KR101928502B1 - 배기가스 냉각기 및 배기가스 냉각기 내에 냉각 핀들을 장착하기 위한 방법 - Google Patents

배기가스 냉각기 및 배기가스 냉각기 내에 냉각 핀들을 장착하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 하우징 및 냉각 핀들을 구비한 원통형 배기가스 냉각기가 기술된다.
원통형 배기가스 냉각기 내에 냉각 핀들을 장착하기 위한 방법에서는, 상기 냉각 핀들이 장착 공구의 나선형 트랙 내에 접선 방향으로 삽입되거나, 또는 장착 공구가 회전하면서 상기 냉각 핀들 방향으로 이러한 냉각 핀들에 상대적으로 이동하며, 후속해서 상기 냉각 핀들이 상기 장착 공구에 의해 축 방향으로 상기 냉각기 내로 삽입된다.
마지막으로, 하나 이상의 나선형 트랙을 구비한 원통형 배기가스 냉각기 내에 냉각 핀들을 장착하기 위한 장착 공구가 기술된다.

Description

배기가스 냉각기 및 배기가스 냉각기 내에 냉각 핀들을 장착하기 위한 방법{EXHAUST GAS COOLER AND METHOD FOR INSERTING COOLING FINS IN AN EXHAUST GAS COOLER}
본 발명은 원통형 배기가스 냉각기(cylindrical exhaust gas cooler) 및 원통형 배기가스 냉각기 내에 냉각 핀(cooling fin)들을 장착하기 위한 방법에 관한 것이다.
내연 기관의 주변 환경에서 통상 배기가스 냉각기는, 한편으로는 배기가스로부터 방출된 열을 예를 들면 실내 난방에 사용하고, 다른 한편으로는 연소실(combustion chamber)로 재순환되는 배기가스를 냉각하기 위해 제공되는데, 이러한 상황은 연료 소비 및 유해 물질 배출량을 줄인다.
선사용(prior use) 대상으로서 전반적으로 사각형 배기가스 냉각기들이 공지되어 있으며, 이들 배기가스 냉각기에서 기본적으로 적층된 조립체 내에는 배기가스용 유동 채널들과 냉각 핀들을 제한하기 위한 플레이트들이 존재하는데, 그 결과 상기와 같이 전술한 스택(stack)을 둘러싸는, 대체로 액체인 냉각 매체로의 열전달이 개선될 수 있다.
또한, 예컨대 US 8, 485, 246 B2호에는 나선형 유동 경로들을 구비한 열교환기가 제시되어 있다.
이러한 사실은 파형판(corrugated sheet) 롤링(rolling)에 의해 제조되는 US 2011/0223067 A1호의 대상에도 유사한 방식으로 적용된다.
본 발명의 과제는, 비용 및/또는 열전달 측면에서 장점들을 제공하는, 기본적으로 원통형 배기가스 냉각기를 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결은 청구항 1에 기술된 원통형 배기가스 냉각기에 의해서 이루어진다.
그에 따르면, 상기 배기가스 냉각기는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 하우징 및 냉각 핀들을 구비하고, 상기 냉각 핀들은 핀(fin), 웨브(web) 또는 라멜라(lamella)로도 명명될 수 있다. "원통형"이라는 표현은 이와 관련하여 그리고 기본적으로 사각형 배기가스 냉각기를 제한하기 위하여, 예를 들면 원기둥(circular cylinder), 베이스 면적으로 타원형을 갖는 원통(cylinder) 또는 다수의 모서리, 특히 5개 이상의 모서리가 있는 베이스 면적을 갖는 각기둥(prism)에 상응하는 형상을 의미하며, 그 결과 원통과 유사한 형태가 생성된다. 이러한 사실은 각진 베이스 면적에도 동일하게 적용되며, 이때 상기 각진 베이스는 특히 4개 또는 그 이하의 모서리를 가질 수 있고, 그리고 바람직하게는 둥근 모서리들, 특히 반지름이 비교적 큰 둥근 모서리들을 갖는다. 하기에서 도면들을 참조해서 설명되는 냉각제용 유입구 및 배출구의 영역에는 (횡단면으로 볼 때) 냉각기의 축 방향으로 뻗어 있고, 전반적으로 평면을 형성하기 위해 직선 섹션 또는 적합한 돌출부가 형성되어 있으며, 이때 상기 평면에는 밀링 작업을 절제하면서, 간단한 방식으로 유입구와 배출구가 설치될 수 있다. 일반적으로 본 발명에 따른 냉각기의 하우징 횡단면에 있어서는, 연속 주조 가능한 형태를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 원통 형상은 바람직하게 디젤 입자 필터 또는 배기가스 촉매의 하우징 내로 통합을 가능하게 한다.
