EP2299099A2 - Wärmeübertragungsvorrichtung - Google Patents

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EP2299099A2
EP2299099A2 EP10176126A EP10176126A EP2299099A2 EP 2299099 A2 EP2299099 A2 EP 2299099A2 EP 10176126 A EP10176126 A EP 10176126A EP 10176126 A EP10176126 A EP 10176126A EP 2299099 A2 EP2299099 A2 EP 2299099A2
Authority
EP
European Patent Office
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heat transfer
outer housing
transfer device
housing
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10176126A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2299099A3 (de
Inventor
Hans-Jürgen Hüsges
Hans-Ulrich Kühnel
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.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of EP2299099A2 publication Critical patent/EP2299099A2/de
Publication of EP2299099A3 publication Critical patent/EP2299099A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
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    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0462—Liquid cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/14—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes molded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts

Definitions

  • the invention relates to a heat transfer device for an internal combustion engine having an outer housing, which has a bottom from which side walls extend and an open surface, an inner housing which is inserted from the open side of the outer housing in the outer housing, and flowed through by a medium to be cooled is and a coolant jacket, which is formed between the outer housing and the inner housing.
  • Such heat transfer devices are used for example as exhaust gas cooler in internal combustion engines.
  • the inner housing and outer housing consist for example of die-cast shells, from which ribs extend into the channel through which the exhaust gas can flow.
  • the shell, from which the ribs extend into the channel through which the fluid to be cooled flows simultaneously serves as a partition between the channel through which the cooling fluid flows and the channel through which the fluid to be cooled flows, so that a coolant jacket is formed between the inner housing and the outer housing.
  • exhaust gas cooler in or on the cylinder head.
  • the exhaust gas cooler described herein has an inner casing through which exhaust gas flows, which is via two parallel arranged in a common plane Connecting pieces, which extend through openings in a wall of an outer housing, in the cooler can flow in or out.
  • the outer housing also serves as a cover of the cylinder head.
  • the inner housing can be inserted straight into corresponding openings of the outer housing before the outer housing is connected to the cylinder head.
  • an assembly of the inner housing and the outer housing would not be feasible with two arranged at right angles to each other connecting piece.
  • Such integration of an exhaust gas recirculation valve in a radiator is from the EP 1 589 214 A2 known.
  • the inner housing of the radiator simultaneously forms a housing for a plug-in valve, which extends as a connecting piece through an opening in the outer housing.
  • the inner housing has a first neck which extends into an opening in a side wall of the Outer housing extends, and has a second nozzle which extends into a second opening at the bottom of the outer housing, wherein on an outer wall of the first nozzle a spherical zone is formed, which is arranged in a corresponding spherical zone on an opening bounding the inner wall of the outer housing can the inner housing in the outer housing are pivoted despite the angle to each other arranged nozzle.
  • the center of the spherical zone of the first nozzle simultaneously forms the pivot point for the inner housing.
  • the inner housing can be connected to the outer housing by welding the nozzle to the openings. This creates at the same time a seal of the water jacket.
  • the two Anschiussstutzen are arranged rotated by 90 ° to each other. Accordingly, can be produced in the die-casting process, essentially cuboidal housing shells are used.
  • a third port is formed on the inner housing and on the outer housing, a third opening, into which projects the third neck. Accordingly, without additional processing of the housing parts, both the inlets and outlets for the exhaust gas and, if appropriate, openings for plug valves or connections for integrated bypass lines can be formed in the housing.
  • a simple assembly results in such a heat transfer device, when the first nozzle, on which the ball zone is formed, is arranged perpendicular to the second and third nozzle, which protrude parallel to each other through openings in the bottom of the outer housing.
  • the assembly can continue to be done by simply turning around the center of the ball zone, yet all three sockets are correctly inserted into the openings.
  • the open side of the outer housing is closed by a cylinder head cover, in which two openings are formed, via which there is a fluid connection from the cylinder head to the coolant jacket of the heat transfer device. So can be completely dispensed with additional coolant lines. Furthermore, the required space is minimized.
