DE102007049665A1

DE102007049665A1 - Wärmeaustauscher

Info

Publication number: DE102007049665A1
Application number: DE102007049665A
Authority: DE
Inventors: Yuu Kariya Oofune; Takayuki Kariya Hayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2008-05-15
Also published as: US7984753B2; CN102062025A; JP2008121658A; JP4775287B2; CN101165332B; US20080169093A1; CN101165332A; CN102062025B

Abstract

Ein Wärmeaustauscher umfasst erste Rohre (210, 210A) und ein zweites Rohr (270) in einem Gehäuse (230). Die ersten Rohre (210, 210A) sowie das zweite Rohr (270) sind in Lagen derart angeordnet, dass erste Räume (215) zwischen den benachbarten ersten Rohren (210, 210A) gebildet werden, und ein zweiter Raum (219) auf einem Umfang des zweiten Rohres (270) definiert wird. Enden der ersten Rohre (210, 210A) sowie das zweite Rohr (270) sind mit einer Kernplatte (260) derart verbunden, dass die ersten innerhalb der ersten Rohre (210, 210A) definierten Fluidkanäle (214) sowie das zweite Rohr (270) in Verbindung mit einem Verbindungsflansch (251) stehen, und die ersten und zweiten Räume (215, 219) vom Verbindungsflansch (251) getrennt sind. Das Gehäuse (230) umfasst eine Aufweitung (231, 235), die in Verbindung mit den ersten Räumen (215) steht, sowie eine Seitenwandung, die in Kontakt mit einer Seitenwandung eines endseitigen ersten Rohres (210A) steht, das benachbart dem zweiten Rohr (270) derart positioniert ist, dass der zweite Raum (219) von den ersten Räumen (215) und der Verbindungskammer getrennt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, der beispielsweise als Abgaswärmeaustauscher für ein Abgasrezirkulationssystem einer Brennkraftmaschine Verwendung findet, um den Wärmeaustausch zwischen einem Abgas und einem Kühlmittel vorzunehmen.
In einem Abgasrezirkulationssystem (im Folgenden EGR-System genannt) wird ein Abgas aus einer Brennkraftmaschine teilweise gegen eine Einlassseite der Maschine rückgeführt. Ein Abgaswärmeaustauscher ist angeordnet, um den Wärmeaustausch zwischen einem Kühlmittel und dem Teil des Abgases (im Folgenden EGR-Gas genannt) vorzunehmen, der zur Einlassseite des Motors oder der Maschine rückgeführt werden soll, um hierdurch das EGR-Gas zu kühlen.
Im EGR-System wird das Volumen von Stickoxiden reduziert. Da das EGR-Gas zur Einlassseite des Motors, nachdem es durch den Wärmeaustauscher gekühlt ist, rückgeführt wird, wird der Effekt der Reduzierung der Stickoxide weiter verbessert. Wird das EGR-Gas lediglich rezirkuliert, dann wird der Anteil der Emissionen partikelförmigen Materials und die Menge an Kohlenwasserstoffemissionen entsprechend den Arbeitsbedingungen der Brennkraftmaschine erhöht. Das heißt, das EGR-Gas hat eine optimale Temperatur, welche die Menge an Stickoxidemissionen und partikelförmigen Materialien reduzieren kann.
Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2004-257366 offenbart einen EGR-Wärmeaustauscher für ein EGR-System. Der offenbarte Wärmeaustauscher, der über Kühlkanäle zum Kühlen des EGR-Gases durch ein Motorkühlmittel sowie Bypasskanäle, in denen das EGR-Gas strömt, verfügt, wird nicht gekühlt. Die Bypasskanäle sind umgeben von mit Luft gefüllten Schichten, so dass das durch die Bypasskanäle gehende EGR-Gas nicht gekühlt wird. Die EGR-Kühlkanäle und die Bypasskanäle sind parallel zueinander angeordnet. Beim offenbarten EGR-System wer den die Volumina des in die EGR-Kühlkanäle und die Bypasskanäle strömenden EGR-Gases geregelt durch ein Schaltventil, das mit dem EGR-Wärmeaustauscher in Reihe verbunden ist, wodurch die Temperatur des EGR-Gases auf maximale Temperatur geregelt wird.
Bei dem offenbarten EGR-Wärmeaustauscher sind Kühlrohre, welche die EGR-Kühlkanäle definieren, und Bypassrohre, die die Bypasskanäle definieren, auf einer Innenseite eines röhrenförmigen Gehäuses gestapelt. Hauben oder Schutzkappen sind mit den Enden des röhrenförmigen Gehäuses verbunden, um den EGR-Wärmeaustauscher an einen EGR-Gaskanal des EGR-Systems zu fixieren. Beim Gehäuse ist eine Trennwand zwischen den Kühlrohren und den Bypassrohren derart vorgesehen, dass die Innenseite des Gehäuses in zwei Räume getrennt wird.
Die Kühlrohre sind in einem ersten Raum angeordnet, die Bypassrohre in einem zweiten Raum. Das Motorkühlmittel wird in den ersten Raum eingeführt, so dass der Wärmeaustausch zwischen dem Motorkühlmittel und dem durch die Kühlrohre gehenden EGR-Gas durch die Kühlrohre vorgenommen wird. Andererseits wird Luft im zweiten Raum anstatt des Motorkühlmittels eingeschlossen. Luftgefüllte Schichten werden nämlich außerhalb der Bypassrohre im zweiten Raum gebildet. Daher wird das durch die Bypassrohre gehende EGR-Gas kaum gekühlt. Bei dieser Konstruktion jedoch ist es notwendig, luftdicht und vollständig die Trennwand gegen die Innenflächen des Gehäuses zu fixieren bzw. zu befestigen.
Die Erfindung wurde im Hinblick auf Vorstehendes gemacht, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeaustauscher zur Durchführung des Wärmeaustausches zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid zur Verfügung zu stellen, der von einem Aufbau ist, bei dem ein Raum, in dem der Wärmeaustausch nicht vorgenommen wird, von einem Raum, in welchem der Wärmeaustausch vorgenommen wird, getrennt wird, ohne dass eine Trennwand erforderlich wäre.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Wärmeaustauscher ein Gehäuse, eine Vielzahl erster Rohre und ein zweites Rohr. Die Vielzahl von ersten Rohren sind im Gehäuse angeordnet und unter bestimmten Intervallen derart geschichtet, dass die ersten Räume zwischen den benachbarten ersten Rohren geschaffen werden. Die ersten Rohre definieren innen erste Fluidkanäle, die es dem ersten Fluid ermöglichen, zu strömen. Die ersten Räume definieren zweite Fluidkanäle, die es dem zweiten Fluid ermöglichen, zu strömen. Das zweite Rohr ist im Gehäuse und längs erster stirnseitiger Rohre angeordnet, bei dem es sich um eines aus der Vielzahl der ersten Rohre handelt, die in einer Endschicht angeordnet sind, derart, dass ein zweiter Raum auf dem Umfang des zweiten Rohres definiert wird. Das zweite Rohr definiert einen anderen ersten Fluidkanal innen, um dem ersten Fluid das Strömen zu ermöglichen. Der Wärmeaustauscher umfasst weiterhin einen Verbindungsflansch und eine Kernplatte. Der Verbindungsflansch ist an Enden der ersten Rohre und des zweiten Rohres angeordnet. Die Kernplatte ist mit den Enden der ersten Rohre und dem zweiten Rohr derart gekuppelt, dass die ersten Fluidkanäle in Verbindung mit dem Verbindungsflansch kommen, und die zweiten Fluidkanäle und der zweite Raum vom Verbindungsflansch getrennt sind. Das Gehäuse umfasst eine Gehäuseseitenwand und eine erste Aufweitung. Die Gehäuseseitenwand ist längs Seitenwandungen der Vielzahl erster Rohre und des zweiten Rohres angeordnet. Die erste Aufweitung expandiert von der Gehäuseseitenwandung in einer Richtung vom Gehäuse nach außen und bildet hierin eine erste Verbindungskammer. Die erste Verbindungskammer steht in Verbindung mit den zweiten Fluidkanälen. Die Gehäuseseitenwand verfügt über eine Innenfläche, die in Kontakt mit der Seitenwand des ersten endseitigen Rohres derart steht, dass der zweite Raum von der ersten Verbindungskammer und den zweiten Fluidkanälen getrennt wird.
Somit wird der Wärmeaustausch zwischen dem ersten in den ersten Rohren strömenden Fluid und dem zweiten in den zweiten Fluidkanälen strömenden Fluid, die zwischen benachbarten ersten Rohren angeordnet sind, durchgeführt. Da andererseits der zweite Raum von der ersten Verbindungskammer und den zweiten Fluidkanälen getrennt ist, strömt das zweite Fluid nicht in dem zweiten Raum. Der zweite Raum ist nämlich auf dem Umfang des zweiten Rohres vorgesehen und dient als wärmesiolierender Raum; der Wärmeaustausch wird im zweiten Rohr nicht vorgenommen. Damit liefert das zweite Rohr einen Bypasskanal, und das erste im Bypasskanal strömende Fluid tauscht Wärme mit dem zweiten Fluid nicht aus. Der zweite Raum ist vom ersten Raum getrennt, ohne dass eine Trennwand erforderlich wäre.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Wärmeaustauscher eine Vielzahl von Rohren, ein Platten- oder Blechelement, das mit der Viel zahl von Rohren verbunden ist, sowie ein Verbindungselement, das mit einem zweiten Fluidkreis, durch welchen ein zweites Fluid strömt, verbunden werden soll. Jedes der Rohre definiert einen ersten Fluidkanal hierin, der es dem ersten Fluid ermöglicht, zu strömen und umfasst Rohrhauptwandungen. Wenigstens eine der Rohrhauptwandungen jedes Rohres umfasst einen Vorsprung und eine Nut bzw. Vertiefung. Der Vorsprung steht vom Rohr aus in einer Richtung nach außen längs eines Umfangsendes der Rohrhauptwandung vor. Die Nut oder Vertiefung ist auf dem Umfangsende der Rohrhauptwandung angeordnet und von einem Ende des Vorsprungs aus vertieft. Die Rohre sind so gestapelt, dass die Rohrhauptwandungen einander gegenüberstehen, Räume sind zwischen den sich gegenüberstehenden Rohrhauptwandungen benachbarter Rohre und den Vorsprüngen definiert, und Öffnungen sind durch die Vertiefungen oder Nuten auf den Seitenwandungen der Rohre vorgesehen, um die Verbindung mit den Räumen herzustellen. Das Platten- oder Blechelement umfasst einen Wandteil oder eine Ausbauchung bzw. Stanzsicke. Der Wandteil ist längs der Seitenwandungen der Rohre angeordnet und vertilgt über eine Innenfläche, die wenigstens eine der Öffnungen derart schließt, dass der Raum entsprechend der durch die Innenfläche geschlossenen Öffnung geschlossen wird, um einen wärmeisolierenden Raum zu schaffen. Die Ausbauchung weitet sich vom Wandteil aus und definiert eine Verbindungskammer hierin. Die Ausbauchung ist definiert an einem Ort entsprechend den verbleibenden Öffnungen, derart, dass die Räume entsprechend den verbleibenden Öffnungen in Verbindung mit der Verbindungskammer durch die verbleibenden Öffnungen stehen und zweite Fluidkanäle, durch welche das zweite Fluid strömt, definieren. Das Verbindungselement ist mit der Ausbauchung verbunden und steht in Verbindung mit der Verbindungskammer.
