann somit beim Löten (beim Schmelzen der Lotschichten des Scheibenpaketes) "sacken". Der Deckel 19b weist einen abgewinkelten Rand 19c auf, welcher die Oberkante der Gehäuseschale 19a außen umgreift und somit auch umlaufend verlötbar ist. Alle dargestellten Teile sind kostengünstig als Tiefziehteile herstellbar.
  • Fig. 7a zeigt einen Abgaskühler 20 im Längsschnitt mit einem Gehäuse 21, bestehend aus Gehäuseschale 21 a, Deckel 21 b, einem Eintritt des ersten Fluids 90 und einem Austritt des ersten Fluids 91. Im Gehäuse 21 ist ein Paket 22 (schraffiert dargestellt), bestehend aus den zuvor erwähnten, hier nicht dargestellten Scheibenpaaren, welche vom Kühlmittel durchströmbar sind, angeordnet. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Die betreffenden Kühlmittelanschlüsse sind als Stutzen 23, 24 im Deckel 21 b des Gehäuses 21 angeordnet. Das Abgas, dargestellt durch Pfeile A, tritt durch einen Eintrittsstutzen 25 in den Abgaskühler 20 ein und verlässt ihn über einen Austrittsstutzen 26. In Abgasströmungsrichtung vor dem Scheibenpaket 22 ist ein Eintrittsbereich 27 belassen, der als Diffusor wirkt, und stromabwärts des Scheibenpaketes 22 ist ein Austrittsbereich 28 im Gehäuse 21 belassen, welcher in den Austrittsstutzen 26 übergeht. Das Abgas, dargestellt durch die Pfeile A, strömt also im Wesentlichen in Längsrichtung ("axial") durch den Abgaskühler 20 bzw. das Scheibenpaket 22.
  • Fig. 7b zeigt einen ähnlichen Abgaskühler 29 mit dem Unterschied, dass die Kühlmittelanschlüsse 30, 31 im Bodenteil des Kühlers angeordnet sind und der austrittsseitige Abgasstutzen 32 im Deckelteil des Gehäuses, wodurch eine 90 Grad Umlenkung des austretenden Abgases, dargestellt durch einen Pfeil A, erreichbar ist. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Derartige Änderungen in der Abgas- und Kühlmittelzu- bzw. -abführung sind somit durch einfache Maßnahmen am Gehäuse möglich. In den Figuren 7a, 7b sind Abgas- und Kühlmittelstrom als Gleichstrom dargestellt. Möglich ist jedoch auch, beide Medien im Gegenstrom zueinander zu führen.
  • Figuren 8a und 8b zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar einen Abgaskühler 33 mit unten angeordnetem Bypasskanal 34 und einen Abgaskühler 35 mit oben angeordneten Bypasskanal 36. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Beide Bypasskanäle 34, 36 können als Rohr ausgebildet sein und in das Gehäuse eingelegt werden, jeweils parallel zu den schraffiert dargestellten Scheibenpaketen 37a, 37b. Der Abgaskühler 33 gemäß Fig. 8a weist im Abgaseintrittsbereich ein Trenn- bzw. Abdichtelement 38 auf, welches der Trennung des Abgasstromes in zwei Teilströme für das Scheibenpaket 37a einerseits und das Bypassrohr 34 andererseits dient. Der Abgaskühler 35 gemäß Fig. 8b weist eine Abgaszuführung mit 90 Grad Umlenkung von der Deckelseite her auf - dem entsprechend ist ein abgewinkeltes Trennelement 39 im Abgaseintrittsbereich angeordnet, welches die Abgasteilströme gegeneinander abdichtet. In beiden Fällen ist somit ein nicht dargestelltes Bypassventil außerhalb des Abgaskühlers angeordnet.
  • Fig. 9 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Abgaskühler 40 mit Scheibenpaket 41 und darunter angeordnetem Bypasskanal 42, wobei im Abgaseintrittsbereich, dargestellt durch den Abgaspfeil A, eine schwenkbare Bypassklappe 43 angeordnet ist. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Damit kann der Abgasstrom entweder durch das Scheibenpaket 41 oder durch den Bypasskanal 42 gelenkt werden, wobei auch Zwischenstellungen möglich sind. Die Ausbildung einer Bypassklappe ist aus dem Stand der Technik bekannt, auch unter dem Begriff Abgasweiche.
  • Fig. 10 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Abgaskühler 44 mit einem Scheibenpaket 45 (Wärmeübertragerteil) und einem oben angeordneten Bypasskanal 46, denen jeweils separate Abgaseintritte 47, 48 im Gehäuse des Abgaskühlers 44 zugeordnet sind. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Zwischen den beiden Abgaseintritten 47, 48 ist ein Trennelement bzw. eine Trennwand 49 angeordnet, welche mit dem Gehäuse verlötet sein kann.
  • Fig. 11 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen zweiflutig durchströmten Abgaskühler 50 mit einem Scheibenpaket 51 (Wärmeübertragerteil), einer Abgaseintrittskammer 52, einer durch eine Trennwand abgeteilten Abgasaustrittskammer 53 sowie einer Umlenkkammer 54 für den Abgasstrom, dargestellt durch einen lang gezogenen, U-förmig ausgebildeten Pfeil A. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen.
  • Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich einen zweiflutig durchströmten Abgaskühler 55, welcher eine Abgaskammer 56 mit einem Abgaseintrittsstutzen 57 und einem Abgasaustrittsstutzen 58 aufweist. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. In der Abgaskammer 56 ist eine schwenkbare Abgasklappe 59 (durchgezogene Linie) angeordnet, welche in eine gestrichelt dargestellte Position 59' schwenkbar ist. In der Position 59 sind Eintrittsstutzen 57 und Austrittsstutzen 58 voneinander getrennt, d. h. der Abgasstrom durchströmt den Wärmeübertragerteil 60 entsprechend dem U-förmig dargestellten Pfeil A und tritt durch den Abgasstutzen 58 aus; der gesamte Abgasstrom wird somit gekühlt. Für den Fall dass keine Abgaskühlung benötigt wird, wird die Abgasklappe 59 in die gestrichelt dargestellte Position 59' verstellt, so dass der in den Eintrittsstutzen 57 eintretende Abgasstrom direkt - im Kurzschluss -in den Austrittsstutzen 58 gelenkt wird und aus dem Abgaskühler 55 austritt. Die Abgaskammer 56 bildet somit einen Bypasskanal, dargestellt durch einen gestrichelten Pfeil B. Das Scheibenpaket 60 ist somit im Bypass umgehbar. Der Abgaskühler 55 weist also einen integrierten Bypass mit integrierter Bypassklappe auf.
  • Fig. 13 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Abgaskühler 61 mit einem Wärmeübertragerteil 62 (Scheibenpaket), welches einflutig ("axial") von Abgas durchströmbar ist, entsprechend den Abgaspfeilen A. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Der Abgaskühler 61 weist einen als Diffusor ausgebildeten Abgaseintrittsbereich 63 auf, in welchem ein Oxidationskatalysator 64 angeordnet ist, welcher - wie aus dem Stand der Technik bekannt - der Abgasreinigung dient. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist außer der raumsparenden Bauweise, dass durch die nicht dargestellten Abgaskanäle des Oxidationskatalysators eine Gleichrichtung der Abgasströmung und damit eine verbesserte Beaufschlagung des nachgeschalteten Scheibenpaketes 62 erreicht werden kann.
  • Fig. 14 zeigt einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit zwei Fluten und jeweils einem Rückschlagventil für jede Flut im Austrittsbereich des zweiten Fluids. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. In den Eintrittsbereich des zweiten Fluids in den Wärmeübertrager treten eine erste Flut 87 des zweiten Fluids, welche insbesondere als Bypass ausgebildet ist, und eine zweite Flut 88 des zweiten Fluids ein. Die erste Flut 87 und die zweite Flut 88 sind durch ein trennwandförmiges Abdichtelement 89 voneinander dichtend abgetrennt. Das Abdichtelement 89 ist strömungsgünstig für das zweite Fluid derart ausgebildet, dass die schräg zur Scheibenlängsrichtung in den Wärmeübertrager eintretenden Fluten durch das mit einem Radius versehene Abdichtelement bis zum Eintritt in das Scheibenpaket in die Scheibenlängsrichtung überführt werden. Insbesondere im Austrittsbereich des Wärmeübertragers sind ein erstes Rückschlagventil 94 für die erste Flut und ein zweites Rückschlagventil 95 für die zweite Flut integriert und derart ausgebildet, dass das erste Rückschlagventil 94 ein erstes Drehgelenk 98 benachbart zum Gehäuseboden umfasst, welches eine Schwenkbewegung einer ersten Ventilklappe 96 um eine Drehachse, welche parallel zur Scheibenbreite und senkrecht zur Scheibenlängsrichtung angeordnet ist, ermöglicht. Das zweite Rückschlagventil 95 umfasst ein zweites Drehgelenk 99, welches benachbart zum Gehäusedeckel angeordnet ist und eine Schwenkbewegung einer zweiten Ventilklappe 97 um eine Drehachse, welche parallel zur Scheibenbreite und senkrecht zur Scheibenlängsrichtung angeordnet ist, ermöglicht. Eine Rückströmung des zweiten Fluids von dem Austrittsbereich zurück in das Scheibenpaket wird damit unterbunden.
  • Fig. 15 zeigt einen Längsschnitt D-D durch zwei verkrimpte und gefügte Scheibenpaare. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Die Oberscheiben 80b und die Unterscheiben 80c sind im Wesentlichen parallel beabstandet zueinander angeordnet, wobei der Abstand zwischen einer Oberscheibe 80b und einer Unterscheibe 80c eines Scheibenpaares 3, 14 die Höhe des Strömungskanals für das erste Fluid und der Abstand zwischen einer Unterscheibe 83 und der Oberscheibe 82 eines benachbarten Scheibenpaares die Höhe des Durchtrittskanals für das zweite Fluid bildet. Die Unterscheiben 81 c sind mit einer Öffnung 81 ausgebildet, um die konzentrisch eine Unterscheibenringfläche 83 ausgebildet ist. Die Oberscheiben 81 b verfügen ebenfalls um eine Öffnung 81. Im Bereich dieser Öffnungen sind konische Ausprägungen 14b senkrecht zur Scheibenfläche und in Stapelscheibenrichtung aus den Oberscheiben konisch ausgebildet. Im Abschnitt der Ausprägung 14b des kleineren der beiden Kegeldurchmesser, die sich an den beiden Kegelenden befinden, knickt die Ausprägung ab und verläuft parallel zur Scheibenfläche, wodurch eine Oberscheibenringfläche 82 gebildet wird, die die Unterscheibenringfläche 83 eines benachbarten Scheibenpaares berührt und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. mit dieser verbunden ist. Die Oberscheibenknicken jenseits der Ausprägungen 14b in Richtung des Eintrittsbereichs für das zweite Fluid in Richtung des Gehäusebodens ab. Die Höhe des Strömungskanals verringert sich, bis sich die Oberscheibe 80b und die Unterscheibe 80c eines Scheibenpaares berühren und parallel zueinander verlaufen und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. miteinander verbunden sind. Die Unterscheibe 80c steht in Längsrichtung etwas über die Länge der Oberscheibe 80b hinaus, wodurch eine Endbreitenbereich 101 der Unterscheibe 80c entsteht, welcher um die zugehörige Oberscheibe 80b des Scheibenpaares 3, 14, zumindest abschnittsweise über die gesamte Scheibenbreite, gebogen ist und die Oberscheibe somit umgreift, was als Verkrimpen bezeichnet wird. Das Verkrimpen verringert zudem die Strömungsverluste beim Anströmen des zweiten Fluids auf die Scheibenpaare im Vergleich zum Anströmen auf eine Kante. In gleicher Weise sind die Unterscheiben mit den Oberscheiben zumindest abschnittsweise über die gesamte Scheibenbreite auf der Austrittsseite des Scheibenpakets verkrimpt, was jedoch nicht in Figur 15 dargestellt ist. Die Verkrimpung erfolgt zumindest abschnittsweise auch über die beiden Längsseiten der Scheiben, was ebenfalls nicht in Figur 15 dargestellt ist. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann die Oberscheibe auch die Unterscheibe umgreifen.
