WO2007045406A1 - Heat exchanger - Google Patents

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WO2007045406A1
WO2007045406A1 PCT/EP2006/009924 EP2006009924W WO2007045406A1 WO 2007045406 A1 WO2007045406 A1 WO 2007045406A1 EP 2006009924 W EP2006009924 W EP 2006009924W WO 2007045406 A1 WO2007045406 A1 WO 2007045406A1
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heat exchanger
medium
housing element
disc
exchanger according
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PCT/EP2006/009924
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German (de)
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Inventor
Klaus Irmler
Ulrich Maucher
Jens Ruckwied
Original Assignee
Behr Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F28F2250/10Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/104Particular pattern of flow of the heat exchange media with parallel flow

Definitions

  • the present invention relates to heat exchangers, in particular for cooling exhaust gas, as well as a modular heat exchanger system.
  • Today's diesel engines are usually equipped with exhaust gas recirculation chillers to meet the ever-increasing requirements for exhaust gas pollution control. By cooling the exhaust gas and recirculating the cooled exhaust gas, the combustion temperature is lowered and leads to reduced NOX emissions.
  • DE 102 30 852 A1 discloses a heat exchanger with a first collecting tank and with a second collecting tank for a first medium, wherein the two collecting tanks each have a first media connection for the first medium and are communicatively connected to one another via at least one heat exchanger are and with a, the heat exchanger element receiving, inside a second medium leading housing having second media ports for the second medium.
  • the housing accommodates in its interior at least one collection box, preferably both header tanks, at least partially with at least partially present existing distance to the housing inner wall.
  • DE 100 61 949 A1 further discloses a heat exchanger which has a core region for carrying out a heat exchange between a first fluid and a second fluid, wherein the core region comprises a multiplicity of tubes which form first passages in the interior, through which the first fluid wherein the tubes are arranged to form a plurality of spaces between adjacent tubes through which the second medium flows, and a plurality of ribs each disposed in each space between adjacent tubes for dividing each space into a plurality of space portions which communicate with each other Openings are provided, which are provided in each rib; and a core housing accommodating the core portion and forming a second passage having the plurality of spaces, the two ends of each tube being separated from the inner wall surface of the core case at right angles to the longitudinal direction of the tubes, thereby providing predetermined clearances the inner wall surface of the core case, and the predetermined clearances are provided so as to communicate with each other along the entire surface area of the tubes in the lamination direction of the tube.
  • the core region comprises a multiplicity of tubes which form first
  • Exhaust coolers are typically laser welded or Ni-base brazed. and have ribs on the gas side. This ribs are usually cassetted in tubes and then soldered in a housing. Other known concepts provide for the Aufflötten of discs.
  • the object of the invention is to improve a heat exchanger, in particular for cooling exhaust gas, as well as a modular heat exchanger system.
  • the object of the invention is a heat exchanger according to claim 1, in particular for cooling exhaust gas, with at least a first flow channel of a first medium, in particular a gas, with at least a second flow channel of at least a second medium, in particular a cooling medium, with at least a first ticket Be, with at least one second disc, wherein the first disc and the second disc are connected to each other and form the first flow channel of the first medium, with at least one housing element, in particular a first housing member and a second housing member, which with the first disc and with form the second disc, the second flow channel of the second medium, wherein the first housing member is cooled by the second medium.
  • the first flow channel leads through inlet openings of the first medium, which in particular hot exhaust gas with a temperature of 200 0 C to 800 °, by pairs of disks, each formed by two discs to an outlet opening.
  • the second second flow channel of a second medium in particular a cooling medium, in particular a liquid cooling medium such as water, leads through at least one inlet and at least one housing element, in particular a second housing element and through the opening due to a spacing of adjacent disc pairs and disc edge surfaces an outlet, in a second housing element.
  • a first disc is connected to a second disc, in particular by material bond, such as soldering, welding, gluing.
  • the first disks, the second disks and the housing element surround the second flow channels.
  • the first housing element is cooled.
  • the thermoelectric voltages are reduced.
  • the heat exchanger, in particular the exhaust gas heat exchanger has a much greater durability.
  • the housing member is made of a material manufacturer adjustable, which is not heat-resistant and especially at temperatures greater than 200 ° C, especially temperatures greater than 400 would be destroyed 0 C.
  • the housing element made of plastic or aluminum can be produced inexpensively, whereby the manufacturing costs decrease significantly.
  • the heat exchanger has a first housing element, which can be flowed around substantially completely by the second medium, in particular cooling medium, and which cools the housing element particularly advantageously, so that virtually no thermal stresses occur or are advantageously reduced and the fatigue strength increased considerably and the material costs are lowered particularly advantageous.
  • the temperature of the first medium, in particular of the exhaust gas of an internal combustion engine, before it enters the heat exchanger is higher than the temperature of the second medium, in particular of the cooling medium, before it enters the heat exchanger.
  • the first housing element made of a first material, in particular aluminum or plastic, and the second housing element of a different second material, in particular steel, is formed.
  • both housing elements are cooled particularly advantageously by the cooling medium.
  • the first material, aluminum, plastic, etc. is particularly advantageous cost and leads advantageously to a weight saving and a smaller space requirement.
  • the second housing element at least one housing opening, in particular a first housing opening for entry of the first medium in the first flow channel, in particular a second housing opening for a ride of the first medium from the first flow channel, in particular a third housing opening for a Admission of the second medium in the second flow channel and in particular a fourth housing opening for the outraging of the first medium from the second flow channel, on.
  • first housing element and the second housing element in at least one stacking direction of the first discs and the second discs are obvious.
  • the discs and disc pairs are particularly advantageous mountable and manufacturable.
  • the first housing element and the second housing element are cohesively, in particular by soldering, welding, gluing, etc., connected and connectable and / or positive, in particular by screws, clips, or by forming such as, folding, crimping, Beading, etc., connected or connectable.
  • first housing element and the second housing element with a sealing element are particularly advantageously sealed against each other.
  • the first disc and / or the second disc on characteristics, in particular turbulence generating elements between adjacent discs and / or disc pairs, whereby the Heat transfer Zweichen the first medium and the second medium is particularly advantageous improved.
  • the cups each have at least one cup opening, in particular for the passage of the first cooling medium on.
  • a plurality of pairs of discs are particularly advantageous stackable and connected to Napfö Stammsr initially cohesively, in particular by soldering, welding, gluing, etc., with each other.
  • the disk pairs form the first flow channels for the first medium, in particular for exhaust gas to be cooled, wherein the exhaust gas to be cooled flows particularly advantageously within a number of pairs of disks.
  • two adjacent pairs of discs are spaced from each other.
  • the second flow channels of the second medium, in particular cooling medium are particularly advantageously formed between adjacent disk pairs.
  • the second flow channels of the second medium, in particular cooling medium are formed between the first housing element and a disc pair edge surface.
  • the disk pair edge surface is in particular the outer surface of the outer side of the interconnected pairs of disks of first and second disks.
  • third flow channels of a third medium are formed in addition to the second flow channels, whereby the exhaust gas in two cooling stages successively is particularly advantageous coolable.
  • the third flow channels of the third medium between the first housing element and the Scheibenformrand- surfaces are formed particularly advantageous.
  • the third flow channels are separated from the second flow channels, in particular by at least one partition wall element.
  • the at least two cooling circuits are separated particularly advantageous and the first housing element is cooled particularly advantageous, whereby thermoelectric voltages are particularly advantageous reduced and the fatigue strength of the heat exchanger particularly advantageous increases, and the cost Hestell especially reduced.
  • wide flow channels can be flowed through with the second medium, in particular cooling medium, of a high-temperature cooling circuit and the third flow channels can be flowed through with a third medium, in particular cooling medium, of a low-temperature cooling circuit.
  • a heat exchanger has a first housing element, the integral component of at least one other component, in particular a water jacket, a cylinder head of an internal combustion engine, a water tank a coolant radiator, etc., is.
  • the heat exchanger can be integrated in this way in an existing component, whereby in particular the space, especially in the front region of a vehicle is significantly reduced.
  • a heat exchanger has a second housing element but no first housing element.
  • the heat exchanger is used in particular for cooling exhaust gas, with at least one first flow channel of a first medium, in particular of a gas, with at least one second flow channel of an at least second medium, in particular a cooling medium, with at least one first disc, with at least one second disc, wherein the first disc and the second disc are connected to each other and form the first flow channel of the first medium, with at least one second housing element.
  • a modular heat exchanger system has at least one heat exchanger, in particular for cooling exhaust gas, with at least one first flow channel of a first medium, in particular of a gas, with at least one second flow channel of an at least second medium, in particular a cooling medium, with at least one first sheet, with at least one second disc, wherein the first disc and the second disc are connected to each other and form the first flow channel of the first medium, with at least one housing element, in particular a first housing element and a second housing element, which with the first disc and the second disc form the second flow channel of the second medium, wherein the first housing member is cooled by the second medium.
  • the cooler consists of a
  • the disk package consists of disk pairs which form a flow channel for a first medium and turbulence generating
  • turbulence inserts have. These can be be formed by indentations in the discs or preferably by a soldered turbulence plate.
  • the spaces between two slices form channels for a second medium.
  • two adjacent pairs of disks are connected at both ends to the adjacent pairs of disks in fluid communication via lateral openings which can be arranged in a dome or wells formed from one disk or from both disks, in order to bridge the gap between the pairs of disks.
  • the pairs of discs are in particular formed from two identical discs.
  • the spaces between the panes can each be supported by knobs, dimples or inserted elements, such as sheets, ribs, supporting elements against each other.
  • the supporting elements can be welded together, soldered or glued or held by positive locking.
  • Nubs or dimples are embossed in the disc material. They can also be pronounced as elongated beads for improving the flow distribution of the second medium in the flow channel.
  • the first medium will be a medium to be cooled, in particular a hot medium, usually a hot gas such as exhaust gas or compressed charge air and the second medium is a liquid cooling medium, such as coolant of an internal combustion engine or in future applications refrigerant of a refrigeration cycle.
  • the coolant can be guided in parallel or counter to the main flow direction of the first medium (direct current or countercurrent).
  • the concept is particularly suitable for the thermodynamically preferable countercurrent connection, as it is characterized by a particularly low boiler risk in the coolant, because by proper steering of the coolant dead water areas can be largely prevented.
  • the flow channel for the second medium may be divided into two sections, which are mixed with coolant from different Cooling circuits are supplied, in particular a circuit with warmer coolant at the inlet end of the first medium and a Niedertem- temperature cooling circuit at the outlet end of the first medium to increase the cooling capacity.
  • the separation of the circuits can be achieved, for example, by means of a transverse bead embossed in the disks, wherein the laterally free channel is blocked by a component that is form-fitting to the disk pair (a type of rake) with sufficient tightness.
  • Such rakes can also be carried out so that no transverse beads are required in the discs, but the channel is blocked by at least two rakes inserted into the disc bundle on the opposite sides. However, these rakes can in turn be positioned by beads or nubs, in particular during a soldering process or if there is no firm connection with the disk bundle
  • the channel for the second medium to the outside by a housing shell or he formed by a coolant-flowed cavity in another component for example in the water jacket or cylinder head of the engine block, in the water tank of a coolant radiator (Intank) or in a Coolant-flowed large housing, in which several heat exchangers are integrated and connected to form a module.
  • an at least two-part housing jacket is used which opens substantially in the stacking direction of the disk bundle.
  • the essential components of the housing shell form, for example, a cover or cover plate closing off the disk bundle at the top, as well as a trough into which the disk bundle is inserted.
  • Lid and tub are circumferentially connected to each other in a particularly favorable design, in particular also soldered.
  • the connections for the second medium are at the opposite ends of the housing and can be arranged in any arrangement in any of the parts of the housing. To integrate several cooling circuits further connections are provided in the radiator center.
  • the connections for the first medium can either be on the same side of the heat exchanger, for example, both in the lid or both in the housing pan.
  • the inlet or the outlet in the lid and the other connection is located in the housing pan.
  • the leadership of the first medium in the U-flow is possible. Not all disk pairs are in flow connection at the inlet for the first medium, but this connection is prevented at a point between two specific pairs of disks by the side connecting openings are either not executed between these pairs or an additional sheet is inserted, which is the connection locked and decoupled the pair of discs lying on the entry from the underlying disc pairs.
  • the first medium flows through the cooler in the interconnected under the entrance to the interruption slices in the heat exchanger longitudinal direction. At the other end, all the pairs of discs are connected to each other and the first medium flows into the pair of discs decoupled at the inlet end and flows back to the inlet end, where it leaves the heat exchanger on the side opposite the inlet through an outlet.
  • the housing must withstand the pressure of the second medium. In the direction perpendicular to the stacking direction of the heat exchanger, the housing is not soldered to the disc bundle. It may be useful to increase the pressure stability of this page by embossed beads in the housing.
  • the disks move transversely to the stacking direction during the soldering process.
  • the discs may be made in places form-fitting to the housing contour.
  • respective pairs of discs are prefabricated with a turbulence insert to channels for the first medium.
  • These pairs of disks can be connected to one another by means of a form-locking design with or without pressing, by a clamping or crimp connection, which is essentially a seam connection, by means of spot welds or adhesive dots or the like.
  • Embodiments without their own housing jacket of the heat exchanger are also particularly advantageous.
  • the disc bundle is closed at the top by a cover plate, in which the inlet and outlet for the first medium is integrated.
  • a base plate below is usually a base plate.
  • the attachment to the installation is carried out by a dense joint between the cover plate and the coolant flowing through the cavity-forming member, for example via a screw, crimp or flare, clamping connection, the seal is usually ment by a sealing element, for example an O-ring .
  • This type of connection can also be used for the execution of a separate radiator shell, for example, by a cover plate made of a steel or aluminum material in the manner mentioned is connected to a water-bearing plastic housing.
  • a flare connection or a screw connection with injection thread sleeves in a plastic component and oblong holes in the cover plate can be used.
  • the screw connection can be made through through holes in the housing and screwing in the cover plate (threads in passages, self-tapping screws in a smooth passage, threaded bushing).
  • the flow channel for the second medium (housing or cavity in another component) is advantageously designed so that it widens in the region in which the channel cross-section is severely limited by the dome at the disk ends, and then narrows again toward the center of the heat exchanger, so that the second medium is forced into the channels between the pairs of discs.
  • the distribution of the second medium can be significantly improved.
  • a likewise very favorable possibility to achieve the best possible distribution of the second medium is the funnel-shaped design of the transition of the disks from the domes to the channel for the 1st medium. This also forces the second medium into the channels between the pairs of discs.
  • an uncooled bypass passage can be provided in the cooler, for example in the form of one or more pairs of disks.
  • an air gap insulation of the bypass channel is preferably used.
  • bypass tube On the cover / cover a bypass tube, which may be one or two parts soldered, which is avoided by beads or knobs in the bypass channel and / or in the cover / cover a flat support -
  • the bypass can be formed in the same ways with additional sheets or tubes as described for the cover / cover plate.
  • the bypass can be applied to one of the two parts and the bypass can include the transverse connection between the pairs of discs
  • a bypass solution can be provided by the fact that the decoupling between the disc pairs on the inlet side and on the opposite side is performed switchable, for example by a rotary valve, which releases the direct path from the inlet to the outlet in the bypass case and normal Cooler operation interrupts the passage, so that the radiator is flowed through in the U-flow.
  • a conventional, external valve is used as a bypass valve with separate supply lines to the bypass and to the heat-transferring flow channels.
  • it can also be used in the inlet nozzle or outlet nozzle integrated valves or valves. These can in particular also be designed as a flap or rotary slide.
  • the design of the bypass valve as a combination valve, in which in addition to the circuit between the bypass and normal radiator operation both paths can be completely locked and thus the amount of recirculated exhaust gas can be controlled.
  • a heat exchanger in the cross-flow between the first and second medium can be used.
  • Such heat exchangers could preferably be used in the cooling module of a motor vehicle.
  • the medium to be cooled would be passed through the heat exchanger as the first medium, and cooling air would be used as the second medium.
  • a heat exchanger can with the cover plate and the bottom plate in the frame However, it can also have its own frame, on the one hand includes cover plate and bottom plate with but also also creates a connection between the cover plate and bottom plate, thus ensuring a stiffening of the heat exchanger.
  • connection between cover and bottom plate can be represented either by additional components which are connected to cover and bottom plate or by the clever design of the cover and bottom plate, for example as against each other opening, U-shaped components, which together form the frame. form.
  • This frame can also be in connection with the individual pairs of discs.
  • the connection can be made by positive locking, but in particular also be represented by a fixed solder joint.
  • the attachment of the heat exchanger is then carried out on the frame and / or via the connections for the first medium.