  • the first nozzle extends from a bore into which a plug-in valve can be inserted, via which the amount of medium to be cooled can be regulated, and the second nozzle and the third nozzle serve as inlet nozzles and outlet nozzles for the medium to be cooled.
  • the heat transfer device for example as exhaust gas cooler
  • the exhaust gas recirculation valve is integrated directly in the housing of the heat transfer device and is thus surrounded by coolant. Accordingly, too high thermal loads of the exhaust gas recirculation valve are excluded. Furthermore, interfaces between individual housing parts are minimized again, so that the assembly effort is minimized and the strength is increased.
  • the outer walls of the second and third nozzle are also formed obliquely or in a spherical shape and are arranged in correspondingly shaped openings of the outer housing.
  • the insertion of the inner housing in the outer housing is additionally simplified.
  • the heat transfer device shown in FIGS Figures 1 and 2 has an inner housing 2, which is arranged in an outer housing 4 or with respect to FIG. 2 is inserted.
  • the outer housing 4 has an open surface 6, via which the heat transfer device can be attached, for example, to a cylinder head, not shown, so that cooling water from the cylinder head can flow directly into a coolant jacket 8, the arises between the outer housing 4 and the inner housing 2 during assembly.
  • the outer housing 4 has a bottom 10 and side walls 12, 14, 16, 18, which extend from the bottom 10 to the open surface 6.
  • a first opening 20 is formed, in which a first nozzle 22 protrudes, which is formed on a corresponding side wall 24 of the inner housing 2.
  • This first nozzle 22 surrounds the end of a bore 25 which serves as a receptacle for a plug-in valve, not shown, which is pushed through the opening 20 against a stop 26 in the bore 25.
  • this valve would be designed as a double-plate valve to which a medium to be cooled, in particular exhaust gas, flows via a second port 28.
  • This second port 28 protrudes as well as the first port 22 in a second opening 30 which is formed on the bottom 10 of the outer housing 4 and thus offset by 90 ° to the first opening 20 and the first port 22 is arranged.
  • the amount of exhaust gas is controlled, which passes through two formed in the inner housing 2 channels 31, 32 first in an antechamber 34 and from there via a further channel 36 into a main cooling channel 38, in which to improve the heat transfer ribs 40 both from the bottom 42 as well as a cover part 44 extend.
  • a third, serving as exhaust outlet port 46 is formed on the bottom 42 of the inner housing 2 on the inner housing 2, which in turn extends into a third opening 48 on the bottom 10 of the outer housing 4 ,
  • this heat transfer device takes place by first the outer housing 4, the main housing part of the inner housing 2, consisting of the side walls 24 and the bottom 42, and the cover part 44 of the inner housing 2 are poured. On the inner housing here are used, among other things, side slide for producing the bore 25 and the antechamber 34. In addition, the channels 31, 32, 36, for example, by drilling, introduced into the inner housing 2.
  • the extraction opening for the production of the pre-chamber 34 is also closed by a cover 50 as a channel 51 is closed by a lid 52, which is formed during the production of the channel 32.
  • the cover member 44 can be secured to the side walls 24 of the main housing part, for example by friction stir welding and the wall surfaces of the bore 25 are reworked.
  • This embodiment allows pivoting of the inner housing 2 in the outer housing 4, being used as a fulcrum to which is pivoted, the center of the spherical zone.
  • outer walls 58, 60 of the second connecting piece 28 and the third connecting piece 46 which are shaped as a bevel or as a spherical section, can also be rotated or pushed along their inner walls 62, 64 into their end positions. It becomes clear that in this case the shape must be adapted to the respective distance from the fulcrum in order to realize an optimized screwing.
  • the other openings and nozzle can also be provided with appropriate clearance fits, so that a screwing into the end position remains possible, in which the nozzles are in turn connected, for example by friction stir welding to the outer housing and at the same time the coolant jacket is sealed at these locations.