본 발명에 따라 제공된 냉각 핀들은 우수한 열전달을 보장한다. 또한, 하우징에 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용함으로써 비용 측면에서도 장점이 달성될 수 있다. 특히 언급한 재료들의 경우 제조 방법들이 공지되어 있으며, 이러한 방법들은 특히 더 간단하고 효율적인 방식으로 비교적 얇은 벽두께 형성 및/또는 필요한 유동 경로들 및 경우에 따라 냉각 핀들의 필수 구성 요소로서의 형성을 가능하게 한다.
더 나아가 본 발명에 따른 배기가스 냉각기와 관련하여서는, 전술한 장점들이 비교적 적은 압력 강하와 결합될 수 있다는 점이 첫 번째로 고려된다.
바람직한 개선예들은 또 다른 청구항들에 기술되어 있다.
하우징의 제조 방법에 있어서는, 연속 주조법이 사용되는 것이 바람직할 것이다. 이 때문에 1㎜ 또는 그 이하의 벽두께가 달성될 수 있으며, 따라서 상기와 같은 벽두께는 본 발명에 따른 배기가스 냉각기의 하우징 벽의 적어도 일부분에 바람직할 것이다. 그러므로 연속 주조된 하우징에 의해 특히 높은 열전달률(heat transfer rate)이 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 배기가스 냉각기의 제조는, 냉각 핀들이 하우징과 일체형으로 형성됨으로써 특히 간단히 형성될 수 있으며, 이와 같은 형성은 바람직하게 예를 들면 (연속) 주조에 의해 가능하다. 그러나 특정 적용예들에서는 냉각 핀들이 하우징과 분리되어 있는 방식으로 제공된 경우 장점을 제공한다. 이와 관련하여 냉각 핀들에 강철이 사용될 수 있지만, 냉각 핀들 제조에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 사용이 바람직할 것이다. 강철을 사용할 경우, 하기에 더 정확하게 설명되는 바와 같이 다수의 리브(rib)를 형성하는 소위 리브드 시트(ribbed sheet)를 배기가스의 유동 경로 내에 배치하고, 그리고 고온 배기가스의 냉각기 관류로 인해 리브드 시트가 팽창됨으로써 강철로 이루어진 상기 리브드 시트를 고정하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 리브드 시트와 하우징의 연결, 그리고 이와 더불어 열전달은 리브드 시트에 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용되고, 그리고 상기 리브드 시트가 납땜 방법으로 하우징과 연결될 수 있는 경우에 더 향상된다. 이러한 상황은 바람직하게 땜납이 특히 리브드 시트의 양 측면에서 이미 롤-인(roll in)되어 있음으로써, 다른 말로하면 시트에 "백금이 입혀짐(platinize)"으로써 제공될 수 있으며, 결과적으로 납땜 용광로(soldering furnace) 내에서 신뢰할 만한 연결이 형성될 수 있다.
열전달률을 더욱 향상시키기 위하여, 냉각 핀들은 특히 이들이 하우징과 분리된 방식으로 제공되는 경우, 냉각기의 축 방향으로 웨이브 모양으로 형성될 수 있다. 이러한 형성은 난류도(grade of turbulence)가 증가됨으로써 달성되며, 그 결과 열전달이 향상된다.
하우징이 적어도 각 하나씩의 냉각제용 나선형 경로(spiral path) 및 다수의 냉각 핀의 수용부를 갖는 경우, 원통형 배기가스 냉각기의 내부 공간을 효율적으로 사용하는 데 장점을 제공한다. 상기 냉각 핀들은 작동 시 배기가스로부터 열을 방출하기 위해 사용되며, 이때 배기가스는 기본적으로 축 방향으로 배기가스 냉각기를 통해 안내된다.
