WO2012159806A1 - Wärmeübertragungsvorrichtung - Google Patents

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WO2012159806A1
WO2012159806A1 PCT/EP2012/055759 EP2012055759W WO2012159806A1 WO 2012159806 A1 WO2012159806 A1 WO 2012159806A1 EP 2012055759 W EP2012055759 W EP 2012055759W WO 2012159806 A1 WO2012159806 A1 WO 2012159806A1
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outer housing
housing
heat transfer
transfer device
wall
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Peter Corbach
Hans-Ulrich Kühnel
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Pierburg Gmbh
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    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/0205Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/045Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a heat transfer device for an internal combustion engine having an outer housing and an inner housing, which has a partition through which an inner, through-flow of a fluid to be cooled ble channel is separated from an outer, formed between the inner housing and the outer housing coolant passage, ribs, which extend from the partition in the flow-through of the fluid to be cooled channel, recesses which are formed on the outer surface of the partition of the inner housing and projections which extend from a coolant channel facing inner wall of the outer housing in the direction of the recesses on the partition wall in that a cross section of the coolant channel is substantially constant.
  • Such heat exchangers are used for example as a cooler in internal combustion engines.
  • applications for cooling the exhaust gas and for cooling the charge air are known. In both cases, this cooling is used to improve the combustion process and thus reduce the pollution of the exhaust gas with pollutants.
  • heat exchangers and here in particular made of die-cast heat exchanger from a plurality of nested shells, from which extend ribs, in particular in the flowed through by the fluid to be cooled channel.
  • heat exchangers usually serves the base plate from which extend the ribs, as Partition wall between the coolant channel and the usually gas-carrying channel.
  • a heat exchanger having the features of the characterizing part of the main claim. Characterized in that the projections on the inner wall of the outer housing are formed by beads on the outer housing, the required amount of material is reduced by means of the beads increased strength and 5 reduced weight.
  • the training can be done, for example, in sand casting. At the same time, a coolant passage with uniform flow is produced, so that a good efficiency of the radiator is achieved with reduced fuel consumption of the internal combustion engine due to the lower weight.
  • the recesses are each formed between the rib feet, whereby the cooling surface is increased, so that in turn the efficiency is improved.
  • the recesses are each formed on the ribbed feet. This simplifies manufacture by improving the flow of liquid metal during casting. It creates castings with a uniform structure, which in turn improves the strength.
  • the ribs in the flow direction are arranged in rows one behind the other, wherein the ribs of successive rows are arranged offset from one another and the beads are formed corresponding to this offset.
  • boundary layers are dissolved, so that a good mixing of the fluid to be cooled is ensured in the flowed through by the fluid to be cooled channel, which improves the efficiency.
  • a corresponding design of the beads leads to a uniform in this embodiment in cross-section flow through the coolant channel, whereby dead spaces are prevented without flow rate of the coolant in the coolant channel and in turn the efficiency is improved.
  • the surface of the inner housing facing the coolant channel and the inner wall of the outer housing facing the coolant channel are formed continuously, so that no cross-sectional jumps occur in the channel through which the cooling fluid flows, whereby the pressure loss is reduced again and dead water areas are avoided.
  • lower power coolant pumps can be used.
  • the heat exchanger can be constructed from a few housing parts and manufactured inexpensively.
  • Heat transfer device is shown in the figures and will be described below.
  • Figure 1 shows a view of a heat transfer device according to the invention obliquely from above in three-dimensional representation.
  • FIG 2 shows a top view of the heat transfer device according to the invention according to Figure 1 in a sectional view.
  • the heat transfer device shown in the figures consists of an outer housing 2, in which a two-part inner housing 4 with an upper shell 6 and a lower shell 8, which are interconnected by friction stir welding, is arranged.
  • Both the upper shell 6 and the lower shell 8 of the inner housing 4 which are each made by die casting, for example, each have a partition 10 from which ribs 12 in cross section alternately from the upper shell 6 and the lower shell 8 in one of Cooling fluid flow channel 14 extend inside the inner housing 4.
  • This fluid may be, for example, the exhaust gas of an internal combustion engine.
