EP2694903A1 - Abgaskühler - Google Patents

Abgaskühler

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Publication number
EP2694903A1
EP2694903A1 EP12714652.0A EP12714652A EP2694903A1 EP 2694903 A1 EP2694903 A1 EP 2694903A1 EP 12714652 A EP12714652 A EP 12714652A EP 2694903 A1 EP2694903 A1 EP 2694903A1
Authority
EP
European Patent Office
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inserts
exhaust gas
gas cooler
exhaust
cooler according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12714652.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Fetzer
Steffen GRÖZINGER
Mario HOPPE
David KENNTNER
Boris Kerler
Hans-Joachim Krauss
Vinko Lukcin
Christian Schnepf
Hennning SCHRÖDER
Rainer STAUCH
Mehmet Tosun
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 International GmbH
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Mahle International GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG, Mahle International GmbH filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP2694903A1 publication Critical patent/EP2694903A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
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    • F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
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    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas cooler for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle.
  • exhaust gas has long been fed back into a combustion process, whereby the oxygen concentration in the cylinder can be reduced and the temperature and speed of the combustion can be lowered.
  • the ⁇ -rate can be lowered and thereby the ⁇ -emissions are reduced.
  • exhaust gas coolers are increasingly being used, with which the temperature of the exhaust gas to be recirculated is deliberately lowered.
  • Heat exchanger tubes and extending between the rows slots are provided.
  • a disadvantage of the known from the prior art heat exchangers and exhaust gas coolers is that while they provide a relatively high cooling performance, but may be prone to so-called fouling, fouling, sooting or Verrußungsvone, formed in which deposits on the individual cooling geometries and thereby the performance of the exhaust gas cooler or heat exchanger is increasingly deteriorated. If the exhaust gas coolers known from the prior art are also designed as so-called tube bundle coolers, their manufacture is comparatively complicated and therefore expensive.
  • the present invention therefore deals with the problem of providing an improved embodiment for an exhaust gas cooler, which
  • the present invention is based on the general idea to provide at least two inserts for increasing the heat transfer in an at least one of the tubes in an exhaust gas cooler designed as a tube cooler for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle with a tube bundle through which exhaust gas or coolant flows offset and arranged in alignment or twisted.
  • the inserts increase the surface available for heat transfer and thereby improve the cooling performance of the exhaust gas cooler according to the invention, wherein the individual, relatively short inserts, can be mounted much easier than previous, for example, over the entire length of the tube extending inserts.
  • inserts according to the invention can be significantly increased.
  • By axially staggered and at the same time twisted arrangement beyond a so-called “fouling" (fouling) of the exhaust gas cooler can be positively influenced, whereby deposits on the inserts or on the inner wall of the tubes can be avoided, but at least reduced, so that a The arrangement of the individual inserts offset axially relative to one another and simultaneously rotated relative to one another increases the occurring in the respective tube
  • the exhaust gas cooler is therefore characterized by an optimization of the inlays (inserts), whereby the digester behavior, the power density as well as a pressure loss can be positively influenced.
  • At least two inserts are identical
  • the inserts can thus be produced inexpensively and cut by a mere axial cutting to length, due to the identical design of the individual inserts or at least two inserts, also the variety of parts and thus the storage and logistics costs can be reduced.
  • At least one insert has at least one wing (winglet) for generating turbulence and / or gill-like openings. Both through the wings and through the gill-like openings one becomes
  • Turbulence causes, whereby an improved sweeping the
  • Heat exchanger surfaces that is, the surfaces of the inserts and the tube achieved and thus improved heat transfer and also avoidance / reduction of deposits can be achieved.
  • the turbulence generated by the wings or gill-like openings also reduce the risk of deposits and increase the chance, if such deposits should have formed contrary to expectations that they dissolve again in the sense of a self-cleaning effect.
  • the winglets can also be designed, for example, as rib ribs or gill ribs. In ribbed ribs, segments are exposed from a ribbed surface, causing cross-mixing between individual ribs
  • At least one insert is glued, soldered, welded or caulked in the associated tube.
  • the exhaust gas cooler may of course be designed as a very ordinary heat exchanger and thereby have a flowed through by a first medium tube bundle, wherein in at least one of the tubes of the tube bundle at least two separate inserts for
  • Increase of the heat transfer are provided which are axially offset from each other and arranged mutually rotated.