  • Fig. 16 zeigt einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Umlenkung des Abgasstromes (zweiflutige Durchströmung), wobei das Fluid in einer Flut in den Abgaskühler eintritt und durch die andere Flut aus dem Abgaskühler austritt. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Der Eintritt und der Austritts für das zweite Fluid befinden sich auf einer der gleichen Seite des Wärmetauschers. Sie sind durch ein Abdichtelement 89, welches als Wand ausgebildet ist, voneinander dichtend abgetrennt. Das zweite Fluid strömt durch den Eintrittsaustrittsbereich in den Wärmeübertrager ein, die Umlenkung erfolgt als U-Flow, und das zweite Fluid strömt in Gegenstromrichtung zum Austrittsbereich und verlässt den Wärmetauscher. Der Eintritt und der Austritt für das zweite Fluid sind eng beieinander an einem Kühlerende angeordnet, wodurch der Wärmetauscher bauraumoptimiert integrierbar ist.
  • Die turbulenzerzeugenden Elemente bzw. die Turbulenzeinlagen sind bei einer weiteren nicht dargestellten Ausführung als Stegrippen ausgebildet.
  • Turbulenzeinlagen mit Stegrippen haben trotz ihrer grundsätzlich im Vergleich zu anderen Einlagen, geringeren Durchtrittsquerschnitte, eine vergleichsweise geringe Neigung zur Ansammlung von Ablagerungen. Grundsätzlich war zu befürchten, dass Turbulenzeinlagen mit Stegrippen verstärkt zur Verblockung einzelner Durchtrittskanäle aufgrund der feingliedrigen Struktur der Stegrippen führen würden. Dies ist jedoch in überraschend geringem Maße der Fall, insbesondere wenn die Stege der Stegrippen relativ kurz sind. Ein möglicher Erklärungsansatz hierfür könnte sein, dass durch die über große Teile der Stegrippeneinlage vorhandene turbulente Strömung des Abgases eine Ablagerung von Partikeln verringert ist, wogegen bei längeren, einförmigen Kanälen geordnete Strömungen ausgebildet werden, die in Wandnähe aufgrund der dort sehr geringen Strömungsgeschwindigkeit die Ablagerung von Partikeln begünstigen.
    • Zu den Figuren 1 bis 16
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Stege der Stegrippen eine Länge auf, die nicht mehr als etwa 10mm, bevorzugt nicht mehr als etwa 5mm und insbesondere bevorzugt nicht mehr als etwa 3mm beträgt. Je nach gegebenem Bauraum und Verbrennungsmotor können bestimmte Anforderungen an den Druckabfall am Abgas-Wärmetauscher bestehen. Je nach diesen Anforderungen kann einer der vorgenannten Längenbereiche bevorzugt sein.
  • Weiterhin bevorzugt beträgt eine Dichte der Stegrippen quer zu der Abgasstromrichtung zwischen etwa 20 Stegrippen/dm und etwa 50 Stegrippen/dm, bevorzugt zwischen etwa 25 Stegrippen/dm und 45 Stegrippen/dm. Diese Stegrippendichten haben sich in Versuchen als besonders geeignet herausgestellt. Insbesondere stellen die Stegrippen besonders vorteilhaft einen guten Kompromiss zwischen Verblockungsrisiko und Kühlleistung dar.
  • Bezüglich einer Höhe der Stegrippen ist zu berücksichtigen, dass bei großen Höhen nur relativ kleine Primärflächen, also durch Kühlmittel gekühlte Oberflächen, zur Verfügung stehen, über die die gesamte Wärme ins Kühlmittel abgegeben werden muss. Bei relativ kleinen Primärflächen steigt dann das Siederisiko im Falle eines flüssigen Kühlmittels. Zudem nimmt der Wirkungsgrad der Einlagen bei zunehmender Höhe der Stegrippen ab. Eine bevorzugt Höhe der Einlage bzw. Stegrippe beträgt daher zwischen etwa 3,5mm und etwa 10mm, besonders bevorzugt zwischen etwa 4mm und etwa 8mm und insbesondere bevorzugt zwischen etwa 4,5mm und etwa 6mm.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es vorgesehen sein, dass vor der Mehrzahl von Strömungskanälen ein Oxidationskatalysator angeordnet ist. Durch einen solchen Katalysator lassen sich allgemein die Partikelgrößen, Partikeldichten und die Anteile an Kohlenwasserstoffen im Abgas durch Oxidation verringern. Es kann dabei ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, dass die Einlagen selber mit einer Beschichtung zur katalytischen Oxidierung des Abgases versehen sind. Insbesondere in Verbindung mit oxidkatalytischen Mitteln kann die sinnvoll einsetzbare Dichte der Stegrippen quer zu der Abgasstromrichtung mehr als etwa 50 Stegrippen/dm, insbesondere etwa 75 Stegrippen/dm betragen. Hierdurch würde eine besonders große Wärmetauscherleistung bei gegebenem Bauraum erzielt werden, ohne dass die langfristige Gefahr von Verblockungen durch Ablagerungen besteht.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Stegrippen schrägverzahnt. Schrägverzahnte Rippen sind nach experimentellen Befunden besonders geeignet, eine große Langzeitstabilität des Abgas-Wärmetauschers gegen Ablagerungen zu gewährleisten. Dabei beträgt in bevorzugter Ausführung der Winkel zwischen den Stegwänden und einer Hauptrichtung der Stegrippen zwischen etwa 1° und etwa 45°. In besonders bevorzugter Ausführung beträgt der Winkel zwischen etwa 5° und etwa 25°, wobei er in alternativer bevorzugter Ausführung auch zwischen etwa 25° und etwa 45° betragen kann. Der erstgenannte Wertebereich 5° bis 25° eignet sich besonders gut bei üblichen stark druckverlustsensiblen Anwendungen, wobei sich der zweitgenannte Wertebereich zur Erzielung einer optimierten Leistungsdichte, insbesondere bei weniger druckverlustsensiblen Anwendungen eignet.