Somit strömt das zweite Fluid durch die Räume, die in Verbindung mit der Verbindungskammer der Ausbauchung stehen. Andererseits strömt das zweite Fluid nicht in den wärmeisolierenden Raum, da dessen Öffnung durch den Wandteil des Blech- oder Plattenelements geschlossen ist. Damit wird der Raum, in welchem der Wärmeaustausch nicht stattfindet, getrennt von dem Raum, in welchem der Wärmeaustausch stattfindet, ohne dass eine Trennwand erforderlich würde.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der beiliegenden Zeich nungen, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugzahlen bezeichnet sind und in denen:
1 eine schematische Draufsicht auf einen EGR-Gaskühler nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ist eine schematische Seitenansicht des EGR-Gaskühlers, längs eines Pfeils II in 1 gesehen;
3 ist eine schematische Stirnansicht des EGR-Gaskühlers, längs des Pfeils III in 1 gesehen;
4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des EGR-Gaskühlers gemäß der ersten Ausführungsform;
5A ist eine Draufsicht eines Rohres des EGR-Gaskühlers gemäß der ersten Ausführungsform;
5B ist eine Seitenansicht des Rohres gemäß der ersten Ausführungsform;
5C ist eine Druntersicht des Rohres gemäß der ersten Ausführungsform;
6 ist ein schematischer Schnitt durch einen Teil des Rohres, als ein Beispiel genommen, längs einer Linie VI-VI in 5B gemäß der ersten Ausführungsform;
7 ist ein schematischer Schnitt durch einen Teil des Rohres nach einem anderen Beispiel, genommen an einer Stelle entsprechend der Linie VI-VI in 5B gemäß der ersten Ausführungsform;
8 ist eine schematische Seitenansicht eines Stapels von Rohren des EGR-Gaskühlers gemäß der ersten Ausführungsform;
9 ist ein schematischer Schnitt durch den EGR-Gaskühler längs der Linie IX-IX in 1;
10 ist ein Teilschnitt eines Verbindungsteils von Gehäuseelementen eines Gehäuses des Gaskühlers gemäß der ersten Ausführungsform;
11 ist ein Teilschnitt durch den EGR-Gaskühler längs der Linie XI-XI in 1;
12 ist ein schematischer Schnitt durch einen EGR-Gaskühler, gelegt an einer Stelle entsprechend der Linie XI-XI in 1 als Beispiel, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ist ein schematischer Querschnitt durch den EGR-Gaskühler, gelegt an einer Stelle entsprechend der Linie XI-XI in 1 als weiteres Beispiel, gemäß der zweiten Ausführungsform;
14 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines EGR-Gaskühlers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
15 ist ein schematischer Schnitt durch den EGR-Gaskühler, gelegt an einer Stelle entsprechend der Linie XI-XI in 1 gemäß der dritten Ausführungsform.
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun mit Bezug auf die 1 bis 11 beschrieben werden. Ein in 1 gezeigter Wärmeaustauscher 100 wird beispielsweise als EGR-Gaskühler für ein Abgasrezirkulationssystem (EGR-System) eines Dieselmotors verwendet.
Beim EGR-System wird ein aus dem Motor ausgetragenes Abgas teilweise in eine Brennkammer mit Einlassluft eingeführt. Der EGR-Gaskühler 100 ist auf einem EGR-Kanal angeordnet, der ein EGR-Abgasrohr mit einem Motoreinlassrohr verbindet. Der EGR-Gaskühler 100 nimmt im Allgemeinen den Wärmeaustausch zwischen einem Abgas (einem ersten Fluid), das zum Einlassrohr rückzuführen ist, und einem Motorkühlmittel (beispielsweise einem zweiten Fluid) vor, wodurch das Abgas gekühlt wird.
Spezifisch hat der EGR-Gaskühler 100 Kühlkanäle C1, durch welche das Abgas strömt, das durch Wärmeaustausch mit dem Motorkühlmittel gekühlt werden soll, sowie Bypasskanäle B1, durch welche das Abgas, das nicht gekühlt werden soll, strömt. Die Volumina des in den Kühlkanälen C1 und den Bypasskanälen B1 strömenden Abgases werden beispielsweise geregelt durch ein Regelventil, das auf einer Einlassseite des EGR-Gaskühlers 100 angeordnet ist. Das heißt, da das Volumen des durch die Kühlkanäle C1 gehenden Abgases und das Volumen des durch die Bypasskanäle C1 gehenden Abgases geregelt werden, kann die Temperatur des Abgases an einer Auslassseite des EGR-Gaskühlers 100, das ist die Temperatur des EGR-Gases, das in das Einlassrohr eingeführt werden soll, auf eine vorbestimmte Temperatur geregelt werden.
Als Nächstes soll der Aufbau eines EGR-Gaskühlers 100 beschrieben werden. In den Zeichnungen bezeichnet CL Ströme des Motorkühlmittels und Pfeile EG bezeichnen Ströme des Abgases.
Der EGR-Gaskühler 100 umfasst im Allgemeinen Rohre 110, ein Gehäuse 130 sowie Verbindungsflansche 151 und dergleichen. Komponententeile des EGR-Gaskühlers 100 sind aus Materialien wie rostfreiem Stahl gemacht, die über ausreichende Beständigkeit gegen Korrosion und Wärme verfügen, da der EGR-Gaskühler 100 direkt das Kühlmittel und das Abgas kontaktiert. Die jeweiligen Komponententeile werden beispielsweise durch Löten oder Schweißen verbunden.
Wie in den 4 bis 6, 9 und 11 gezeigt, hat jedes der Rohre 110 eine im Wesentlichen flache röhrenförmige Gestalt und definiert einen Gaskanal (ersten Fluidkanal) 114 hierin, durch welchen das Abgas strömt. Das Rohr 110 ist von im Wesentlichen rechteckiger Gestalt im Querschnitt, definiert in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung des Rohres 110. Innenrippen (inner fins) 120 sind innerhalb der Rohre 110 angeordnet.
Beispielsweise ist jedes Rohr 110 aufgebaut aus einem ersten Rohrblech (erstes Rohrelement) 110a und einem zweiten Rohrblech (tube plate) (zweites Rohrelement) 110b. Jedes der ersten und zweiten Rohrbleche 110a, 110b ist aus einem flachen Blechelement oder Plattenelement beispielsweise durch Pressen oder Walzen hergestellt, um es in einen im Allgemeinen U-förmigen Querschnitt zu bringen. Spezifisch hat das Rohrblech 110a, 110b eine Hauptwandung und Seitenwandungen auf Seiten gegenüber der Hauptwandung.
Die ersten und zweiten Rohrbleche oder Rohrplatten, im Folgenden Rohrbleche 110a, 110b genannt, sind miteinander derart verbunden, dass die Hauptwandungen einander gegenüberstehen und die jeweiligen Wandungen einander teilweise überlappen. So ist der Gaskanal 114 geschaffen durch einen Raum, der zwischen den ersten und zweiten Rohrblechen 110a, 110b definiert ist.
6 zeigt ein Beispiel eines Verbindungsteils der ersten und zweiten Rohrbleche 110a, 110b. Nach 6 überlappen die Seitenwandungen im Wesentlichen an einem Mittelteil auf einer Seite des Rohres 110. 7 zeigt ein anderes Beispiel eines Verbindungsteils der ersten und zweiten Rohrbleche 110a, 110b. In 7 überlappen die Seitenwandungen an einem Ort nahe der Hauptwandung des zweiten Rohrblechs 110b.
Die Hauptwandung jedes Rohrblechs 110a, 110b schafft eine Rohrhauptwandung (gegenüberliegende Wand) 111. Die Hauptwandung entspricht einer flachen Wandung des flachen Rohres 110. Das heißt, die Rohrhauptwandung entspricht einer Längsseite im rechtwinkligen Querschnitt. Die verbundenen Seitenwandungen des Rohrblechs 110a, 110b schaffen die Rohrseitenwandungen 118. Die Rohrseitenwandungen 118 entsprechen den Längsseiten des Rohres 110. Das heißt, die Seitenwandungen 118 entsprechen kurzen Seiten im rechtwinkligen Querschnitt.