  • the entire heat transfer device can be attached to the cylinder head and the plug valve can be inserted into the bore 25.
  • the cylinder head has two openings which serve as coolant inlet and coolant outlet to the coolant jacket 8.
  • webs 45 are cast on the cover part 44 and serve as disruptive elements, so that the water is also pressed into the other regions of the coolant jacket 8. It is clear that the plug valve is completely surrounded by the water jacket 8 and thus is very well cooled.
  • the heat transfer unit has few parting planes and thus a small number of individual components. As a result, assembly costs are saved and increases the strength and service life. It is achieved a good cooling of an integrated valve,
  • the scope of the main claim is not limited to the described embodiment. Design changes with respect to the shape or the manufacture of the housing and the arrangement of the valve in the housing are conceivable.
  • the valve does not necessarily have to be designed as a double-disc valve.
  • the stop must not be provided for introducing the valve. Further structural changes result from this.

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Abstract

Um ein Innengehäuse mit senkrecht zueinander angeordneten Stutzen von einer Seite in ein Außengehäuse mit entsprechenden Öffnungen einlegen zu können, wird vorgeschlagen, dass an einer Außenwand des ersten Stutzens eine Kugelzone ausgebildet ist, die in einer korrespondierenden Kugelzone an einer die Öffnung begrenzenden Innenwand des Außengehäuses angeordnet ist. So entsteht eine Wärmeübertragungsvorrichtung mit wenigen Trennebenen und Bauteilen, die an einem Zyfinderkopf direkt befestigt werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Außengehäuse, welches einen Boden, von dem aus sich Seitenwände erstrecken sowie eine offene Fläche aufweist, einem Innengehäuse, welches von der offenen Seite des Außengehäuses in das Außengehäuse eingelegt, und von einem zu kühlenden Medium durchströmbar ist und einem Kühlmittelmantel, der zwischen Außengehäuse und Innengehäuse ausgebildet ist.
  • Derartige Wärmeübertragungsvorrichtungen werden beispielsweise als Abgaskühler in Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Die Innengehäuse und Außengehäuse bestehen beispielsweise aus Druckgussschalen, von denen aus sich Rippen in den vom Abgas durchströmbaren Kanal erstrecken. Üblicherweise dient die Schale, von der aus sich die Rippen in den vom zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal erstrecken, gleichzeitig als Trennwand zwischen dem Kühlfluid durchströmten Kanal und dem vom zu kühlenden Fluid durchströmten Kanal, so dass zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse ein Kühlmittelmantel entsteht. Zur Verringerung des benötigten Bauraums und zur Vermeidung zusätzlicher Kühlmittel und Abgas führender Leitungen ist es auch bekannt, Abgaskühler im oder am Zylinderkopf anzuordnen.
  • Derartig am Zylinderkopf integrierte Abgaskühler und Ölkühler werden beispielsweise in der EP 1 099 847 A2 offenbart. Der hierin beschriebene Abgaskühler weist ein Innengehäuse auf, durch das Abgas strömt, welches über zwei in einer gemeinsamen Ebene angeordnete parallele Anschlussstutzen, die sich durch Öffnungen in einer Wand eines Außengehäuses erstrecken, in den Kühler ein- beziehungsweise ausströmen kann. Dabei dient das Außengehäuse gleichzeitig als Deckel des Zylinderkopfes. Das Innengehäuse kann dabei gerade in entsprechende Öffnungen des Außengehäuses eingelegt werden, bevor das Außengehäuse mit dem Zylinderkopf verbunden wird. Ein Zusammenbau des Innengehäuses und des Außengehäuses wäre jedoch bei zwei in einem rechten Winkel zueinander angeordneten Anschlussstutzen nicht realisierbar. Insbesondere ist es auch nicht möglich, im dargestellten Abgaskühler ein Abgasrückführventil zu integrieren, über welches der Abgasstrom regelbar ist.