  • Allgemein lässt sich bei der Optimierung einer Einlage mit schräg verzahnten Stegrippen eine Korrelation zwischen dem Winkel der Wandungen und einer Längsteilung der Stegrippe feststellen. Dabei können insbesondere optimale Ausführungen bei kleinen Winkeln größere Teilungen I aufweisen als optimierte Ausführungen mit großen Winkeln. Insbesondere bei kleinen Anstellwinkeln können sich Ausführungen mit moderatem Druckverlust ergeben. Insbesondere bei großen Anstellwinkeln können sich Ausführungen mit optimierter Leistungsdichte ergeben. Insbesondere bei kleinen Anstellwinkeln kann die Längsteilung größer sein, bei großen Anstellwinkeln kann die Längsteilung insbesondere kleiner sein, um optimierte Ausführungen zu erhalten.
  • In bevorzugter Ausführung ist die Vorrichtung als Stapelscheiben-Wärmetauscher ausgebildet. Sowohl hinsichtlich der Breite eines Strömungskanals als auch hinsichtlich der kostengünstigen Fertigung und Kombinierbarkeit eines Wärmetauschersgehäuses mit Stegrippen-Einlagen bietet sich diese Ausführungsform in besonderem Maße an. Alternativ kann die Vorrichtung aber auch als Rohrbündel-Wärmetauscher ausgebildet sein oder als eine andere an sich bekannte Wärmetauscherform.
  • Allgemein bevorzugt ist die Einlage zur Verhinderung von durch das aggressive Abgas bedingter Korrosion aus einem nichtrostenden Stahl, insbesondere einem austenitischen Stahl, gefertigt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können Aluminiumwerkstoffe eingesetzt werden, wobei dann besonders vorteilhaft ein geeigneter Korrosionsschutz vorgesehen werden kann, wie insbesondere eine Legierung und/oder eine Beschichtung.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Einlage aus Aluminium ausgebildet. Die Einlage aus Aluminium hat ein besonders geringes Gewicht. Besonders vorteilhaft kann die Einlage aus Aluminium mittels einer Legierung oder Beschichtung zum Korrosionsschutz ausgebildet sein.
  • Abhängig von den Strömungsparametern, insbesondere der Reynoldszahl, beträgt die Länge des Einlaufbereichs der Strömungskanäle, insbesondere Rohre und/oder Stapelscheibenpaare, I/s ca. 2,5 bis 5 und die Länge der Stegrippen muss unterhalb dieses Grenzwertes gewählt werden. S bezeichnet die mittlere Durchtrittsbreite zwischen zwei Stegen und beträgt somit b/2-t, wobei t die Blechstärke bezeichnet. Es ergibt sich ein erforderliches Verhältnis I/s < 4, insbesondere I/s < 2. Bei hohem Verblockungsrisiko durch kritische Abgaszusammensetzung ist I/s<1,5, insbesondere I/s<1 zu wählen.
  • Durch eine Schrägstellung der Stege tritt auf der Drallseite eine höhere Strömungsgeschwindigkeit an der Wand auf, die der Russablagerung entgegenwirkt. Ein weiterer entscheidender Vorteil schrägverzahnter Stegrippen ist, dass in Fällen, bei denen eine geringe Dichte der Stegrippen in Strömungsquerrichtung zur Verblockungsvermeidung erforderlich ist, insbesondere bei ungünstiger Abgaszusammensetzung, trotz geringer Rippenoberfläche eine ausreichende Kühlerleistung gewährleistet werden kann.