Die Innenrippe 120 ist beispielsweise eine Wellrippe, die aus einem Blechelement durch Pressen hergestellt wurde. Die Innenrippe 120 ist zwischen den ersten und zweiten Rohrblechen 110a, 110b positioniert und mit Innenflächen der Rohrhauptwandungen 111 beispielsweise durch Löten verbunden. Während der Herstellung beispielsweise werden die Innenrippen 120 zwischen die ersten und zweiten Rohrbleche 110a, 110b zwischengeschaltet und die ersten und zweiten Rohrbleche 110a, 110b werden in diesem Zustand miteinander verlötet. Daher werden die Innenrippen 120 mit den ersten und zweiten Rohrblechen 110a, 110b zum gleichen Zeitpunkt verlötet, wie die ersten und zweiten Rohrbleche 110a, 110b verlötet werden.
Die Rohre 110 werden so gestapelt oder geschichtet, dass die Rohrhauptwandungen 111 einander gegenüberstehen, wie dies die 4, 8 und 9 erkennen lassen. Räume sind zwischen den Rohrhauptwandungen 111 und den benachbarten Rohren 110 geschaffen. Kühlkanäle (zweite Fluidkanäle) 115, durch welche das Kühlmittel strömt, sind durch die Räume zwischen den benachbarten Rohren 110 gebildet. Die Gaskanäle 114 sind innerhalb der Rohre 110 geformt. Die Hauptwandungen 111 der äußersten Rohre 110, die auf äußersten Schichten des Stapels der Rohre 110 angeordnet sind, bilden die äußersten Rohrwandungen 111a.
Jedes der Rohre 110 hat Vorsprünge 112 und Vertiefungen 113 auf beiden seiner Rohrhauptwandungen 111, wie in den 5A bis 5C zu erkennen ist. Die Vorsprünge 112 werden beispielsweise durch Pressen zum gleichen Zeitpunkt geformt, wie die ersten und zweiten Rohrbleche 110a, 110b geformt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform haben alle Rohre 110 die gleiche Gestalt und Struktur. Somit haben die äußersten Rohre 110 auch die gleichen Vorsprünge 112 und Ausnehmungen oder Ausbuchtungen 113 auf den äußersten Rohrwandungen 111a, wie in 4 gezeigt.
Der Vorsprung 112 steht von der Rohrhauptwandung 111 in einer Richtung vom Rohr 110 nach außen vor. Der Vorsprung 112 wird beispielsweise durch Pressen geformt. Der Vorsprung 112 wird längs eines Umfangsendes der Rohrhauptwandung wie ein kontinuierlicher Damm oder eine Bank geformt.
Die Ausnehmungen oder Ausbuchtungen 113 sind teilweise auf dem Umfangsende der Rohrhauptwandung 111 ausgebildet und sind von einem Kopfende des Vorsprungs 112 zur Rohrhauptwandung 111 hin mit Ausbuchtungen versehen. Jede Ausbuchtung 113 hat eine vorbestimmte Länge in einer Längsrichtung der Rohrhauptwandung 111. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Tiefe der Ausnehmung 113 beispielsweise gleich der Höhe des Vorsprungs 112 bezogen auf eine Richtung senkrecht zur Rohrhauptwandung 111. Eine Bodenfläche der Ausnehmung 113 ist nämlich koplanar zur Rohrhauptwandung 111.
Beispielsweise sind die Vorsprünge 112 nicht vollständig längs des Umfangsendes des Rohres 110 geformt, sondern teilweise längs des Umfangsendes der Rohres 110 geformt, so dass die Ausnehmungen 113 durch die Teile geschaffen werden, wo die Vorsprünge 112 nicht geformt sind. Jedoch werden zwei Ausnehmungen 113 auf jeder Rohrhauptwandung 111 geformt. Auch sind die beiden Ausnehmungen 113 auf diagonalen Positionen und längs der Längsseiten der Rohrhauptwandung 111 angeordnet.
Wenn somit die Rohre 110 geschichtet werden, sind Räume zwischen den Rohrhauptwandungen 111 und den benachbarten Rohren 110 und den Vorsprüngen 112 als Kühlmittelkanäle 115, wie in 9 gezeigt, geschaffen. Auch werden Öffnungen 113a, 113b durch sich gegenüberstehende Ausnehmungen 113 der benachbarten Rohre 110 geformt, um es den Räumen der Kühlmittelkanäle 115 zu ermöglichen, in Verbindung mit der Umgebung außerhalb des Rohrstapels 110 zu treten. Die Kühlmittelkanäle 115 stehen nämlich in Verbindung mit der Außenseite des Stapels von Rohren 110 lediglich über die Öffnungen. Die Öffnungen 113a, 113b dienen als Kühlmitteleinlässe 113a und Kühlmittelauslässe 113b, um das Kühlmittel in und aus den Kühlmittelkanälen 115 einzuführen oder aus diesen auszutragen.
Da die Ausnehmungen 113 entlang der Längsseiten der Rohrhauptwandungen 11 geformt werden, das heißt, längs der Rohrseitenwandungen 118, werden die Kühl mittelkanäle 115 an den Längsenden der Rohre 110 geschlossen. In diesem Fall werden Kernplatten, die allgemein verwendet werden, um die Rohre unter vorbestimmten Intervallen zu halten, um die Räume zwischen den benachbarten Rohren zu schaffen, nicht erforderlich.
Weiter hat das Rohr 110 erhabene Teile 116 auf seinen beiden Rohrhauptwandungen 111. Die ersten erhabenen Teile 116 sind unter vorbestimmten Intervallen über die Rohrhauptwandung 111 angeordnet. Jeder erhabene Teil 116 steht nach außen von der Rohrhauptwandung 111 in der Form eines Rohres oder Zylinders vor und hat die gleiche Abmessung (Höhe) wie der Vorsprung 112 in einer Richtung senkrecht zur Rohrhauptwandung 111.
Das Rohr 110 hat weiter zweite erhabene Teile 117 auf seinen beiden Rohrhauptwandungen 111 als die Strömung einstellende Teile zum Einstellen oder Einrichten der Strömung des Kühlmittels. Jeder zweite erhabene Teil 117 ist benachbart einer der Ausnehmungen 113 angeordnet, beispielsweise wie die Ausnehmung 113, die benachbart einem Anströmende des Rohres 110, bezogen auf die Strömung des Abgases, angeordnet ist. Auch ist der zweite erhabene Teil 117 näher der Ausnehmung 113 angeordnet, welche den Kühlmitteleinlass 113a bildet.
In dem in den 5A und 5C gezeigten Beispiel ist der zweite erhabene Teil 117 näher zur linken Ausnehmung 113 angeordnet. Auch ist der zweite erhabene Teil 117 näher dem Ende angeordnet, das einen Einlass des Gaskanals 114 bildet.
Der zweite erhabene Teil 117 erstreckt sich parallel zu einer kurzen Seite der Rohrhauptwandung 111, das heißt, er erstreckt sich senkrecht zu einer Längsrichtung des Rohres 110. Der zweite erhabene Teil 117 hat die gleiche Höhe wie der Vorsprung 112. Da der zweite erhabene Teil 117 benachbart dem Kühlmitteleinlass 113a geformt ist, strömt das Kühlmittel in dem Kühlmittelkanal 115, wie durch die gestrichelte Linie CL in 5A gezeigt ist. Durch den zweiten erhabenen Teil 117 wird das Kühlmittel in den Kühlmittelkanal 115 derart eingeführt, dass das Kühlmittel gleichförmig über die Rohrhauptwandung 111 verteilt wird. Daher wird der Wirkungsgrad des Wärmeaustausches zwischen dem Kühlmittel und dem Abgas verbessert.
Wie in 4 gezeigt, werden die Rohre 110, die den obigen Aufbau haben, so gestapelt, dass die Rohrhauptwandungen 111 einander gegenüberstehen und die jeweiligen Vorsprünge 112 einander gegenüber und in Kontakt miteinander stehen. Damit werden die Rohre 110 miteinander an den Vorsprüngen 112 verbunden. Hernach wird der Stapel von Rohren 110 als der Rohrstapelkörper L1 bezeichnet.
Da die ersten erhabenen Teile 116 und die zweiten erhabenen Teile 117 die gleiche Höhe wie der Vorsprung 112 haben, stehen die benachbarten Rohre 110 auch in Kontakt mit und sind verbunden an den ersten erhabenen Teilen 116 und dem zweiten erhabenen Teil 117. Weiterhin sind die Innenrippen 120 mit den Innenflächen der Rohre 110 verbunden. Somit wird die Festigkeit des Rohrstapelkörpers L1 verbessert.
Im Rohrstapelkörper L1 sind die Räume zwischen den benachbarten Rohren vorgesehen, da die Vorsprünge 112 auf den Hauptwandungen 111 ausgebildet sind. Jeder Raum wird von den Vorsprüngen 112 umgeben. Der Kühlmittelkanal 112 wird definiert durch diesen Raum bis auf die ersten erhabenen Teile 116 und die zweiten erhabenen Teile 117, wie in den 9 und 12 gezeigt.
Weiterhin hat jeder der Kühlmittelkanäle 115 zwei Öffnungen 113a, 113b, von denen ein jeder durch die gegenüberliegenden Ausnehmungen 113 der benachbarten Rohre 110 geschaffen ist. Hier ist eine der Öffnungen 113a, 113b der Kühlmitteleinlass zum Einführen des Kühlmittels in den Kühlmittelkanal 115, und der andere ist der Kühlmittelauslass zum Austragen des Kühlmittels aus dem Kühlmittelkanal 115. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Öffnung 113a, die benachbart den zweiten erhabenen Teilen 117 sich befindet, der Kühlmitteleinlass, und die Öffnung 113b, die weiter weg als die Öffnung 113 bezogen auf den zweiten erhabenen Teil 117 ist, ist der Kühlmittelauslass.
Das Gehäuse 130 ist so angeordnet, dass es den Rohrstapelkörper L1, wie in 4 gezeigt, umgibt. Das Gehäuse 130 ist mit sämtlichen der Rohre 110 verbunden. Beispielsweise umfasst das Gehäuse 130 ein erstes Gehäuseelement 130a und ein zweites Gehäuseelement 130b, die in einer Längsrichtung des Rohrstapelkörpers L1 ausgerichtet sind. Das erste Gehäuseelement 130a ist benachbart dem Kühlmitteleinlass 113a des Rohrstapelkörpers L1 angeordnet, und das zweite Gehäuseele ment 130b ist benachbart dem Kühlmittelauslass 113b des Rohrstapelkörpers L1 angeordnet.