  • the inner housing 4 is pushed into the outer housing 2 such that between the inner housing 4 and the outer housing 2 is formed by a coolant through-flow ble coolant channel 16 which is separated by the partition 10 of the flow-through of the fluid to be cooled channel 14.
  • a coolant through-flow ble coolant channel 16 which is separated by the partition 10 of the flow-through of the fluid to be cooled channel 14.
  • the inner housing 4 is tightly connected to the outer housing 2, so that the coolant channel 16 is formed as a closed coolant jacket.
  • the passage 14 through which the fluid to be cooled extends from an inlet 20 on the head side of the heat transfer device to an outlet 22 on the opposite side of the heat transfer device.
  • the channel 14 is divided by a middle wall 24 into two sub-channels 26, 28, wherein the first sub-channel 26 is connected to an exhaust manifold of a first cylinder group and the second sub-channel 28 is connected to an exhaust manifold of a second cylinder group of the internal combustion engine.
  • This separation prevents interference between the individual ejected exhaust pulses, which can increase the overall mass flow when using downstream check valves.
  • the middle wall 24 extends from the partition wall 10 of the lower shell 8 continuously into an opposite groove 30 which is formed in the partition wall 10 of the upper shell 6.
  • the middle wall 24 is secured by the partition wall 10 in the groove 30 by means of friction stir welding, so that an overflow of the middle wall 24 is prevented and at the same time the stability of the inner housing 4 is significantly increased by halving the existing explosive surfaces.
  • the partition wall 10 of both the lower shell 8 and the upper shell 6 of the inner housing 4 has an outer wave-shaped surface 32.
  • the wave-shaped surface 32 is achieved by recesses 34 between ribbed feet 36 of the successive rows of ribs 38.
  • the recesses 34 In the areas of the surface 32, which is located in the longitudinal direction between the rows of ribs 38, the recesses 34 only have an offset 40 extending over this area, so that the beginning of the following row of ribs 38, which is arranged in the same manner to the previous , the recesses 34 is again arranged in the spaces between the rib feet 36.
  • the outer housing 2 produced, for example, in the sand casting method has an inner wall 42, which is configured corresponding to the recesses 34 of the inner housing 4. This means that in each recess 34 between the rib feet 36, a projection 44 projects, so that the distance between the surface 32 of the inner housing 4 to the inner wall 42 of the outer housing 2 is substantially equal everywhere. It follows that the flow cross-section is substantially the same everywhere, both in the flow direction and perpendicular to the flow direction. Thus, constant coolant flows are achieved with uniform heat removal, as dead water areas largely due to the constant flow resistance can be excluded, which in turn makes a very good
  • the projections 44 are formed by beads 46, that is to say by groove-shaped depressions 48 on an outer wall 50 of the outer housing 2 for increasing the rigidity.
  • a projection 44 by displacement of the material.
  • this bead shape can also be imaged directly in the casting process, which also an increase in rigidity without increasing the material requirements is achieved.
  • thin-walled outer case 2 can be formed with sufficient strength.
  • a coolant inlet port 52 and a flange-shaped coolant outlet 54 are additionally formed, as can be seen from FIG.
  • Such a constructed heat transfer device has a good efficiency due to the uniform flow with coolant and at the same time is inexpensive to manufacture with low material costs.
  • the reduced weight saves fuel when used in an internal combustion engine.
  • the outer housing can be made of sheet metal instead of sand casting, for example, and the beads can be subsequently introduced.