  • this can also be mounted in the chassis so in particular on the frame of a motor vehicle, in exceptional cases also motor-fixed.
  • such a component can be used as a direct exhaust gas cooler. But there are also applications as intercooler, coolant radiator, oil cooler, condenser, etc. makes sense.
  • 2 is an isometric view of the heat exchanger
  • 3 shows a section AA through the heat exchanger
  • 6a is a plan view of another embodiment of the heat exchanger with a formation in the inlet and outlet region of the housing element
  • 6b is an isometric view of a further exemplary embodiment of the heat exchanger with a formation in the inlet and outlet region of the housing element
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the heat exchanger as a U-flow cooler
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of the heat exchanger as a double heat exchanger
  • FIG. 10 shows a further embodiment of the heat exchanger as a double heat exchanger with, wherein the first part of the heat exchanger is cooled with a high-temperature circuit and the second part of the heat exchanger is cooled with a low-temperature circuit,
  • 11 shows another embodiment of a heat exchanger in cross-flow configuration
  • 12 shows a further embodiment of a heat exchanger with an integrated bypass channel and a rotary valve for controlling the flow of the bypass channel and / or the heat exchanger section
  • Fig. 13 is another embodiment of a heat exchanger with an integrated bypass channel of the air gap insulated.
  • Fig. 1 shows an exploded view of a heat exchanger.
  • the heat exchanger 1 has a first housing element 6, 7 and a second housing element 8.
  • the housing member 6,7 receives first discs 4 and second discs 5 in itself.
  • the first disks 4 and the second disks 5 are arranged substantially parallel to one another and stackable.
  • a first disk 4 forms a disk pair 22 with a second disk 5.
  • the first and second disks are connected to one another in a material-locking manner, in particular by soldering, welding or gluing.
  • adjacent pairs of disks 22, in particular on cups 20 at both disk ends 19 of the disks 4, 5 or the pairs of disks 22, are connected to one another in a material-locking manner, in particular by soldering, welding or gluing.
  • the disks 4, 5 and the disk pairs have cup openings 21.
  • the first housing element 6,7 is integrally connected and / or positively connected to the second housing element.
  • the second housing element has a first housing opening 10 for the inlet 11 of the first medium.
  • the first medium in particular the hot exhaust gas, flows into and through the cup pairs 22 through the cup openings 21, flows through the pair of discs in the flow channel 2 formed in the interior and flows out of the latter through a second housing opening 12 of the housing element 8 exiting the exit 13.
  • the disk pairs are stackable in the stacking direction S.
  • the housing element 8 has a third housing opening 14, which passes through an inlet 15 cooling medium, in particular liquid coolant, cooling water, gas or refrigerant, in particular an air conditioner in the first housing element 6, 7 and thisdet, so that there are essentially no thermal stresses.
  • the second cooling medium flows around the outer sides of the disks 4, 5 and the pairs of disks 22 as well as the disk pair edge surfaces 24. It flows through openings which are formed by the spaced pairs of disks, whereby a heat exchange between the exhaust gas to be cooled takes place. Second flow channels 3 of the cooling medium are also formed between the first housing element 6, 7 and the disc pair edge surfaces 24, as a result of which the housing element 6, 7 is essentially cooled.
  • the cooling medium leaves via an outlet 17 a fourth housing opening 16 of the housing element 8.
  • the heat exchanger 1 can be installed as a module in a modular system.
  • the heat exchanger can be integrated in a cooling module.
  • a cooling module comprises in particular a plurality of heat exchangers, in particular coolant radiator, oil cooler, intercooler, exhaust gas cooler, heat exchanger of an air conditioner.
  • Fig. 2 shows an isometric view of the heat exchanger. Identical features are provided with the same reference numerals as in FIG. 1.
  • the housing member 6,7 takes in its interior the discs 4,5 and the
  • the first housing element 6,7 is connected to the second
  • Housing element 8 cohesively by soldering, welding, gluing, etc. and / or positively connected by crimping, Wellschlitzbördeln, crimping, folding, clips, etc. In an embodiment, not shown, both
  • FIG. 3 shows a section AA through the cup openings 21 of the heat exchanger. Identical features are provided with the same features as in the previous figures.
  • Fig. 4 shows a section BB through the heat exchanger. Identical features are provided with the same features as in the previous figures.
  • Adjacent pairs of disks are spaced apart by forms, in particular turbulence inserts or turbulence-generating elements. Especially. In particular, the heat transfer between the first medium and the second medium is improved.
  • Variants, in particular turbulence inserts or turbulence-generating elements, 18 are also arranged within the pairs of disks and in particular are connected to the disks 4, 5 by soldering, welding, gluing and / or formed from them by forming.
  • the pairs of disks may be laterally in contact with the housing element 6, as well as have a defined distance from each other.
  • Section B-B shows pair of discs in contact with housing element.
  • Fig. 5 shows an exploded view of another heat exchanger. Identical features are provided with the same features as in the previous figures.
  • the heat exchanger 25 has no first housing element. 8.
  • the heat exchanger 25 can be installed as a module in a modular system. In particular, it is arranged adjacent to a fan 26 and effetströms with air L.
  • the heat exchanger can be integrated in a cooling module.
  • a cooling module comprises in particular a plurality of heat exchangers, in particular coolant radiator, oil cooler, intercooler, exhaust gas cooler, heat exchanger of an air conditioner.
  • FIG. 6a shows a plan view
  • FIG. 6b shows an isometric view of a further exemplary embodiment heat exchanger 60 with a shaping in the inlet and outlet area of the housing element.
  • Identical features are provided with the same reference numerals as in the previous figures.
  • the cooling medium 17 in the inlet region is distributed optimally over the entire width of the disk pairs in the housing element 6, 7 by a formation 61, which is designed in particular as a bulge.
  • the inlet area of the first medium is cooled at its entire circumference.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of the heat exchanger as a U-flow cooler. Identical features are provided with the same reference numerals as in the previous figures.
  • the heat exchanger 70 is designed as a so-called U-flow design.
  • the cooling medium 15,17 is passed axially, while the first medium flows in a U-shape through the heat exchanger.
  • a separating plate 71 is inserted. This has no opening in the region of the outlet of the first medium (cup region). While on the opposite side there is a suitable opening in the cup area, so that the first medium can flow from the upper half of the cooler into the lower half.
  • the position of the separating plate 71 is arranged in other embodiments not shown above or below the center, so that either above the dividing plates, the same number of disc pairs are present or they are unevenly distributed.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the heat exchanger as a double heat exchanger. Identical features are provided with the same reference numerals as in the previous figures.
  • Heat exchanger can be realized, which is designed as a double heat exchanger is.
  • the double heat exchanger 80 two media, a first medium and a third medium, in particular two different media, are cooled.
  • the flow direction of the two media takes place in cocurrent or in countercurrent.
  • Reference numeral 86 represents the exit for the third medium.
  • Reference numeral 87 represents the entry for the third medium. In another embodiment, the entrance 87 and the exit 86 are interchanged.
  • Fig. 9 shows a further embodiment of the heat exchanger with two-stage cooling. Identical features are provided with the same reference numerals as in the previous figures.
  • the heat exchanger 90 has two cooling media circuits.
  • the first cooling circuit is a high-temperature circuit.
  • the second cycle is a low temperature cycle.
  • the coolant in Hochtemperturniklauf has a higher temperature than the coolant in the low-temperature circuit. This makes it possible to realize a high and low temperature coolant circuit in a heat exchanger.
  • the separating plate 91 is designed as a rake. The separating plate 91 is pushed onto the pairs of discs, in particular orthogonal to the disc longitudinal axis SLA. Furthermore, the housing element has four openings 92, 93, 94 and 95 for the exit and / or entry of the two cooling media.
  • Reference numeral 97 represents the inlet for the second cooling medium, in particular the low-temperature circuit.
  • Reference numeral 96 represents the outlet for the second cooling medium.
  • the inlet 97 and the outlet 96 are reversed.
  • the heat exchanger 90 as a U-flow cooler, wherein the first and the second cooling medium performs a U-flow, formed, analogous to the embodiments in Figure 7 and 8.
  • Fig. 10 shows another embodiment of the heat exchanger as a double heat exchanger. Identical features are provided with the same reference numerals.
  • the heat exchanger 100 has a first partial heat exchanger 101, which is cooled by a high-temperature circuit, and a second partial heat exchanger 102, which is cooled by a low-temperature circuit. In another embodiment, high-temperature circuit and low-temperature circuit are reversed.
  • the second cooling medium enters partial heat exchanger 102, flows through it and leaves the partial heat exchanger through outlet 104.
  • Outlet 104 and inlet 103 are interchanged in another exemplary embodiment.
  • the third medium enters the partial heat exchanger 102 via the media inlet 105, flows through it and leaves it via the media outlet 106.
  • the media outlet 106 and the media inlet 107 are interchanged.
  • the separating plate 107 separates the first partial heat exchanger 102 and the second partial heat exchanger 103, in particular in terms of flow.
  • the heat exchanger 110 has no housing and is designed in particular as a cross-flow heat exchanger. In doing so, the currents between which a heat transfer occurs at least in some areas.
  • This is firmly connected to the disk pairs 4,5, for example, soldered, glued, mechanically joined, etc., so that a sufficient heat conduction between the pairs of disks and the rib 4,5 is ensured.
  • the rib 111 in particular the corrugated fin, is thereby flowed through by a cooling medium, for example air.
  • the air is moved by means of a cooling medium conveyor L 1, for example, a fan L.
  • a cooling medium conveyor L 1 for example, a fan L.
  • no rib is provided.
  • a turbulence generating structure is impressed into the disks, which improves the heat transfer.
  • the Buchströmer execution executed with a housing. This results in the advantage that this heat transfer medium not only in the front module of the vehicle, ie in the front of the vehicle, in which the flow is made by the wind, but regardless of which can be attached to a suitable location in the vehicle with its own cooling media promotion.
  • FIG. 12 shows a further exemplary embodiment of a heat exchanger 120 with an integrated bypass channel and a rotary valve for controlling the flow of the bypass channel 121 and / or the heat exchanger section 122.
  • Identical features are provided with the same reference numerals as in the previous figures.
  • the rotary valve 123 assumes a bypass position and / or a radiator throughflow position.
  • the rotary valve 123 has at least one recess. In the bypass position, the bypass 121 is flowed through. In the cooling position, the heat exchanger section 122 is flowed through. In another embodiment, bypass 121 and heat exchanger section are reversed.
  • the rotary valve 123 can also assume a position in which both the bypass 121 and the heat exchanger section are flowed through.
  • the rotary valve makes a rotation by an angle of rotation, in particular of 90 °, in order to move from the bypass position into the heat exchanger throughflow position.
  • FIG. 13 shows a further exemplary embodiment of a heat exchanger with an integrated bypass channel 131, which is designed to be air-gap-insulated. Identical features are provided with the same reference numerals.
  • the bypass channel 131 serves to bypass medium, so that the medium does not flow through the heat exchanger.
  • the insulation in particular air gap insulation, serves to prevent or reduce the heat transfer between the bypass channel 131 and the heat exchanger.
  • turbulence-generating elements or the turbulence inserts are designed as rib ribs.
  • Turbulence inlays with ribbed ribs have a relatively low tendency to accumulate deposits, in comparison to other inlays, in comparison with other liners, with 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 through the A turbulent flow of the exhaust gas over large parts of the ribbed insert is a deposit of particles is reduced, whereas at longer, uniform channels ordered flows are formed, which favor the deposition of particles near the wall due to the very low flow velocity there.
  • the webs of the rib ribs have a length which is not more than about 10 mm, preferably not more than about 5 mm and particularly preferably not more than about 3 mm.
  • a length which is not more than about 10 mm, preferably not more than about 5 mm and particularly preferably not more than about 3 mm.
  • 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.
  • the useful usable density of the rib ribs transverse to the exhaust gas flow direction can be more than about 50 ribs / dm, in particular about 75 rib 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 high pressure loss, whereby the second range of values is suitable for achieving an optimized power density, in particular for less pressure loss sensitive applications.
  • optimal Designs at small angles larger pitches I have as optimized versions with large angles. Particularly with small angles of attack, designs with moderate pressure loss can result. Particularly with large angles of attack, designs with optimized power density can result. In particular, with small angles of attack, 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 made of aluminum can be formed by means of an alloy or coating for corrosion protection.
  • S denotes the mean passage width between two webs and is thus b / 2-t, where t denotes the sheet thickness.
  • the result is a required ratio l / s ⁇ 4, in particular l / s ⁇ 2.
  • 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 deposits are not shown for reasons of 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 webs, which follow each other in the exhaust gas flow direction, are arranged offset from one another by half a web width transversely to the exhaust gas flow direction, so that after each web a cutting edge adjoins 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 a 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 I for corresponding angles of the walls W provide suitable embodiments at 10 ° with longitudinal pitches I ⁇ ca.i Omm, at 20 ° with I ⁇ about 6mm, at 30 ° with kca. 4mm and at 45 ° with l ⁇ about 2mm.
  • the minimum longitudinal pitch I is approximately 1 mm at all angles.
  • the permissible channel extension l / 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.
  • s denotes the web spacing transverse to the main flow direction B.
  • longitudinal divisions I ⁇ 1 mm are difficult to produce for manufacturing reasons.

Abstract

The invention relates to a heat exchanger, especially for cooling exhaust gases. Said heat exchanger comprises at least one first flow channel (2) of a first medium, especially a gas, at least one second flow channel (3) of an at least second medium, especially a cooling medium, at least one first disk (4), at least one second disk (5), the first disk and the second disk being interconnected and defining the first flow channel of the first medium, at least one housing element (6), especially a first housing element (7) and a second housing element (8) defining, together with the first disk and the second disk, the second flow channel of the second medium, wherein the first housing element can be cooled by the second medium.

Description

Wärmetauscher heat exchangers
Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmetauscher, insbesondere zur Kühlung von Abgas, sowie ein modulares Wärmetauschersystem.The present invention relates to heat exchangers, in particular for cooling exhaust gas, as well as a modular heat exchanger system.
Heutige Dieselmotoren werden normalerweise mit Abgasrückfϋhrkühlern ausgestattet, um die immer weiter steigenden Anforderungen an die Abgasreinhaltung zu erfüllen. Durch die Abkühlung des Abgases und Wiederzuführung des gekühlten Abgases wird die Verbrennungstemperatur abgesenkt und führt zu verminderten NOX-Emissionen.Today's diesel engines are usually equipped with exhaust gas recirculation chillers to meet the ever-increasing requirements for exhaust gas pollution control. By cooling the exhaust gas and recirculating the cooled exhaust gas, the combustion temperature is lowered and leads to reduced NOX emissions.
In der DE 102 30 852 A1 ist ein Wärmetauscher offenbart mit einem ersten Sammelkasten und mit einem zweiten Sammelkasten für ein erstes Medium, wobei die beiden Sammelkästen jeweils einen ersten Medienanschluss für das erste Medium aufweisen und über mindestens ein Wärmetausche rele- ment mit einander kommunizierend verbunden sind und mit einem, das Wärmetauscherelement aufnehmenden, im Inneren ein zweites Medium führenden Gehäuse, das zweite Medienanschlüsse für das zweite Medium aufweist. Das Gehäuse nimmt in seinem Inneren mindestens einen Sammelkasten, vorzugsweise beide Sammelkästen, zumindest teilweise mit zumindest bereichsweise vorliegendem Abstand zur Gehäuseinnenwand auf. In der DE 100 61 949 A1 ist ferner ein Wärmetauscher offenbart, welcher einen Kernbereich zur Durchführung eines Wärmetauschs zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid, wobei der Kernbereich eine Vielzahl von Röhrchen, die im Inneren erste Durchtritte bilden, durch die hindurch das erste Fluid strömt, wobei die Röhrchen zur Bildung von mehreren Räumen zwischen benachbarten Röhrchen angeordnet sind, durch die hindurch das zweite Medium strömt und eine Vielzahl von Rippen, die je in jedem Raum zwischen benachbarten Röhrchen zur Aufteilung jedes Raums in mehrere Raumteile angeordnet sind, die miteinander über Öffnungen in Verbindung stehen, die in jeder Rippe vorgesehen sind; und ein Kerngehäuse, in dem der Kernbereich untergebracht ist und das einen zweiten Durchtritt, der die mehreren Räume aufweist bildet, wobei die beiden Enden jedes Röhrchens in Breitenrichtung rechtwinklig zur Längsrichtung der Röhrchen von der Innenwandfläche des Kerngehäuses getrennt sind, damit vorbestimmte Frei- räume zu der Innenwandfläche des Kerngehäuses bestehen, und die vorbestimmten Freiräume derart vorgesehen sind, dass sie entlang des gesamten Flächenbereichs der Röhrchen in der Laminierungsrichtung des Röhrchens miteinander in Verbindung stehen.DE 102 30 852 A1 discloses a heat exchanger with a first collecting tank and with a second collecting tank for a first medium, wherein the two collecting tanks each have a first media connection for the first medium and are communicatively connected to one another via at least one heat exchanger are and with a, the heat exchanger element receiving, inside a second medium leading housing having second media ports for the second medium. The housing accommodates in its interior at least one collection box, preferably both header tanks, at least partially with at least partially present existing distance to the housing inner wall. DE 100 61 949 A1 further discloses a heat exchanger which has a core region for carrying out a heat exchange between a first fluid and a second fluid, wherein the core region comprises a multiplicity of tubes which form first passages in the interior, through which the first fluid wherein the tubes are arranged to form a plurality of spaces between adjacent tubes through which the second medium flows, and a plurality of ribs each disposed in each space between adjacent tubes for dividing each space into a plurality of space portions which communicate with each other Openings are provided, which are provided in each rib; and a core housing accommodating the core portion and forming a second passage having the plurality of spaces, the two ends of each tube being separated from the inner wall surface of the core case at right angles to the longitudinal direction of the tubes, thereby providing predetermined clearances the inner wall surface of the core case, and the predetermined clearances are provided so as to communicate with each other along the entire surface area of the tubes in the lamination direction of the tube.