  • FIG. 1 shows an exhaust gas cooler according to the invention in a view Fig. 2 is a sectional view and a view of a pipe of
  • Fig. 4a-c is a sectional view through a pipe of the exhaust gas cooler with
  • an exhaust gas cooler 1 for an internal combustion engine, for example a motor vehicle, has a tube bundle 3 through which hot exhaust gas 2 flows.
  • the exhaust gas cooler 1 can generally also be any heat exchanger.
  • the tube bundle 3 has a plurality of mutually parallel tubes 4, the outside of a cooling medium 8, for example cold air, are flowed around. At least in one of these tubes 4, preferably in all tubes 4, at least two inserts 5 are provided for increasing the heat transfer, which are axially offset from one another and at the same time arranged twisted relative to each other (compare FIGS.
  • An axial length of the inserts 5 according to the invention can vary between 10 and 1000 mm, wherein at least two inserts 5 are arranged at between 0 ° and up to 90 ° to each other within the respective tube 4.
  • the twisted arrangement of each other not only improved turbulence and thus improved sweeping of the hot exhaust gas 2 along the heat exchanger surfaces can be achieved, but also an undesirable and negative fouling behavior can be reduced. This fouling behavior leads to deposits on an inner wall of the tube 4 and / or on the inserts 5, whereby the heat transfer and thus ultimately the performance of the exhaust gas cooler 1 are impaired.
  • the inserts 5 may have a smooth surface, as shown in particular in Figures 2 and 4a, 4b, whereby the provision of vanes 6 (winglets) or gill-like openings 7 (see Figure 4b) may also be provided for generating turbulence can.
  • Such wings 6 or breakthroughs 7 in turn increase the turbulence of the exhaust gas 2 within the tube 4 and thereby improve the heat transfer.
  • the individual inserts 5 within the tube 4 can thereby abut each other frontally or else arranged with an intermediate
  • the insert 5 shown there has a meandering cross-sectional shape.
  • these can be glued, soldered, welded or caulked / jammed, for example, with the tube 4.
  • care must be taken that they abut flat against the inner wall of the tube 4, for example, at their free ends 9, thereby achieving a high level of stability
  • the exhaust gas cooler according to the invention can be produced comparatively inexpensively.
  • the exhaust gas cooler 1 is in principle only one possible embodiment, so that the tubes 4 according to the invention with the inserts 5 arranged therein in the context of a tube bundle. 3
  • the inserts 5 according to the invention not only the power density of the exhaust gas cooler 1 can be significantly improved or increased, but positively affect a fouling, since the inserts 5 a deposition of particular
  • the inserts 5 and the tubes 4 for example, metal, in particular stainless steel, aluminum or non-ferrous metal, are used, of course, other good heat conducting materials are conceivable. It would also be possible to use coated materials (for example catalytic layer for the total oxidation of possibly present ones)
  • the individual inserts 5 can, of course, also be connected to one another at the end face, in particular adhesively bonded, soldered or welded.
  • the production of the exhaust gas cooler 1 according to the invention can be significantly facilitated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug mit einem von Abgas (2) oder Kühlmittel durchströmten Rohrbündel (3), wobei in zumindest einem der Rohre (4) zumindest zwei Einsätze (5) zur Erhöhung der Wärmeübertragung vorgesehen sind, die axial zueinander versetzt und zueinander verdreht angeordnet sind. Hierdurch kann insbesondere ein die Leistung des Abgaskühlers (1) beeinträchtigendes Ablagern von Partikeln verhindert werden.

Description

Abgaskühler
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaskühler für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
Um die immer strenger werdenden Emissionsgrenzwerte einhalten zu können, wird seit langem Abgas einem Verbrennungsprozess wieder zugeführt, wodurch die Sauerstoffkonzentration im Zylinder verringert und die Temperatur und Geschwindigkeit der Verbrennung gesenkt werden können. Durch das Senken der Verbrennungstemperatur im Zylinder kann insbesondere die ΝΟχ-Rate gesenkt und dadurch die ΝΟχ-Emissionen verringert werden. Zur Verstärkung dieses Effektes werden zunehmend Abgaskühler eingesetzt, mit welchen die Temperatur des rückzuführenden Abgases gezielt gesenkt wird.