Abstract

Es sind Wärmeübertragungsvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Außengehäuse (2) und einem Innengehäuse (4), welches eine Trennwand (10) aufweist, durch welche ein innerer, von einem zu kühlenden Fluid durchströmbarer Kanal (14) von einem äußeren, zwischen dem Innengehäuse (4) und dem Außengehäuse (2) ausgebildeten Kühlmittelkanal (16) getrennt ist, Rippen (12), die sich von der Trennwand (10) in den vom zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal (14) erstrecken, Ausnehmungen (34), welche an der äußeren Oberfläche (32) der Trennwand (10) des Innengehäuses (4) ausgebildet sind und Vorsprünge (44), welche sich von einer zum Kühlmittelkanal (16) weisenden Innenwand (42) des Außengehäuses (2) derart in Richtung der Ausnehmungen (34) an der Trennwand (10) erstrecken, dass ein Querschnitt des Kühlmittelkanals (16) im Wesentlichen konstant ist, bekannt. Dabei weist das Außengehäuse häufig ein zu hohes Gewicht bei zu geringer Festigkeit auf. Um dieses Problem zu lösen, wird vorgeschlagen, die Vorsprünge (44) an der Innenwand (42) des Außengehäuses (2) durch Sicken (46) am Außengehäuse (2) zu bilden.

Description

B E S C H R E I B U N G Wärmeübertragungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Außengehäuse und einem Innengehäuse, welches eine Trennwand aufweist, durch welche ein innerer, von einem zu kühlenden Fluid durchström barer Kanal von einem äußeren, zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse ausgebildeten Kühlmittelkanal getrennt ist, Rippen, die sich von der Trennwand in den vom zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal erstrecken, Ausnehmungen, welche an der äußeren Oberfläche der Trennwand des Innengehäuses ausgebildet sind und Vorsprünge, welche sich von einer zum Kühlmittelkanal weisenden Innenwand des Außengehäuses derart in Richtung der Ausnehmungen an der Trennwand erstrecken, dass ein Querschnitt des Kühlmittelkanals im Wesentlichen konstant ist.
Derartige Wärmetauscher werden beispielsweise als Kühler in Verbrennungskraftmaschinen genutzt. Hier sind beispielsweise Anwendungen zur Kühlung des Abgases als auch zur Kühlung der Ladeluft bekannt. In beiden Fällen dient diese Kühlung der Verbesserung des Verbrennungsprozesses und somit einer Verminderung der Belastung des Abgases mit Schadstoffen.
Es ist bekannt, Wärmetauscher und hier insbesondere aus Druckguss hergestellte Wärmetauscher aus mehreren ineinander angeordneten Schalen herzustellen, von denen aus sich Rippen insbesondere in den vom zu kühlenden Fluid durchströmten Kanal erstrecken. Dabei dient üblicherweise die Grundplatte, von der aus sich die Rippen erstrecken, als Trennwand zwischen dem Kühlmittelkanal und dem üblicherweise Gas führenden Kanal.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades sowie zur Vereinfachung des Gießprozesses ist es bekannt, die Trennwand des Innengehäuses wellenförmig auszubilden, um die Strömung des flüssigen Metalls im Gießprozess zu verbessern und die Oberflächen zur Wärmeübertragung zu erhöhen.
Des Weiteren ist es aus der DE 10 2007 008 865 AI bekannt, bei einem solchen Wärmetauscher, der an der Trennwand Ausnehmungen aufweist, das Außengehäuse so zu gießen, dass ein im Wesentlichen konstanter Kühlmittelspalt entsteht, indem korrespondierende Vorsprünge an der Innenwand des Außengehäuses mit gegossen werden. So wird verhindert, dass im Querschnitt zur Hauptströmungsrichtung des Kühlmittels unterschiedliche Strömungswiderstände entstehen, die zu einer ungleichmäßigen Durchströmung führen würden, so dass kältere und heißere Zonen im Wärmetauscher entstehen würden.
Dies hat jedoch den Nachteil, dass sich das Gewicht des Außengehäuses durch die entstehenden Materialanhäufungen erhöht. Des Weiteren sind die Gehäuseteile häufig einem hohen Druck ausgesetzt, der dazu führt, dass die benötigte Festigkeit bei kleineren Wandstärken nicht erreicht wird.
Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Wärmetauscher zu schaffen, der eine möglichst hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht des Außengehäuses aufweist. Dabei soll ein gleichmäßiger Strömungswiderstand m Kühlmittelmantel erhalten bleiben.