Abgaskühler sind in der Regel lasergeschweißt, oder Ni-basis-gelötet. und weisen Rippen auf der Gasseite auf. Dabei werden normalerweise Rippen in Rohren kassettiert und anschließend in einem Gehäuse verlötet. Andere bekannte Konzepte sehen das Aufeinanderlöten von Scheiben vor.Exhaust coolers are typically laser welded or Ni-base brazed. and have ribs on the gas side. This ribs are usually cassetted in tubes and then soldered in a housing. Other known concepts provide for the Aufflötten of discs.
Die meisten Anmeldungen sehen in der Regel die axiale Durchströmung eines Scheibenpakets durch Gas vor, wobei das Kühlmittel von oben über die Deckplatte zu- oder abgeführt wird. Diese Konstruktion weist allerdings das Problem auf, dass das Gehäuse in der Regel sehr warm werden kann, da das Gehäuse nicht gekühlt wird. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher, insbesondere zur Kühlung von Abgas, sowie ein modulares Wärmetauschersystem zu verbessern.Most applications usually provide for the axial flow of a disk package through gas, the coolant is supplied from above via the cover plate or removed. However, this design has the problem that the housing can usually become very warm because the housing is not cooled. Proceeding from this, the object of the invention is to improve a heat exchanger, in particular for cooling exhaust gas, as well as a modular heat exchanger system.
Die Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Wärmetauscher nach Anspruch 1 , insbesondere zur Kühlung von Abgas, mit mindestens einem ersten Strömungskanal eines ersten Mediums, insbesondere eines Gases, mit mindestens einem zweiten Strömungskanal eines mindestens zweiten Mediums, insbesondere eines Kühlmediums, mit mindestens einer ersten Schei- be, mit mindestens einer zweiten Scheibe, wobei die erste Scheibe und die zweite Scheibe miteinander verbunden sind und den ersten Strömungskanal des ersten Mediums bilden, mit mindestens einem Gehäuseelement, insbesondere einem ersten Gehäuseelement und einem zweiten Gehäuseelement, welches mit der ersten Scheibe und mit der zweiten Scheibe den zwei- ten Strömungskanal des zweiten Mediums bilden, wobei das erste Gehäuseelement durch das zweite Medium kühlbar ist.The object of the invention is a heat exchanger according to claim 1, in particular for cooling exhaust gas, with at least a first flow channel of a first medium, in particular a gas, with at least a second flow channel of at least a second medium, in particular a cooling medium, with at least a first ticket Be, with at least one second disc, wherein the first disc and the second disc are connected to each other and form the first flow channel of the first medium, with at least one housing element, in particular a first housing member and a second housing member, which with the first disc and with form the second disc, the second flow channel of the second medium, wherein the first housing member is cooled by the second medium.
Der erste Strömungskanal führt über Eintrittsöffnungen des für das erste Medium, welches insbesondere heißes Abgas mit einer Temperatur von 2000C bis 800°, durch Scheibenpaare, die jeweils von zwei Scheiben gebildet sind zu einer Austrittsöffnung. Der zweite zweiten Strömungskanal eines zweiten Mediums, insbesondere eines Kühlmediums, insbesondere eines flüssigen Kühlmediums wie Wasser, führt durch mindestens einen Eintritt sowie durch mindestens ein Gehäuseelement, insbesondere auch ein zweites Gehäuse- element sowie durch die Öffnung aufgrund einer Beabstandung von benachbarten Scheibenpaaren sowie Scheibenränderflächen zu einem Austritt, in einem zweiten Gehäuselement. Jeweils eine erste Scheibe ist mit einer zweiten Scheibe verbunden, insbesondere durch Stoffschluss, wie Löten, Schweißen, Kleben. Die ersten Scheiben, die zweiten Scheiben sowie das Gehäuseelement umschließen die zweiten Strömungskanäle. Durch das zweite Medium, insbesondere Kühlmedium wie flüssiges Kühlmittel, Kühl- wasser, Luft, Kältemittel, insbesondere einer Klimaanlage, wird das erste Gehäuseelement gekühlt. Dabei werden die Thermospannungen reduziert. Der Wärmetauscher, insbesondere der Abgaswärmetauscher weist eine viel größere Haltbarkeit auf. Das Gehäuseelement ist aus einem Material her- stellbar, das nicht wärmebeständig ist und insbesondere bei Temperaturen größer als 200°C, insbesondere Temperaturen größer als 4000C zerstört würde. Insbesondere ist das Gehäuseelement aus Kunststoff oder Aluminium kostengünstig herstellbar, wodurch die Herstellkosten erheblich sinken.The first flow channel leads through inlet openings of the first medium, which in particular hot exhaust gas with a temperature of 200 0 C to 800 °, by pairs of disks, each formed by two discs to an outlet opening. The second second flow channel of a second medium, in particular a cooling medium, in particular a liquid cooling medium such as water, leads through at least one inlet and at least one housing element, in particular a second housing element and through the opening due to a spacing of adjacent disc pairs and disc edge surfaces an outlet, in a second housing element. In each case, a first disc is connected to a second disc, in particular by material bond, such as soldering, welding, gluing. The first disks, the second disks and the housing element surround the second flow channels. By the second medium, in particular cooling medium such as liquid coolant, cooling water, air, refrigerant, in particular an air conditioner, the first housing element is cooled. The thermoelectric voltages are reduced. The heat exchanger, in particular the exhaust gas heat exchanger has a much greater durability. The housing member is made of a material manufacturer adjustable, which is not heat-resistant and especially at temperatures greater than 200 ° C, especially temperatures greater than 400 would be destroyed 0 C. In particular, the housing element made of plastic or aluminum can be produced inexpensively, whereby the manufacturing costs decrease significantly.
In einer vorteilhaften Ausbildung weist der Wärmetauscher ein erstes Gehäuseelement auf, das im Wesentlichen vollständig von dem zweiten Medium, insbesondere Kühlmedium, umströmbar ist und die das Gehäuseelement besonders vorteilhaft kühlt, so dass nahezu keine Thermospannungen auftreten bzw. vorteilhaft reduziert werden und die Dauerfestigkeit erheblich gesteigert wird und die Materialkosten besonders vorteilhaft gesenkt werden.In an advantageous embodiment, the heat exchanger has a first housing element, which can be flowed around substantially completely by the second medium, in particular cooling medium, and which cools the housing element particularly advantageously, so that virtually no thermal stresses occur or are advantageously reduced and the fatigue strength increased considerably and the material costs are lowered particularly advantageous.
In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Temperatur des ersten Mediums, insbesondere des Abgases eines Verbrennungsmotors, vor dem Eintritt in den Wärmetauscher höher ist als die Temperatur des zweite Mediums, ins- besondere des Kühlmediums, vor dem Eintritt in den Wärmetauscher. Trotz einer hohen Temperatur des ungekühlten Abgases treten kaum Thermospannungen am Gehäuseelement auf, welches besonders vorteilhaft aus einem kostengünstigen Material herstellbar ist.In an advantageous embodiment, the temperature of the first medium, in particular of the exhaust gas of an internal combustion engine, before it enters the heat exchanger is higher than the temperature of the second medium, in particular of the cooling medium, before it enters the heat exchanger. Despite a high temperature of the uncooled exhaust gas, hardly any thermal stresses occur on the housing element, which can be produced particularly advantageously from a cost-effective material.
In einer vorteilhaften Ausbildung ist das erste Gehäuseelement aus einem ersten Material, insbesondere Aluminium oder Kunststoff, und das zweite Gehäuseelement aus einem anderen zweiten Material, insbesondere Stahl, ausgebildet. In besonders vorteilhafter werden beide Gehäuseelemente durch das Kühlmedium besonders vorteilhaft gekühlt. Das erste Material, Aluminium, Kunststoff usw. ist besonders vorteilhaft kostengünstig und führt vorteilhafterweise zu einer Gewichtsersparnis und einem geringeren Bauraumbedarf.In an advantageous embodiment, the first housing element made of a first material, in particular aluminum or plastic, and the second housing element of a different second material, in particular steel, is formed. In particularly advantageous manner, both housing elements are cooled particularly advantageously by the cooling medium. The first material, aluminum, plastic, etc. is particularly advantageous cost and leads advantageously to a weight saving and a smaller space requirement.
In einer vorteilhaften Ausbildung weist das zweite Gehäuseelement mindes- tens eine Gehäuseöffnung, insbesondere eine erste Gehäuseöffnung für einen Eintritt des ersten Mediums in den ersten Strömungskanal, insbesondere eine zweite Gehäuseöffnung für einen Ausritt des ersten Mediums aus dem ersten Strömungskanal, insbesondere eine dritte Gehäuseöffnung für einen Eintritt des zweiten Mediums in den zweiten Strömungskanal und insbeson- dere eine vierte Gehäuseöffnung für den Ausritt des ersten Mediums aus dem zweiten Strömungskanal, auf.In an advantageous embodiment, the second housing element at least one housing opening, in particular a first housing opening for entry of the first medium in the first flow channel, in particular a second housing opening for a ride of the first medium from the first flow channel, in particular a third housing opening for a Admission of the second medium in the second flow channel and in particular a fourth housing opening for the outraging of the first medium from the second flow channel, on.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement in mindestens eine Stapelrichtung der ersten Schei- ben und der zweiten Scheiben offenbar. Die Scheiben und Scheibenpaare sind besonders vorteilhaft montierbar und herstellbar.In an advantageous embodiment, the first housing element and the second housing element in at least one stacking direction of the first discs and the second discs are obvious. The discs and disc pairs are particularly advantageous mountable and manufacturable.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement miteinander stoffschlüssig, insbesondere durch Lö- ten, Schweißen, Kleben usw., verbunden und verbindbar und/oder formschlüssig, insbesondere durch Schrauben, Clipsen, oder durch Umformen wie, Falzen, Crimpen, Bördeln usw., verbunden oder verbindbar.In an advantageous embodiment, the first housing element and the second housing element are cohesively, in particular by soldering, welding, gluing, etc., connected and connectable and / or positive, in particular by screws, clips, or by forming such as, folding, crimping, Beading, etc., connected or connectable.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement mit einem Dichtelement, insbesondere einen O- Ring, Vierkantring, eine Filmdichtung usw., besonders vorteilhaft gegeneinander abgedichtet.In an advantageous embodiment, the first housing element and the second housing element with a sealing element, in particular an O-ring, four-channel ring, a film seal, etc., are particularly advantageously sealed against each other.
In einer vorteilhaften Ausbildung weist die erste Scheibe und/oder die zweite Scheibe Ausprägungen, insbesondere turbulenzerzeugende Elemente zwischen benachbarten Scheiben und/oder Scheibenpaaren auf, wodurch die Wärmeübertragung zweichen dem ersten Medium und dem zweiten Medium besonders vorteilhaft verbessert wird.In an advantageous embodiment, the first disc and / or the second disc on characteristics, in particular turbulence generating elements between adjacent discs and / or disc pairs, whereby the Heat transfer Zweichen the first medium and the second medium is particularly advantageous improved.
In einer vorteilhaften Ausbildung weisen die ersten und/oder die zweiten Scheiben an Scheibenenden jeweils mindestens einen Napf auf, wodurch benachbarte scheibenpaare besonders vorteilhaft miteinander verbundnen sind und das erste Medium besonders vorteilhaft strömen kann.In an advantageous embodiment, the first and / or the second discs at disc ends in each case at least one cup, whereby adjacent disc pairs are particularly advantageous verbundnen together and the first medium can flow particularly advantageous.
In einer vorteilhaften Ausbildung weisen die Näpfe jeweils mindestens eine Napföffnung, insbesondere zum Durchtritt des ersten Kühlmediums, auf.In an advantageous embodiment, the cups each have at least one cup opening, in particular for the passage of the first cooling medium on.
In einer vorteilhaften Ausbildung bilden jeweils eine erste Scheibe mit jeweils einer zweiten Scheibe ein Scheibenpaar und sind besonders vorteilhaft stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw, miteinander verbunden und bilden ein Scheibenpaar.In an advantageous embodiment, each form a first disc, each with a second disc a disc pair and are particularly advantageous cohesively, in particular by soldering, welding, gluing, etc., connected to each other and form a disc pair.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind mehrere Scheibenpaare besonders vorteilhaft aufeinander stapelbar und an Napföffnungsrändern stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw, miteinander verbunden.In an advantageous embodiment, a plurality of pairs of discs are particularly advantageous stackable and connected to Napföffnungsrändern cohesively, in particular by soldering, welding, gluing, etc., with each other.
In einer vorteilhaften Ausbildung bilden die Scheibenpaare die ersten Strömungskanäle für das erste Medium, insbesondere für zu kühlendes Abgas, bilden, wobei das zu kühlende Abgas innerhalb einer Anzahl von Scheibenpaaren besonders vorteilhaft strömt.In an advantageous embodiment, the disk pairs form the first flow channels for the first medium, in particular for exhaust gas to be cooled, wherein the exhaust gas to be cooled flows particularly advantageously within a number of pairs of disks.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind zwei benachbarte Scheibenpaare beabstandet voneinander angeordnet. Auf diese Weise sind die zweiten Strömungskanäle des zweiten Mediums, insbesondere Kühlmediums, besonders vorteilhaft zwischen benachbarten Scheibenpaaren ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausbildung sind zwischen dem ersten Gehäuseelement und einer Scheibenpaarrandfläche die zweiten Strömungskanäle des zweiten Mediums, insbesondere Kühlmedium, ausgebildet. Die Scheibenpaarrandfläche ist insbesondere die Außenfläche der Außenseite der miteinander ver- bundenen Scheibenpaare von ersten und zweiten Scheiben.In an advantageous embodiment, two adjacent pairs of discs are spaced from each other. In this way, the second flow channels of the second medium, in particular cooling medium, are particularly advantageously formed between adjacent disk pairs. In an advantageous embodiment, the second flow channels of the second medium, in particular cooling medium, are formed between the first housing element and a disc pair edge surface. The disk pair edge surface is in particular the outer surface of the outer side of the interconnected pairs of disks of first and second disks.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind neben den zweiten Strömungskanälen dritte Strömungskanäle eines dritten Mediums ausgebildet, wodurch das Abgas in zwei Kühlstufen nacheinander besonders vorteilhaft kühlbar ist.In an advantageous embodiment, third flow channels of a third medium are formed in addition to the second flow channels, whereby the exhaust gas in two cooling stages successively is particularly advantageous coolable.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind die dritten Strömungskanäle des dritten Mediums zwischen dem ersten Gehäuseelement und den Scheibenpaarrand- flächen besonders vorteilhaft ausgebildet.In an advantageous embodiment, the third flow channels of the third medium between the first housing element and the Scheibenpaarrand- surfaces are formed particularly advantageous.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind die dritten Strömungskanäle von den zweiten Strömungskanälen, insbesondere durch mindestens ein Trennwandelement, getrennt. Auf diese Weise werden die mindestens beiden Kühlkreisläufe besonders vorteilhaft getrennt und das erste Gehäuseelement wird besonders vorteilhaft gekühlt, wodurch Thermospannungen besonders vorteil- haft reduziert werden und die Dauerfestigkeit des Wärmetauschers besonders vorteilhaft erhöht, sowie die Hestellkosten besonders vorteilhaft reduziert werden.In an advantageous embodiment, the third flow channels are separated from the second flow channels, in particular by at least one partition wall element. In this way, the at least two cooling circuits are separated particularly advantageous and the first housing element is cooled particularly advantageous, whereby thermoelectric voltages are particularly advantageous reduced and the fatigue strength of the heat exchanger particularly advantageous increases, and the cost Hestell especially reduced.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind weiten Strömungskanäle mit dem zwei- ten Medium, insbesondere Kühlmedium, eines Hochtemperaturkühlkreislaufs beströmbar und die dritten Strömungskanäle mit einem dritten Medium, insbesondere Kühlmedium, eines Niedertemperaturkühlkreislaufs beströmbar.In an advantageous embodiment, wide flow channels can be flowed through with the second medium, in particular cooling medium, of a high-temperature cooling circuit and the third flow channels can be flowed through with a third medium, in particular cooling medium, of a low-temperature cooling circuit.