바람직하게 하우징은 적어도 하나의 단부 커버(end cover) 및/또는 적어도 하나의 분리 벽과 바람직한 방식으로 결합된다. 적합한 위치에 축 방향으로 제공된 분리 벽은 나선형 트랙에 의해 (축 방향으로) 냉각기의 제1 영역을 제한할 수 있으며, 그 결과 냉각 매체가 나선형으로 내부로 흐른다. 이러한 목적을 위해 분리 벽에 리세스가 형성되어 있는, 다른 말로 하면 유동이 제한되지 않은 내부에서 냉각 매체는 축 방향으로 냉각기의 다음 영역으로 흐르고, 그곳에서는 다시 나선형으로 외부로 흐름으로써, 열 흡수 후 배출될 수 있다.
하나 이상의 분리 벽 및/또는 하나 이상의 단부 커버의 신뢰할 만한 위치 설정을 위해서는, 상기 하나 이상의 분리 벽 및/또는 하나 이상의 단부 커버가 예컨대 개구, 에지, 레지(ledge) 등과 같이 적어도 하나의 위치 설정 윤곽(positioning contour)을 갖는 경우에 장점을 제공한다. 상기와 같은 위치 설정 윤곽은 연속 주조 시에 바람직한 방식으로 즉시 형성될 수 있다.
또한, 하나 이상의 단부 커버가 하나 또는 다수의 주변 부품에 설치를 위해 하나 이상의 장착 플랜지(mounting flange)를 구비하는 경우 필요한 부품 수가 적게 유지될 수 있다.
마지막으로 본 발명에 따른 배기가스 냉각을 위한 하우징은 바람직하게 분할되는 방식으로 형성될 수 있으며, 그 결과 예를 들면 내부에서, 즉 바람직하게는 세그먼트의 시작 및/또는 끝에 하나 또는 다수의 분리 벽 설치가 용이해진다. 또한, 냉각 매체용 유입구 및 배출구가 개별 세그먼트들에 제공될 수 있고, 그리고 하나 또는 다수의 세그먼트가 바람직하게 유입구 및 배출구를 구비하지 않을 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 배기가스 냉각기는 전체적으로 모듈 방식으로 형성될 수 있고, 그리고 표준화된 소수의 세그먼트에 의해 상이한 크기 및 형성이 가능하다. 상기와 같이 분할된 형상으로 인해 개별 세그먼트들의 형성과 관련해 간소함이 주어진다. 예컨대 유입구 및 배출구를 갖지 않는 일체형 세그먼트들이 제공될 수 있고, 그리고 유입구 및 배출구 설치를 위한 윤곽이 적합한 가공을 통해 상기와 같은 "표준" 세그먼트들에 형성될 수 있다.
본 발명에 의해서는 또한, 원통형 배기가스 냉각기 내에 냉각 핀들을 장착하기 위한 청구항 9에 따른 방법이 소개된다. 그에 따르면, 상기 냉각 핀들은 접선 방향으로 장착 공구의 나선형 트랙 내로 삽입되고, 이어서 축 방향으로 장착 공구 옆에, 특히 직접적으로 접하도록 배치된 냉각기 내로 삽입된다. 전술한 조치에 대한 대안으로서 장착 공구가 회전하면서 냉각 핀들 쪽으로 이동하도록 하는 것도 생각할 수 있으며, 그 결과 상기 냉각 핀들은 전반적으로 장착 공구 내에 나선형으로 수용되며, 그리고 동일한 방식으로 축 방향으로 냉각기 내로 삽입될 수 있다.
이에 상응하게, 본 발명은 하나 이상의 나선형 트랙을 갖는 원통형 배기가스 냉각기 내에 냉각 핀들을 장착하기 위한 장착 공구와도 관련이 있다. 상기 나선형 트랙과 관련하여 이러한 트랙은 냉각 핀들이 삽입될 냉각기의 나선형 트랙보다 더 큰 내부 폭(inner width)을 갖는 것이 바람직하다. 그 결과 장착 공구 내에 냉각 핀들을 배치하는 것이 용이해진다. 이는 또한, 장착 공구의 나선형 트랙의 내부 폭이 축 방향, 다른 말로 하면 삽입 방향으로 점진적으로 냉각기 내에서 냉각 핀들의 수용을 위한 나선형 트랙의 내부폭에 달하는 크기로 또는 약간 더 작게 축소됨으로써, 축 방향으로 냉각기 내에 냉각 핀들을 삽입하는 것에도 적용된다.