Aus der DE 28 137 47 A1 ist eine Wärmetauscherlamelle für die Verrippung von Wärmetauschrohren zum Wärmetausch eines die Wärmetauscherlamelle beaufschlagenden gasförmigen ersten Fluids mit einem in den
Wärmetauscherrohren geführten zweiten Fluid bekannt, wobei in mehreren Reihen verlaufende Anschlussstellen der Wärmetauscherlamelle an die
Wärmetauscherrohre und sich zwischen den Reihen erstreckende Schlitze vorgesehen sind.
Aus der DE 30 189 78 A1 ist ein Wirbelbildner zum Einbau in das Innere eines Rohres eines Wärmetauschers bekannt, mit wenigstens einer
schraubenförmigen, kontinuierlich verlaufenden Leiste. Dabei ist vorgesehen, dass ein Schnitt entlang einer Ebene, die durch die Schraubenachse hindurch läuft, Vorsprünge der gleichen Form und mit gleichen Abmessungen bildet, die entlang der Achse in Abstand zueinander angeordnet sind, wobei jeder dieser Vorsprünge bezogen auf eine senkrechte zur Schraubenachse unsymmetrisch ist.
Weitere Wärmetauscher sind beispielsweise aus der DE 10 2005 051 709 A1 , aus der EP 0 275 813 A1 sowie aus der US 7,337,831 B2 bekannt.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Wärmetauschern bzw. Abgaskühlern ist, dass diese zwar eine vergleichsweise hohe Kühlleistung erbringen, jedoch unter Umständen anfällig hinsichtlich sogenannter Fouling-, Verschmutzungs-, Versottungs- oder Verrußungsprozesse sind, bei welchen Ablagerungen auf den einzelnen Kühlgeometrien gebildet und dadurch die Leistung des Abgaskühlers bzw. Wärmetauschers zunehmend verschlechtert wird. Sind die aus dem Stand der Technik bekannten Abgaskühler zudem als sogenannte Rohrbündelkühler ausgebildet, ist deren Herstellung vergleichsweise aufwändig und dadurch teuer.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Abgaskühler eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich
insbesondere durch eine langfristig verbesserte Kühlleistung auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der
unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem als Rohrbündelkühler ausgebildeten Abgaskühler für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug mit einem von Abgas oder Kühlmittel durchströmten Rohrbündel, in zumindest einem der Rohre zumindest zwei Einsätze zur Erhöhung der Wärmeübertragung vorzusehen, die axial zueinander versetzt und in einer Flucht oder zueinander verdreht angeordnet sind. Die Einsätze vergrößern dabei die zur Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Oberfläche und verbessern dadurch die Kühlleistung des erfindungsgemäßen Abgaskühlers, wobei die einzelnen, vergleichsweise kurzen Einsätze, deutlich einfacher montiert werden können, als bisherige, beispielsweise sich über die gesamte Länge der Rohre erstreckende Einsätze. Mit dem erfindungsgemäßen Abgaskühler wird somit nicht nur dessen Herstellung vereinfacht und dadurch auch verbilligt, sondern zudem kann die Kühlleistung aufgrund der
erfindungsgemäßen Einsätze (Inlays) deutlich gesteigert werden. Durch die axial zueinander versetzte und zugleich zueinander verdrehte Anordnung kann darüber hinaus ein sogenanntes„Fouling" (Faulverhalten) des Abgaskühlers positiv beeinflusst werden, wodurch Ablagerungen auf den Einsätzen bzw. an der Innenwandung der Rohre vermieden, zumindest aber reduziert werden können, so dass ein optimaler Wärmeübertrag auch langfristig gewährleistet werden kann. Die axial zueinander versetzte und gleichzeitig zueinander verdrehte Anordnung der einzelnen Einsätze erhöht die in dem jeweiligen Rohr auftretenden
Turbulenzen, wodurch insbesondere organische Ablagerungen (Ruß /