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs gelöst. Dadurch, dass die Vorsprünge an der Innenwand des Außengehäuses durch Sicken am Außengehäuse gebildet sind, wird die benötigte Materialmenge bei mittels der Sicken erhöhter Festigkeit und 5 verringertem Gewicht verringert. Die Ausbildung kann beispielsweise im Sandguss erfolgen. Gleichzeitig wird ein Kühlmittelkanal mit gleichmäßiger Durchströmung hergestellt, so dass ein guter Wirkungsgrad des Kühlers bei verringertem Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors aufgrund des geringeren Gewichts erzielt wird.
o
Vorzugsweise sind die Ausnehmungen jeweils zwischen den Rippenfüßen ausgebildet, wodurch die Kühlfläche vergrößert wird, so dass wiederum der Wirkungsgrad verbessert wird. In einer hierzu alternativen Ausbildung sind die Ausnehmungen jeweils an den Rippenfüßen ausgebildet. Dies vereinfacht die Herstellung durch Verbesserung des Flusses des flüssigen Metalls beim Gießen. Es entstehen Gussteile mit gleichmäßigem Gefüge, wodurch wiederum die Festigkeit verbessert wird.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind die Rippen in Strömungsrichtung in Reihen hintereinander angeordnet, wobei die Rippen hintereinander liegender Reihen versetzt zueinander angeordnet sind und die Sicken korrespondierend zu diesem Versatz ausgebildet sind. So werden Grenzschichten aufgelöst, so dass eine gute Durchmischung des zu kühlenden Fluids im vom zu kühlenden Fluid durchströmten Kanal sichergestellt wird, was den Wirkungsgrad verbessert. Eine entsprechende Ausbildung der Sicken führt zu einer auch in dieser Ausführung im Querschnitt gleichmäßigen Durchströmung des Kühlmittelkanals, wodurch Toträume ohne Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Kühlmittelkanal verhindert werden und wiederum der Wirkungsgrad verbessert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zum Kühlmittelkanal weisende Oberfläche des Innengehäuses und die zum Kühlmittelkanal weisende Innenwand des Außengehäuses stetig ausgebildet, so dass keine Querschnittssprünge im vom Kühlfluid durchströmten Kanal entstehen, wodurch erneut der Druckverlust verringert wird und Totwassergebiete vermieden werden. So können Kühlmittelpumpen geringerer Leistung verwendet werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das Innengehäuse im Druckgussverfahren und das Außengehäuse im Sandgussverfahren hergestellt ist. So kann der Wärmetauscher aus wenigen Gehäuseteilen aufgebaut und kostengünstig hergestellt werden.
Es wird deutlich, dass durch derartige Ausführungsformen einer Wärmeübertragungsvorrichtung der Kühlwirkungsgrad bei verbesserter Festigkeit und geringerem Materialaufwand zumindest beibehalten werden kann. Durch das reduzierte Gewicht werden Kosten für Rohstoffe eingespart und der K ra fts tof f v e r b ra u c h gesenkt.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Wärmeübertragungsvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung von schräg oben in dreimdimensionaler Darstellung.
Figur 2 zeigt eine Kopfansicht der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß Figur 1 in geschnittener Darstellung. Die in den Figuren dargestellte Wärmeübertragungsvorrichtung besteht aus einem Außengehäuse 2, in welchem ein zweiteiliges Innengehäuse 4 mit einer Oberschale 6 und einer Unterschale 8, die durch Rührreibschweißen miteinander verbunden sind, angeordnet ist.
Sowohl die Oberschale 6 als auch die Unterschale 8 des Innengehäuses 4, welche beispielsweise jeweils im Druckgussverfahren hergestellt sind, weisen jeweils eine Trennwand 10 auf, von der aus sich Rippen 12 im Querschnitt abwechselnd von der Oberschale 6 und der Unterschale 8 in einen von einem zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal 14 im Innern des Innengehäuses 4 erstrecken. Dieses Fluid kann beispielsweise das Abgas eines Verbrennungsmotors sein.
Das Innengehäuse 4 ist derartig in das Außengehäuse 2 geschoben, dass zwischen dem Innengehäuse 4 und dem Außengehäuse 2 ein von einem Kühlmittel durchström barer Kühlmittelkanal 16 gebildet wird, der durch die Trennwand 10 von dem vom zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal 14 getrennt ist. Über Flanschverbindungen 18 wird das Innengehäuse 4 dicht mit dem Außengehäuse 2 verbunden, so dass der Kühlmittelkanal 16 als geschlossener Kühlmittelmantel ausgebildet ist.