  • Der erfindungsgemäße Stapelscheiben-Wärmetauscher umfasst ein äußeres Gehäuse mit einem Deckel , wobei ein Eintritt und ein Austritt für das Abgas vorgesehen sind sowie ein Eintritt und ein Austritt für ein flüssiges Kühlmittel. Innerhalb des Gehäuses sind mehrere Scheibenelemente vorgesehen, wobei jedes der Scheibenelemente aus einer oberen Hälfte und einer unteren Hälfte zusammengesetzt ist. Mittels aufgestülpter Kragen sind die Scheibenelemente untereinander und mit dem Gehäuse so verschweißt, dass das Kühlmittel jeweils zwischen den zwei Hälften eines Scheibenelements vom Einlass zum Auslass strömt. Zwischen zwei Scheibenelementen ist jeweils eine in nicht gezeigte Einlage mit Stegrippen angeordnet, wobei der Zwischenraum zwischen zwei Scheibenelementen jeweils einen Strömungskanal für das Abgas bildet. Die Einlagen sind in aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Einlagen bestehen aus einem rostfreien Stahl. Zur Verbesserung des thermischen Kontakts zwischen den Einlagen und den Scheibenelementen bzw. dem Gehäuse können die Einlagen flächig mit den genannten Elementen verschweißt oder verlötet sein.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform besteht die Turbulenzeinlage aus einem dünnen Blechmaterial, in das mittels formender Maßnahmen parallele Stegrippen eingebracht sind. Jede der Stegrippen umfasst eine Reihe von in Abgasströmungsrichtung nacheinander angeordneten Stegen. Jeweils zwei in Abgasströmungsrichtung hintereinander folgende Stege sind um eine halbe Stegbreite quer zur Abgasströmungsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet, so dass sich nach jedem Steg eine Schnittkante mit einem nachfolgenden Steg anschließt. Im vorliegenden Beispiel sind die Wandungen parallel zu der Strömungsrichtung des Abgases ausgerichtet und bilden mit einer Achse B der Stegrippen bzw. der Hauptströmungsrichtung des Abgases A einen Winkel von 0°. Eine solche Stegrippen-Einlage wird als geradeverzahnte Stegrippe bezeichnet.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge I eines Steges etwa 4mm. Die Breite b einer einzelnen Stegrippe ist als Breite der Wiederholeinheit der periodischen Struktur quer zur Hauptströmungsrichtung des Abgases definiert. Die Stegrippendichte 2/b beträgt im vorliegenden Beispiel etwa 40 Stegrippen/dm. Die Breite b einer Stegrippe beträgt somit etwa 5mm
  • Die Höhe h der Stegrippen entspricht dem Abstand zweier benachbarter Scheibenelemente des Wärmetauschers und beträgt vorliegend etwa 5mm.
  • Bei einer weitere Ausgestaltung der Stegrippen-Einlage sind hierbei die seitlichen Wandungen der einzelnen Stege nicht parallel zu der Hauptrichtung B der Stegrippen ausgerichtet. Vielmehr schließt jede der Wandungen der Stege mit der Hauptrichtung B der Stegrippen einen Winkel W von etwa 30° ein. Die weiteren Maße der schrägverzahnten Stegrippen-Einlage entsprechen den Maßen der geradeverzahnten Stegrippe.
  • Geeignete Längsteilung 1 für entsprechende Winkel der Wandungen W ergeben geeignete Ausführungen bei 10° mit Längsteilungen I < ca.10mm, bei 20° mit I < ca. 6mm, bei 30° mit I<ca. 4mm und bei 45° mit I < ca. 2mm.
  • Die minimale Längsteilung I liegt bei allen Winkeln bei ca. 1 mm. Die zulässige Kanalstreckung I/s liegt in etwa innerhalb der gleichen Grenze wie für eine gerade verzahnte Stegrippe, wobei s den Stegabstand quer zur Hauptströmungsrichtung B bezeichnet. In der Regel sind Längsteilungen I < 1 mm aus fertigungstechnischen Gründen schlecht herzustellen.
  • Der zumindest eine Wärmetauscher ist zumindest ein Abgaswärmetauscher und/oder ein Ladeluftkühler und/oder ein Ölkühler und/oder ein Kühlmittelkühler und/oder ein Kältemittelkondensator für eine Klimaanlage und/oder ein Gaskühler für eine Klimaanlage und/oder ein Kältemittelverdampfer für eine Klimaanlage und/oder ein Kühler zur Kühlung von Elektrohikbauteilen.
  • Bei einer ersten Ausführungsform ist der Ladeluftkühler und/oder Abgaskühler ein direkter Ladeluftkühler und/oder direkter Abgaskühler. Direkt ist dabei so zu verstehen, dass zumindest ein zu kühlendes Medium wie Abgas und/oder Ladeluft direkt durch ein Kühlmedium wie Luft gekühlt wird.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform ist der Ladeluftkühler und/oder Abgaskühler ein indirekter Ladeluftkühler und/oder indirekter Abgaskühler. Indirekt ist dabei so zu verstehen, dass zumindest ein zu kühlendes Medium wie Abgas und/oder Ladeluft durch ein Kühlmittel wie beispielsweise ein wasserhaltiges Fluid und/oder eine Flüssigkeit wie Kühlwasser gekühlt wird, wobei dieses wasserhaltige Fluid und/oder die Flüssigkeit wie Kühlwasser durch ein anderes Kühlmedium wie Umgebungsluft gekühlt wird.
  • Der zumindest eine Ladeluftkühler wird in einer anderen Ausführungsform direkt und der zumindest eine Abgaskühler wird indirekt gekühlt, oder umgekehrt wird der zumindest eine Ladeluftkühler in einer anderen Ausführungsform indirekt und der zumindest eine Abgaskühler wird direkt gekühlt.
  • Zur Verbesserung des Wärmeüberganges sind in einer weiteren Ausfürhungsform zumindest zwei Kreisläufe, insbesondere zwei, drei, vier oder mehr als vier Kreisläufe, für das erste Medium hintereinander, d.h. insbesondere in Richtung A und/oder in Stapelrichtung, in der die Scheiben gestapelt werden, welche insbesondere einen Winkel von 0° bis 90° mit der Richtung A bildet, angeordnet sind. Beispielsweise werden die zwei, drei, vier oder mehr als vier Kreisläufe im Gegenstrom oder im Gleichstrom oder in einem Winkel von 0° bis 90° zum zweiten Fluid, insbesondere zur Strömungsrichtung des zweiten Fluids durchströmt.
  • Wenn die zumindest zwei Kreisläufe, insbesondere zwei, drei, vier oder mehr als vier Kreisläufe, für das erste Medium hintereinander, d.h. insbesondere in Richtung A angeordnet sind, ist in Richtung A strömend zunächst zumindest ein Hochtemperaturkreislauf angeordnet, der eine höhere Temperatur als ein zumindest zweiter Niedertemperaturkreislauf aufweist. Insbesondere beträgt die Temperaturdifferenz zwischen Hochtemperatur- und Niedertemperaturkreislauf 10K bis 100K, insbesondere 30K bis 80K, insbesondere 30K bis 60K.