kondensierte Kohlenwasserstoffe) auf den Einsätzen reduziert werden können. Sind derartige Ablagerungen trotzdem wider Erwarten entstanden, bewirken die erhöhten Turbulenzen innerhalb des Rohres ein leichteres Ablösen der
entstanden Faulschichten, wodurch ein gewisser Selbstreinigungseffekt des erfindungsgemäßen Abgaskühlers eintritt. Der Abgaskühler zeichnet sich somit durch eine Optimierung der Inlays (Einsätze) aus, wodurch das Faulverhalten, die Leistungsdichte sowie auch ein Druckverlust positiv beeinflusst werden können.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, sind zumindest zwei Einsätze, vorzugsweise sämtliche Einsätze, baugleich
ausgebildet. Die Einsätze können somit kostengünstig hergestellt und durch ein ledigliches axiales Ablängen zugeschnitten werden, wobei aufgrund der baugleichen Ausbildung der einzelnen Einsätze bzw. zumindest zweier Einsätze, zudem die Teilevielfalt und damit die Lager- und Logistikkosten reduziert werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung, weist zumindest ein Einsatz wenigstens einen Flügel (Winglet) zur Erzeugung von Turbulenzen und/oder kiemenartige Durchbrüche auf. Sowohl durch die Flügel als auch durch die kiemenartige Durchbrüche wird eine
Strömungsumlenkung innerhalb des Rohres und damit die Erzeugung von
Turbulenzen bewirkt, wodurch ein verbessertes Überstreichen der
Wärmetauscheroberflächen, das heißt der Oberflächen der Einsätze und des Rohres erreicht und damit eine verbesserte Wärmeübertragung und auch eine Vermeidung/Reduzierung von Ablagerungen erzielt werden kann. Die mittels der Flügel bzw. kiemenartigen Durchbrüche erzeugten Turbulenzen reduzieren zudem das Risiko von Ablagerungen und erhöhen die Chance, falls sich derartige Ablagerungen wider Erwarten gebildet haben sollten, dass sich diese im Sinne eines Selbstreinigungseffektes wieder lösen. Selbstverständlich können dabei die Flügel (Winglets) beispielsweise auch als Stegrippen oder Kiemenrippen ausgebildet sein. Bei Stegrippen werden aus einer Rippenoberfläche Segmente ausgestellt, wodurch es zu einer Quervermischung zwischen einzelnen
Rippenlagen kommt. Dabei sind die Abmessungen der Ausstellungen (Höhe, Breite, Position, Öffnungsposition) sowie deren Anordnung insbesondere hin oder weg zu den Rundrohren variabel. Kiemenrippen werden analog hergestellt, wobei sich durch die individuelle Festlegung der Kiemengeometrie (Breite, Höhe, Ausstellwinkel, Anzahl und Position) die jeweils gewünschten Eigenschaften einstellen bzw. optimieren lassen. Bei sämtlichen Einsätzen kann dabei sowohl das Material als auch eine Flügel-/Rippendichte variieren. Als vorzugsweise verwendetes Material kommt insbesondere Edelstahl, Aluminium oder Bundmetall in Betracht, wobei die Rippendichte zwischen 10 und 120 Ri/dm liegen kann.
Zweckmäßig ist zumindest ein Einsatz im zugehörigen Rohr verklebt, verlötet, verschweißt oder verstemmt. Der Abgaskühler kann selbstverständlich auch als ganz gewöhnlicher Wärmeübertauscher ausgebildet sein und dabei ein von einem ersten Medium durchströmtes Rohrbündel aufweisen, wobei in zumindest einem der Rohre des Rohrbündels zumindest zwei separate Einsätze zur
Erhöhung der Wärmeübertragung vorgesehen sind, die axial zueinander versetzt und zueinander verdreht angeordnet sind.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Abgaskühler in einer Ansicht, Fig. 2 eine Schnittdarstellung und eine Ansicht auf ein Rohr des
Abgaskühlers,
Fig. 3 Darstellung wie in Fig. 2, jedoch mit hinteren Einsätzen,
Fig. 4a bis c eine Schnittdarstellung durch ein Rohr des Abgaskühlers mit
jeweils unterschiedlichem Einsatz.