Der vom zu kühlenden Fluid durchströmbare Kanal 14 erstreckt sich von einem Einlass 20 an der Kopfseite der Wärmeübertragungsvorrichtung zu einem Auslass 22 an der gegenüberliegenden Seite der Wärmeübertragungsvorrichtung. Der Kanal 14 ist durch eine Mittelwand 24 in zwei Teilkanäle 26, 28 unterteilt, wobei der erste Teilkanal 26 mit einem Abgaskrümmer einer ersten Zylindergruppe verbunden ist und der zweite Teilkanal 28 mit einem Abgaskrümmer einer zweiten Zylindergruppe des Verbrennungsmotors verbunden ist. Durch diese Trennung werden Interferenzen zwischen den einzelnen ausgestoßenen Abgaspulsen verhindert, wodurch bei Verwendung nachgeschalteter Rückschlagklappen der Gesamtmassenstrom erhöht werden kann. Die Mittelwand 24 erstreckt sich dabei von der Trennwand 10 der Unterschale 8 durchgängig bis in eine gegenüberliegende Nut 30, die in der Trennwand 10 der Oberschale 6 ausgebildet ist. Die Mittelwand 24 wird durch die Trennwand 10 hindurch in der Nut 30 mittels Rührreibschweißen befestigt, so dass ein Überströmen der Mittelwand 24 verhindert wird und gleichzeitig die Stabilität des Innengehäuses 4 durch Halbierung der vorhandenen Sprengflächen deutlich erhöht wird.
Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Trennwand 10 sowohl der Unterschale 8 als auch der Oberschale 6 des Innengehäuses 4 eine äußere wellenförmige Oberfläche 32 aufweist. Die wellenförmige Oberfläche 32 wird durch Ausnehmungen 34 zwischen Rippenfüßen 36 der hintereinanderliegenden Rippenreihen 38 erzielt. In den Bereichen der Oberfläche 32, welche in Längsrichtung zwischen den Rippenreihen 38 gelegen ist, weisen die Ausnehmungen 34 lediglich einen sich über diesen Bereich erstreckenden Versatz 40 auf, so dass mit Beginn der folgenden Rippenreihe 38, welche in gleicher Weise versetzt zur vorherigen angeordnet ist, die Ausnehmungen 34 erneut in den Zwischenräumen zwischen den Rippenfüßen 36 angeordnet ist.
Das beispielsweise im Sandgussverfahren hergestellte Außengehäuse 2 weist eine Innenwand 42 auf, welche korrespondierend zu den Ausnehmungen 34 des Innengehäuses 4 ausgestaltet ist. Dies bedeutet, dass in jede Ausnehmung 34 zwischen den Rippenfüßen 36 ein Vorsprung 44 ragt, so dass der Abstand der Oberfläche 32 des Innengehäuses 4 zur Innenwand 42 des Außengehäuses 2 überall im Wesentlichen gleich ist. Daraus folgt, dass der Durchströmungsquerschnitt sowohl in Strömungsrichtung als auch senkrecht zur Durchströmungsrichtung im Wesentlichen überall gleich ist. So werden konstante Kühlmittelströme mit gleichmäßigem Wärmeaustrag erreicht, da Totwassergebiete aufgrund des konstanten Strömungswiderstandes weitestgehend ausgeschlossen werden können, wodurch wiederum ein sehr guter
Kühlwirkungsgrad erreicht wird.