  • Eine derartige Integration eines Abgasrückführventils in einen Kühler ist aus der EP 1 589 214 A2 bekannt. Dabei bildet das Innengehäuse des Kühlers gleichzeitig ein Gehäuse für ein Steckventil, welches sich als Anschlussstutzen durch eine Öffnung im Außengehäuse erstreckt. Eine Integration in den Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere bei im rechten Winkel zueinander angeordneten Anschlussstutzen ist ohne die Einführung zusätzlicher Trennebenen auch mit dem hier offenbarten Wärmetauscher nicht möglich.
  • Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Wärmeübertragungsvorrichtung bereitzustellen, mittels derer eine Integration einer Wärmeübertragungsvorrichtung in einen Zylinderkopf sowie eines Abgasrückführventils in die Wärmeübertragungsvorrichtung auch bei senkrecht zueinander angeordneten Öffnungen des Innengehäuses ermöglicht wird, wobei gleichzeitig die Anzahl der Gehäuseteile minimiert werden soll.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Dadurch, dass das Innengehäuse einen ersten Stutzen aufweist, der sich in eine Öffnung in einer Seitenwand des Außengehäuses erstreckt, und einen zweiten Stutzen aufweist, der sich in eine zweite Öffnung am Boden des Außengehäuses erstreckt, wobei an einer Außenwand des ersten Stutzens eine Kugelzone ausgebildet ist, die in einer korrespondierende Kugelzone an einer die Öffnung begrenzenden Innenwand des Außengehäuses angeordnet ist, kann das Innengehäuse in das Außengehäuse trotz der im Winkel zueinander angeordneten Stutzen eingeschwenkt werden. Dabei bildet der Mittelpunkt der Kugelzone des ersten Stutzens gleichzeitig den Drehpunkt für das Innengehäuse. Entsprechend kann auf weitere Trennebenen verzichtet werden, da durch die Kugelzone ein geschlossenes Innengehäuse in ein lediglich einseitig offenes Außengehäuse eingesetzt werden kann, obwohl die Anschlussstutzen in einem Winkel versetzt zueinander angeordnet sind. Entsprechend wird die Anzahl an Gehäuseteilen die miteinander zu verbinden sind minimiert. Des Weiteren ist eine Befestigung der Wärmeübertragungsvorrichtung am Zylinderkopf möglich. Bei einer solchen Ausführung kann das Innengehäuse mit dem Außengehäuse durch Verschweißen der Stutzen an den Öffnungen verbunden werden. Hierdurch entsteht gleichzeitig eine Abdichtung des Wassermantels.
  • In einer bevorzugten Ausführung sind die beiden Anschiussstutzen um 90° gedreht zueinander angeordnet. Entsprechend können einfach im Druckgussverfahren herstellbare, im Wesentlichen quaderförmige Gehäuseschalen verwendet werden.
  • Vorzugsweise ist am Innengehäuse ein dritter Stutzen und am Außengehäuse eine dritte Öffnung ausgebildet, in die der dritte Stutzen ragt. Entsprechend können ohne zusätzliche Bearbeitung der Gehäuseteilen sowohl die Ein- und Auslässe für das Abgas als auch gegebenenfalls Öffnungen für Steckventile oder Anschlüsse für integrierte Bypassleitungen im Gehäuse ausgebildet werden.
  • Ein einfacher Zusammenbau ergibt sich bei einer derartigen Wärmeübertragungsvorrichtung, wenn der erste Stutzen, an dem die Kugelzone ausgebildet ist, senkrecht zum zweiten und dritten Stutzen angeordnet ist, welche parallel zueinander durch Öffnungen im Boden des Außengehäuses ragen. So kann der Zusammenbau weiterhin durch einfaches Drehen um den Mittelpunkt der Kugelzone erfolgen, wobei dennoch alle drei Stutzen korrekt in die Öffnungen eingeschoben werden. Selbstverständlich ist es hierzu notwendig auch, die anderen Stutzen mit einer kugeligen oder kegeligen Außenwand auszuführen oder eine gewisse Toleranz zur Verfügung zu stellen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die offene Seite des Außengehäuses durch einen Zylinderkopfdeckel verschlossen, in welchem zwei Öffnungen ausgebildet sind, über die eine fluidische Verbindung vom Zylinderkopf zum Kühlmittelmantel der Wärmeübertragungsvorrichtung besteht. So kann vollständig auf zusätzliche Kühlmittelleitungen verzichtet werden. Des Weiteren wird der benötigte Bauraum minimiert.