Entsprechend der Fig. 1 , weist ein erfindungsgemäßer Abgaskühler 1 für einen Verbrennungsmotor beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, ein von heißem Abgas 2 durchströmtes Rohrbündel 3 auf. Der Abgaskühler 1 kann generell auch ein beliebiger Wärmeübertrager sein. Das Rohrbündel 3 besitzt dabei eine Vielzahl parallel zueinander verlaufender Rohre 4, die außen von einem Kühlmedium 8, beispielsweise Kaltluft, umströmt sind. Zumindest in einem dieser Rohre 4, vorzugsweise in sämtlichen Rohren 4, sind dabei zumindest zwei Einsätze 5 zur Erhöhung der Wärmeübertragung vorgesehen, die axial zueinander versetzt und gleichzeitig zueinander verdreht angeordnet sind (vgl. Fig. 2 und 3 jeweils rechte Darstellung). Eine axiale Länge der erfindungsgemäßen Einsätze 5 kann dabei zwischen 10 und 1000 mm variieren, wobei zumindest zwei Einsätze 5 um zwischen 0° und bis zu 90° zueinander verdreht innerhalb des jeweiligen Rohres 4 angeordnet sind. Durch die verdrehte Anordnung zueinander kann nicht nur eine verbesserte Turbulenz und damit ein verbessertes Überstreichen des heißen Abgases 2 entlang der Wärmetauscheroberflächen erreicht werden, sondern zugleich auch ein unerwünschtes und negatives Faulverhalten reduziert werden. Dieses Faulverhalten führt zu Ablagerungen an einer Innenwandung des Rohres 4 und/oder auf den Einsätzen 5, wodurch der Wärmeübertrag und damit schlussendlich die Leistung des Abgaskühlers 1 beeinträchtigt werden. Die Einsätze 5 können beispielsweise eine glatte Oberfläche aufweisen, wie dies insbesondere in den Fig. 2 und 4a, 4b gezeigt ist, wobei auch das Vorsehen von Flügeln 6 (Winglets) oder kiemenartigen Durchbrüchen 7 (vgl. 4b) zur Erzeugung von Turbulenzen vorgesehen sein können. Derartige Flügel 6 bzw. Durchbrüche 7 erhöhen wiederum die Verwirbelung des Abgases 2 innerhalb des Rohres 4 und verbessern dadurch die Wärmeübertragung.
Die einzelnen Einsätze 5 innerhalb des Rohres 4 können dabei stirnseitig aneinander stoßen oder aber auch mit einem dazwischen angeordneten
Axialabstand zueinander angeordnet ein. Ein derartiger Axialabstand kann beispielsweise ebenso wie die Länge der einzelnen Einsätze 5 ca. 10 bis 500 mm betragen.
Betrachtet man die Fig. 4a und 4c, so kann man erkennen, dass der jeweils dort gezeigte Einsatz 5 eine im Querschnitt mäanderförmige Gestalt aufweist. Zur Befestigung der einzelnen Einsätze 5 innerhalb des Rohres 4 können diese beispielsweise mit dem Rohr 4 verklebt, verlötet, verschweißt oder aber verstemmt/verklemmt werden. Generell ist bei den Einsätzen 5 darüber hinaus darauf zu achten, dass diese beispielsweise an ihren freien Enden 9 flächig an der Innenwandung des Rohres 4 anliegen und dadurch einen hohen
Wärmeübertrag gewährleisten können. Sofern die Einsätze 5 zudem baugleich ausgebildet sind, lässt sich der erfindungsgemäße Abgaskühler vergleichsweise kostengünstig herstellen. Der Abgaskühler 1 stellt dabei prinzipiell lediglich eine mögliche Ausführungsform dar, so dass die erfindungsgemäßen Rohre 4 mit den darin angeordneten Einsätzen 5 im Rahmen eines Rohrbündels 3
selbstverständlich auch in anderen Kühlsystemen, wie beispielsweise in
Ladeluftkühlern oder im Bereich der chemischen oder
lebensmitteltechnologischen Industrie eingesetzt werden können. Mit den erfindungsgemäßen Einsätzen 5 lässt sich nicht nur die Leistungsdichte des Abgaskühlers 1 deutlich verbessern bzw. erhöhen, sondern ein Faulverhalten positiv beeinflussen, da die Einsätze 5 ein Ablagern von insbesondere
biologischen oder mineralischen Partikeln erschweren und abgelagerte Partikel zu dem leichter wieder losreißen. Als Material für die Einsätze 5 bzw. die Rohre 4 kann beispielsweise Metall, insbesondere Edelstahl, Aluminium oder Buntmetall, zum Einsatz gelangen, wobei selbstverständlich auch andere gut wärmeleitende Materialien denkbar sind. Denkbar wären auch beschichtete Werkstoffe (z.B. katalytische Schicht zur Totaloxidation von evt. vorhandenen
Restkohlenwasserstoffen).