Jedes der ersten und zweiten Gehäuseelemente 130a, 130b ist im Wesentlichen von U-förmiger Gestalt und umfasst Gehäuseaußenwände 113 sowie eine Verbindungswand (Blech- oder Plattenelement) 132 zwischen den Außenwandungen 131. Die Außenwandungen 131 sind beispielsweise parallel zueinander. Die ersten und zweiten Gehäuseelemente 130a, 130b sind aus Blechelementen, beispielsweise durch Biegen, geformt.
Die ersten und zweiten Gehäuseelemente 130a, 130b sind mit dem Rohrstapelkörper L1 derart gekuppelt, dass die Außenwandungen 131 den äußersten Rohraußenwandungen 111a gegenüberstehen und die Verbindungswandungen 132 den Rohrseitenwandungen 118 gegenüberstehen.
Weiterhin sind die ersten und zweiten Gehäuseelemente 130a, 130b mit dem Rohrstapelkörper L1 derart verbunden, dass die Verbindungswandungen 132 in Kontakt mit den Rohrseitenwandungen 118 kommen und die Kühlmittelein- und -auslässe 130a, 130b abdecken.
Da in diesem Fall die Kühlmitteleinlässe 113a und die Kühlmittelauslässe 113b auf diagonalen Orten des Rohrstapelkörpers L1 positioniert sind, werden die ersten und zweiten Gehäuseelemente 130a, 130b von den gegenüberliegenden Seiten des Rohrstapelkörpers L1 gekuppelt. Spezifisch wird der Verbindungsteil 132 des ersten Gehäuseelements 130a den Kühlmitteleinlässen 113a gegenüber angeordnet und der Verbindungsteil 132 des zweiten Gehäuseelements 130b den Kühlmittelauslässen 113b gegenüber angeordnet. Weiter, wie in 1 gezeigt, kommen die Enden der ersten und zweiten Gehäuseelemente 130a, 130b in Eingriff und werden miteinander an einem Ort entsprechend im Wesentlichen einem Mittelteil des Rohrstapelkörpers L1 in der Längsrichtung verbunden. Beispielsweise überlappen die Enden der ersten und zweiten Gehäuseelemente 130a, 130b einander, wie in 10 gezeigt.
Obwohl die ersten und zweiten Gehäuseelemente 130a, 130b mit dem Rohrstapelkörper L1 in entgegengesetzten Richtungen und an unterschiedlichen Stellen gekup pelt sind, haben diese den ähnlichen Aufbau. Somit wird der Aufbau der ersten und zweiten Gehäuseelemente 130a, 130b nachstehend genauer, basierend auf dem Aufbau des ersten Gehäuseelements 130a als ein Beispiel, beschrieben.
Wie in den 1, 2 und 9 dargestellt, steht ein Umfangsende jeder Außenwand 131 in Kontakt mit und ist verbunden mit dem Vorsprung 112 der äußersten Rohrwandung 111a. Ein Hauptteil jeder Außenwand 131, außer dem Umfangsende, steht vom Umfangsende in einer Richtung nach außen, bezogen auf das U-förmige Gehäuseelement 130a, vor. Zunächst werden die ersten Ausnehmungen 135, eine zweite Ausnehmung 136 sowie Verstärkungsrippen 137 auf dem erhabenen Hauptteil jeder Außenwand 131 geformt.
Die ersten Ausnehmungen 135 werden von dem erhabenen Hauptteil in einer Richtung nach innen, bezogen auf das U-förmige Gehäuseelement 130a, genutet, so dass sie in Kontakt kommen mit und verbunden werden mit den erhabenen Teilen 116 der äußersten Rohrwandung 111a. Die zweite Ausnehmung 136 ist vom erhabenen Hauptteil in Richtung nach innen bezogen auf das U-förmige Gehäuseelement 130a vertieft, so dass der Kontakt und die Verbindung mit dem zweiten erhabenen Teil 117 der äußersten Rohrwandung 111a als dem strömungseinstellenden Teil hergestellt wird. Die Verstärkungsrippen 137 befinden sich zwischen den ersten Ausnehmungen 135 und stehen von der erhabenen Rohrwandung in einer Richtung nach außen, bezogen auf das U-förmige in 2 gezeigte Rohrelement 130a, vor. Die Verstärkungsrippen 137 werden geformt, um die Festigkeit der Außenwandungen 131 zu verbessern.
Wie in den 9 und 11 gezeigt, ist ein Raum zwischen einer Außenwandung 131 und der äußersten Rohrwandung 111a geschaffen. Der Raum ist umgeben vom Umfangsende der Außenwand 131 und dem Vorsprung 112 der äußersten Rohrwandung 111a. Ähnlich wie die Kühlkanäle 115, die zwischen den benachbarten Rohren 110 vorgesehen sind, ist ein stirnseitiger Kühlkanal 115 durch diesen Raum geschaffen, abgesehen von den ersten erhabenen Teilen 116, den ersten Ausnehmungen 135 sowie dem zweiten erhabenen Teil 117 und der zweiten Ausnehmung 136.
Weiterhin ist, wie in 8 gezeigt, eine stirnseitige Öffnung 113a geformt zwischen der Außenwandung 131 und der Ausnehmung 113 des äußersten Rohres 110 als Kühlmitteleinlass zum Einführen des Kühlmittels in den stirnseitigen Kühlkanal 115. In ähnlicher Weise ist die stirnseitige Öffnung 113b gebildet zwischen der Außenwand 131 und der anderen Ausnehmung 113 des äußersten Rohres 110 als Kühlmittelauslass zum Austragen des Kühlmittels aus dem stirnseitigen Kühlmittelkanal 115.
Die Verbindungswandung 132 des ersten Gehäuseelements 130a steht in Kontakt und ist verbunden mit den Seitenwandungen 118, auf denen die Kühlmitteleinlässe 113a ausgebildet sind. In ähnlicher Weise steht die Verbindungswandung 132 des zweiten Gehäuseelements 130b in Kontakt und ist verbunden mit den Seitenwandungen 118, auf denen die Kühlmittelauslässe 113a, 113c geformt sind.
Das erste Gehäuseelement 130a ist auch mit einer Ausbuchtung bzw. Stanzsicke (im Folgenden Ausbuchtung genannt) (bulge) 133 an einem Ort entsprechend den Kühlmitteleinlässen 133a geformt. Bei dem in 11 gezeigten Beispiel ist die Ausbuchtung 133 an einem Ort entsprechend vorbestimmten Kühlmitteleinlässen 133a, außer den unteren drei Kühlmitteleinlässen 133a, geformt. Die Ausbuchtung 133 expandiert in eine Richtung nach außen bezogen auf das U-förmige erste Gehäuseelement 130a und schafft einen Spalt oder Freiraum (Verbindungskammer) 133a zwischen seiner Innenfläche und den Seitenwandungen 118 der Rohre 110. In 11 ist die Darstellung der Innenrippen 120 fortgelassen.
Andererseits sind die drei unteren Kühlmitteleinlässe 133a durch die Innenfläche der Verbindungswandung 132 geschlossen. In ähnlicher Weise hat das zweite Gehäuseelement 130b eine Ausbuchtung 133 an einem Ort entsprechend vorbestimmten Kühlmittelauslässen 133b, abgesehen von den drei unteren Kühlmittelauslässen 133a. Die unteren drei Kühlmittelauslässe 133a werden geschlossen durch eine Innenfläche der Verbindungswandung 132 des zweiten Gehäuseelements 130b.
Damit werden die zwischen den unteren drei Rohren 110 und der unteren äußeren Wandung 131 geschaffenen Räume geschlossen, das Kühlmittel strömt nicht in den Räumen. Stattdessen werden die geschlossenen Räume mit Luft gefüllt, wodurch wärmeisolierende Räume 119 geschaffen werden.
Anders ausgedrückt, die unteren beiden Rohre 110 sind durch wärmeisolierende Räume 119 umgeben. Daher ist der Abfall der Temperatur des durch die Gaskanäle 114 der unteren beiden Rohre 110 gehenden Gases beschränkt. Demgemäss bilden die Gaskanäle 114 der unteren beiden Rohre 110 die Bypasskanäle B1.
Andererseits werden die anderen Rohre (das heißt, die oberen fünf Rohre in 11) 110 von den Kühlmittelkanälen 115 umgeben. Somit wird Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem durch die Gaskanäle 114 der äußeren Rohre 110 gehenden Gases beschränkt. Im Ergebnis wird die Temperatur des Abgases reduziert. Somit entsprechen die Gaskanäle 114 der anderen Rohre 110 den Kühlkanälen C1. Das Rohr 110 ist benachbart dem Rohr 110, welches den Bypasskanal B1 bildet, angeordnet, das heißt, ein fünftes Rohr 110 in 11 von oben gesehen steht sowohl dem Kühlkanal 115 wie dem wärmeisolierenden Raum 119 gegenüber.
Beim ersten Gehäuseelement 130a erstreckt sich die Ausbuchtung 133 über eine der Außenwandungen 131, bei der es sich um eine Seite den Bypasskanälen B1 gegenüber handelt, das heißt, der äußeren oberen Wand 131 in 4. Somit sind die stirnseitigen Kühlmittelkanäle 115, die zwischen der äußersten Rohrwandung 111a und der oberen äußeren Wandung 131 vorgesehen sind, teilweise aufgeweitet. Die Ausbuchtung 133 verfügt über eine Öffnung 134, mit der ein Kühlmitteleinlassrohr 141 als Verbindungselement gekuppelt ist. Im zweiten Gehäuse 130b verfügt die Ausbuchtung 133 über eine Öffnung, und ein Kühlmittelauslassrohr 142 als Verbindungselement ist mit der Öffnung gekuppelt.