Ein Wärmetauscher weist ein erstes Gehäuseelement auf, das integraler Be- standteil mindestens eins anderen Bauteils, insbesondere eines Wassermantels, eines Zylinderkopfes eines Verbrennungsmotors, eines Wassertanks eines Kühlmittelkühlers usw., ist. Der Wärmetauscher ist auf diese Weise in ein bestehendes Bauteil integrierbar, wodurch insbesondere der Bauraum insbesondere im vorderen Bereich eines Fahrzeugs erheblich reduziert wird.A heat exchanger has a first housing element, the integral component of at least one other component, in particular a water jacket, a cylinder head of an internal combustion engine, a water tank a coolant radiator, etc., is. The heat exchanger can be integrated in this way in an existing component, whereby in particular the space, especially in the front region of a vehicle is significantly reduced.
Ein Wärmetauscher, weist ein zweites Gehäuseelement aber kein erstes Gehäuseelement auf. Der Wärmetauscher dient insbesondere zur Kühlung von Abgas, mit mindestens einem ersten Strömungskanal eines ersten Mediums, insbesondere eines Gases, mit mindestens einem zweiten Strömungskanal eines mindestens zweiten Mediums, insbesondere eines Kühlmediums, mit mindestens einer ersten Scheibe, mit mindestens einer zweiten Scheibe, wobei die erste Scheibe und die zweite Scheibe miteinander verbunden sind und den ersten Strömungskanal des ersten Mediums bilden, mit mindestens einem zweiten Gehäuseelement.A heat exchanger, however, has a second housing element but no first housing element. The heat exchanger is used in particular for cooling exhaust gas, with at least one first flow channel of a first medium, in particular of a gas, with at least one second flow channel of an at least second medium, in particular a cooling medium, with at least one first disc, with at least one second disc, wherein the first disc and the second disc are connected to each other and form the first flow channel of the first medium, with at least one second housing element.
Ein modulares Wärmetauschersystem weist mindestens einen Wärmetauscher auf, insbesondere zur Kühlung von Abgas, mit mindestens einem ersten Strömungskanal eines ersten Mediums, insbesondere eines Gases, mit mindestens einem zweiten Strömungskanal eines mindestens zweiten Mediums, insbesondere eines Kühlmediums, mit mindestens einer ersten Schei- be, mit mindestens einer zweiten Scheibe, wobei die erste Scheibe und die zweite Scheibe miteinander verbunden sind und den ersten Strömungskanal des ersten Mediums bilden, mit mindestens einem Gehäuseelement, insbesondere einem ersten Gehäuseelement und einem zweiten Gehäuseelement, welches mit der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe den zweiten Strömungskanal des zweiten Mediums bilden, wobei das erste Gehäuseelement durch das zweite Medium kühlbar ist.A modular heat exchanger system has at least one heat exchanger, in particular for cooling exhaust gas, with at least one first flow channel of a first medium, in particular of a gas, with at least one second flow channel of an at least second medium, in particular a cooling medium, with at least one first sheet, with at least one second disc, wherein the first disc and the second disc are connected to each other and form the first flow channel of the first medium, with at least one housing element, in particular a first housing element and a second housing element, which with the first disc and the second disc form the second flow channel of the second medium, wherein the first housing member is cooled by the second medium.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung besteht der Kühler aus einemIn a further advantageous embodiment, the cooler consists of a
Scheibenpaket. Das Scheibenpaket besteht aus Scheibenpaaren die einen Strömungskanal für ein erstes Medium bilden und turbulenzerzeugendenDisc package. The disk package consists of disk pairs which form a flow channel for a first medium and turbulence generating
Strukturen, insbesondere Turbulenzeinlagen aufweisen. Diese können ent- weder durch Einprägungen in den Scheiben oder bevorzugterweise durch ein eingelötetes Turbulenzblech gebildet werden. Die Zwischenräume zwischen zwei Scheiben bilden Kanäle für ein zweites Medium. Jeweils zwei benachbarte Scheibenpaare stehen an beiden Enden mit den benachbarten Schei- benpaaren in Strömungsverbindung über seitliche Öffnungen, die in einer aus einer Scheibe oder aus beiden Scheiben ausgeprägten Domen bzw. Näpfen angeordnet sein können, um den Zwischenraum zwischen den Scheibenpaaren zu überbrücken. Die Scheibenpaare werden insbesondere aus zwei identischen Scheiben gebildet. Die Zwischenräume zwischen den Scheiben können jeweils durch Noppen, Dimpel oder eingelegte Elemente, wie z.B. Bleche, Rippen, Abstützelemente gegeneinander abgestützt werden. Die abstützenden Elemente können miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt oder durch Formschluss gehalten werden. Noppen bzw. Dimpel sind in das Scheibenmaterial eingeprägt. Sie können auch als längliche Sicken zur Verbesserung der Strömungsverteilung des zweiten Mediums im Strömungskanal ausgeprägt sein.Structures, in particular turbulence inserts have. These can be be formed by indentations in the discs or preferably by a soldered turbulence plate. The spaces between two slices form channels for a second medium. In each case two adjacent pairs of disks are connected at both ends to the adjacent pairs of disks in fluid communication via lateral openings which can be arranged in a dome or wells formed from one disk or from both disks, in order to bridge the gap between the pairs of disks. The pairs of discs are in particular formed from two identical discs. The spaces between the panes can each be supported by knobs, dimples or inserted elements, such as sheets, ribs, supporting elements against each other. The supporting elements can be welded together, soldered or glued or held by positive locking. Nubs or dimples are embossed in the disc material. They can also be pronounced as elongated beads for improving the flow distribution of the second medium in the flow channel.
In einer weiteren Ausbildung wird das erste Medium ein zu kühlendes Medium insbesondere ein heißes Medium sein, üblicherweise ein heißes Gas wie Abgas oder verdichtete Ladeluft und das zweite Medium ein flüssiges Kühlmedium, wie Kühlmittel eines Verbrennungsmotors oder in zukünftigen Anwendungen Kältemittel eines Kältekreislaufes. Das Kühlmitttel kann parallel oder entgegen der Haupströmungsrichtung des ersten Mediums geführt werden (Gleichstrom bzw. Gegenstrom). Das Konzept ist besonders geeignet für die thermodynamisch zu bevorzugende Gegenstromverschaltung, da es sich durch ein besonders geringes Siederisiko im Kühlmittel auszeichnet, weil durch geeignete Lenkung des Kühlmittels Totwassergebiete weitgehend verhindert werden können.In a further embodiment, the first medium will be a medium to be cooled, in particular a hot medium, usually a hot gas such as exhaust gas or compressed charge air and the second medium is a liquid cooling medium, such as coolant of an internal combustion engine or in future applications refrigerant of a refrigeration cycle. The coolant can be guided in parallel or counter to the main flow direction of the first medium (direct current or countercurrent). The concept is particularly suitable for the thermodynamically preferable countercurrent connection, as it is characterized by a particularly low boiler risk in the coolant, because by proper steering of the coolant dead water areas can be largely prevented.
In einer weiteren Ausbildung kann der Strömungskanal für das zweite Medium in zwei Abschnitte unterteilt sein, die mit Kühlmittel aus unterschiedlichen Kühlkreisläufen versorgt werden, insbesondere einem Kreislauf mit wärmerem Kühlmittel am Eintrittsende des ersten Mediums und einem Niedertem- peraturkühlkreislauf am Austrittsende des ersten Mediums zur Steigerung der Kühlleistung. Die Trennung der Kreisläufe kann beispielsweise durch ei- ne in die Scheiben eingeprägte Quersicke erreicht werden, wobei der seitlich freibleibende Kanal durch ein zu dem Scheibenpaar formschlüssiges Bauteil (einer Art Rechen) mit ausreichender Dichtheit blockiert wird. Solche Rechen können auch so ausgeführt werden, dass keine Quersicken in den Scheiben erforderlich sind, sondern der Kanal durch mindestens zwei auf den gegenü- berliegenden Seiten in das Scheibenbündel eingesteckte Rechen blockiert wird. Diese Rechen können aber wiederum durch Sicken oder Noppen positioniert werden, insbesondere während eines Lötprozesses oder falls keine feste Verbindung mit dem Scheibenbündel erfolgtIn a further embodiment, the flow channel for the second medium may be divided into two sections, which are mixed with coolant from different Cooling circuits are supplied, in particular a circuit with warmer coolant at the inlet end of the first medium and a Niedertem- temperature cooling circuit at the outlet end of the first medium to increase the cooling capacity. The separation of the circuits can be achieved, for example, by means of a transverse bead embossed in the disks, wherein the laterally free channel is blocked by a component that is form-fitting to the disk pair (a type of rake) with sufficient tightness. Such rakes can also be carried out so that no transverse beads are required in the discs, but the channel is blocked by at least two rakes inserted into the disc bundle on the opposite sides. However, these rakes can in turn be positioned by beads or nubs, in particular during a soldering process or if there is no firm connection with the disk bundle
In einer weiteren Ausbildung kann der Kanal für das zweite Medium nach außen durch einen Gehäusemantel oder er durch einen von Kühlmittel durchströmten Hohlraum in einem anderen Bauteil gebildet werden, zum Beispiel im Wassermantel oder Zylinderkopf des Motorblocks, im Wassertank eines Kühlmittelkühlers (Intank) oder in einem kühlmitteldurchströmten Kom- bigehäuse, in das mehrere Wärmeübertrager integriert und zu einem Modul zusammengeschlossen sind.In a further embodiment, the channel for the second medium to the outside by a housing shell or he formed by a coolant-flowed cavity in another component, for example in the water jacket or cylinder head of the engine block, in the water tank of a coolant radiator (Intank) or in a Coolant-flowed large housing, in which several heat exchangers are integrated and connected to form a module.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Wärmetübertragers mit eigenem Gehäusemantel wird ein mindestens zweiteiliger Gehäusemantel ver- wendet, der sich im wesentlichen in der Stapelrichtung des Scheibenbündels öffnet. Die wesentlichen Bauteile des Gehäusemantels bilden beispielsweise ein das Scheibenbündel oben abschließender Deckel bzw. Abdeckplatte, sowie eine Wanne, in die das Scheibenbündel eingelegt wird. Deckel und Wanne werden in besonders günstiger Ausführung umlaufend miteinander verbunden, insbesondere auch verlötet. Die Anschlüsse für das zweite Medium befinden sich an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses und können in beliebeiger Anordnung in einem der Teile des Gehäuses angeordnet sein. Zur Integration mehrerer Kühlkreisläufe werden weitere Anschlüsse in der Kühlermitte vorgesehen. Die Anschlüsse für das erste Medium können entweder auf der gleichen Seite des Wärmeübertragers liegen, also bei- spielsweise beide im Deckel oder beide in der Gehäusewanne. Weiterhin ist auch eine diagonale Durchströmung möglich, bei der entweder der Eintritt oder der Austritt im Deckel und der andere Anschluss in der Gehäusewanne liegt. Schließlich ist auch die Führung des ersten Mediums im U-Flow möglich. Dabei stehen beim Eintritt für das erste Medium nicht alle Scheibenpaa- re in Strömungsverbindung, sondern diese Verbindung ist an einer Stelle zwischen zwei spezifischen Scheibenpaaren unterbunden, indem zwischen diesen Paaren die seitlichen Verbindungsöffnungen entweder nicht ausgeführt sind oder ein zusätzliches Blech eingelegt ist, das die Verbindung versperrt und die beim Eintritt liegenden Scheibenpaare von den weiter unten liegenden Scheibenpaaren entkoppelt. Das erste Medium durchströmt den Kühler in den unter dem Eintritt bis zur Unterbrechung miteinander verbundenen Scheiben in Wärmetauscherlängsrichtung. Am anderen Ende sind alle Scheibenpaare miteinander verbunden und das erste Medium strömt in die am Eintrittsende entkoppelten Scheibenpaare und strömt zurück zum Eintritt- sende, wo es auf der dem Eintritt gegenüberliegenden Seite durch einen Austritt den Wärmeübertrager verlässt.In a further advantageous embodiment of the heat exchanger with its own housing shell, an at least two-part housing jacket is used which opens substantially in the stacking direction of the disk bundle. The essential components of the housing shell form, for example, a cover or cover plate closing off the disk bundle at the top, as well as a trough into which the disk bundle is inserted. Lid and tub are circumferentially connected to each other in a particularly favorable design, in particular also soldered. The connections for the second medium are at the opposite ends of the housing and can be arranged in any arrangement in any of the parts of the housing. To integrate several cooling circuits further connections are provided in the radiator center. The connections for the first medium can either be on the same side of the heat exchanger, for example, both in the lid or both in the housing pan. Furthermore, a diagonal flow is possible in which either the inlet or the outlet in the lid and the other connection is located in the housing pan. Finally, the leadership of the first medium in the U-flow is possible. Not all disk pairs are in flow connection at the inlet for the first medium, but this connection is prevented at a point between two specific pairs of disks by the side connecting openings are either not executed between these pairs or an additional sheet is inserted, which is the connection locked and decoupled the pair of discs lying on the entry from the underlying disc pairs. The first medium flows through the cooler in the interconnected under the entrance to the interruption slices in the heat exchanger longitudinal direction. At the other end, all the pairs of discs are connected to each other and the first medium flows into the pair of discs decoupled at the inlet end and flows back to the inlet end, where it leaves the heat exchanger on the side opposite the inlet through an outlet.
Das Gehäuse muss dem Druck des zweiten Mediums standhalten. In der Richtung senkrecht zur Stapelrichtung des Wärmeübertragers ist das Gehäuse nicht mit dem Scheibenbündel verlötet. Es kann sinnvoll sein die Druckstabilität dieser Seite durch eingeprägte Sicken im Gehäuse zu erhöhen.The housing must withstand the pressure of the second medium. In the direction perpendicular to the stacking direction of the heat exchanger, the housing is not soldered to the disc bundle. It may be useful to increase the pressure stability of this page by embossed beads in the housing.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird besonders vorteilhaft verhindert, dass sich die Scheiben während des Lötprozesses quer zur Stapel- richtung verschieben. Die Scheiben können stellenweise formschlüssig zur Gehäusekontur ausgeführt sein. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn in einem ersten Fügeschritt jeweils Scheibenpaare mit einer Turbulenzeinlage zu Kanälen für das erste Medium vorgefertigt werden. Diese Scheibenpaare können durch formschlüssige Ausführung mit oder ohne Verpressen, durch eine Klemm- bzw. Crimpver- bindung, wobei es sich im Wesentlichen um eine Falzverbindung handelt, durch Schweißpunkte oder Klebepunkte oder ähnliches miteinander verbunden sein. Durch dieses Vorgehen kann der Kassettierprozess (Stapeln der Einzelteile, insbesondre der Scheiben) erheblich vereinfacht werden und die Prozesssicherheit des gesamten Fügeprozesses erhöht werden.In a further advantageous embodiment, it is particularly advantageously prevented that the disks move transversely to the stacking direction during the soldering process. The discs may be made in places form-fitting to the housing contour. Furthermore, it may be advantageous if, in a first joining step, respective pairs of discs are prefabricated with a turbulence insert to channels for the first medium. These pairs of disks can be connected to one another by means of a form-locking design with or without pressing, by a clamping or crimp connection, which is essentially a seam connection, by means of spot welds or adhesive dots or the like. By this procedure, the Kassettierprozess (stacking of items, insbesondre the discs) can be considerably simplified and the process reliability of the entire joining process can be increased.