  • Weiterhin erstreckt sich erfindungsgemäß der erste Stutzen von einer Bohrung, in die ein Steckventil einschiebbar ist, über welches die Menge an zu kühlenden Medium regelbar ist und der zweite Stutzen und der dritte Stutzen dienen als Einlassstutzen und Auslassstutzen für das zu kühlende Medium. Dies hat den besonderen Verteil, dass bei der Verwendung der Wärmeübertragungsvorrichtung beispielsweise als Abgaskühler, das Abgasrückführventil direkt im Gehäuse der Wärmeübertragungsvorrichtung integriert ist und somit von Kühlmittel umgeben ist. Entsprechend werden zu hohe thermische Belastungen des Abgasrückführventils ausgeschlossen. Des Weiteren werden erneut Schnittstellen zwischen einzelnen Gehäuseteilen minimiert, so dass auch der Montageaufwand minimiert und die Festigkeit gesteigert wird. Bevorzugt sind die Außenwände des zweiten und dritten Stutzens ebenfalls schräg oder kugelschnittförmig ausgebildet und sind in korrespondierend geformten Öffnungen des Außengehäuses angeordnet. Hierdurch wird das Einlegen des Innengehäuses in das Außengehäuse zusätzlich vereinfacht.
  • Es wird somit eine Wärmeübertragungsvorrichtung mit wenigen Gehäuseteilen geschaffen, die an einem Zylinderkopf angebracht werden kann, und in der ein Abgasrückführventil integriert ist. Trotz dieser hohen Integration bleibt der Zusammenbau einfach, so dass Herstellkosten verringert werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
    • Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung in geschnittener Darstellung.
    • Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung beim Einsetzen des Innengehäuses, wobei das Außengehäuse aufgeschnitten dargestellt ist.
    • Figur 3 zeigt eine Kopfansicht der in Figur 1 dargestellten Wärmeübertragungsvorrichtung in geschnittener Darstellung.
  • Die in den Figuren dargestellte Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß der Figuren 1 und 2 weist ein Innengehäuse 2 auf, welches in einem Außengehäuse 4 angeordnet ist beziehungsweise bezüglich Figur 2 eingelegt wird. Das Außengehäuse 4 weist eine offene Fläche 6 auf, über die die Wärmeübertragungsvorrichtung beispielsweise an einem nicht dargestellten Zylinderkopf befestigt werden kann, so dass Kühlwasser aus dem Zylinderkopf direkt in einen Kühlmittelmantel 8 strömen kann, der zwischen dem Außengehäuse 4 und dem Innengehäuse 2 beim Zusammenbau entsteht.
  • Das Außengehäuse 4 weist einen Boden 10 sowie Seitenwände 12, 14, 16, 18 auf, die sich vom Boden 10 aus zur offenen Fläche 6 erstrecken. An einer Seitenwand 14 des Außengehäuses 4 ist eine erste Öffnung 20 ausgebildet, in die ein erster Stutzen 22 hineinragt, der an einer entsprechenden Seitenwand 24 des Innengehäuses 2 ausgebildet ist. Dieser erste Stutzen 22 umgibt das Ende einer Bohrung 25, die als Aufnahme für ein nicht dargestelltes Steckventil dient, das durch die Öffnung 20 gegen einen Anschlag 26 in der Bohrung 25 geschoben wird. Dieses Ventil wäre im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Doppeltellerventil auszuführen, zu welchem über einen zweiten Stutzen 28 ein zu kühlendes Medium, insbesondere Abgas strömt. Dieser zweite Stutzen 28 ragt ebenso wie der erste Stutzen 22 in eine zweite Öffnung 30, die am Boden 10 des Außengehäuses 4 ausgebildet ist und somit um 90° versetzt zur ersten Öffnung 20 beziehungsweise zum ersten Stutzen 22 angeordnet ist.