  • Der Hochtempertaturkreislauf weist insbesondere im Betriebszustand Temperaturen zwischen 70°C bis 100°C, insbesondere zwischen 80°C und 95°C auf. Der Niedertemperatur weist insbesondere im Betriebszustand Temperaturen zwischen 10°C und 70°C, insbesondere zwischen 20°C und 60°C, insbesondere zwischen 30°C und 65°C, insbesondere zwischen 40°C und 50°C auf.
  • Auf diese Weise wird das rückgeführte Abgas und/oder die Ladeluft oder zumindest ein zu kühlendes Medium zwei-, drei-, vier- oder mehr-stufig gekühlt.
  • Die zumindest zwei Kreisläufe, insbesondere zwei, drei, vier oder mehr als vier Kreisläufe, für das erste Medium sind als zumindest ein U-Flow-Kreislauf und/oder als zumindest ein I-Flow-Kreislauf ausgebildet. So sind beispielsweise zumindest zwei I-Flow-Kreisläufe oder zumindest zwei U-Flow-Kreisläufe in Reihe, insbesondere nacheinander, angeordnet. In einem anderen Beispiel folgt zumindest ein U-Flow-Kreislauf zumindest einem I-Flow-Kreislauf oder umgekehrt. Insbesondere ist sind bei der Anordnung von zumindest zwei U-Flow-Kreisläufen die Kühlmittelanschlüsse für die zumindest zwei Kreisläufe in einem Beispiel auf einer Seite vom Kühler beispielsweise in Stapelrichtung der Scheiben oben oder unten oder zur Stapelrichtung in einem Winkel zwischen 0° bis 90° angeordnet.
  • Die Hinströmung erfolgt in einem anderen Beispiel im zumindest einen Hochtemperaturkreislauf und die Rückströmung in dem zumindest einen Niderteperturkreislauf oder umgekehrt.
  • Ferner ist in einer anderen Ausführungsform ein Kombiventil in den zumindest einen Wärmetauscher, beispielsweise in den Abgaswärmetauscher und/oder in den zumindest einen Ladeluftkühler und/oder in den zumindest einen Ölkühler und/oder in den zumindest einen Kühlmittelkühler und/oder in den zumindest einen Kältemittelkondensator für eine Klimaanlage und/oder in den zumindest einen Gaskühler für eine Klimaanlage und/oder in den zumindest einen Kältemittelverdampfer für eine Klimaanlage und/oder in den zumindest einen Kühler zur Kühlung von Elektronikbauteilen integriert, insbesondere in das Gehäuse des Wärmetauschers integriert, und/oder einteilig mit diesem ausgebildet. Das Kombiventil vereint die Funktion zumindest eines Abgasrückführventils zur Steuerung und/oder Regelung des rückgeführten Abgases oder Abgas-Luftgemisches und/oder die Funktion zumindest eines Bypassventils, insbesondere einer Bypassklappe, zum Bypassen von rückgeführtem Abgas um den zumindest einen Wärmetauscher, insbesondere den Abgaswärmetauscher und/oder einen der anderen weiter oben genannten Wärmetauscher, so dass rückgeführtes Medium, insbesondere Abgas und/oder Luft, nicht in dem zumindest einen Wärmetauscher, inbesondere Abgaswärmetauscher und/oder einen der anderen weiter oben genannten Wärmetauschen, gekühlt wird. Ein derartiges Kombiventil ist in der unveröffentlichten DE 10 2005 034 136.5 , der unveröffentlichten DE 10 2005 041 149.5 , der unveröffentlichten DE 10 2005 041 150.9 , der unveröffentlichten DE 10 2005 034 135.7 sowie in der veröffentlichten DE 103 21 636 , der veröffentlichten DE 10321637 sowie der veröffentlichten DE 10 2005 041 146 offenbart, deren gesamter Inhalt hiermit ausdrücklich als offenbart gilt.
  • Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind beliebig miteinander kombinierbar. Die Erfindung ist auch für andere als die gezeigten Gebiete einsetzbar.

Claims (73)

  1. Wärmeübertrager mit Strömungskanälen, welche von einem gemeinsamen ersten Eintritt bis zu einem gemeinsamen ersten Austritt von einem ersten Fluid durchströmbar sind, mit einem Gehäuse, welches die Strömungskanäle in sich aufnimmt und von einem zweiten Fluid, welches sich von dem ersten Fluid unterscheidet, (alternativ: und von einem von dem ersten Fluid unterschiedlichen zweiten Fluid )von einem zweiten Eintrittsbereich bis zu einem zweiten Austrittsbereich durchströmbar ist, wobei die Strömungskanäle einen flachen Querschnitt sowie Längsseiten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (3) über die Längsseiten (3a) im Wesentlichen über ihre gesamte Länge mit dem Gehäuse stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden sind und die Strömungskanäle als Scheibenpaare (3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14) ausgebildet sind und in Verbindung mit dem Gehäuse (2) Durchtrittskanäle (5) für das zweite Fluid bilden.
  2. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (3) und die Durchtrittskanäle (5) im Wesentlichen in ihrer Gesamtheit durch das Gehäuse (2) aufgenommen werden.
  3. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Deckel (2b, 16, 17b, 18b, 19b) und einer dem Deckel benachbarten Unterscheibe (7c, 80c) mindestens ein Strömungskanal (3) für das erste Fluid gebildet ist.