Besonders vorteilhaft sind auch Ausführungen ohne eigenen Gehäusemantel des Wärmetauschers. Dann wird das Scheibenbündel oben von einer Abdeckplatte abgeschlossen, in die der Eintritt und Austritt für das erste Medi- um integriert ist. Unten befindet sich in der Regel eine Grundplatte. Die Befestigung am Einbauort erfolgt durch eine dichte Fügung zwischen Abdeckplatte und dem den kühlmitteldurchströmten Hohlraum bildenden Bauteils, beispielsweise über eine Schraubverbindung, Crimp- bzw. Bördelverbindung, Klemmverbindung, wobei die Abdichtung in der Regel durch ein Dichtele- ment, beispielsweise einen O-Ring erfolgt. Diese Anbindungsart kann auch zur Ausführung eines eigenen Kühlergehäusemantels genutzt werden, indem beispielsweise eine Abdeckplatte aus einem Stahl- oder Aluminiumwerkstoff in genannter Weise mit einem wasserführenden Kunststoffgehäuse verbunden wird. Zur Verbindung können hier beispielsweise eine Bördelverbindung oder eine Schraubverbindung mit Einspritzgewindemuffen in einem Kunstoffbauteil und Langlöchern in der Abdeckplatte verwendet werden. Weiterhin kann die Verschraubung durch Durchgangslöcher im Gehäuse und Ver- schraubung in der Abdeckplatte erfolgen (Gewinde in Durchzügen, selbstfurchende Schrauben in glattem Durchzug, Gewindebuchse). In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist der Strömungskanal für das zweite Medium (Gehäuse oder Hohlraum in einem anderen Bauteil) vorteilhaft so ausgeführt sein, dass er sich in dem Bereich erweitert, in dem der Kanalquerschnitt durch die Dome an den Scheibenenden stark einge- schränkt ist, und sich anschließend zur Wärmeübertragermitte hin wieder verengt, so dass das 2. Medium in die Kanäle zwischen den Scheibenpaaren gedrängt wird. So kann die Verteilung des zweiten Mediums erheblich verbessert werden. Eine ebenfalls sehr günstige Möglichkeit, eine möglichst gute Verteilung des 2. Mediums zu erreichen ist die Trichterförmige Gestaltung des Übergangs der Scheiben von den Domen hin zum Kanal für das 1. Medium. Auch hierdurch wird das 2. Medium in die Kanäle zwischen den Scheibenpaaren gedrängt.Embodiments without their own housing jacket of the heat exchanger are also particularly advantageous. Then, the disc bundle is closed at the top by a cover plate, in which the inlet and outlet for the first medium is integrated. Below is usually a base plate. The attachment to the installation is carried out by a dense joint between the cover plate and the coolant flowing through the cavity-forming member, for example via a screw, crimp or flare, clamping connection, the seal is usually ment by a sealing element, for example an O-ring , This type of connection can also be used for the execution of a separate radiator shell, for example, by a cover plate made of a steel or aluminum material in the manner mentioned is connected to a water-bearing plastic housing. For connection, for example, a flare connection or a screw connection with injection thread sleeves in a plastic component and oblong holes in the cover plate can be used. Furthermore, the screw connection can be made through through holes in the housing and screwing in the cover plate (threads in passages, self-tapping screws in a smooth passage, threaded bushing). In a further advantageous embodiment, the flow channel for the second medium (housing or cavity in another component) is advantageously designed so that it widens in the region in which the channel cross-section is severely limited by the dome at the disk ends, and then narrows again toward the center of the heat exchanger, so that the second medium is forced into the channels between the pairs of discs. Thus, the distribution of the second medium can be significantly improved. A likewise very favorable possibility to achieve the best possible distribution of the second medium is the funnel-shaped design of the transition of the disks from the domes to the channel for the 1st medium. This also forces the second medium into the channels between the pairs of discs.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbilung kann im Kühler ein ungekühlter By- passkanal vorgesehen sein, beispielsweise in Form eines oder mehrerer Scheibenpaare. Um die weitgehend ungekühlte Durchleitung des ersten Mediums (insbesondere rückgeführtes Abgas eines Verbrennungsmotors) zu erreichen, wird bevorzugterweise eine Luftspaltisolierung des Bypasskanals genutzt. Ausführungsbeispiele für luftspaltisolierte Bypassrohre: - äußere Hülle aus Halbschalen verlötet, innen eingelegt ein Rohr mit AbstütznoppenIn a further advantageous embodiment, an uncooled bypass passage can be provided in the cooler, for example in the form of one or more pairs of disks. In order to achieve the substantially uncooled passage of the first medium (in particular recirculated exhaust gas of an internal combustion engine), an air gap insulation of the bypass channel is preferably used. Exemplary embodiments for air-gap-insulated bypass pipes: outer shell made of half-shells soldered, internally inserted a pipe with supporting knobs
- äußere und innere Hülle aus Halbschalen verlötet- Soldered outer and inner shell of half shells
- auf Deckel bzw. Abdeckscheibe wird ein weiteres Blech aufgelötet, das mit dem Deckel/Abdeckscheibe einen Kanal bildet, der als Bypasskanal genutzt wird (nicht luftspaltisoliert).- On the lid or cover another soldered sheet, which forms a channel with the cover / cover, which is used as a bypass channel (not air gap isolated).
- auf der dem Scheibenbündel zugewandten Seite des Deckels Abdeckblech wird ein weiteres Blech aufgelötet und einen zusätzlichen Gaskanal bildet (nicht luftspaltisoliert)- On the side facing the disc bundle side of the cover plate cover another sheet is soldered and forms an additional gas channel (not air gap isolated)
- auf dem Deckel/Abdeckscheibe wird ein Bypassrohr, das einteilig oder zweiteilig sein kann aufgelötet, wobei durch Sicken bzw. Noppen im Bypasskanal und/oder im Abdeckblech/Deckel eine flächige Auflage vermieden wird - bei Gaseintritt oder Austritt in der Gehäusewanne kann der Bypass auf die gleichen Arten mit zusätzlichen Blechen oder Rohren gebildet werden wie für den Deckel/Abdeckplatte beschrieben.- On the cover / cover a bypass tube, which may be one or two parts soldered, which is avoided by beads or knobs in the bypass channel and / or in the cover / cover a flat support - At gas inlet or outlet in the housing pan, the bypass can be formed in the same ways with additional sheets or tubes as described for the cover / cover plate.
- bei Gaseintritt oder Austritt im Deckel/Abdeckplatte und dem anderen gas- anschluss in der Gehäusewanne kann der Bypass auf einem der beiden Teile aufgebracht werden und der Bypass die Querverbindung zwischen den Scheibenpaaren mit einschließen- if the gas enters or exits the cover / cover plate and the other gas connection in the housing pan, the bypass can be applied to one of the two parts and the bypass can include the transverse connection between the pairs of discs
- Im U-Flow kann eine Bypasslösung dadurch bereit gestellt werden, dass die Entkoppelung zwischen den Scheibenpaaren auf der Eintrittsseite und auf der gegenüberliegenden Seite schaltbar ausgeführt wird, beispielsweise durch einen Drehschieber, der im Bypassfall den direkten Weg vom Eintritt zum Austritt freigibt und bei normalem Kühlerbetrieb den Durchgang unterbricht, so dass der Kühler im U-Flow durchströmt wird.- In the U-flow, a bypass solution can be provided by the fact that the decoupling between the disc pairs on the inlet side and on the opposite side is performed switchable, for example by a rotary valve, which releases the direct path from the inlet to the outlet in the bypass case and normal Cooler operation interrupts the passage, so that the radiator is flowed through in the U-flow.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung wird als Bypassventil ein übliches, externes Ventil verwendet mit getrennten Zuleitungen zum Bypass und zu den wärmeübertragenden Strömungskanälen. Es können aber auch in den Eintrittsszutzen oder Austrittsstutzen integrierte Klappen bzw. Ventile eingesetzt werden. Diese können insbesondere auch als Klappe oder Drehschie- ber ausgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist die Ausführung der Bypass- klappe als Kombiventil, bei dem neben der Schaltung zwischen Bypass und normalem Kühlerbetrieb auch beide Pfade komplett verriegelt werden können und somit die rückgeführte Abgasmenge geregelt werden kann.In a further advantageous embodiment, a conventional, external valve is used as a bypass valve with separate supply lines to the bypass and to the heat-transferring flow channels. But it can also be used in the inlet nozzle or outlet nozzle integrated valves or valves. These can in particular also be designed as a flap or rotary slide. Particularly advantageous is the design of the bypass valve as a combination valve, in which in addition to the circuit between the bypass and normal radiator operation both paths can be completely locked and thus the amount of recirculated exhaust gas can be controlled.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird insbesondere in der gehäuselosen Ausführung ein Wärmeübertrager im Kreuzstrom zwischen erstem und zweitem Medium eingesetzt werden. Solche Wärmetauscher könnten bevorzugt im Kühlmodul eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Dabei würde das zu kühlende Medium als erstes Medium durch den Wärmetauscher ge- führt und als zweites Medium kommt Kühlluft zum Einsatz. Ein solcher Wärmeübertrager kann mit der Abdeckplatte und der Bodenplatte im Rahmen eines Kühlmodules oder jeweils an anderen Komponenten des Kühlmodules befestigt werden, er kann aber auch einen eigenen Rahmen aufweisen, der einerseits Abdeckplatte und Bodenplatte mit beinhaltet zudem jedoch auch eine Verbindung zwischen der Abdeckplatte und Bodenplatte herstellt und so für eine Versteifung des Wärmetauschers sorgt. Die Verbindung zwischen Abdeck- und Bodenplatte kann entweder durch zusätzliche Bauteile, die mit Abdeck- und Bodenplatte verbunden sind dargestellt werden oder durch die geschickte Ausgestaltung der Abdeck- und Bodenplatte, beispielsweise als sich gegeneinander öffnende, U-förmige Bauteile, die gemeinsam den Rah- men bilden. Dieser Rahmen kann zudem in Verbindung mit den einzelnen Scheibenpaaren stehen. Dadurch wird insbesondere die Schwingungsfestigkeit der Komponente erhöht. Die Verbindung kann durch Formschluss erfolgen, insbesondere aber auch durch eine feste Lötverbindung dargestellt werden. Die Befestigung des Wärmeübertragers erfolgt dann am Rahmen und /oder über die Anschlüsse für das erste Medium. Statt der Anordnung des Wärmeübertragers in einem Kühlmodul kann dieser auch im Chassis also insbesondere am Rahmen eines Kraftfahrzeuges befestigt werden, in Ausnahmefällen auch motorfest. Bevorzugt kann eine solche Komponente als direkter Abgaskühler eingesetzt werden. Es sind aber auch Anwendungen als Ladeluftkühler, Kühlmittelkühler, Ölkühler, Kondesator usw. sinnvoll.In a further advantageous embodiment, in particular in the housing-less design, a heat exchanger in the cross-flow between the first and second medium can be used. Such heat exchangers could preferably be used in the cooling module of a motor vehicle. In this case, the medium to be cooled would be passed through the heat exchanger as the first medium, and cooling air would be used as the second medium. Such a heat exchanger can with the cover plate and the bottom plate in the frame However, it can also have its own frame, on the one hand includes cover plate and bottom plate with but also also creates a connection between the cover plate and bottom plate, thus ensuring a stiffening of the heat exchanger. The connection between cover and bottom plate can be represented either by additional components which are connected to cover and bottom plate or by the clever design of the cover and bottom plate, for example as against each other opening, U-shaped components, which together form the frame. form. This frame can also be in connection with the individual pairs of discs. As a result, in particular the vibration resistance of the component is increased. The connection can be made by positive locking, but in particular also be represented by a fixed solder joint. The attachment of the heat exchanger is then carried out on the frame and / or via the connections for the first medium. Instead of the arrangement of the heat exchanger in a cooling module, this can also be mounted in the chassis so in particular on the frame of a motor vehicle, in exceptional cases also motor-fixed. Preferably, such a component can be used as a direct exhaust gas cooler. But there are also applications as intercooler, coolant radiator, oil cooler, condenser, etc. makes sense.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Zeichnung.Further advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims and from the drawing.
Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigenEmbodiments are illustrated in the drawings and will be explained in more detail below. Show it
Fig. 1 eine Explosionsansicht eines Wärmetauschers,1 is an exploded view of a heat exchanger,
Fig. 2 eine isometrische Darstellung des Wärmetauschers, Fig. 3 einen Schnitt A-A durch den Wärmetauscher,2 is an isometric view of the heat exchanger, 3 shows a section AA through the heat exchanger,
Fig. 4 einen Schnitt B-B durch den Wärmetauscher,4 shows a section B-B through the heat exchanger,
Fig. 5 eine Explosionsansicht eines weiteren Wärmetauschers,5 is an exploded view of another heat exchanger,
Fig. 6a eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers mit einer Ausformung im Ein- bzw- Austrittsbereich des Gehäuseelements,6a is a plan view of another embodiment of the heat exchanger with a formation in the inlet and outlet region of the housing element,
Fig. 6b eine isometrische Darstellung eines weiteren Ausfϋhrungsbeispiels des Wärmetauschers mit einer Ausformung im Ein- bzw- Austrittsbereich des Gehäuseelements,6b is an isometric view of a further exemplary embodiment of the heat exchanger with a formation in the inlet and outlet region of the housing element,
Fig. 7 ein weiters Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers als U-Flow- Kühler,7 shows a further embodiment of the heat exchanger as a U-flow cooler,
Fig. 8 ein weiters Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers als Doppelwärmetauscher,8 shows a further exemplary embodiment of the heat exchanger as a double heat exchanger,
Fig. 9 ein weiters Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers mit zweistufiger Kühlung,9 shows a further embodiment of the heat exchanger with two-stage cooling,
Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers als Doppelwärmetauschers mit, wobei der erste Teilwärmetauscher mit einem Hochtemperaturkreislauf gekühlt wird und der zweite Teilwärmetauscher mit einem Niedertemperaturkreislauf gekühlt wird,10 shows a further embodiment of the heat exchanger as a double heat exchanger with, wherein the first part of the heat exchanger is cooled with a high-temperature circuit and the second part of the heat exchanger is cooled with a low-temperature circuit,
Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers in Kreuzstromkonfiguration, Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers mit einem integrierten Bypasskanal und einem Drehschieber zur Ansteuerung der Beströmung des Bypasskanals und/oder des Wärmetauscher- abschnitts,11 shows another embodiment of a heat exchanger in cross-flow configuration, 12 shows a further embodiment of a heat exchanger with an integrated bypass channel and a rotary valve for controlling the flow of the bypass channel and / or the heat exchanger section,
Fig. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers mit einem integrierten Bypasskanal der luftspaltisoliert ausgebildet ist.Fig. 13 is another embodiment of a heat exchanger with an integrated bypass channel of the air gap insulated.