하기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들이 도면들을 참조해서 더 상세하게 설명될 것이다. 도면부에서:
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 냉각기의 제1 실시 형태의 분해도를 보여주고;
도 2는 본 발명에 따른 배기가스 냉각기의 제2 실시 형태의 분해도를 보여주며;
도 3은 본 발명에 따른 배기가스 냉각기의 제3 실시 형태의 사시도를 보여주고;
도 4는 본 발명에 따른 장착 공구의 제1 실시 형태를 보여주며;
도 5는 본 발명에 따른 장착 공구의 제2 실시 형태를 보여주고;
도 6은 장착 공구의 내부 단면도를 보여주며;
도 7은 본 발명에 따른 배기가스 냉각기의 제4 실시 형태에서 냉각기의 하우징의 단면도를 보여주고;
도 8은 본 발명에 따른 배기가스 냉각기의 제5 실시 형태의 사시도를 보여주며; 그리고
도 9는 본 발명에 따른 배기가스 냉각기의 제6 실시 형태의 사시도를 보여준다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 배기가스 냉각기는 기본적으로 2개의 나선형 유동 경로를 갖춘 하우징(10)을 구비하며, 이들 나선형 유동 경로에 대해서는 하기에서 더 자세히 설명된다. 상기 하우징은 기본적으로 원통형 그리고 도시된 실시 형태에서는 연속 주조되어 있으며, 그 결과 상기 하우징은 알루미늄으로 경제적으로 제조될 수 있다. 특히, 이와 관련하여 상기 하우징은 연속 주조 후 간단한 방식으로 적절한 길이로 절단될 수 있다. 도 1에 도시된 정렬에서는, 전형적으로 액체 냉각 매체용 제1 유동 경로(12)가 상부면에서 시작하고, 이때 상기 액체 냉각 매체는 유입구(14)를 통해 유입되고 배출구(16)를 통해 배출된다. 유입구(14) 및 배출구(16)의 하우징과의 신뢰할 만한 밀봉 연결을 위하여, 하우징의 외부면에서 18로 표시된 위치들은 적합한 방식으로 가공되어 있다. 특히, 유입구(14) 또는 배출구(16)의 개별 단부를 위한 본 발명의 경우 평탄한, 기본적으로는 원형 링 모양인 지지면들이 제공된다. 전술한 바와 같이, 상기와 같은 지지면은 이미 연속 주조 시에 제공될 수 있으며, 그 결과 하우징의 입구와 출구만 가공되면 된다. 유입구(14)와 배출구(16)는 바람직하게 납땝될 수 있다. 도시된 실시 형태에서 유입구(14)와 배출구(16)는 하우징(10) 쪽으로 향하는 단부 가까이에 각각 하나의 융기부(20)가 제공되어 있으며, 이렇게 함으로써 개별 융기부가 기술된 원형 링 모양의 지지면에 접함으로써 유입구(14) 또는 배출구(16)의 축 방향으로 정의된 배치가 제공될 수 있다. 유입구(14)와 배출구(16)는 도시된 실시 형태에서 원기둥 형태로 형성되어 있는데, 이때 도시된 경우에서 2개의 단부에 가까이 제공된 융기부(20)는 제외된다.
방사 방향으로 공급된 냉각제가 곧바로 축 방향으로 흐르고, 그리고 빠른 속도로 다시 냉각기를 벗어나는 것을 방지하기 위하여, 유입구와 배출구 사이에는 하기에서 더 정확히 설명되고 오른쪽 영역에서 다른 부품들과 함께 나타난 분리 벽(22)이 제공되어 있다. 상기 분리 벽(22)은 기본적으로 냉각제가 먼저 하우징의 내부까지 나선형 트랙을 통과하고, 그 다음에야 비로소 축 방향으로 이동하며, 나선형 유동 경로를 관류한 후에는 냉각기의 (축 방향의) 다른 영역에서 그리고 내부에서 외부로 다시 상기 냉각기 영역을 벗어난다. 분리판(22)의 형태는 기본적으로 도 2에 제시된 바와 같이 기본적으로 중앙에 리세스 또는 개구(26)가 제공된 것과 같이 특수함을 갖는 (외부에서 시작되는) 냉각제용 유동 경로(12)의 형태에 상응하며, 이때 상기 리세스 또는 개구(26)는 전술한 축 방향으로의 유동을 가능하게 한다. 그 외에 분리 벽(22)의 형태는 기본적으로 도 1에 나타난 단부 제한부(24)들의 형태에 상응하며, 상기 단부 제한부들은 하우징의 (축 방향) 시작과 끝에 제공되어 있으며, 이렇게 하여 상기 단부들에서 냉각제용 유동 경로를 덮고, 그리고 기본적으로 냉각제가 축 방향으로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 도 1에 도시된 실시 형태에서 분리 벽(22)은 기본적으로 축 방향으로 유동 경로(12) 내로 이동하고, 한편 상기 분리 벽은 도 2의 실시 형태에서 하기에 더 자세히 설명되는 2개의 세그먼트 사이에 제공된다.