Hiermit steht das Kühlmitteleinlassrohr 141 in Verbindung mit dem Kühlmittelauslassrohr 142 über den Spaltraum 133a des ersten Gehäuseelements 130a, die Kühlmitteleinlässe 113a, die Kühlmittelkanäle 115, die Kühlmittelauslässe 113b und den Spaltraum 133b des zweiten Gehäuseelements 130b. Wird das Kühlmitteleinlassrohr 141 und das Kühlmittelauslassrohr 142 mit einem Motorkühlkreislauf gekuppelt, kann das Kühlmittel durch die Kühlmittelkanäle 115 fließen.
Dagegen durchsetzt das Abgas im Allgemeinen die Gaskanäle 114 in Längsrichtung des Rohrstapelkörpers L1. Die Verbindungsflansche 151 sind mit den Längsenden des Rohrstapelkörpers L1 verbunden. Der EGR-Gaskühler 100 ist mit dem (nicht ge zeigten) EGR-Kanal verbunden, der das Abgasrohr mit dem Einlassrohr durch die Flansche verbindet.
Wie in 3 gezeigt, hat jeder der Verbindungsflansche 151 eine im Wesentlichen rechtwinklige oder quadratische Gestalt; Durchgangslöcher 151a als Befestigungslöcher sind auf den Ecken der Verbindungsflansche 151 vorgesehen. Befestigungselemente wie Bolzen werden über die Durchgangslöcher 151a eingeführt, um den EGR-Gaskühler 100 mit den EGR-Kanälen zu verbinden.
Wie mit den Pfeilen EG in 1 angedeutet, strömt das Abgas in den Abgaskanälen 114 von einem der Enden, beispielsweise dem linken Ende in 1. Das Abgas tritt durch die Gaskanäle 114 in der Längsrichtung des Gaskühlers EGR 100 und strömt am anderen Ende, beispielsweise dem rechten Ende in 1, aus.
Andererseits strömt, wie durch die Pfeile CL in 1 gezeigt, das Kühlmittel im EGR-Gaskühler 100 aus dem Gaseinlassrohr 141. Das Kühlmittel fließt in den Kühlmittelkanälen 115 durch den Spaltraum 133a und die Kühlmitteleinlässe 113a, die nicht durch die Verbindungswandung 132 des ersten Gehäuseelements 130a geschlossen sind, und strömt aus den Kühlmittelkanälen 115 durch die Kühlmittelauslässe 113b, die nicht durch die Verbindungswand 132 des zweiten Gehäuseelements 130b geschlossen sind. Dann fließt das Kühlmittel aus dem EGR-Gaskühler 100 aus dem Kühlmittelauslassrohr 132.
Was die Rohre 110, die die Kühlmittelkanäle C1 bilden, angeht, so sind die Kühlmittelkanäle 115 auf wenigstens einer ihrer Seiten, wie in 11 gezeigt, geformt. Daher wird der Wärmeaustausch zwischen dem durch die Gaskanäle 114 gehenden Abgas und dem durch die Kühlmittelkanäle 115 fließenden Kühlmittel vorgenommen, das Abgas wird hierdurch gekühlt.
Andererseits werden in den Rohren 110, welche die Bypasskanäle B1 bilden, die luftgefüllten Wärmeisolationsräume 119 auf deren beiden Seiten, wie in 11 gezeigt, gebildet. Daher wird die Temperatur des durch die Bypasskanäle B1 gehenden Abgases kaum reduziert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Kühlmittelkanäle 115 dadurch gebildet, dass die Kühlmitteleinlässe und -auslässe 113a, 113b der vorbestimmten Rohre 110 mit den Spalträumen 133a der Ausbuchtungen 133 verbunden sind. Die wärmeisolierenden Räume 119 werden gebildet, indem die Kühlmitteleinlässe und Kühlmittelauslässe 113a, 113b der anderen Rohre 110 mit der Innenfläche der Verbindungswandung 132 des Gehäuses 130 geschlossen werden. Hier werden die Kühlmittelkanäle C1 und die Bypasskanäle B1 voneinander getrennt, ohne dass eine Trennwand hierzwischen notwendig wäre. Anders ausgedrückt, die Kühlmittelkanäle C1 und die Bypasskanäle B1 sind dadurch getrennt, indem die Gestalt des Gehäuses 130, das heißt, durch die Konfiguration der Ausbuchtung 133 ausgelegt wird. Da die Trennwand nicht erforderlich ist, ist der Montageschritt zur Verbindung der Trennwand mit dem Gehäuse nicht notwendig. Somit werden die Herstellungskosten des EGR-Gaskühlers 100 reduziert.
Die Vorsprünge 112 und die Ausnehmungen 113 sind auf den Hauptrohrwandungen 111 ausgebildet, die Rohre 110 sind so gestapelt, dass die Vorsprünge 112 in Kontakt miteinander kommen. Somit werden die Kühlmittelkanäle 115 durch die Räume geschaffen, die zwischen den benachbarten Rohren 110 geschaffen und durch die Vorsprünge 112 umgeben sind. In diesem Fall werden die Kühlmittelkanäle 115 luftdicht durch Verbindung der Vorsprünge 112 gebildet. Die Gaskanäle 114 der Kühlmittelkanäle 115 sind voneinander ohne Verwendung der Kernplatten getrennt. Anders ausgedrückt, die Räume für die Kühlmittelkanäle 115 sowie die wärmeisolierenden Räume 119 sind zwischen den benachbarten Rohren 110 vorgesehen, ohne Kernplatten zu verwenden. Da die Kernplatten nicht notwendig sind, wird um den Schritt des Einführens der Enden der Rohre 110 in die Löcher der Kernplatten reduziert. Im Ergebnis werden die Herstellungskosten des EGR-Gaskühlers 100 weiter reduziert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Abmessung (Tiefe) der Ausnehmungen 113 gleich der Höhe der Vorsprünge 112. Damit wird die Größe der Kühlmitteleinlässe und Kühlmittelauslässe 113a, 113b vergrößert. Somit wird der Widerstand des Kühlmittels in die Wasserkanäle 115 ein- oder auszuströmen, reduziert.
Auch sind die Kühlmitteleinlässe 113a und die Kühlmittelauslässe 113b auf diagonalen Positionen der Rohrhauptwandungen 111 positioniert. Ein Bereich wird daher, wo das Kühlmittel leicht stagnieren könnte, verkleinert. Es ist nämlich weniger wahrscheinlich, dass das Kühlmittel in dem Wasserkanal 115 stagnieren wird. Der Wärmeaustauschwirkungsgrad wird verbessert.
Weiterhin sind die zweiten erhabenen Teile 117 auf den Rohrhauptwandungen 111 als die die Strömung lenkende Teile gebildet. Somit kann das aus den Kühlmitteleinlässen 113a eintretende Kühlmittel im Wesentlichen gleichförmig über die Kühlmittelkanäle 115 verteilt werden. Der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Abgas wird wirksam über die Rohrhauptwandungen 111 vorgenommen. Somit wird der Wärmeaustauschwirkungsgrad weiter verbessert.
Für den Fall, dass das Kühlmittel im Wasserkanal 115 an einer Stelle, die einem Teil entspricht, wo das Hochtemperaturabgas strömt, stagniert, wird der Wärmeaustausch in übermäßiger Weise vorgenommen, was zu einem Sieden des Kühlmittels führt. Bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch sind die zweiten erhabenen Teile 117 an anströmseitigen Enden der Rohrhauptwandungen 111, bezogen auf die Strömung des Abgases, vorgesehen. Es ist daher weniger wahrscheinlich, dass das Kühlmittel aufgrund des übermäßigen Wärmeaustausches sieden wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jedes Rohr 110 durch Verbinden der ersten und zweiten Rohrbleche 110a, 110b aufgebaut. Die ersten und zweiten Rohrbleche 110a, 110b werden beispielsweise durch Biegen, Pressen, Walzen und dergleichen geformt. Daher werden die Rohre 110 leicht und bei verminderten Kosten verglichen mit einem Fall hergestellt, bei dem ein Rohr geformt wird, indem ein zylindrisches Rohrelement in flache Rohrgestalt „geshaped" wird.
Da die Innenrippen 120 in den Gaskanälen 114 der Rohre 110 vorgesehen sind, wird der Turbulenzeffekt der Strömung des Abgases erteilt. Somit wird der Wärmeaustauschwirkungsgrad verbessert.
Die Vorsprünge 112 und die Ausnehmungen 113 sind auch auf den äußersten Rohrwandungen 111a der äußersten Rohre 110 gebildet, die äußeren Wandungen 131 der Gehäuseelemente 130a, 130b sind mit den Vorsprüngen 112 der äußersten Rohrwandungen 111a verbunden. Daher werden die stirnseitigen Kühlmittelkanäle 115 mit den stirnseitigen Kühlmitteleinlässen 130a und den stirnseitigen Kühl mittelauslässen 130b zwischen den äußersten Rohrwandungen 111a und den Außenwandungen 131 gebildet. Da die Wärmeaustauschfläche zunimmt, wird der Wärmeaustauschwirkungsgrad verbessert.
Bei jedem Gehäuseelement 130a, 130b sind die Außenwandungen 131 über die Verbindungwand 132 verbunden. Die Außenwandungen 131 sind nämlich integral in das Gehäuseelement 130a, 130b geformt. Somit werden die Gehäuseelemente 130a, 130b leicht mit dem Rohrstapelkörper L1 gekuppelt, indem der Rohrstapelkörper L1 in den zwischen den Außenwandungen 131 definierten Raum eingeführt wird.
Die Verbindungswandungen 132 der ersten und zweiten Gehäuseelemente 130a, 130b stehen gegenüber und sind verbunden mit den Seitenwandungen 118 der Rohre 110. Die Ausbauchungen 133 sind auf den Verbindungswandungen 132 an Stellen entsprechend dem Kühlmitteleinlass und -auslässen 113a, 113b derart gebildet, dass die vorbestimmten Spalträume 133a zwischen den Innenflächen der Ausbauchungen 133 und den Kühlmittelein- und -auslässen 113a, 113b geschaffen werden. Weiterhin sind das Kühlmitteleinlassrohr 141 und das Kühlmittelauslassrohr 142 mit den Rohrlöchern 134, die auf den Ausbauchungen 133 gebildet sind, gekuppelt.