  • Über das nicht dargestellte Ventil wird die Abgasmenge geregelt, die über zwei im Innengehäuse 2 ausgebildete Kanäle 31, 32 zunächst in eine Vorkammer 34 und von dort über einen weiteren Kanal 36 in einen Hauptkühlkanal 38 gelangt, in den sich zur Verbesserung des Wärmeübergangs Rippen 40 sowohl vom Boden 42 als auch von einem Deckelteil 44 erstrecken. An der in Strömungsrichtung des Abgases gegenüberliegenden Seite zum zweiten als Abgaseinlass dienenden Stutzen 28 ist am Innengehäuse 2 ein dritter, als Abgasauslass dienender Stutzen 46 am Boden 42 des Innengehäuses 2 ausgebildet, welches sich wiederum in eine dritte Öffnung 48 am Boden 10 des Außengehäuses 4 erstreckt.
  • Die Herstellung dieser Wärmeübertragungsvorrichtung erfolgt, indem zunächst das Außengehäuse 4, das Hauptgehäuseteil des Innengehäuses 2, bestehend aus den Seitenwänden 24 und dem Boden 42, und das Deckelteil 44 des Innengehäuses 2 gegossen werden. Am Innengehäuse werden hierbei unter anderem Seitenschieber zur Herstellung der Bohrung 25 und der Vorkammer 34 verwendet. Zusätzlich werden die Kanäle 31, 32, 36, beispielsweise durch Bohren, in das Innengehäuse 2 eingebracht.
  • Im folgenden Schritt wird die Auszugsöffnung zur Herstellung der Vorkammer 34 ebenso durch einen Deckel 50 verschlossen wie ein Kanal 51 durch einen Deckel 52 verschlossen wird, der bei der Herstellung des Kanals 32 entsteht. Anschließend kann das Deckelteil 44 an den Seitenwänden 24 des Hauptgehäuseteils beispielsweise durch Rührreibschweißen befestigt werden und die Wandflächen der Bohrung 25 nachbearbeitet werden.
  • Problematisch ist üblicherweise bei derartig aufgebauten Wärmeübertragungsvorrichtungen das Einsetzen des Innengehäuses 2 in das Außengehäuse 4. Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, würden die im rechten Winkel zueinander angeordneten Stutzen das Einlegen des Innengehäuses 2 behindern. Aus diesem Grunde wurde erfindungsgemäß eine Außenwand 54 des ersten Stutzens 22 ebenso wie eine korrespondierende Innenwand 56 der Öffnung 22 kugelzonenförmig ausgebildet.
  • Diese Ausführung ermöglicht ein Einschwenken des Innengehäuses 2 in das Außengehäuse 4, wobei als Drehpunkt, um den geschwenkt wird, der Mittelpunkt der Kugelzone dient. Auf diese Weise können ebenfalls als Schräge oder als Kugelabschnitt ausgeformte Außenwände 58, 60 des zweiten Stutzens 28 und des dritten Stutzens 46 entlang von Innenwänden 62, 64 korrespondierend ausgeformter Öffnungen in ihre Endstellung gedreht beziehungsweise geschoben werden. Es wird deutlich, dass in diesem Fall die Form an den jeweiligen Abstand vom Drehpunkt angepasst werden muss, um ein optimiertes Eindrehen zu verwirklichen. Alternativ können jedoch die weiteren Öffnungen und Stutzen auch mit entsprechenden Spielpassungen versehen werden, so dass ein Eindrehen in die Endstellung möglich bleibt, in der die Stutzen wiederum beispielsweise durch Rührreibschweißen mit dem Außengehäuse verbunden werden und gleichzeitig der Kühlmittelmantel an diesen Stellen abgedichtet wird.