두 경우, 단부들에서 마찬가지로 배기가스의 축 방향 유동을 위한 나선형 유동 경로(28)가 개방된 상태로 있다. 특히 우수한 열전달을 보장하기 위해, 축 방향으로 관류되는 배기가스용 상기 나선형 유동 경로에는 다수의 냉각 핀(30)이 제공되어 있으며, 상기 냉각 핀들은 하기에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 상기와 같은 유동 경로 내에 삽입되어 있다. 도 2에는 상기와 같은 냉각 핀(30)들의 와인딩(winding)이 나타나 있다. 냉각 핀들은 기본적으로 웨이브 모양의 시트 형상으로 또는 "U"자와 거꾸로 서있는 "U"자가 교차되는 "각진" 웨이브 모양의 형상으로 나타나며, 이 경우 관찰되는 "U"자의 수직 암들은 동시에 양측에 있는, 거꾸로 서있는 "U"자의 수직 암을 형성한다. 냉각 핀들은 기본적으로 강철로 형성될 수 있지만, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 것이 바람직하며, 그 결과 상기 냉각 핀들은 바람직하게 하우징과 납땜될 수 있다. 그에 비해 강철 핀들은 알루미늄으로 이루어진 하우징과 관련하여 더욱 향상된 슬라이딩 특성을 장점으로 하며, 이는 하기에 기술되는 바와 같이 핀들이 강철 하우징 내에 삽입될 때 유용할 수 있다.
상기 핀들은 축 방향으로 기술된 형상으로 생성될 수 있으며, 그리고 기본적으로 축 방향으로 연장되는 냉각 핀들은 특히, 도 1에 나타난 바와 같이 웨이브 모양일 수 있다. 다른 말로 하면, 냉각 핀들은 축 방향으로 관찰할 때 적어도 작은 범위 내에서 원주 방향으로 진동한다. 언급된 바에 따르면, 예를 들면 압출 성형에 의해 도 1에 나타난 하우징(10)이 배기가스용 유동 경로(28) 영역에서 특히 도 7에 도시된 바와 같은 (그 외에 도 1의 실시 형태에 상응하는) 축 방향으로 직선으로 제공된 다수의 냉각 핀을 구비하여 형성될 수 있음으로써 유사한, 그러나 원주 방향으로 볼 때 웨이브 형태가 아닌 핀들이 제공될 수 있다.
유동 경로들과 관련해서 계속해서 언급되는 바에 따르면, 이러한 유동 경로들은 바람직하게는 축 방향으로뿐만 아니라, 핀의 나선형 프로파일에서도 기본적으로 일정한 횡단면을 갖는다. 이 경우 배기가스용 (냉각 핀(30)들로 채워진) 유동 경로의 방사 방향 연장부는 냉각 매체용 유동 경로의 연장부보다 적어도 약 두 배 큰 크기를 갖는다. 또한, 외부면에서는 배기가스용 유동 경로(28)가 냉각 매체용 유동 경로(12)에 대해 약 45° 오프셋된 형태로 시작한다. 일정한 횡단면과 관련해서는 특히 냉각 매체용 유동 경로의 시작(나선의 외부 단부)과 끝 부분은 제외된다. 따라서 축 방향 시작과 끝 부분에서 냉각 매체용 유동 경로 내에 삽입된 단부 커버(24)들은 이들 커버에 적합하고, 도 1의 오른쪽 영역에 제시된 바와 같은 시작과 끝 부분에 확장부들 갖는 형태를 갖는다. 이러한 사실은 내부에 있는 축 방향 개구를 제외하고 분리 벽(22)에도 동일하게 적용된다.