  4. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer zu einem Bodenabschnitt einer Gehäuseschale (2a, 13) benachbarten Oberscheibe (80b, 7b) und zwischen dem Bodenabschnitt der Gehäuseschale (2a, 13) mindestens ein Strömungskanal (3) für das erste Fluid gebildet ist.
  5. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14) eine Unter- und eine Oberscheibe (7b, 7c, 14d, 14e, 80b, 80c) aufweisen, welche randseitig durch einen Falz (3a, 7a, 8c, 14a) miteinander verbunden sind.
  6. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zuströmkanal und/oder mindestens ein Abströmkanal quer durch die Scheibenpaare (14) verläuft.
  7. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (14) mindestens einen Napf oder mindestens eine Ausprägung (14b) aufweisen.
  8. Wärmeübertrager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägung (14b) eines Scheibenpaares (14) bis zu einem benachbarten Scheibenpaar reicht, dieses berührt und insbesondere mit dem benachbarten Scheibenpaar stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden ist.
  9. Wärmeübertrager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägung (14b) in der Oberscheibe (80b) eingebracht ist und die Ausprägung (14b) eine Oberscheibenringfläche (82) aufweist, welche eine Unterscheibenringfläche (83) der Unterscheibe (80c) eines benachbarten Scheibenpaares berührt und insbesondere stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. mit der Unterscheibenringfläche verbunden ist.
  10. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausprägung in der Unterscheibe (80c) eingebracht ist und die Ausprägung eine Unterscheibenringfläche (83c) aufweist, welche eine Oberscheibenringfläche (82c) der Oberscheibe (80b) eines benachbarten Scheibenpaares berührt und insbesondere stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. mit der Oberscheibenringfläche (82c) verbunden ist.
  11. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (3) gestapelt sind.
  12. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2b, 16, 17b, 18b, 19b) in Stapelrichtung auf das Gehäuse (2) bzw. die Gehäuseschalen (2a,13, 17a, 18a, 19a) aufgesetzt ist.
  13. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberscheibe (80b) eines Scheibenpaares (14) eine Oberscheibenrandfläche (85) aufweist und die dazugehörige Unterscheibe (80c) eine Unterscheibenrandfläche (86) aufweist, wobei die Oberscheibenrandfläche (85) mit der Unterscheibenrandfläche (86) korrespondiert und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden ist.
  14. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich Längsseiten (3a) zweier einen Strömungskanal (3) bildender Scheibenpaare (14) zumindest bereichsweise, insbesondere auf der gesamten Scheibenlänge, umgreifen und dass insbesondere die das Gehäuse berührende Längsseite (3a) die Längsseite (3a) einer benachbarten Scheibe, insbesondere der anderen Scheibe des jeweiligen Scheibenpaars, umgreift.
  15. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich Breitseiten zweier einen Strömungskanal (3) bildender Scheibenpaare (14) zumindest bereichsweise, insbesondere auf der gesamten Scheibenbreite, umgreifen.
  16. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (14) turbulenzerzeugende Einrichtungen (4), insbesondere Turbulenzeinlagen oder eingeprägte Strukturelemente aufweisen, welche in den Strömungskanälen (3) angeordnet sind.
  17. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägungen (14b, 84) konisch ausgebildet sind.
  18. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägungen (14b, 84) in Richtung der Längsseiten (14a) strömungsgünstig, insbesondere mit einem länglichen oder elliptischen Querschnitt ausgebildet sind.
  19. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Strömungskanälen bzw. in den Durchtrittskanälen (5) turbulenzerzeugende Einrichtungen (6), insbesondere Turbulenzeinlagen oder aus den Scheibenpaaren (3, 7, 8, 9, 10, 11, 12) ausgeformte Strukturelemente angeordnet sind.
  20. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (3, 7, 14) über ihre längsseitigen Falzverbindungen (3a, 7a, 14a) mit dem Gehäuse (2, 2c, 2d) verbunden sind.
  21. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsbereich (27) des Gehäuses (21) in Strömungsrichtung des zweiten Fluids (A) vor den Scheibenpaaren (22) angeordnet ist.
  22. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich (28) des Gehäuses (21) in Strömungsrichtung des zweiten Fluid (A) hinter den Scheibenpaaren (22) angeordnet ist.
  23. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14) vom zweiten Fluid im Wesentlichen parallel zu ihren Längsseiten (3a, 7a, 14a) umströmbar sind.
  24. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der längsseitige Falz (3a, 14a) durch gleichsinnig abgewinkelte Ränder von Ober- und Unterscheibe (14d, 14e) gebildet wird und eine Anlagefläche für das Gehäuse (2, 2c, 2d) bildet.
  25. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der längsseitige Falz (7a) durch gegensinnig abgewinkelte Ränder von Ober- und Unterscheibe (7b, 7c) gebildet wird und eine Anlagefläche für das Gehäuse (2c, 2d) bildet.
  26. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (8, 9) längsseitig im Bereich der Gehäusewände (2c, 2d) Seitenkanäle (8d, 8e, 9a, 9b) für das erste Fluid aufweisen.
  27. Wärmeübertrager nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenkanäle (8d, 8e, 9a, 9b) als Erweiterung des Strömungsquerschnittes der Scheibenpaare (8, 9) ausgebildet sind.
  28. Wärmeübertrager nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung (8d, 8e) eine Kanalhöhe aufweist, welche im Wesentlichen dem Abstand der Scheibenpaare (8) entspricht.
  29. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (10, 11, 12) einen Strömungsquerschnitt mit einer Kanalbreite b und die Gehäusewände (2c, 2d) einen Abstand w aufweisen, wobei b < w ist und zwischen den Strömungsquerschnitten und der Gehäusewand (2c, 2d) Materialbrücken (10a, 10b), insbesondere gebildet aus Unter- und/oder Oberscheibe, angeordnet sind.