Fig. 1 zeigt eine Explosionsansicht eines Wärmetauschers. Der Wärmetauscher 1 weist ein erste Gehäuseelement 6,7 und ein zweites Gehäuseelement 8 auf. Das Gehäuseelement 6,7 nimmt erste Scheiben 4 und zweite Scheiben 5 in sich auf. Die ersten Scheiben 4 und die zweiten Scheiben 5 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und stapelbar. Eine erste Scheibe 4 bildet mit einer zweiten Scheibe 5 ein Scheibenpaar 22. Die ersten und zweiten Scheiben sind miteinander stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen oder Kleben, verbunden. Ebenso sind benachbarte Scheibenpaare 22 insbesondere an Näpfen 20 an beiden Scheibenenden 19 der Scheiben 4,5 bzw. der Scheibenpaare 22 miteinander stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen oder Kleben, verbunden. Die Scheiben 4,5 und die Scheibenpaare weisen Napföffnungen 21 auf. Das erste Gehäuseelement 6,7 ist stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem zweiten Gehäuseelement verbunden. Das zweite Gehäuseelement weist eine erste Ge- häuseöffnung 10, für den Eintritt 11 des ersten Mediums auf. Durch den ersten Strömungskanal 2 strömt das erste Medium, insbesondere das heiße Abgas, in die Scheibenpaare 22 durch die Napföffungen 21 ein undhindurch, durchströmt die Scheibenpaare in dem im Inneren ausgebildeten Strömungskanal 2 und strömt durch eine zweite Gehäuseöffnung 12 des Gehäu- seelements 8 aus diesem übe den Austritt 13 heraus. Die Scheibenpaare sind in der Stapelrichtung S stapelbar. Das Gehäuseelement 8 weist eine dritte Gehäuseöffnung 14 auf, wodurch über einen Eintritt 15 Kühlmedium, insbesondere flüssiges Kühlmittel, Kühlwasser, Gas oder Kältemittel, insbesondere einer Klimaanlage, in das erste Gehäuseelement 6, 7 gelangt und dieses Kühlt, so dass im Wesentlichen keine Thermospannungen entstehen. Das zweite Kühlmedium umspült die Außenseiten der Scheiben 4,5 und der Scheibenpaare 22 sowie die die Scheibenpaarrandflächen 24 . Es strömt durch Öffnungen, die durch die beabstandeten Scheibenpaare gebildet werden, wodurch ein Wärmeaustausch zwischen dem zu kühlendem Abgas erfolgt. Zwischen dem ersten Gehäuseelement 6,7 und den Scheibenpaarrand- flächen 24 werden ebenfalls zweite Strömungskanäle 3 des Kühlmediums gebildet, wodurch das Gehäuseelement 6,7 im Wesentlichen gekühlt wird. Das Kühlmedium verlässt über einen Austritt 17 eine vierte Gehäuseöffnung 16 des Gehäuseelements 8. Der Wärmetauscher 1 ist als Modul in ein modu- lares System einbaubar. Der Wärmetauscher ist in ein Kühlmodul integrier- bar. Ein Kühlmodul umfasst insbesondere mehrere Wärmetauscher, insbesondere Kühlmittelkühler, Ölkühler, Ladeluftkühler, Abgaskühler, Wärmetauscher einer Klimaanlage.Fig. 1 shows an exploded view of a heat exchanger. The heat exchanger 1 has a first housing element 6, 7 and a second housing element 8. The housing member 6,7 receives first discs 4 and second discs 5 in itself. The first disks 4 and the second disks 5 are arranged substantially parallel to one another and stackable. A first disk 4 forms a disk pair 22 with a second disk 5. The first and second disks are connected to one another in a material-locking manner, in particular by soldering, welding or gluing. Likewise, adjacent pairs of disks 22, in particular on cups 20 at both disk ends 19 of the disks 4, 5 or the pairs of disks 22, are connected to one another in a material-locking manner, in particular by soldering, welding or gluing. The disks 4, 5 and the disk pairs have cup openings 21. The first housing element 6,7 is integrally connected and / or positively connected to the second housing element. The second housing element has a first housing opening 10 for the inlet 11 of the first medium. Through the first flow channel 2, the first medium, in particular the hot exhaust gas, flows into and through the cup pairs 22 through the cup openings 21, flows through the pair of discs in the flow channel 2 formed in the interior and flows out of the latter through a second housing opening 12 of the housing element 8 exiting the exit 13. The disk pairs are stackable in the stacking direction S. The housing element 8 has a third housing opening 14, which passes through an inlet 15 cooling medium, in particular liquid coolant, cooling water, gas or refrigerant, in particular an air conditioner in the first housing element 6, 7 and this Kühlt, so that there are essentially no thermal stresses. The second cooling medium flows around the outer sides of the disks 4, 5 and the pairs of disks 22 as well as the disk pair edge surfaces 24. It flows through openings which are formed by the spaced pairs of disks, whereby a heat exchange between the exhaust gas to be cooled takes place. Second flow channels 3 of the cooling medium are also formed between the first housing element 6, 7 and the disc pair edge surfaces 24, as a result of which the housing element 6, 7 is essentially cooled. The cooling medium leaves via an outlet 17 a fourth housing opening 16 of the housing element 8. The heat exchanger 1 can be installed as a module in a modular system. The heat exchanger can be integrated in a cooling module. A cooling module comprises in particular a plurality of heat exchangers, in particular coolant radiator, oil cooler, intercooler, exhaust gas cooler, heat exchanger of an air conditioner.
Fig. 2 zeigt eine isometrische Darstellung des Wärmetauschers. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Figur 1.Fig. 2 shows an isometric view of the heat exchanger. Identical features are provided with the same reference numerals as in FIG. 1.
Das Gehäuseelement 6,7 nimmt in seinem Inneren die Scheiben 4,5 und dieThe housing member 6,7 takes in its interior the discs 4,5 and the
Scheibenpaare 22 auf. Das erste Gehäuseelement 6,7 ist mit dem zweitenSlice pairs 22 on. The first housing element 6,7 is connected to the second
Gehäuseelement 8 stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. und/oder formschlüssig durch Bördeln, Wellschlitzbördeln, Crimpen, Falzen, Clipsen usw. verbunden. In einer nicht dargestellten Ausführung sind beideHousing element 8 cohesively by soldering, welding, gluing, etc. and / or positively connected by crimping, Wellschlitzbördeln, crimping, folding, clips, etc. In an embodiment, not shown, both
Gehäuseelemente durch ein Dichtelement, insbesondere einen O-Ring usw. gegenüber einander abgedichtet.Housing elements sealed by a sealing element, in particular an O-ring, etc. with respect to each other.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt A-A durch die Napföffnungen 21 des Wärmetau- schers. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Merkmalen versehen wie in den vorhergehenden Figuren. Fig. 4 zeigt einen Schnitt B-B durch den Wärmetauscher. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Merkmalen versehen wie in den vorhergehenden Figuren. Benachbarte Scheibenpaare sind durch Ausprägungen, insbesondere Turbulenzeinlagen bzw. turbulenzerzeugende Elemente, 18 beabstandet. Insbesondere. Insbesondere wird die Wärmeübertragung zwischen dem ersten Medium und dem zweiten Medium verbessert. Innerhalb der Scheibenpaare sind ebenfalls Ausprägungen, insbesondere Turbulenzeinlagen bzw. turbulenzerzeugende Elemente, 18 angeordnet und insbesondere stoff- schlüssig mit den Scheiben 4,5 durch Löten, Schweißen, Kleben verbunden und/oder aus diesen durch Umformen ausgeprägt.3 shows a section AA through the cup openings 21 of the heat exchanger. Identical features are provided with the same features as in the previous figures. Fig. 4 shows a section BB through the heat exchanger. Identical features are provided with the same features as in the previous figures. Adjacent pairs of disks are spaced apart by forms, in particular turbulence inserts or turbulence-generating elements. Especially. In particular, the heat transfer between the first medium and the second medium is improved. Variants, in particular turbulence inserts or turbulence-generating elements, 18 are also arranged within the pairs of disks and in particular are connected to the disks 4, 5 by soldering, welding, gluing and / or formed from them by forming.
Die Scheibenpaare können seitlich mit Gehäuseelement 6 sowohl in Kontakt sein, als auch einen definierten Abstand zueinander haben. Schnitt B-B zeigt Scheibenpaar in Kontakt mit Gehäuseelement.The pairs of disks may be laterally in contact with the housing element 6, as well as have a defined distance from each other. Section B-B shows pair of discs in contact with housing element.
Fig. 5 zeigt eine Explosionsansicht eines weiteren Wärmetauschers. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Merkmalen versehen wie in den vorhergehenden Figuren. Der Wärmetauscher 25 verfügt über kein erstes Gehäuseelement. 8. Der Wärmetauscher 25 ist als Modul in ein modulares System einbaubar. Inbesondere ist er benachbart zu einem Lüfter 26 angeordnet und mit Luft L durchtrömbar. Der Wärmetauscher ist in ein Kühlmodul integrierbar. Ein Kühlmodul umfasst insbesondere mehrere Wärmetauscher, insbesondere Kühlmittelkühler, Ölkühler, Ladeluftkühler, Abgaskühler, Wärmetauscher einer Klimaanlage.Fig. 5 shows an exploded view of another heat exchanger. Identical features are provided with the same features as in the previous figures. The heat exchanger 25 has no first housing element. 8. The heat exchanger 25 can be installed as a module in a modular system. In particular, it is arranged adjacent to a fan 26 and durchströms with air L. The heat exchanger can be integrated in a cooling module. A cooling module comprises in particular a plurality of heat exchangers, in particular coolant radiator, oil cooler, intercooler, exhaust gas cooler, heat exchanger of an air conditioner.
Fig. 6a zeigt eine Draufsicht und Fig. 6b zeigt eine isometrische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels Wärmetauschers 60 mit einer Ausformung im Ein- bzw- Austrittsbereich des Gehäuseelements. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figu- ren. Beim Wärmetauscher 60 wird das Kühlmedium 17 im Eintrittsbereich durch eine Ausformung 61 , die insbesondere als Ausbuchtung ausgebildet ist, in dem Gehäuseelement 6, 7 optimal über die gesamt Breite der Scheibenpaare verteilt. Somit wird der Eintrittsbereich des ersten Mediums an seinem ganzen Umfang gekühlt.FIG. 6a shows a plan view and FIG. 6b shows an isometric view of a further exemplary embodiment heat exchanger 60 with a shaping in the inlet and outlet area of the housing element. Identical features are provided with the same reference numerals as in the previous figures. In the heat exchanger 60, the cooling medium 17 in the inlet region is distributed optimally over the entire width of the disk pairs in the housing element 6, 7 by a formation 61, which is designed in particular as a bulge. Thus, the inlet area of the first medium is cooled at its entire circumference.
Fig. 7 zeigt ein weiters Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers als U- Flow-Kühler. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren.Fig. 7 shows a further embodiment of the heat exchanger as a U-flow cooler. Identical features are provided with the same reference numerals as in the previous figures.
In einer Schnittdarstellung ist der Wärmetauscher 70 dargestellt. Der Wärmetauscher ist als so genannte U-Flow Ausführung ausgebildet. Dabei wird das Kühlmedium 15,17 axial durchgeleitet, während das erste Medium U-förmig durch den Wärmetauscher strömt. Dies wird dadurch realisiert, dass zwi- sehen zwei Scheibenpaaren ein Trennblech 71 eingelegt wird. Dieses weist im Bereich des EinVAustritts des ersten Mediums (Napfbereich) keine Öffnung auf. Während auf der entgegen gesetzten Seite eine geeignete Öffnung im Napfbereich vorhanden ist, so dass das erste Medium von der oberen Hälfte des Kühlers in die untere Hälfte strömen kann. Dabei wird die Lage des Trennblechs 71 in anderen nicht dargestellten Ausführungsformen oberhalb oder unterhalb der Mitte angeordnet, so dass entweder oberVunterhalb der Trennbleches die gleich Anzahl an Scheibenpaaren vorhanden sind oder diese ungleich verteilt sind.In a sectional view of the heat exchanger 70 is shown. The heat exchanger is designed as a so-called U-flow design. In this case, the cooling medium 15,17 is passed axially, while the first medium flows in a U-shape through the heat exchanger. This is realized in that between see two pairs of discs, a separating plate 71 is inserted. This has no opening in the region of the outlet of the first medium (cup region). While on the opposite side there is a suitable opening in the cup area, so that the first medium can flow from the upper half of the cooler into the lower half. In this case, the position of the separating plate 71 is arranged in other embodiments not shown above or below the center, so that either above the dividing plates, the same number of disc pairs are present or they are unevenly distributed.
Fig.8 zeigt ein weiters Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers als Doppelwärmetauscher. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren.8 shows a further embodiment of the heat exchanger as a double heat exchanger. Identical features are provided with the same reference numerals as in the previous figures.
Der zeigt einen Schnitt des Wärmetauschers 80 wobei das oben genannte Trennblech 81 vollständig geschlossen ist. Dadurch kann sehr einfach einIt shows a section of the heat exchanger 80 with the above-mentioned separating plate 81 is completely closed. This can be very easy
Wärmetauscher realisiert werden, der als Doppelwärmetauscher ausgebildet ist. In dem Doppelwärmetauscher 80 werden zwei Medien, ein erstes Medium und ein drittes Medium, insbesondere zwei verschiedene Medien, gekühlt werden. Dazu gibt es sowohl am unteren Ende als auch am oberen Ende des Scheibenstapels mit den Scheiben 4, 5 Öffnungen 82, 83, 84 und 85 für den EinVAustritt des ersten Mediums und des dritten Mediums. Die Strömungsrichtung der beiden Medien erfolgt dabei im Gleichstrom oder im Gegenstrom.Heat exchanger can be realized, which is designed as a double heat exchanger is. In the double heat exchanger 80, two media, a first medium and a third medium, in particular two different media, are cooled. For this purpose, there are openings 82, 83, 84 and 85 for the outlet of the first medium and of the third medium both at the lower end and at the upper end of the disk stack with the disks 4, 5. The flow direction of the two media takes place in cocurrent or in countercurrent.
Bezugszeichen 86 stellt den Austritt für das dritte Medium dar. Bezugszei- chen 87 stellt den Eintritt für das dritte Medium dar. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Eintritt 87 und der Austritt 86 vertauscht.Reference numeral 86 represents the exit for the third medium. Reference numeral 87 represents the entry for the third medium. In another embodiment, the entrance 87 and the exit 86 are interchanged.
Fig. 9 zeigt ein weiters Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers mit zweistufiger Kühlung. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren.Fig. 9 shows a further embodiment of the heat exchanger with two-stage cooling. Identical features are provided with the same reference numerals as in the previous figures.
Der Wärmetauscher 90 weist zwei Kühlmedien Kreisläufe auf. Der erste Kühlkreislauf ist ein Hochtemperaturkreislauf. Der zweite Kreislauf ist ein Niedertemperaturkreislauf. Das Kühlmittel im Hochtemperturkreislauf weist eine höhere Temperatur auf, als das Kühlmittel im Niedertemperaturkreislauf. Damit lässt sich ein Hoch- und Niedertemperatur Kühlmittelkreislauf in einem Wärmetauscher realisieren. Das Trennblech 91 ist als Rechen ausgebildet. Das Trennblech 91 ist auf die Scheibenpaare aufgeschoben, insbesondere orthogonal zur Scheibenlängsachse SLA. Weiterhin weist das Gehäuseele- ment vier Öffnungen 92, 93, 94 und 95 auf für den Aus- und/oder Eintritt der zwei Kühlmedien.The heat exchanger 90 has two cooling media circuits. The first cooling circuit is a high-temperature circuit. The second cycle is a low temperature cycle. The coolant in Hochtemperturkreislauf has a higher temperature than the coolant in the low-temperature circuit. This makes it possible to realize a high and low temperature coolant circuit in a heat exchanger. The separating plate 91 is designed as a rake. The separating plate 91 is pushed onto the pairs of discs, in particular orthogonal to the disc longitudinal axis SLA. Furthermore, the housing element has four openings 92, 93, 94 and 95 for the exit and / or entry of the two cooling media.
Bezugszeichen 97 stellt den Eintritt für das zweite Kühlmedium, insbesondere des Niedertemperaturkreislaufs dar. Bezugszeichen 96 stellt den Austritt für das zweite Kühlmedium dar. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind der Eintritt 97 und der Austritt 96 vertauscht. In einer anderen Ausfϋhrungsvariante der Wärmetauscher 90 als U-Flow- Kühler, wobei das erste und das zweite Kühlmedium einen U-Flow vollzieht, ausgebildet, analog der Ausführungsbeispiele in Figur 7 und 8.Reference numeral 97 represents the inlet for the second cooling medium, in particular the low-temperature circuit. Reference numeral 96 represents the outlet for the second cooling medium. In another embodiment, the inlet 97 and the outlet 96 are reversed. In another embodiment, the heat exchanger 90 as a U-flow cooler, wherein the first and the second cooling medium performs a U-flow, formed, analogous to the embodiments in Figure 7 and 8.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers als Doppelwärmetauschers. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Fig. 10 shows another embodiment of the heat exchanger as a double heat exchanger. Identical features are provided with the same reference numerals.
Der Wärmetauscher 100 weist einen ersten Teilwärmetauscher 101 , der mit einem Hochtemperaturkreislauf gekühlt wird und einen zweiten Teilwärmetauscher 102, der mit einem Niedertemperaturkreislauf gekühlt wird, auf. In einer anderen Ausführungsvariante sind Hochtemperaturkreislauf und Niedertemperaturkreislauf vertauscht.The heat exchanger 100 has a first partial heat exchanger 101, which is cooled by a high-temperature circuit, and a second partial heat exchanger 102, which is cooled by a low-temperature circuit. In another embodiment, high-temperature circuit and low-temperature circuit are reversed.
In den Eintritt 103 tritt das zweite Kühlmedium, insbesondere des Niedertemperaturkreislaufs, in Teilwärmetauscher 102, durchströmt diesen und verlässt den Teilwärmetauscher durch den Austritt 104. Austritt 104 und Eintritt 103 sind in einem anderen Ausführungsbeispiel vertauscht.Into the inlet 103, the second cooling medium, in particular the low-temperature circuit, enters partial heat exchanger 102, flows through it and leaves the partial heat exchanger through outlet 104. Outlet 104 and inlet 103 are interchanged in another exemplary embodiment.
Das dritte Medium tritt über den Medieneintritt 105 in den Teilwärmetauscher 102, durchströmt diesen und verlässt ihn über den Medienaustritt 106. In einer anderen Ausführungsvariante sind der Medienaustritt 106 und der Medieneintritt 107 vertauscht.The third medium enters the partial heat exchanger 102 via the media inlet 105, flows through it and leaves it via the media outlet 106. In another embodiment, the media outlet 106 and the media inlet 107 are interchanged.