Die Vorsprünge 44 werden erfindungsgemäß durch Sicken 46 gebildet, also durch rinnenförmige Vertiefungen 48 an einer Außenwand 50 des Außengehäuses 2 zur Erhöhung der Steifigkeit. Jeweils gegenüberliegend, also an der Innenwand 42, entsteht bei einer nachträglichen Ausbildung einer Sicke 46 ein Vorsprung 44 durch Verdrängung des Materials. Selbstverständlich kann diese Sickenform aber auch direkt im Gießprozess abgebildet werden, wodurch ebenfalls eine Erhöhung der Steifigkeit ohne Erhöhung des Materialbedarfs erreicht wird. Somit können dünnwandige Außengehäuse 2 mit ausreichender Festigkeit ausgebildet werden. Die Sicken folgen dabei mit ihrem Verlauf den Ausnehmungen 34 an der äußeren Oberfläche 32 des Innengehäuses 4.
Am Außengehäuse 2 ist zusätzlich ein Kühlmitteleinlassstutzen 52 sowie ein flanschförmiger Kühlmittelauslass 54 ausgebildet, wie aus Figur 1 ersichtlich ist.
Eine derartig aufgebaute Wärmeübertragungsvorrichtung weist aufgrund der gleichmäßigen Durchströmung mit Kühlmittel einen guten Wirkungsgrad auf und ist gleichzeitig kostengünstig mit geringem Materialaufwand herzustellen. Durch das verringerte Gewicht kann Kraftstoff bei der Verwendung in einem Verbrennungsmotor eingespart werden.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Insbesondere kann das Außengehäuse statt aus Sandguss beispielsweise aus Blech hergestellt und die Sicken nachträglich eingebracht werden. Des Weiteren ist es möglich, die Ausnehmungen am Innengehäuse jeweils an den Rippenfüßen auszubilden, wodurch die Gießbarkeit deutlich verbessert wird. Auch ist es selbstverständlich möglich, eine andere Aufteilung der unterschiedlichen Gehäuseteile vorzunehmen und insbesondere die Verbindungsebenen zu versetzen. Weitere konstruktive Änderungen sind ebenfalls denkbar.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit
einem Außengehäuse (2) und
einem Innengehäuse (4), welches eine Trennwand (10) aufweist, durch welche ein innerer, von einem zu kühlenden Fluid durchströmbarer Kanal (14) von einem äußeren, zwischen dem Innengehäuse (4) und dem Außengehäuse (2) ausgebildeten Kühlmittelkanal (16) getrennt ist,
Rippen (12), die sich von der Trennwand (10) in den vom zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal (14) erstrecken,
Ausnehmungen (34), welche an der äußeren Oberfläche (32) der Trennwand (10) des Innengehäuses (4) ausgebildet sind und
Vorsprünge (44), welche sich von einer zum Kühlmittelkanal (16) weisenden Innenwand (42) des Außengehäuses (2) derart in Richtung der Ausnehmungen (34) an der Trennwand (10) erstrecken, dass ein Querschnitt des Kühlmittelkanals (16) im Wesentlichen konstant ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorsprünge (44) an der Innenwand (42) des Außengehäuses (2) durch Sicken (46) am Außengehäuse (2) gebildet sind.
2. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmungen (34) jeweils zwischen Rippenfüßen (36)
ausgebildet sind.
3. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (34) jeweils an den Rippenfüßen (36) ausgebildet sind.
4. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rippen (12) in Strömungsrichtung des zu kühlenden Fluids in Reihen hintereinander angeordnet sind, wobei die Rippen (12) hintereinander liegender Rippenreihen (38) versetzt zueinander angeordnet sind und die Sicken (46) korrespondierend zu diesem Versatz (40) ausgebildet sind.
5. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zum Kühlmittelkanal (16) weisende Oberfläche (32) des Innengehäuses (4) und die zum Kühlmittelkanal (16) weisende Innenwand (42) des Außengehäuses (2) stetig ausgebildet sind.
6. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Innengehäuse (4) im Druckgussverfahren hergestellt ist.
7. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Außengehäuse (2) im Sandgussverfahren hergestellt ist.