Mit dieser Konfiguration wird der Expansionsverlust oder der Reduktionsverlust reduziert, während das Kühlmittel in und aus den Kühlmittelkanälen 115 strömt. Das heißt, da der Druckverlust der Strömung des Kühlmittels reduziert wird, wird der Wärmeaustauschwirkungsgrad verbessert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Kühlmitteleinlässe und -auslässe 113a, 113b der bestimmten Rohre 110 durch die Verbindungswandungen 132 des Gehäuses 130 geschlossen, so dass die wärmeisolierenden Räume 119 gebildet werden. Das Abgas, das durch die Gaskanäle 114 der Rohre 110 geht, die zwischen den wärmeisolierenden Räumen 119 vorhanden sind, tauscht keine Wärme mit dem Kühlmittel aus. Daher wird die Temperatur des Gaskühlers im Wesentlichen beibehalten. Die Rohre 110, die zwischen den wärmeisolierenden Räumen 119 positioniert sind, bilden die Bypasskanäle B1.
Anders ausgedrückt, die Bypasskanäle B1 werden leicht geformt, indem die Kühlmitteleinlässe und -auslässe 113a, 113b bestimmter Rohre 110 mit den Innenflächen der verbindenden Wandungen 132 des Gehäuses 130 geschlossen werden. Daher wird die Anzahl der Komponententeile des EGR-Gaskühlers 100 reduziert und die Montageschritte werden vermindert, verglichen mit einem EGR-Gaskühler, der über die Trennwand verfügt, um fluiddicht die Innenseite des Gehäuses in zwei Räume zu trennen.
Bei dem dargestellten Beispiel hat der Rohrstapelkörper L1 sieben Rohre 110. Die Zahl der Rohre 110 ist jedoch nicht begrenzt, es kann sich um zwei oder mehr handeln. Auch ist die Anzahl der die Bypasskanäle B1 bildenden Rohre 110 nicht auf zwei begrenzt. Der EGR-Gaskühler 100 hat wenigstens ein Rohr 10 für die Bypasskanäle B1.
Bei der vorliegenden Ausführungsform haben sämtliche Rohre 110 Innenrippen 120. Die Innenrippen 120 der Rohre 110 für die Bypasskanäle B1 können aber auch eliminiert oder modifiziert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform soll nun mit Bezug auf die 12 und 13 beschrieben werden. Beim EGR-Gaskühle 100 der zweiten Ausführungsform haben die Rohre 110, die die Bypasskanäle B1 bilden, Distanzelemente (die Entfernung haltende Elemente) 121 anstatt der Innenrippen 120.
Bei dem in 12 gezeigten Beispiel sind die Distanzelemente 121 in den Gaskanälen 114 der unteren beiden Rohre 110 angeordnet. Die Distanzelemente 121 sind aus einem Material ähnlich dem der Komponententeile der Rohre 110, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, hergestellt.
Beim Herstellungsverfahren des Rohrstapelkörpers L1 beispielsweise werden die Rohre 110 in einem Ofen in einem Zustand verlötet, indem die gestapelten Rohre 110 in einer Rohrstapelrichtung gepresst werden, beispielsweise der Aufwärts- und Abwärtsrichtung der 12, und zwar mittels einer Lehre. Jetzt wird eine Presskraft der Lehre ausgeübt, um die Rohrbleche 110a, 110b zu verformen. Für den Fall, dass die Innenrippen 120 zwischen den Rohrblechen oder -platten 110a, 110b zwischengeschaltet sind, dienen die Innenrippen 120 als Verstärkungselemente mit Wider stand gegen die Presskraft der Lehre. Daher wird die Verformung der Rohrbleche 110a, 110b beschränkt.
Obwohl die Innenrippen 120 den Effekt haben, dass sie die Wärmeaustauschleistung zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel verbessern, wird der Widerstand gegen die Strömung in den Gaskanälen 114 gesteigert. In den Rohren 110 der Bypasskanäle B1 wird ein Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel nicht durchgeführt. Daher sind die Innenrippen 120 nicht immer notwendig. Auch im Hinblick auf eine Verminderung des Strömungswiderstandes der Gaskanäle 114 sind die Rippen 120 nicht immer notwendig.
Bei der zweiten Ausführungsform daher sind die Distanzelemente 121 so konfiguriert, dass die Verformung der Rohrbleche 110a, 110b im Prozess des Formens des Rohrstapelkörpers L1 begrenzt und der Strömungswiderstand der Gaskanäle 114 reduziert wird, und zwar auf Werte kleiner als bei dem der Gaskanäle 114, welche über die Innenrippen 120 verfügen. Beispielsweise sind die Distanzelemente 121 aus Blechen mit einer Dicke hergestellt, die geringer als die eines Elements der Innenrippen 120 ist, und dabei doch über hohe Steifigkeit verfügen. Auch ist jedes Distanzelement 121 so geformt, dass ein Bereich hiervon kleiner als der der Innenrippe 120 ist, wenn man die Projektion in der Strömungsrichtung des Abgases des Gaskanals 114 heranzieht.
Somit wird ein EGR-Gaskühler 100 zur Verfügung gestellt, der in der Lage ist, die Verformung der Rohrbleche 110a, 110b während der Herstellung zu reduzieren und dabei auch den Strömungswiderstand der Gaskanäle 114 zu reduzieren.
Als Distanzelemente 121 können Innenrippen mit Teilungen größer als die der Innenrippen 120 zum Einsatz kommen. Bei dem in 12 gezeigten Beispiel sind die Distanzelemente 121 in den Rohren 110 als Elemente getrennt von den Rohren 110 angeordnet. Alternativ können die Distanzelemente 121 integral mit den Rohren 110 geformt werden. Beispielsweise sind gemäß 13 Vorsprünge 111b auf den Rohrblechen 110a, 110b geformt, und die Rohrbleche 110a, 110b sind so angeordnet, dass die Vorsprünge 111b nach innen vorstehen und miteinander als Distanzelemente verbunden sind. In diesem Fall wird die Anzahl der Komponententeile und die Anzahl der Montageschritte reduziert.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug auf die 14 und 15 erläutert werden. Bei einem Gaskühler 200 der dritten Ausführungsform sind die Formen von Rohren und Gehäuse unterschiedlich zu denen des EGR-Gaskühlers 100 der ersten Ausführungsform. Wie 14 erkennen lässt, verfügt der EGR-Gaskühler 200 über erste Rohre 210 und zweite Rohre 270, welche beide einfache flache röhrenförmige Gestalt haben, und über ein Gehäuse 230 von im Wesentlichen röhrenförmiger Gestalt. Hier soll nun der Aufbau des Gaskühlers 200 beschrieben werden.
Da der EGR-Gaskühler 200 direkt das Abgas und das Kühlmittel kontaktiert, werden die Komponententeile des EGR-Gaskühlers 200 aus einem Material mit einer Bestandigkeit gegen Korrosion und hoher Temperaturbeständigkeit gemacht, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Weiterhin sind die Komponententeile miteinander beispielsweise vermittels Löten oder Schweißen verbunden.
Nach 14 bezeichnet ein Pfeil X eine Längsrichtung der ersten Rohre 210 und ein Pfeil Y eine Richtung, in der die ersten Rohre 210 gestapelt oder geschichtet sind. Die ersten Rohre 210 verfügen innen über Rippen 220. Die ersten Rohre 210 werden gestapelt, während vorbestimmte Freiräume D zwischen diesen aufrecht erhalten werden. Auch werden die beiden Enden der ersten Rohre 210 mit den Kernplatten 260 verbunden. Damit bilden die ersten Rohre 210 eine erste Rohrgruppe A1, wie in 15 gezeigt.
Die Kernplatten 260 sind mit Öffnungen 261 versehen. Die ersten Rohre 210 sind verbunden mit und befestigt an den Kernplatten 260 in einem Zustand, derart, dass die Enden der Rohre 210 in Eingriff mit den Öffnungen 261 kommen.
Die zweiten Rohre 270 sind längs des äußersten ersten Rohres 110A angeordnet, das auf einer äußersten Lage des Stapels der ersten Rohre 110 in der Rohrstapelrichtung Y angeordnet ist, beispielsweise wie ein unteres erstes Rohr 110A in 15. Die ersten Rohre 110 des äußersten ersten Rohres 110A bilden die Kühlkanäle C1, die den Wärmeaustausch zwischen dem hierin strömenden Abgas und dem Kühlmittel vornehmen.
Andererseits stellen die zweiten Rohre 270 die Bypasskanäle B1 dar, die keinen Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel vornehmen, um die Abnahme in der Temperatur des Abgases zu beschränken. Die zweiten Rohre 270 sind auch befestigt an und verbunden mit den Kernplatten 260 in einem Zustand, derart, dass die Enden der zweiten Rohre 270 in Eingriff mit den Öffnungen 261 der Kernplatten 260 kommen.
Wie in 14 gezeigt, sind Verbindungsflansche 251 verbunden mit und befestigt an Außenflächen der Kernplatten 260, das heißt, auf sich gegenüberliegenden Seiten, als der Stapel der ersten und zweiten Rohre 210, 270. Der EGR-Gaskühler 200 ist mit dem (nicht gezeigten) EGR-Gaskanal verbunden, der die Verbindung zwischen dem Abgasrohr und dem Einlassrohr über die Verbindungsflansche 251 ermöglicht. Jeder der Verbindungsflansche 251 verfügt über eine im Wesentlichen quadratische oder rechteckige Gestalt und ist mit Durchgangsbohrungen 251a als Befestigungslöcher ausgebildet, in die Befestigungselemente wie Bolzen eingeführt werden, um den EGR-Gaskühler 200 mit dem EGR-Kanal zu verbinden.