  30. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (17, 18, 19) mindestens zweiteilig ausgebildet ist und eine Gehäuseschale (17a, 18a, 19a) sowie einen Deckel (17b, 18b, 19b) aufweist.
  31. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsbereich (27) des Gehäuses (21) einen Eintrittsstutzen (25) aufweist, der in der Gehäuseschale (21 a) oder im Deckel angeordnet ist.
  32. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich (28) des Gehäuses (21) einen Austrittsstutzen (26) aufweist, der in der Gehäuseschale (21a) oder im Deckel angeordnet ist.
  33. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) Ein- und Austrittsstutzen (23, 24) für das erste Fluid aufweist.
  34. Wärmeübertrager nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Austrittsstutzen (23, 24, 30, 31) für das erste Fluid im Deckel (21 b) oder in der Gehäuseschale angeordnet sind.
  35. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und /oder die Austrittsstutzen (25, 26) Längsachsen (A) aufweisen, welche gegenüber den Scheibenpaaren (22) geneigt sind.
  36. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager einen Bypass (56, 57, 58, 59) aufweist
  37. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses und parallel zu den Scheibenpaaren (36, 37, 41, 45) ein Bypasskanal (34, 36, 42, 46) für das zweite Fluid angeordnet ist.
  38. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Eintrittsbereich für das zweite Fluid eine Trennwand (38, 39) angeordnet ist.
  39. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Austrittsbereich für das zweite Fluid eine Trennwand angeordnet ist.
  40. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager mindestens ein Rückschlagventil enthält, welches vorzugsweise im Gehäuse integriert ist und sich im Austrittsbereich (26, 32, 53, 58) befindet.
  41. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 36 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal oberhalb (36, 46) oder unterhalb (34, 42) der Scheibenpaare (37, 45, 36, 41) angeordnet ist.
  42. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 36 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal als Bypassrohr (34, 36, 42, 46) ausgebildet ist, welches in das Gehäuse einlegbar ist.
  43. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 36 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal gegenüber den Strömungskanälen (3) und/oder den Durchtrittskanälen thermisch isoliert ist.
  44. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 36 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal von den Strömungskanälen (3) und/oder den Durchtrittskanälen im Wesentlichen beabstandet angeordnet ist.
  45. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 36 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal und/oder ein dem Bypasskanal benachbarter Strömungskanal (3) und/oder Durchtrittskanal (5) Vorsprünge aufweist, wodurch vorzugsweise die Strömungskanäle (3) oder die Durchtrittskanäle (5) vom Bypassrohr im Wesentlichen beabstandet sind.
  46. Wärmeübertragers nach einem der Ansprüche 36 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (34, 36, 42, 46) aus mindestens einem Teilelement besteht, welches vorzugsweise als offenes Profil und besonders vorteilhaft als U-Profil oder Halbrohr ausgebildet ist.
  47. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 36 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (34, 36, 42, 46) aus zwei Rohrhälften besteht.
  48. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 36 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (34, 36, 42, 46) mindestens eine Längstrennwand aufweist.
  49. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Eintritts- oder Austrittsbereich des Gehäuses eine Bypassklappe (43) integrierbar ist.
  50. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsbereich zwei separate Eintrittsstutzen (47, 48) sowie eine Trennwand (49) ausweist.
  51. Wärmeübertrager nach einem der einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare ein Paket (51, 60) bilden, welches zweiflutig vom zweiten Fluid durchströmbar ist.
  52. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits des Scheibenpaketes (51) eine Eintrittskammer (52) sowie eine Austrittskammer (53) und andererseits des Scheibenpaketes (51) eine Umlenkkammer (54) für das zweite Fluid angeordnet sind.
  53. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 36 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass in das Gehäuse integriert ist.
  54. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 36 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass in den Deckel integriert ist.
  55. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Klappe aufweist.
  56. Wärmeübertrager nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe im Eintrittsbereich oder im Austrittsbereich angeordnet ist.
  57. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein Bypassventil aufweist.
  58. Wärmeübertrager nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil in das Gehäuse integriert ist.
  59. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 57 oder 58, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil im Eintrittsbereich und/oder im Austrittsbereich angeordnet ist.
  60. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 57 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil als Kombiventil ausgeführt ist. ,
  61. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 36 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Bypass eine schwenkbare Trennwand (59) aufweist, mittels welcher der Eintrittsstutzen (57) und der Austrittsstutzen (58) kurzschließbar sind.
  62. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, insbesondere das Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und das zweite Fluid rückgeführtes Abgas der Brennkraftmaschine ist.
  63. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid Luft und das zweite Fluid rückgeführtes Abgas einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ist.
  64. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager einen Oxidationskatalysator (64) aufweist.
  65. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Scheibenpaket (62) der Oxidationskatalysator (64) vorgeschaltet ist.
  66. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, insbesondere das Kühlmittel des Kühlkreislaufes eines Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und das zweite Fluid der Brennkraftmaschine zuführbare Ladeluft ist.
  67. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid Luft und das zweite Fluid einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges zuführbare Ladeluft ist.
  68. Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Abgaskühler in einem Abgasrückführsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges oder als Zuheizer zur Innenraumerwärmung eines Kraftfahrzeuges.
  69. Verwendung des Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Ladeluftkühler zur direkten oder indirekten Kühlung von Ladeluft für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges.
  70. Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Ölkühler zur Kühlung von Motoröl einer Brennkraftmaschine oder von Getriebeöl eines Kraftfahrzeuges durch ein flüssiges Kühlmittel, vorzugsweise das Kühlmittel des Kühlkreislaufes der Brennkraftmaschine.
  71. Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kältemittelkondensator im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge.
  72. Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kältemittelabgaskühler im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge.
  73. Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kältemittelverdampfer im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge.
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