PCT/EP2012/055759 2011-05-24 2012-03-30 Wärmeübertragungsvorrichtung WO2012159806A1 (de)

Priority Applications (3)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014086558A1 (de) * 2012-12-07 2014-06-12 Pierburg Gmbh Wärmetauscher für eine verbrennungskraftmaschine

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2978795A1 (en) 2015-03-16 2016-09-22 Dana Canada Corporation Heat exchangers with plates having surface patterns for enhancing flatness and methods for manufacturing same
CN106052466B (zh) * 2015-04-23 2018-03-13 山东大学 一种分流密封垫间距变化的板式换热器密封垫片
CN106091785B (zh) * 2015-04-23 2018-05-15 山东大学 一种板片结构优化的板式换热器
CN106052463B (zh) * 2015-04-23 2018-03-13 山东大学 一种波纹换热板片

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007125416A2 (en) * 2006-04-28 2007-11-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Heat exchanger
EP1962041A2 (de) * 2007-02-23 2008-08-27 Pierburg GmbH Wärmeübertragungsvorrichtung
DE102008012930B3 (de) * 2008-03-06 2009-06-04 Pierburg Gmbh Verfahren zur Herstellung von Wärmeübertragungsvorrichtungen

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1649097A (en) * 1924-08-25 1927-11-15 Charles L Bryant Heating
US2291985A (en) * 1940-05-07 1942-08-04 Donald H Powers Finned tube and method of producing the same
JPS5923581U (ja) * 1982-07-30 1984-02-14 カルソニックカンセイ株式会社 ラジエ−タ内蔵式二重管形オイルク−ラ
JPH0435208Y2 (de) * 1984-09-26 1992-08-20
EP0218930A1 (de) * 1985-09-14 1987-04-22 Norsk Hydro A/S Kühler
US4986349A (en) * 1987-09-30 1991-01-22 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Heat exchanger
JPH0161566U (de) * 1987-10-05 1989-04-19
DE9015510U1 (de) * 1990-11-13 1992-03-12 Hoermansdoerfer, Gerd, 3167 Burgdorf, De
JPH0861876A (ja) * 1994-08-25 1996-03-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換器用伝熱管
JP4069570B2 (ja) * 2000-03-16 2008-04-02 株式会社デンソー 排気熱交換器
JP3811123B2 (ja) * 2002-12-10 2006-08-16 松下電器産業株式会社 二重管式熱交換器
DE102004019554C5 (de) * 2004-04-22 2014-03-27 Pierburg Gmbh Abgasrückführsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
DE202006009464U1 (de) * 2005-09-23 2006-09-14 Pierburg Gmbh Wärmetauscher
DE102005058204B4 (de) * 2005-12-02 2008-07-24 Pierburg Gmbh Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
JP2007218486A (ja) * 2006-02-15 2007-08-30 Hitachi Cable Ltd 熱交換器用伝熱管及びこれを用いた熱交換器
US20070235173A1 (en) * 2006-04-10 2007-10-11 Aaf-Mcquary Inc. Shell and tube evaporator
JP5264734B2 (ja) * 2006-09-19 2013-08-14 ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー 内燃機関用の熱交換器
JP2009162395A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Showa Denko Kk 二重管式熱交換器
US20100224173A1 (en) * 2009-03-09 2010-09-09 Herve Palanchon Heat Exchanger with Cast Housing and Method of Making Same
JP2011191034A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Showa Denko Kk 二重管式熱交換器
SE535091C2 (sv) * 2010-05-28 2012-04-10 Webra Technology Ab En kylanordning och en metod för att tillverka en kylanordning
IT1406069B1 (it) * 2010-09-16 2014-02-06 Dytech Dynamic Fluid Tech Spa Scambiatore di calore particolarmente per un impianto di condizionamento aria di un veicolo

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007125416A2 (en) * 2006-04-28 2007-11-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Heat exchanger
EP1962041A2 (de) * 2007-02-23 2008-08-27 Pierburg GmbH Wärmeübertragungsvorrichtung
DE102007008865B3 (de) 2007-02-23 2008-08-28 Pierburg Gmbh Wärmeübertragungsvorrichtung
DE102008012930B3 (de) * 2008-03-06 2009-06-04 Pierburg Gmbh Verfahren zur Herstellung von Wärmeübertragungsvorrichtungen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014086558A1 (de) * 2012-12-07 2014-06-12 Pierburg Gmbh Wärmetauscher für eine verbrennungskraftmaschine

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