냉각 매체의 나선형 유동과 배기가스의 축 방향 유동으로 인해, 본 발명에 따른 냉각기는 직교류식 열교환기(cross flow heat exchanger)로 명명될 수 있다. 냉각 핀(30)들의 고정을 위해, 이들 냉각 핀에는 적합한 납땜 재료가 제공될 수 있는데, 특히 백금이 입혀질 수 있으며, 이렇게 하여 삽입 후 납땜 용광로에서 하우징과 견고하게 연결될 수 있다.
도 2의 실시 형태는 도 1의 실시 형태와 비교하면 다음의 특수함이 유사하다. 한편으로는 하우징(10)이 분할되어 있으며, 다른 말로 하면 본 실시 형태에서는 2개의 세그먼트(32)가 제공되어 있으며, 이들 세그먼트는 기본적으로 도 1에 도시된 하우징이 대략 (축 방향) 중앙 위치에서 양단됨으로써 주어진다. 본 실시 형태에서 상기 2개의 세그먼트(32) 사이에는 분리 벽(22)이 제공되어 있고, 이 분리 벽은 도 1의 실시 형태와 유사하게 중앙 부분에 있는 개구(26)를 제외하고 냉각 매체용 유동 경로를 폐쇄하고, 배기가스용 유동 경로는 개방 상태로 유지한다. 그러나 분리 벽(22)은 냉각 매체용 유동 경로(12) 내에 삽입되어 있지 않고, 거의 상기 2개의 세그먼트(32) 사이 중간 플레이트로서 제공되어 있다. 다른 말로 하면 분리 벽의 외부 윤곽은 기본적으로 세그먼트(32)들의 외부 윤곽에 상응하며, 그리고 납땜 페이스트가 제공되거나 또는 전술한 바와 같이 이미 백금이 입혀진 알루미늄 시트로 이루어짐으로써, 예를 들면 납땜에 의해 상기 세그먼트(32)들과 연결될 수 있다. 이러한 사실은 단부 커버(24)들이 분리 벽(22)의 형상과 상응하는 중간 부분도 폐쇄한다는 사실을 제외하고, 제시된 단부 커버(24)들에도 동일한 방식으로 적용된다. 보충적으로 언급되는 바에 따르면, 단부 커버(24)들뿐만 아니라 세그먼트(32)들도 그리고 도시된 경우 분리 벽(22)도 개구(34) 형태의 위치 설정 윤곽을 가지며, 그 결과 언급된 구성 요소들이 서로 신뢰할 수 있게 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 2에 따른 2개의 냉각기의 축 방향 연속 배치에 의해 2단 냉각기가 형성될 수 있으며, 이 경우 중간 부분에서 단부 커버(24)가 절감될 수 있다. 상기와 같은 냉각기는 2개의 분리된 냉각 순환계를 구비한다. 이러한 경우, 예를 들면 하나의 냉각 순환계, 바람직하게는 배기가스 흐름과 관련하여 하류에 있는 냉각 순환계가 연결 또는 차단됨으로써 냉각이 바람직한 방식으로 조절될 수 있다. 이와 관련해서는 흐름 방향으로 볼 때 하류에 있는 냉각 순환계를 다른 냉각제로, 예를 들면 차량의 저온 순환계의 냉각제로 작동시키는 것도 생각할 수 있으며, 결과적으로 최대 배기가스 냉각이 달성될 수 있다. 다른 말로 하면 배기가스 열의 대부분의 양이 제1 냉각 순환계를 통해 배출되고, 흐름 방향으로 볼 때 하류에 배치된 냉각기로 흐르는 동안 더 적은 열이 바람직한 방식으로 저온 순환계로 유입되는데, 그 이유는 이와 같은 냉각은 "높은 비용으로" 실현될 수 있기 때문이다. 따라서 상기 냉각 순환계에서는 추가로 단지 약간의 온도 감소만 발생한다. 모든 경우 냉각기의 축 방향 중앙에서 단부 커버에 의해 냉각기의 2개의 단계의 완전한 분리가 달성된다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 분할된 구조에 의해, 축 방향으로 더 긴 냉각기를 제공하는 것도 생각할 수 있으며, 이때 중간 세그먼트들은 유입구 또는 배출구를 갖지 않는다. 이러한 경우에 제1과 제2, 제2와 제3 그리고 제3과 제4 세그먼트 사이에는 도 2에 도시된 바와 같은 분리 벽(22)들이 제공되어 있다. 단부 커버(24)들은 도 2의 단부 커버에 상응한다. 일체형 세그먼트들을 갖는 "키트" 유형에 의해 냉각기는 필요한 냉각 출력 수준에 따라 적합한 수의 세그먼트를 가질 수 있다. 또한, 분할이 갖는 장점은, 냉각제가 외부에서 내부로 그리고 내부에서 외부로 여러 번 흐르고, 그리고 상기 위치에서는 다시 외부에서 내부로 흐름으로써, 2개의 비교적 긴 세그먼트에 비해 비교적 긴 하나의 냉각기에서 길이에 걸쳐 더욱 향상된 냉각제 분할이 달성된다는 것이다. 이러한 것은 도 9에 따른 냉각기에서 중간 분리 시트의 외부면에서 이루어지는 축 방향 배출로 인해, 대략 참조 번호(22)로 안내되는, 도 2의 라인의 연장부에서 달성된다. 따라서 도 8의 실시 형태와 달리, 이 경우 2개의 냉각 순환계의 분리가 이루어지지 않고, 외부에서 내부로 그리고 내부에서 외부로의 다중 유동이 이루어진다.