Die Trennplatte 107 trennt ersten Teilwärmetauscher 102 und zweiten Teilwärmetauscher 103, insbesondere strömungsmäßig.The separating plate 107 separates the first partial heat exchanger 102 and the second partial heat exchanger 103, in particular in terms of flow.
Fig. 11 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel des in Fig. 5 dargestellten Wärmetauschers in Kreuzstromkonfiguration dar. Der Wärmetauscher 110 weist kein Gehäuse auf und ist insbesondere als Kreuzströmwärmetauscher ausgebildet. Dabei ϋberkreuzen sich die Ströme zwischen denen eine Wärmeübertragung erfolgt zumindest bereichsweise. Dabei befindet sich zwischen den Scheibenpaaren 4,5, die die Strömungskanäle für das erste Medium bilden, eine Kühlrippe. Diese ist fest mit den Scheibenpaaren 4,5 verbunden, beispielsweise gelötet, geklebt, mechanisch gefügt usw., damit eine ausreichende Wärmeleitung zwischen den Scheibenpaaren 4,5 und der Rippe sichergestellt ist. Die Rippe 111 , insbesondere die Wellrippe, wird dabei von einem Kühlmedium, z.B. Luft, durchströmt. Die Luft wird mittels eines Kühlmediumförderers L1 z.B. eines Lüfters L, bewegt. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist keine Rippe vorgesehen. In diesem Fall ist eine turbulenzerzeugende Struktur in die Scheiben eingeprägt, die die Wärmeübertragung verbessert. In einer anderen Ausführungsform die Kreuzströmer-Ausführung mit einem Gehäuse ausgeführt. Damit ergibt sich der Vorteil, dass dieser Wärmeübeträger nicht nur im Frontmodul des Fahrzeugs, also im vorderen Fahrzeugbereich, in welchem die Anströmung durch den Fahrtwind erfolgt, sondern unabhängig davon, an geeigneter Stelle im Fahrzeug mit eigener Kühlmedienförderung angebracht werden kann.11 illustrates another embodiment of the heat exchanger shown in FIG. 5 in cross-flow configuration. The heat exchanger 110 has no housing and is designed in particular as a cross-flow heat exchanger. In doing so, the currents between which a heat transfer occurs at least in some areas. In this case, there is a cooling rib between the disk pairs 4, 5, which form the flow channels for the first medium. This is firmly connected to the disk pairs 4,5, for example, soldered, glued, mechanically joined, etc., so that a sufficient heat conduction between the pairs of disks and the rib 4,5 is ensured. The rib 111, in particular the corrugated fin, is thereby flowed through by a cooling medium, for example air. The air is moved by means of a cooling medium conveyor L 1, for example, a fan L. In another embodiment, no rib is provided. In this case, a turbulence generating structure is impressed into the disks, which improves the heat transfer. In another embodiment, the Kreuzströmer execution executed with a housing. This results in the advantage that this heat transfer medium not only in the front module of the vehicle, ie in the front of the vehicle, in which the flow is made by the wind, but regardless of which can be attached to a suitable location in the vehicle with its own cooling media promotion.
Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers 120 mit einem integrierten Bypasskanal und einem Drehschieber zur Ansteuerung der Beströmung des Bypasskanals 121 und/oder des Wärmetauscherabschnitts 122. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen wie in den vorherigen Figuren.12 shows a further exemplary embodiment of a heat exchanger 120 with an integrated bypass channel and a rotary valve for controlling the flow of the bypass channel 121 and / or the heat exchanger section 122. Identical features are provided with the same reference numerals as in the previous figures.
Der Drehschieber 123 nimmt eine Bypassstellung ein und/oder eine Kühler- durchströmungsstellung. Der Drehschieber 123 weist zumindest eine Aussparung auf. In der Bypassstellung wird der Bypass 121 durchströmt. In der Kühlerstellung wird der Wärmetauscherabschnitt 122 durchströmt. In einer anderen Ausführung sind Bypass 121 und Wärmetauscherabschnitt vertauscht.The rotary valve 123 assumes a bypass position and / or a radiator throughflow position. The rotary valve 123 has at least one recess. In the bypass position, the bypass 121 is flowed through. In the cooling position, the heat exchanger section 122 is flowed through. In another embodiment, bypass 121 and heat exchanger section are reversed.
Der Drehschieber 123 kann auch eine Stellung einnehmen, in der sowohl der Bypass 121 als auch der Wärmetauscherabschnitt durchströmt werden. Der Drehschieber vollzieht eine Drehung um einen Drehwinkel, insbesondere von 90°, um von der Bypassstellung in die Wärmetauscherdurchströmungs- stellung zu gelangen.The rotary valve 123 can also assume a position in which both the bypass 121 and the heat exchanger section are flowed through. The rotary valve makes a rotation by an angle of rotation, in particular of 90 °, in order to move from the bypass position into the heat exchanger throughflow position.
Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers mit einem integrierten Bypasskanal 131 , der luftspaltisoliert ausgebildet ist. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.FIG. 13 shows a further exemplary embodiment of a heat exchanger with an integrated bypass channel 131, which is designed to be air-gap-insulated. Identical features are provided with the same reference numerals.
Der Bypasskanal 131 dient zum Bypassen von Medium, so dass das Medium nicht durch den Wärmetauscher strömt. Die Isolierung, insbesondere Luftspaltisolierung, dient zur Verhinderung bzw. Reduzierung der Wärmeübertragung zwischen Bypasskanal 131 und dem Wärmetauscher.The bypass channel 131 serves to bypass medium, so that the medium does not flow through the heat exchanger. The insulation, in particular air gap insulation, serves to prevent or reduce the heat transfer between the bypass channel 131 and the heat exchanger.
In weiteren Ausführungen der Flg. 1 bis 13 sind turbulenzerzeugenden Elemente bzw. die Turbulenzeinlagen als Stegrippen ausgebildet.In other versions of the Flg. 1 to 13, turbulence-generating elements or the turbulence inserts are designed as rib ribs.
Turbulenzeinlagen mit Stegrippen haben trotz ihrer grundsätzlich im Ver- gleich 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 ge- ringem 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.Turbulence inlays with ribbed ribs have a relatively low tendency to accumulate deposits, in comparison to other inlays, in comparison with other liners, with 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 through the A turbulent flow of the exhaust gas over large parts of the ribbed insert is a deposit of particles is reduced, whereas at longer, uniform channels ordered flows are formed, which favor the deposition of particles near the wall due to the very low flow velocity there.
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.In a preferred embodiment, the webs of the rib ribs have a length which is not more than about 10 mm, preferably not more than about 5 mm and particularly preferably not more than about 3 mm. Depending on the given installation space and internal combustion engine, there may be specific requirements for the pressure drop at the exhaust gas heat exchanger. Depending on these requirements, one of the aforementioned length ranges may be preferred.
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 gu- ten Kompromiss zwischen Verblockungsrisiko und Kühlleistung dar.Furthermore, 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. These Stegripendichten have been found in experiments to be particularly suitable. In particular, the rib ribs particularly advantageously represent a good compromise between blocking risk and cooling performance.
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 Oxi- dationskatalysator angeordnet ist. Durch einen solchen Katalysator lassen sich allgemein die Partikelgrößen, Partikeldichten und die Anteile an Kohlen- Wasserstoffen im Abgas durch Oxidation verringern. Es kann dabei ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, dass die Einlagen selber mit einer Be- schichtung zur katalytischen Oxidierung des Abgases versehen sind. Insbesondere in Verbindung mit oxidkatalytischen Mitteln kann die sinnvoll einsetzbare Dichte der Stegrippen quer zu der Abgasstrom richtung 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 Verblo- ckungen durch Ablagerungen besteht.With regard to a height of the rib ribs, it should be taken into account that at relatively high altitudes only relatively small primary surfaces, ie surfaces cooled by coolant, are available, via which the entire heat must be released into the coolant. With relatively small primary surfaces, the boil risk increases in the case of a liquid coolant. In addition, the efficiency of the deposits decreases with increasing height of the rib ribs. 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. In a preferred development of the device according to the invention, provision may be made for an oxidation catalytic converter to be arranged upstream of the plurality of flow channels. By such a catalyst can be generally reduce the particle sizes, particle densities and the proportions of hydrocarbons in the exhaust gas by oxidation. It may be additionally or alternatively provided that the deposits themselves are provided with a coating for the catalytic oxidation of the exhaust gas. In particular, in conjunction with oxidized catalytic agents, the useful usable density of the rib ribs transverse to the exhaust gas flow direction can be more than about 50 ribs / dm, in particular about 75 rib ribs / dm. As a result, a particularly large heat exchanger capacity would be achieved with a given installation space without the long-term danger of deposits being blocked.
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.In a particularly preferred embodiment, 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. In this case, in a preferred embodiment, the angle between the web walls and a main direction of the rib ribs between about 1 ° and about 45 °. In a particularly preferred embodiment, 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 high pressure loss, whereby the second range of values is suitable for achieving an optimized power density, in particular for less pressure loss sensitive applications.
Allgemein lässt sich bei der Optimierung einer Einlage mit schräg verzahnten Stegrippen eine Korrelation zwischen dem Winkel der Wandungen und einerIn general, when optimizing an insert with helical ribs, a correlation between the angle of the walls and a
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 opti- mierter 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.Determine longitudinal division of the rib. In particular, optimal Designs at small angles larger pitches I have as optimized versions with large angles. Particularly with small angles of attack, designs with moderate pressure loss can result. Particularly with large angles of attack, designs with optimized power density can result. In particular, with small angles of attack, the longitudinal pitch can be greater, with large angles of attack, the longitudinal pitch can be smaller in particular to obtain optimized versions.
In bevorzugter Ausführung ist die Vorrichtung als Stapelscheiben- Wärmetauscher ausgebildet. Sowohl hinsichtlich der Breite eines Strömungskanals als auch hinsichtlich der kostengünstigen Fertigung und Kom- binierbarkeit 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.In a preferred embodiment, 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. Alternatively, the device can also be designed as a tube bundle heat exchanger or as another known per se heat exchanger.
Allgemein bevorzugt ist die Einlage zur Verhinderung von durch das aggressive Abgas bedingter Korrosion aus einem nichtrostenden Stahl, insbesonde- re einem austenitischen Stahl, gefertigt.In general, 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.
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 a further advantageous embodiment, 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.
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, l/s ca. 2,5 bis 5 und die Länge der Stegrippen muss unterhalb dieses Grenzwertes gewählt werden. S bezeich- net die mittlere Durchtrittsbreite zwischen zwei Stegen und beträgt somit b/2-t, wobei t die Blechstärke bezeichnet. Es ergibt sich ein erforderliches Verhältnis l/s < 4, insbesondere l/s < 2. Bei hohem Verblockungsrisiko durch kritische Abgaszusammensetzung ist l/s<1 ,5, insbesondere l/s<1 zu wählen.In an advantageous development, the insert is formed of aluminum. The insert made of aluminum has a particularly low weight. Particularly advantageously, the insert made of aluminum can be formed by means of an alloy or coating for corrosion protection. Depending on the flow parameters, in particular the Reynolds number, the length of the inlet region of the flow channels, in particular tubes and / or stacking disk pairs, l / s 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. The result is a required ratio l / s <4, in particular l / s <2. For high blocking risk by critical exhaust gas composition l / s <1, 5, in particular l / s <1 to choose.
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, insbeson- dere bei ungünstiger Abgaszusammensetzung, trotz geringer Rippenoberfläche eine ausreichende Kühlerleistung gewährleistet werden kann.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 ribbed ribs is that in cases where a low density of the rib ribs in the transverse direction of flow is required to prevent blocking, in particular in the case of unfavorable exhaust gas composition, a sufficient cooling capacity can be ensured despite the small rib surface.
Der erfindungsgemäße Stapelscheiben-Wärmetauscher umfasst ein äußeres Gehäuse mit einem Deckel , wobei ein Eintritt und ein Austritt für das Ab- gas 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 Ü- bersichtlichkeit 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.The stacked plate heat exchanger according to the invention 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. Within the housing, a plurality of disc elements are provided, wherein each of the disc elements is composed of an upper half and a lower half. By means of turned-on collar, 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. Between two disc elements in each case 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 deposits are not shown for reasons of 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.
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 ange- ordnet, 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 geradever- zahnte Stegrippe bezeichnet.In a further embodiment, 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 webs, which follow each other in the exhaust gas flow direction, are arranged offset from one another by half a web width transversely to the exhaust gas flow direction, so that after each web a cutting edge adjoins a subsequent web. In the present example, 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 a ribbed insert is referred to as a straight-toothed rib.
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 defi- niert. Die Stegrippendichte 2/b beträgt im vorliegenden Beispiel etwa 40 Stegrippen/dm. Die Breite b einer Stegrippe beträgt somit etwa 5mmIn the first embodiment, 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 Stegrippendichte 2 / b is in the present example about 40 Stegrippen / dm. The width b of a Stegrippe is thus about 5mm
Die Höhe h der Stegrippen entspricht dem Abstand zweier benachbarter Scheibenelemente des Wärmetauschers und beträgt vorliegend etwa 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.
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 I für entsprechende Winkel der Wandungen W ergeben geeignete Ausführungen bei 10° mit Längsteilungen I < ca.i Omm, bei 20° mit I < ca. 6mm, bei 30° mit kca. 4mm und bei 45° mit l< ca. 2mm. Die minimale Längsteilung I liegt bei allen Winkeln bei ca. 1 mm. Die zulässige Kanalstreckung l/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.In a further embodiment of the ribbed ribbed insert, 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 I for corresponding angles of the walls W provide suitable embodiments at 10 ° with longitudinal pitches I <ca.i Omm, at 20 ° with I <about 6mm, at 30 ° with kca. 4mm and at 45 ° with l <about 2mm. The minimum longitudinal pitch I is approximately 1 mm at all angles. The permissible channel extension l / 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. As a rule, longitudinal divisions I <1 mm are difficult to produce for manufacturing reasons.
Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind beliebig miteinander kombinierbar. Die Erfindung ist auch für andere als die gezeigten Gebiete einsetzbar. The features of the various embodiments can be combined with each other. The invention can also be used for other than the areas shown.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Wärmetauscher, insbesondere zur Kühlung von Abgas, umfassend mindestens einen ersten Strömungskanal (2) eines ersten Mediums, insbesondere eines Gases, mindestens einen zweiten Strömungskanal (3) eines mindestens zweiten Mediums, insbesondere eines Kühlmediums, mindestens eine erste Scheibe (4), mindestens eine zweite Scheibe (5), wobei die erste Scheibe (4) und die zweite Scheibe (5) miteinander verbunden sind und den ersten Strömungskanal (2) des ersten Mediums bilden, mit mindestens einem Gehäuseelement (6), insbesondere einem ers- ten Gehäuseelement (7) und einem zweiten Gehäuseelement (8), welches mit der ersten Scheibe (4) und mit der zweiten Scheibe (5) den zweiten Strömungskanal (3) des zweiten Mediums bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (6, 7)durch das zweite Medium kühlbar ist.1. Heat exchanger, in particular for cooling exhaust gas, comprising at least a first flow channel (2) of a first medium, in particular a gas, at least one second flow channel (3) of an at least second medium, in particular a cooling medium, at least one first disc (4), at least one second disc (5), wherein the first disc (4) and the second disc (5) are interconnected and form the first flow channel (2) of the first medium, with at least one housing element (6), in particular a first Housing element (7) and a second housing element (8), which with the first disc (4) and with the second disc (5) form the second flow channel (3) of the second medium, characterized in that the first housing element (6, 7 ) is cooled by the second medium.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (6, 7) im Wesentlichen vollständig von dem zweiten Medium, insbesondere Kühlmedium, umströmbar ist.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the first housing element (6, 7) is substantially completely flowed around by the second medium, in particular cooling medium.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Temperatur des ersten Mediums, insbesondere des Ab- gases eines Verbrennungsmotors, vor dem Eintritt in den Wärmetauscher höher ist als die Temperatur des zweite Mediums, insbesondere des Kühlmediums, vor dem Eintritt in den Wärmetauscher.3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature of the first medium, in particular the Ab- gases of an internal combustion engine, before entering the heat exchanger is higher than the temperature of the second medium, in particular the cooling medium, before entering the heat exchanger.
4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (6, 7) aus einem ersten Material, insbesondere Aluminium oder Kunststoff, und das zweite Gehäuseelement (8) aus einem anderen zweiten Material, insbesondere Stahl, ausgebildet sind.4. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing element (6, 7) made of a first material, in particular aluminum or plastic, and the second housing element (8) made of another second material, in particular steel, are formed.