  • Anschließend kann die gesamte Wärmeübertragungsvorrichtung am Zylinderkopf befestigt werden und das Steckventil in die Bohrung 25 eingeschoben werden. Der Zylinderkopf weist dabei zwei Öffnungen auf, die als Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass zum Kühlmittelmantel 8 dienen. Um einen Kurzschlussstrom zwischen dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass zu verhindern, sind am Deckelteil 44 Stege 45 angegossen, die als Störelemente dienen, so dass das Wasser auch in die anderen Bereiche des Kühlmittelmantels 8 gedrückt wird. Es wird dabei deutlich, dass das Steckventil komplett vom Wassermantel 8 umgeben ist und somit sehr gut gekühlt wird.
  • Die Wärmeübertragungseinheit weist wenige Trennebenen und somit eine geringe Anzahl einzelner Bauteile auf. Hierdurch werden Montagekosten eingespart und die Festigkeit und Lebensdauer erhöht. Es wird eine gute Kühlung eines integrierten Ventils erreicht,
  • Selbstverständlich ist der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Konstruktive Änderungen bezüglich der Form oder der Herstellung der Gehäuse und der Anordnung des Ventils im Gehäuse sind denkbar. So muss das Ventil nicht gezwungenermaßen als Doppeltellerventil ausgeführt werden. Auch muss zum Einbringen des Ventils nicht der Anschlag vorgesehen werden. Weitere konstruktive Änderungen ergeben sich hieraus.

Claims (7)

  1. Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit
    einem Außengehäuse, welches einen Boden, von dem aus sich Seitenwände erstrecken sowie eine offene Fläche aufweist,
    einem Innengehäuse, welches von der offenen Seite des Außengehäuses in das Außengehäuse eingelegt, und von einem zu kühlenden Medium durchströmbar ist,
    und einem Kühlmittelmantel, der zwischen Außengehäuse und Innengehäuse ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Innengehäuse (2) einen ersten Stutzen (22) aufweist, der sich in eine Öffnung (20) in einer Seitenwand (14) des Außengehäuses (4) erstreckt, und einen zweiten Stutzen (28, 46) aufweist, der sich in eine zweite Öffnung (30, 48) am Boden (10) des Außengehäuses (4) erstreckt, wobei an einer Außenwand (54) des ersten Stutzens (22) eine Kugelzone ausgebildet ist, die in einer korrespondierenden Kugelzone an einer die Öffnung (20) begrenzenden Innenwand (56) des Außengehäuses (4) angeordnet ist.
  2. Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die beiden Stutzen (22; 28, 46) um 90° gedreht zueinander angeordnet sind.
  3. Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    am Innengehäuse (2) ein dritter Stutzen (46) und am Außengehäuse (4) eine dritte Öffnung (48) ausgebildet ist, in die der dritte Stutzen (46) ragt.
  4. Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Stutzen (22), an dem die Kugelzone ausgebildet ist, senkrecht zum zweiten Stutzen (28) und dritten Stutzen (46) angeordnet ist, welche parallel zueinander durch Öffnungen (30, 48) im Boden (10) des Außengehäuses (4) ragen.
  5. Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die offene Fläche (6) des Außengehäuses (4) durch einen Zylinderkopfdeckel verschlossen ist, in weichem zwei Öffnungen ausgebildet sind, über die eine fluidische Verbindung vom Zylinderkopf zum Kühlmittelmantel (8) der Wärmeübertragungsvorrichtung besteht.
  6. Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Stutzen (22) sich von einer Bohrung (25) erstreckt, in die ein Steckventil einschiebbar ist, über welches die Menge an zu kühlende Medium regelbar ist und der zweite Stutzen (28) und der dritte Stutzen (46) als Einlassstutzen und Auslassstutzen für das zu kühlende Medium dienen.
  7. Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Außenwände des zweiten und dritten Stutzens schräg oder kugelschnittförmig ausgebildet und in korrespondierend geformten Öffnungen des Außengehäuses angeordnet sind.
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