도 3에 도시된 실시 형태는 기본적으로 2개의 단부 커버(24)가 주변을 둘러싸는 부품들에 고정시키기 위한 장착 플랜지를 구비하거나, 또는 이들 단부 커버가 전체적으로 장착 플랜지로 형성되어 있는 특수함을 갖는 도 2의 실시 형태에 상응한다. 이와 관련하여 특히 외부 둘레를 따라서 다수의 고정 개구(36)가 제공되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 재료는 각각 고정 개구(36)들 사이에 리세스를 형성할 수 있으며, 그 결과 이 경우 오목한 만곡부들이 주어진다.
도 4에는 장착 공구(38)를 사용하여 어떻게 냉각기의 하우징(10) 내에 냉각 핀(40)들을 삽입할 수 있는지 도시되어 있다. 상기 장착 공구(38)는 기본적으로 도 4에서 자신의 왼쪽 영역에 리브드 시트(40)를 수용하기 위한 레일을 구비하며, 이러한 리브드 시트는 기본적으로 접선 방향에서 장착 공구(38)의 나선형 트랙(42)과 연결되어 있다. 상기 나선형 트랙(42)은 기본적으로 냉각기 하우징(10)의 트랙과 상응한다. 나선형 트랙(42) 내로 리브트 시트(40)를 삽입하는 공정을 용이하기 위하여, 상기 나선형 트랙(42)의 내부 폭은 냉각 핀들의 해당 높이보다 약간 클 수 있다. 리브드 시트(40)는 제일 먼저 레일 방향에 대해 횡 방향으로, 즉 도 4에 따라 왼쪽 아래에서 오른쪽 위 방향으로 레일 내로 삽입된다. 이러한 목적을 위해 레일은 바람직하게 도 4의 관찰자 측과 마주한 측면에서 밀폐되어 있다. 리브드 시트가 레일 내부에 위치한 후, 이 리브드 시트는 상기 레일 내에 완전히 수용될 때까지 나선형 트랙(42) 방향으로 밀어진다. 이러한 위치에서는 도 4의 오른쪽에 나타나 있는 냉각기가 장착 공구에 직접 접하는 방식으로 배치되어 있고, 그리고 나선형의 리브드 시트(40)는 상기 냉각기 내부에서 상응하는 나선형 트랙 내로 밀어진다.
이와 관련하여 도 6의 도시에 따르면, 냉각기 내부로 도 6에 도시되지 않은 리브트 시트의 신뢰할 만한 삽입을 가능하게 하기 위해 장착 공구의 나선형 트랙의 내부 폭이 삽입 방향으로(도 6에 따르면 오른쪽으로) 감소될 수 있다. 나선형 트랙의 내부 폭은 바람직하게는 점진적으로 감소되는데, 다른 말로 하면 (도 6에 따르면 왼쪽에서 오른쪽으로) 대각선 프로파일에 걸쳐서 감소되며, 상기 프로파일은 특히 바람직하게는 하부면과 상부면 모두로부터 형성되어 있다.