Das Gehäuse 230 umfasst ein erstes Gehäuseelement 230A sowie ein zweites Gehäuseelement 230B. Jedes erste Gehäuseelement 230A und zweite Gehäuseelement 230B hat im Wesentlichen U-förmige Gestalt im Querschnitt, definiert in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung jedes Gehäuseelements. Öffnungen der ersten und zweiten Gehäuseelemente 230A, 230B sind sich gegenüberstehend und miteinander derart verbunden, dass das im Wesentlichen röhrenförmige Gehäuse 230 von quadratischem oder rechteckigem Querschnitt geformt wird.
Insbesondere werden die ersten und zweiten Gehäuseelemente 230A, 230B so angeordnet, dass sie den Stapel aus ersten und zweiten Rohren 210, 270 überdecken, während ihre longitudinalen Enden in Kontakt mit den Kernplatten 260 kommen, und dann überlappen die Perimeter ihrer Öffnungen einander und sind miteinander verbunden. Bei dem in 14 gezeigten Beispiel sind die ersten und zweiten Gehäuseelemente 230A, 230B derart verbunden, dass die Perimeter der Öffnungen überlappen. Jedoch können die ersten und zweiten Gehäuseelemente 230A, 230B miteinander auf andere Art und Weise verbunden werden. Beispielsweise können die ersten und zweiten Gehäuseelemente 230A, 230B so verbunden werden, dass die Perimeter der Öffnungen direkt einander gegenüberstehen.
Das Gehäuse 230 ist mit einer ersten Aufweitung (Ausbauchung) 231 und einer zweiten Aufweitung (Ausbauchung) 235 versehen. Die erste Aufweitung 231 expandiert von einer flachen Seitenwandung 232 des ersten Gehäuseelements 230A in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der ersten und zweiten Rohre 210, 270, das heißt, in einer Richtung parallel zur flachen Hauptwandung des ersten Rohres 210. Die zweite Aufweitung 235 erweitert sich von einer flachen Seitenwandung 232 des zweiten Gehäuseelements 230B in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der ersten und zweiten Rohre 210, 270, das heißt, in einer Richtung parallel zur flachen Hauptwandung des ersten Rohres 210.
Die zweite Aufweitung 235 schafft einen Innenraum (Verbindungskammer), die größer als die der ersten Aufweitung 231 ist. Die ersten und zweiten Aufweitungen 231, 235 stehen mit Kühlmittelkanälen (zweiten Fluidkanälen) 215, wie in 15 gezeigt, in Verbindung.
Die erste Aufweitung 231 ist mit einer Rohröffnung 234, wie in 15 gezeigt, versehen. Ein Kühlmitteleinlassrohr 241 als Verbindungselement ist gekuppelt an und verbunden mit der Rohröffnung 234 zum Einführen des Kühlmittels in den EGR-Gaskühler 200. In ähnlicher Weise ist die zweite Aufweitung 235 mit der Rohröffnung 234 ausgebildet. Ein Kühlmittelauslassrohr 242 als Verbindungselement ist gekuppelt an und verbunden mit der Rohröffnung 234 des zweiten Gehäuseelements 230B zum Austrag des Kühlmittels aus dem EGR-Gaskühler 200. Das Kühlmitteleinlassrohr 241 und das Kühlmittelauslassrohr 242 stehen in Verbindung mit dem (nicht gezeigten) Kühlkreislauf des Motors.
Das Gehäuse 230 verfügt über flache Seitenwandungen 232 als Trennwandungen. Wie in 15 gezeigt, stehen die flachen Seitenwandungen 232 in Kontakt mit und sind verbunden mit der Seitenwandung eines ersten stirnseitigen Rohres 210A, bei dem es sich um eines der ersten Rohre 210 handelt und ist benachbart den zweiten Rohren 270 angeordnet. Auch werden wärmeisolierende Räume 219 auf den Umfängen der zweiten Rohre 270 geformt. Da die Seitenwandungen 232 des Gehäuses 230 in Kontakt mit der Seitenwandung des ersten stirnseitigen Rohres 210A kommen, werden die wärmeisolierenden Räume 219 voll von den Kühlmittelkanälen 215 getrennt.
Die wärmeisolierenden Räume 219 sind mit Luft anstelle von Kühlmittel gefüllt. Daher wird die Wärmestrahlung des Abgases, das durch die zweiten Rohre 270 tritt, reduziert.
Bei dem in 15 dargestellten Beispiel stehen die Seitenwandungen 232 des Gehäuses 230 auch in Kontakt mit den Seitenwandungen der zweiten Rohre 270 und sind mit ihnen verbunden. Es ist jedoch nicht immer notwendig, dass die Seitenwandungen 232 in Kontakt mit den Seitenwandungen der zweiten Rohre 270 kommen. Die Seitenwandungen 232 des Gehäuses 230 können gegen die Seitenwandungen der zweiten Rohre 270 getrennt sein. Die Seitenwandungen 232 brauchen nicht begrenzt sein auf flache Wandungen, solange deren Innenflächen in Kontakt mit den Seitenwandungen des ersten stirnseitigen Rohres 210A stehen, um die wärmeisolierenden Räume 219 von den Kühlmittelkanälen 215 zu trennen.
In dem Gaskühler 200 strömt das Abgas in Abgaskanälen 214 der ersten Rohre 210, wie am linken Ende der 14 gezeigt, und strömt aus den ersten Rohren 210, wie im rechten Ende der 14 zu sehen. Andererseits fließt das Kühlmittel in den Kühlmittelkanälen 215 von dem Kühlmitteleinlassrohr 241 und der ersten Aufweitung 231. Das Kühlmittel tritt durch die Kühlmittelkanäle 215 und strömt zur zweiten Aufweitung 235, die positioniert ist an einer Stelle, die im Wesentlichen diagonal bezüglich der ersten Aufweitung 231 liegt. Das Kühlmittel strömt aus dem EGR-Gaskühler 200 aus dem Kühlmittelauslassrohr 242.
Somit wird in den ersten Rohren 210, welche die Kühlmittelkanäle C1 bilden, der Wärmeaustausch zwischen dem in den Gaskanälen 214 strömenden Abgas und dem Kühlmittel durchgeführt, das außerhalb der ersten Rohre 210 strömt, wodurch das Abgas gekühlt wird. Andererseits sind die zweiten Rohre 210, welche die Bypasskanäle B1 bilden, umgeben von den wärmeisolierenden Räumen 219. Daher wird der Temperaturabfall des durch die Gaskanäle 214 strömenden Fluids eingeschränkt.
Wie oben beschrieben, stehen die Innenflächen der Seitenwandungen 232 des Gehäuses 230 in engem Kontakt zu den Seitenwandungen des ersten Rohres 210A, das benachbart den zweiten Rohren 270 angeordnet ist. Daher werden die Kühlmittelkanäle 215, die um die ersten Rohre 210 geformt sind, von den wärmeisolierenden Räumen 219 getrennt. Anders ausgedrückt, die Kühlmittelkanäle C1 und die Bypasskanäle B1 werden voneinander getrennt, ohne dass ein zusätzliches Trennblech zwischen den ersten Rohren 210 und den zweiten Rohren 270 erforderlich wäre.
Bei der dritten Ausführungsform ist der durch die zweite Aufweitung 235 definierte Raum größer als der durch die erste Aufweitung 231 definierte Raum. Da Gegendruck der Kühlmittelkanäle 215 reduziert wird, strömt das Kühlmittel glatt durch die Kühlmittelkanäle 215. Somit wird der Wärmeaustauschwirkungsgrad weiter verbessert.
Auch können beim EGR-Gaskühler 200 beispielsweise die Innenrippen 220 der zweiten Rohre 270 in den Distanzelementen 121, 111b ersetzt werden, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform.
Bei den ersten und zweiten Ausführungsformen lassen sich die Gestalt der Ausnehmungen 113 der Rohrhauptwandungen 111 in verschiedenartigster Weise verändern. Bei den oben genannten Ausführungsformen ist die Tiefe der Ausnehmungen 113 gleich der Höhe der Vorsprünge 112. Die Tiefe der Ausnehmungen 113 kann jedoch vermindert werden, abhängig vom Widerstand des Kühlmittels, wie es durch die Kühlmitteleinlässe 113a und die Kühlmittelauslässe 113b tritt. Alternativ kann die Tiefe der Ausnehmungen 113 größer als die Höhe der Vorsprünge 112 sein.
Auch lassen sich die Orte der Ausnehmungen 113 verändern. Anstelle der diagonalen Positionen können die Ausnehmungen 113 auf den gleichen Seitenwandungen 118 der Rohre 110 gebildet werden. In diesem Fall wird das Kühlmitteleinlassrohr 141 und das Kühlmittelauslassrohr 142 mit der gleichen Seite des Rohrstapelkörpers L1 gekuppelt. Es ist daher nicht notwendig, dass das Gehäuse 130 aus zwei getrennten Gehäuseelementen 130a, 130B aufgebaut ist. Beim Gehäuse 130 kann es sich um ein einziges Tankelement handeln.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die zweiten erhabenen Teile 117 parallel zur kurzen Seite der rechteckigen Rohrhauptwandung 111 ausgebildet. Die erhabenen Teile 117 können jedoch entsprechend den Strömungsbedingungen des Kühlmittels modifiziert werden. Beispielsweise kann der zweite erhabene Teil 117 relativ zur kurzen Seite der Rohrhauptwandung 111 derart geneigt werden, dass ein Abstand zwischen dem Längsende des Rohres 110 und dem zweiten erhabenen Teil 117 allmählich mit der Entfernung vom Kühlmitteleinlass 113a zunimmt. Alternativ kann der zweite erhabene Teil 117 gekrümmte Gestalt haben. Weiterhin kann der zweite erhabene Teil 117 fortfallen.