Die einzelnen Einsätze 5 können jeweils stirnendseitig selbstverständlich auch miteinander verbunden, insbesondere verklebt, verlötet oder verschweißt sein. Durch das einzelne Einführen vergleichsweise kleiner Einsätze 5 in die einzelnen Rohre 4 kann die Herstellung des erfindungsgemäßen Abgaskühlers 1 deutlich erleichtert werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Abgaskühler (1 ) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem
Kraftfahrzeug mit einem von Abgas (2) oder Kühlmittel durchströmten
Rohrbündel (3), wobei in zumindest einem der Rohre (4) zumindest zwei separate Einsätze (5) zur Erhöhung der Wärmeübertragung vorgesehen sind, die axial zueinander versetzt und zueinander verdreht angeordnet sind.
2. Abgaskühler nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwei Einsätze (5) baugleich ausgebildet sind.
3. Abgaskühler nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest zwei Einsätze (5) um 0° bis 90° zueinander verdreht angeordnet sind.
4. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- dass zumindest ein Einsatz (5) eine glatte Oberfläche oder wenigstens einen Flügel (6) (Winglet) zur Erzeugung von Turbulenzen aufweist, und/oder
- dass zumindest ein Einsatz (5) kiemenartige Durchbrüche (7) aufweist.
5. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Einsatz (5) eine Länge von 10 bis 1000mm aufweist.
6. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwei Einsätze (5) stirnseitig aneinanderstoßend oder mit Axialabstand zueinander angeordnet sind.
7. Abgaskühler nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwei Einsätze (5) einen Axialabstand von 10 bis 500mm zueinander aufweisen.
8. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Einsatz (5) eine im Querschnitt mäanderförmige Gestalt aufweist.
9. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Einsatz (5) im zugehörigen Rohr (4) verklebt, verlötet, verschweißt oder verstemmt ist.
10. Brennkraftmaschine mit einem Abgaskühler (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2019102B1 (en) * 2017-06-21 2019-01-02 Apex Int Holding B V Ferrule for a Plate-type Heat Exchanger
DE102017218254A1 (de) 2017-10-12 2019-04-18 Mahle International Gmbh Abgaswärmeübertrager

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA946834A (en) * 1969-06-18 1974-05-07 Giuliano Rossi Heat transfer pipes
US3664638A (en) * 1970-02-24 1972-05-23 Kenics Corp Mixing device
HU173583B (hu) * 1976-06-30 1979-06-28 Energiagazdalkodasi Intezet Ustrojstvo dlja uluchshenija teploperedachi v teploobmennykh trubakh
US4200149A (en) * 1976-12-06 1980-04-29 Murray Pechner Heat exchanger with fluid turbulator
DE2813747A1 (de) 1978-03-30 1979-10-04 Thermal Waerme Kaelte Klima Waermetauscherlamelle und anwendungen derselben
FR2457470A1 (fr) 1979-05-25 1980-12-19 Ferodo Sa Echangeur de chaleur tubulaire et agitateurs helicoidaux destines a de tels echangeurs
EP0275813B1 (de) 1986-12-29 1991-02-27 United Technologies Corporation Vorrichtung zur Erhöhung der Wärmeübertragung
JP2000161872A (ja) * 1998-11-25 2000-06-16 Toyota Motor Corp ２重配管式熱交換器
JP2002054511A (ja) * 2000-08-14 2002-02-20 Hino Motors Ltd Ｅｇｒクーラ
WO2003014649A1 (fr) 2001-08-10 2003-02-20 Yokohama Tlo Company Ltd. Dispositif de transfert de chaleur
US6962193B2 (en) * 2002-04-09 2005-11-08 Honeywell Interntaional Inc. Tubular catalytic aircraft precooler
DE102004057407A1 (de) * 2004-01-13 2005-08-11 Behr Gmbh & Co. Kg Flachrohr für Wärmeübertrager, insbesondere Kondensatoren
JP2006105577A (ja) * 2004-09-08 2006-04-20 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd フィン構造体および該フィン構造体を内装した伝熱管並びに該伝熱管を組込んだ熱交換器
DE102005051709A1 (de) 2005-10-28 2007-05-03 Albert Handtmann Metallgusswerk Gmbh & Co. Kg Abgaskühler
DE102008014169A1 (de) * 2007-04-26 2009-01-08 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmetauscher, insbesondere zur Abgaskühlung, System mit einem Wärmetauscher zur Abgaskühlung, Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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