도 5에는 장착 공구(38)의 대안적인 실시 형태가 도시되어 있으며, 이때 상기 장착 공구는 마찬가지로 나선형 트랙(42)을 구비하되, 도 5에서 상부에 나타나 있는 장착 공구의 단부는 점차 감소되는 지름을 갖는다. 이로 인해 리브드 시트(40)의 단부는 장착 공구(38)의 단부에 채널 모양의 리세스(44) 형태의 적합한 윤곽 내로 삽입될 수 있다.
후속해서 도 5에 따른 장착 공구(38)는 도 5에 따라 시계 방향으로 회전하면서 동시에 리브드 시트(40) 방향으로 이동한다. 대안적으로 리브드 시트(40)는 물론 장착 공구(38) 방향으로도 이동할 수 있다. 어떠한 경우라도 리브드 시트는 상기와 같은 방식으로 서서히 나선형 트랙(42) 내에 수용된 다음, 앞서 도 4와 관련해 전술한 바와 같이 축 방향으로 냉각 하우징(10) 내에 삽입된다. 2개의 기술된 장착 공구의 경우, 하우징(10)과 관련한 정확한 위치 설정을 위해 도 2에 기술된 위치 결정 윤곽(34)을 이용하는 것도 생각할 수 있다.
서로 모순되지 않는 한 전체 실시 형태와 청구항들의 특징들은 서로 조합될 수 있다. 예컨대 도 2, 8 및 9에 따른 분할 형상의 경우에도 도 7에 따른 일체형 냉각 핀들이 제공될 수 있다. 도 2에서 식별할 수 있는, 냉각 핀(30)들을 갖는 분리된 리브드 시트들 또한 도 1에 따른 실시 형태에 제공될 수 있으며, 그러나 이 경우에는 축 방향으로 더 긴 단일 리브드 시트도 사용될 수 있다. 도 8의 실시 형태에는 3개 또는 그 이상의 단이 제공될 수 있다. 하나 또는 다수의 단에서는 도 9에 도시된 바와 같이 유입구와 배출구가 없는 세그먼트들이 제공될 수 있으며, 그리고 도 9의 실시 형태는 2개 이상의 상기와 같은 세그먼트를 포함할 수 있다.

Claims (11)

  1. 액체 냉각제를 위한 제1 나선형 유로 및 배기 가스를 위한 제2 나선형 유로를 포함하는 원통형 하우징;
    상기 제2 나선형 유로에 배치되는 냉각 핀;
    상기 제1 나선형 유로와 연결되며 상기 하우징의 외주면에 연결되는 유입구 및 배출구; 및
    상기 하우징 내측에 설치되어 상기 제1 나선형 유로에서 액체 냉각제의 하우징의 길이 방향 이동을 차단하는 분리벽;을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 나선형 유로는 상기 하우징의 길이 방향을 따라서 연장되고, 상기 분리벽의 중앙에는 상기 액체 냉각제의 하우징의 길이 방향 이동을 허여하는 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 배기가스 냉각기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징이 연속 주조(continuous casting)된 것을 특징으로 하는, 원통형 배기가스 냉각기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 냉각 핀들이 상기 하우징과 일체형이거나, 또는 상기 하우징과 분리되어 있고, 그리고 상기 냉각기의 축 방향으로 웨이브 모양(waved)인 것을 특징으로 하는, 원통형 배기가스 냉각기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 원통형 배기가스 냉각기가 하나 이상의 단부 커버(end cover)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 원통형 배기가스 냉각기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분리벽 및 단부 커버가 하나 이상의 위치 설정 윤곽(positioning contour)을 갖는 것을 특징으로 하는, 원통형 배기가스 냉각기.
  7. 제1항에 있어서, 하나 이상의 단부 커버가 하나 이상의 장착 플랜지(mounting flange)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 원통형 배기가스 냉각기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하우징이 분할(segment)되어 있고, 그리고 하나 이상의 세그먼트가 유입구 또는 배출구를 구비하지 않는 것을 특징으로 하는, 원통형 배기가스 냉각기.
  9. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 배기가스 냉각기에 냉각 핀들이 장착 공구의 나선형 트랙 내에 접선 방향으로(tangentially) 삽입되거나, 또는 장착 공구가 회전하면서 상기 냉각 핀들 방향으로 이러한 냉각 핀들에 상대적으로 이동하며, 후속해서 상기 냉각 핀들이 상기 장착 공구에 의해 축 방향으로 상기 냉각기 내로 삽입되는, 원통형 배기가스 냉각기 내에 냉각 핀들을 장착하기 위한 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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