5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseelement (8) mindestens eine Gehäuseöffnung, insbesondere eine erste Gehäuseöffnung (10) für einen Eintritt (11 ) des ersten Mediums in den ersten Strömungskanal (2), insbesondere eine zweite Gehäuseöffnung (12) für einen Ausritt5. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the second housing element (8) at least one housing opening, in particular a first housing opening (10) for an inlet (11) of the first medium in the first flow channel (2), in particular a second Housing opening (12) for a ride
(13) des ersten Mediums aus dem ersten Strömungskanal (2), insbesondere eine dritte Gehäuseöffnung (14) für einen Eintritt (15) des zweiten Mediums in den zweiten Strömungskanal (3) und insbesondere eine vierte Gehäuseöffnung (16) für einen Ausritt des ersten Medi- ums aus dem zweiten Strömungskanal (3), aufweist.(13) of the first medium from the first flow channel (2), in particular a third housing opening (14) for an inlet (15) of the second medium in the second flow channel (3) and in particular a fourth housing opening (16) for a ride of the first Mediums from the second flow channel (3).
6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (6, 7)und das zweite Gehäuseelement (8) in mindestens eine Stapelrichtung Sder ersten Scheiben (4) und der zweiten Scheiben (5) offenbar sind.6. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing element (6, 7) and the second housing element (8) in at least one stacking direction Sder first discs (4) and the second discs (5) are apparent.
7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (6, 7)und das zweite Gehäuseelement (8) miteinander stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw., verbunden und/oder formschlüssig, insbesondere durch Schrauben, Clipsen, oder durch Umformen wie, Falzen, Crimpen, Bördeln usw., verbunden sind.7. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing element (6, 7) and the second housing element (8) cohesively, in particular by soldering, welding, gluing, etc., connected and / or positively, in particular by screws, clips, or by forming such as, folding, crimping, flanging, etc., are connected.
8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (6, 7) und das zweite Gehäuseelement (8) mit einem Dichtelement, insbesondere einen O-Ring, Vierkantring, eine Filmdichtung usw., gegeneinander abgedichtet sind.8. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing element (6, 7) and the second housing element (8) with a sealing element, in particular an O-ring, Vierkantring, a film seal, etc., are sealed against each other.
9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Scheibe (4) und/oder die zweite Scheibe (5) Ausprägungen (18), insbesondere turbulenzerzeugende Elemente (18) aufweisen.9. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the first disc (4) and / or the second disc (5) have embossments (18), in particular turbulence-generating elements (18).
10. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Scheiben (4) und/oder die zweiten Scheiben (5) an Scheibenenden (19) jeweils mindestens einen Napf (20) aufweisen.10. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the first discs (4) and / or the second discs (5) at the disc ends (19) each have at least one cup (20).
11. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die11. Heat exchanger according to claim 10, characterized in that the
Näpfe (20) jeweils mindestens eine Napföffnung (21 ), insbesondere zum Durchtritt des ersten Kühlmediums, aufweisen.Cups (20) each have at least one cup opening (21), in particular for the passage of the first cooling medium having.
12. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine erste Scheibe (4) mit jeweils einer zweiten Scheibe (5) ein Scheibenpaar (22) bilden und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw, miteinander verbunden sind.12. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that in each case a first disc (4) each having a second disc (5) form a disc pair (22) and are materially connected, in particular by soldering, welding, gluing, etc., together.
13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Scheibenpaare aufeinander stapelbar und an Napföffnungs- rändern stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw, miteinander verbunden sind.13. Heat exchanger according to claim 12, characterized in that a plurality of disk pairs stackable on one another and at Napföffnung cohesively, in particular by soldering, welding, gluing, etc., are interconnected.
14. Wärmetauscher nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (22) die ersten Strömungskanäle (2) für das erste Medium, insbesondere für zu kühlendes Abgas, bilden.14. Heat exchanger according to claim 12 or 13, characterized in that the pairs of discs (22) form the first flow channels (2) for the first medium, in particular for exhaust gas to be cooled.
15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Scheibenpaare (22) beabstandet voneinander angeordnet sind und auf diese Weise die zweiten Strömungskanäle (3) des zweiten Mediums, insbesondere Kühlmediums, ausgebildet sind.15. Heat exchanger according to one of claims 12 to 14, characterized in that adjacent pairs of disks (22) are arranged spaced from each other and in this way the second flow channels (3) of the second medium, in particular cooling medium, are formed.
16. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwischen dem ersten Gehäuseelement (6, 7) und einer Scheibenpaarrandfläche (24) die zweiten Strömungskanäle (3) des zweiten Mediums, insbesondere Kühlmedium, ausgebildet sind.16. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that at least between the first housing element (6, 7) and a disc pair edge surface (24), the second flow channels (3) of the second medium, in particular cooling medium, are formed.
17. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben den zweiten Strömungskanälen (3) dritte Strömungskanäle eines dritten Mediums ausgebildet sind.17. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the second flow channels (3) third flow channels of a third medium are formed.
18. Wärmetauscher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Strömungskanäle des dritten Mediums zwischen dem ersten18. Heat exchanger according to claim 17, characterized in that the third flow channels of the third medium between the first
Gehäuseelement (6, 7) und den Scheibenpaarrandflächen (24) ausgebildet sindHousing element (6, 7) and the disc pair edge surfaces (24) are formed
19. Wärmetauscher nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Strömungskanäle von den zweiten Strömungskanälen (3), insbesondere durch mindestens ein Trennwandelement, getrennt sind.19. Heat exchanger according to claim 17 or 18, characterized in that the third flow channels of the second flow channels (3), in particular by at least one partition element, are separated.
20. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch ge- kennzeichnet, dass die zweiten Strömungskanäle (3) mit dem zweiten20. Heat exchanger according to one of claims 17 to 19, character- ized in that the second flow channels (3) with the second
Medium, insbesondere Kühlmedium, eines Hochtemperaturkühlkreis- laufs beströmbar und die dritten Strömungskanäle mit einem dritten Medium, insbesondere Kühlmedium, eines Niedertemperaturkühlkreis- laufs beströmbar sind.Medium, in particular cooling medium, a high-temperature cooling circuit runaway and the third flow channels with a third medium, in particular cooling medium, a Niedertemperaturkühlkreis- are flowable beströmbar.
21. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (6, 7) integraler Bestandteil mindestens eins anderen Bauteils, insbesondere eines Wassermantels, eines Zylinderkopfes eines Verbrennungsmotors, eines Wassertanks eines Kühlmittelkühlers usw., ist.21. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing element (6, 7) integral part of at least one other component, in particular a water jacket, a cylinder head of an internal combustion engine, a water tank of a coolant radiator, etc., is.
22. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher ein zweites Gehäuseelement (8) aber kein erstes Gehäuseelement (6, 7) aufweist. 22. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger has a second housing element (8) but no first housing element (6, 7).
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WO (1) WO2007045406A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT504740B1 (en) * 2008-04-01 2009-08-15 Avl List Gmbh Internal combustion engine
EP2169338A1 (en) * 2008-03-17 2010-03-31 Behr GmbH & Co. KG Gas cooler
WO2010057603A2 (en) * 2008-11-19 2010-05-27 Voith Patent Gmbh Heat exchanger and method for production thereof
WO2016116345A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-28 Mahle International Gmbh Stacked-plate heat exchanger
EP4177459A1 (en) * 2021-11-03 2023-05-10 Caterpillar Inc. Undermount for egr cooler

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4879292B2 (en) * 2009-04-10 2012-02-22 三菱電機株式会社 Plate heat exchanger and refrigeration air conditioner
FR2949554B1 (en) * 2009-08-31 2012-08-31 Valeo Systemes Thermiques HEAT EXCHANGER
DE102009053884A1 (en) * 2009-11-20 2011-06-01 Behr Gmbh & Co. Kg Suction tube for an internal combustion engine
FR2958389B1 (en) * 2010-03-31 2012-07-13 Valeo Systemes Thermiques HEAT EXCHANGER AND BLADE FOR THE EXCHANGER
DE102010037152B4 (en) * 2010-08-25 2022-08-25 Gea Wtt Gmbh Sealed plate heat exchanger
JP5773353B2 (en) * 2011-02-15 2015-09-02 忠元 誠 Heat exchanger
JP5613092B2 (en) * 2011-03-28 2014-10-22 Jfeエンジニアリング株式会社 Gas heating system
US20120291478A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-22 Kia Motors Corporation Condenser for vehicle and air conditioning system for vehicle
US20130087317A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 Visteon Global Technologies, Inc. Internal heat exchanger with external manifolds
FR2999696B1 (en) * 2012-12-18 2018-09-14 Valeo Systemes Thermiques FLAT TUBE FOR EXHAUST AIR HEAT EXCHANGER AND HEAT EXCHANGER OF CORRESPONDING SUPERVISION AIR HEAT.
EP2803843B1 (en) * 2013-05-14 2018-02-14 Bosal Emission Control Systems NV Unit for recovering thermal energy from exhaust gas of an internal combustion engine
JP6346426B2 (en) * 2013-08-12 2018-06-20 現代自動車株式会社Hyundai Motor Company EGR gas and engine oil cooling device and control method thereof
DE102015206891A1 (en) * 2015-04-16 2016-10-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Exhaust gas recirculation assembly with exhaust manifold
DE102015206898A1 (en) * 2015-04-16 2016-10-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Exhaust gas recirculation module with controllable bypass and cylinder head with such an exhaust gas recirculation module
US20170370329A1 (en) * 2015-09-25 2017-12-28 Hanon Systems Vehicular egr cooler
KR102166999B1 (en) * 2015-10-26 2020-10-16 한온시스템 주식회사 Egr cooler
KR101816356B1 (en) * 2015-11-13 2018-01-08 현대자동차주식회사 Engine And Cooling Method For Vehicle
US10330054B2 (en) * 2016-03-24 2019-06-25 Ford Global Technologies, Llc Systems and method for an exhaust gas recirculation cooler coupled to a cylinder head
JP6473096B2 (en) * 2016-03-29 2019-02-20 ヤンマー株式会社 Engine equipment
KR101970930B1 (en) 2016-03-29 2019-08-13 얀마 가부시키가이샤 Engine gear
KR102463205B1 (en) * 2017-12-20 2022-11-03 현대자동차 주식회사 Egr cooler for vehicle
KR20200101645A (en) * 2019-02-20 2020-08-28 현대자동차주식회사 Egr cooler and engine system with the same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19547928A1 (en) * 1995-06-30 1997-01-02 Mtu Friedrichshafen Gmbh Plate-type heat-exchanger
EP1099847A2 (en) * 1999-11-10 2001-05-16 Isuzu Motors Limited Egr and oil cooling system
US6311678B1 (en) * 1999-04-29 2001-11-06 Westaflex-Automobile Internal combustion engine intake heat exchanger
FR2832791A1 (en) * 2001-11-28 2003-05-30 Valeo Thermique Moteur Sa Automobile cooling circuit heat exchanger comprises diversion pipe integrated in cooling circuit, cooling fluid penetrating heat exchanger through diversion pipe inlet port and returns through outlet port
DE20318321U1 (en) * 2003-11-06 2004-03-04 Mtu Friedrichshafen Gmbh Exhaust gas heat exchanger for motor vehicle internal combustion engine has low and high temperature branches with individual heat exchangers
FR2855602A1 (en) * 2003-05-27 2004-12-03 Valeo Thermique Moteur Sa PLATE HEAT EXCHANGER, IN PARTICULAR COOLER FOR RECIRCULATED EXHAUST GASES
WO2004113815A1 (en) * 2003-06-25 2004-12-29 Behr Gmbh & Co. Kg Device for multi-stage heat exchange and method for producing one such device

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1961533A (en) * 1931-04-01 1934-06-05 Stancliffe Ceeil Wheatley Heat interchanger for heating and cooling of fluids
FR958699A (en) * 1942-05-22 1950-03-17
US2877000A (en) * 1955-09-16 1959-03-10 Int Harvester Co Heat exchanger
JPS5147090Y2 (en) * 1972-06-30 1976-11-13
US3866674A (en) * 1973-10-01 1975-02-18 Gen Electric Gas turbine regenerator
US4436145A (en) * 1981-11-06 1984-03-13 The Garrett Corporation Charge air cooler mounting arrangement
JPS59153477U (en) * 1983-03-29 1984-10-15 東洋ラジエーター株式会社 Laminated heat exchanger
JPS625096A (en) * 1985-06-28 1987-01-12 Nippon Denso Co Ltd Lamination type heat exchanger
JPS6415082U (en) * 1987-07-16 1989-01-25
DE69103044T2 (en) * 1990-02-26 1994-11-17 Long Mfg Ltd Circular flow heat exchanger.
JPH10238969A (en) * 1997-02-25 1998-09-11 Toyo Radiator Co Ltd Cold water heat-exchanger
JP3763993B2 (en) * 1999-03-31 2006-04-05 株式会社マーレ フィルターシステムズ Multi-plate oil cooler cooling element
JP2001099582A (en) * 1999-09-29 2001-04-13 Sanyo Electric Co Ltd Plate type heat exchanger and manufacturing method
US6574950B2 (en) * 2001-10-01 2003-06-10 Ingersoll-Rand Energy Systems Corporation Thermally responsive recuperator housing
KR100945335B1 (en) * 2001-10-24 2010-03-08 베헤르 게엠베하 운트 콤파니 카게 Heat exchanger
US6892797B2 (en) * 2001-12-21 2005-05-17 Honeywell International, Inc. Heat exchanger with biased and expandable core support structure
FI118391B (en) * 2001-12-27 2007-10-31 Vahterus Oy Device for improving heat transfer in round plate heat exchangers
DE10230852A1 (en) * 2002-07-04 2004-01-22 Behr Gmbh & Co. Heat exchangers, in particular intercoolers for motor vehicles
JP2004116913A (en) * 2002-09-26 2004-04-15 Toyo Radiator Co Ltd Heat exchanger
DE10247837A1 (en) * 2002-10-14 2004-04-22 Behr Gmbh & Co. Automotive exhaust assembly heat exchanger has fluid-filled pipes linked by a funnel-shaped head piece and surrounded by a supplementary jacket
DE10349140A1 (en) * 2003-10-17 2005-05-12 Behr Gmbh & Co Kg Heat exchanger, in particular for motor vehicles
DE10353577A1 (en) * 2003-11-14 2005-06-16 Behr Gmbh & Co. Kg High temperature brazed exhaust gas heat exchanger
DE102004018197A1 (en) * 2004-04-15 2005-11-03 Modine Manufacturing Co., Racine Exhaust gas heat exchanger

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19547928A1 (en) * 1995-06-30 1997-01-02 Mtu Friedrichshafen Gmbh Plate-type heat-exchanger
US6311678B1 (en) * 1999-04-29 2001-11-06 Westaflex-Automobile Internal combustion engine intake heat exchanger
EP1099847A2 (en) * 1999-11-10 2001-05-16 Isuzu Motors Limited Egr and oil cooling system
FR2832791A1 (en) * 2001-11-28 2003-05-30 Valeo Thermique Moteur Sa Automobile cooling circuit heat exchanger comprises diversion pipe integrated in cooling circuit, cooling fluid penetrating heat exchanger through diversion pipe inlet port and returns through outlet port
FR2855602A1 (en) * 2003-05-27 2004-12-03 Valeo Thermique Moteur Sa PLATE HEAT EXCHANGER, IN PARTICULAR COOLER FOR RECIRCULATED EXHAUST GASES
WO2004113815A1 (en) * 2003-06-25 2004-12-29 Behr Gmbh & Co. Kg Device for multi-stage heat exchange and method for producing one such device
DE20318321U1 (en) * 2003-11-06 2004-03-04 Mtu Friedrichshafen Gmbh Exhaust gas heat exchanger for motor vehicle internal combustion engine has low and high temperature branches with individual heat exchangers

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2169338A1 (en) * 2008-03-17 2010-03-31 Behr GmbH & Co. KG Gas cooler
AT504740B1 (en) * 2008-04-01 2009-08-15 Avl List Gmbh Internal combustion engine
WO2010057603A2 (en) * 2008-11-19 2010-05-27 Voith Patent Gmbh Heat exchanger and method for production thereof
WO2010057603A3 (en) * 2008-11-19 2011-05-26 Voith Patent Gmbh Heat exchanger and method for production thereof
WO2016116345A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-28 Mahle International Gmbh Stacked-plate heat exchanger
US10094620B2 (en) 2015-01-21 2018-10-09 Mahle International Gmbh Stacked plate heat exchanger
EP4177459A1 (en) * 2021-11-03 2023-05-10 Caterpillar Inc. Undermount for egr cooler

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