Weiterhin kann bzw. können eine oder beide der äußeren Wandungen 131 des Gehäuses 130 entsprechend dem erforderlichen Wärmeaustauschwirkungsgrad des Abgases fortfallen. Bei den ersten und zweiten Ausführungsformen können die durch die Ausbauchungen 133 geschaffenen Räume 133a differenziert werden, um die Strömung des Kühlmittels in den Kühlmittelkanälen 115, ähnlich wie bei den ersten und zweiten Ausweitungen 231, 235 der dritten Ausführungsform, zu steigern.
Auch ist die Verwendung der Maßnahme nach der vorliegenden Erfindung nicht auf die EGR-Gaskühler beschränkt, lässt sich vielmehr bei beliebigen anderen Wärmeaustauschern einsetzen. Beispielsweise kann der Wärmeaustauscher 100, 200 als ein Abgasrückgewinnungswärmeaustauscher verwendet werden, der den Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, welches in die Luft ausgetragen wird, und dem Kühlmittel vornimmt, wodurch das Kühlmittel erwärmt wird.
Zusätzlich ist das Material der Komponententeile des Wärmeaustauschers nicht auf rostfreien Stahl beschränkt. Die Komponententeile können aus anderen Materialien, wie beispielsweise Aluminium- oder Kupferlegierung abhängig von den Verwendungsbedingungen, gemacht sein.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen ergeben sich ohne weiteres den Fachleuten. Die Erfindung ist in breiterem Umfang daher nicht auf die spezifischen Details, auf die repräsentative Vorrichtung und die erläuternden gezeigten und beschriebenen Beispiele beschränkt.

Claims

Wärmeaustauscher zur Vornahme des Wärmeaustausches zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid, umfassend: ein Gehäuse (230); eine Vielzahl erster Rohre (210, 210A), die im Gehäuse (230) angeordnet und unter bestimmten Intervallen derart geschichtet sind, dass erste Räume (215) zwischen den benachbarten ersten Rohren (210, 210A) geschaffen werden, die Vielzahl erster Rohre (210, 210A) erste Fluidkanäle (214) hierin definiert, die die Strömung des ersten Fluids ermöglichen, und die ersten Räume (215) zweite Fluidkanäle (215) definieren, um die Strömung des zweiten Fluids zu ermöglichen; ein zweites Rohr (270), angeordnet im Gehäuse (230) und entlang einem endseitigen ersten Rohr (210A), bei dem es sich um eines der Vielzahl erster Rohre (210, 210A) handelt, die an einer endseitigen Lage angeordnet sind, derart, dass ein zweiter Raum (219) auf dem Umfang des zweiten Rohres (270) definiert wird, und das zweite Rohr (270) einen anderen ersten Fluidkanal (214) hierin definiert, der die Strömung des ersten Fluids ermöglicht; ein Verbindungsflansch (251), der an den Enden der Vielzahl erster Rohre (210, 210A) und dem zweiten Rohr (270) angeordnet ist; und eine Kernplatte (260), die gegen die Enden der Vielzahl erster Rohre (210, 210A) und das zweite Rohr (270) derart gekuppelt ist, dass die ersten Fluidkanäle (214) in Verbindung mit dem Verbindungsflansch (251) kommen, und die zweiten Fluidkanäle (215) und der zweite Raum (219) vom Verbindungsflansch (251) getrennt sind, wobei das Gehäuse (230) eine Gehäuseseitenwandung (232) und eine erste Aufweitung (231, 235) umfasst, die Gehäuseseitenwandung (232) entlang Seitenwandungen der Vielzahl von ersten Rohren (210, 210A) und dem zweiten Rohr (270) angeordnet ist, die erste Aufweitung (231, 235) sich von der Gehäuseseitenwand (232) in Richtung vom Gehäuse (230) nach außen aufweitet, um eine erste Verbindungskammer hierin zu schaffen, die erste Verbindungskammer in Verbindung mit den zweiten Fluidkanälen (215) steht, und die Gehäuseseitenwandung (232) über eine Innenfläche verfügt, die mit der Seitenwandung des ersten stirnseitigen Rohres (210A) derart in Kontakt steht, dass der zweite Raum (219) von der ersten Verbindungskammer und den zweiten Fluidkanälen (215) getrennt wird.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein zweites Fluideinführungsrohr (241), gekuppelt mit dem Gehäuse (230), zum Einführen des zweiten Fluids in die zweiten Fluidkanäle (215); und ein zweites Fluidaustragsrohr (242), das gegen das Gehäuse (230) gekuppelt ist, um das zweite Fluid aus den zweiten Fluidkanälen (215) auszutragen, wobei die erste Aufweitung (231) in wenigstens einem (aus der Gruppe) aus einem Kupplungsteil zwischen dem zweiten Fluideinführungsrohr (241) und dem Gehäuse (230) und einem Kupplungsteil zwischen dem zweiten Fluidaustragungsrohr (242) und dem Gehäuse (230) angeordnet ist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein zweites Fluideinführungsrohr (241), gekuppelt mit dem Gehäuse (230) zur Einführung des zweiten Fluids in die zweiten Fluidkanäle (215); und ein zweites Fluidaustragungsrohr (242), gekuppelt mit dem Gehäuse (230) zum Austrag des zweiten Fluids aus den zweiten Fluidkanälen (215), wobei die erste Aufweitung (231) an einem Kupplungsteil zwischen dem zweiten Fluideinführungsrohr (241) und dem Gehäuse (230) angeordnet ist, das Gehäuse (230) weiterhin eine zweite Aufweitung (235) an einem Kupplungsteil zwischen dem zweiten Fluidaustragsrohr (242) und dem Gehäuse (230) umfasst, die zweite Aufweitung (235) eine zweite Verbindungskammer definiert, welche die Verbindung zwischen den zweiten Fluidkanälen (215) und dem zweiten Fluidaustragsrohr (242) ermöglicht, wobei die zweite Verbindungskammer größer als die erste Verbindungskammer ist.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend eine Vielzahl innerer Rippen (220), die in der Vielzahl erster Rohre (210, 210A) angeordnet ist.
Wärmeaustauscher zur Durchführung des Wärmeaustausches zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid, umfassend: eine Vielzahl von Rohren (110), wobei ein jedes der Rohre (110) einen ersten Fluidkanal (114) hierin definiert, der das Strömen des ersten Fluids ermöglicht und Rohrhauptwandungen (111) einschließt, wenigstens eine der Rohrhauptwandungen (111) jedes Rohres (110) einen Vorsprung (112) und eine Ausnehmung (113) einschließt, der Vorsprung (112) in einer Richtung vom Rohr (110) nach außen längs eines Umfangsendes der Rohrhauptwandung (111) vorragt, wobei die Ausnehmung (113) auf dem Umfangsende der Rohrhauptwandung (111) angeordnet und von einem Ende des Vorsprungs (112) aus vertieft ist, die Vielzahl von Rohren (110) derart gestapelt sind, dass die Rohrhauptwandungen (111) einander gegenüberstehen, Räume (115, 119) zwischen den sich gegenüberstehenden Rohrhauptwandungen (111) benachbarter Rohre (110) definiert sind, und die Vorsprünge (112) und die Öffnungen (113a, 113b) durch die Vertiefungen (113) auf den Seitenwandungen (118) der Rohre (110) für die Verbindung mit den Räumen (115, 119) geschaffen sind; ein Blech- oder Plattenelement (132) mit der Vielzahl von Rohren (110) verbunden ist, und einen Wandteil und eine Aufweitung (133) umfasst, wobei der Wandteil längs der Seitenwandungen (118) der Rohre (110) angeordnet ist und über eine Innenfläche verfügt, die wenigstens eine der Öffnungen (113a, 113b) derart verschließt, dass der Raum (119) entsprechend der Öffnung (113a, 113b), geschlossen durch die Innenfläche, geschlossen wird, um einen wärmeisolierenden Raum (119) zu schaffen, die Ausbauchung (133) sich von dem Wandteil aus aufweitet, um eine Verbindungskammer (133a) hierin zu definieren, die Ausbauchung (133) an einer Stelle entsprechend den verbleibenden Öffnungen (113a, 113b) derart definiert ist, dass die Räume (115) ent sprechend den verbleibenden Öffnungen (113a, 113b) in Verbindung mit der Verbindungskammer (133a) durch die verbleibenden Öffnungen (113a, 113b) stehen, und zweite Fluidkanäle (115) definieren, durch welche das zweite Fluid strömt; und ein Verbindungselement (141, 142) mit einem äußeren Kreis, durch welchen das zweite Fluid strömt, zu verbinden ist, wobei das Verbindungselement (141, 142) mit der Ausbauchung (133) verbunden ist und in Verbindung mit der Verbindungskammer (133a) steht.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Rohren (110) ein erstes äußerstes Rohr, das an einer ersten äußersten Seite angeordnet ist, umfasst, das erste äußerste Rohr über eine erste äußerste Rohrwandung (111a) verfügt, die einen endseitigen Vorsprung (112) einschließt, der in einer Richtung von dem ersten äußersten Rohr nach außen längs seines Umfangsendes vorsteht und stirnseitige Ausnehmungen (113), die vom Endvorsprung (112) gegen die erste äußerste Rohrwandung (111a) vertieft oder ausgenommen sind, wobei der Wärmeaustauscher weiterhin umfasst: ein erstes äußeres Wandelement (131), das längs der ersten äußersten Rohrwandung (111a) angeordnet ist, wobei eine Innenfläche des ersten äußeren Wandelements (131) in Kontakt mit dem endseitigen Vorsprung (112) derart steht, dass ein erster endseitiger Raum (115) zwischen der Innenfläche des ersten äußeren Wandelements (131) und der äußersten Rohrwandung (111a) definiert wird.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Rohren (110) ein zweites äußerstes Rohr, das an einer zweiten äußersten Seite angeordnet ist, umfasst, das zweite äußerste Rohr über eine zweite äußerste Rohrwandung (111a) einschließlich eines endseitigen Vorsprungs (112) verfügt, der in einer Richtung vom äußersten zweiten Rohr nach außen längs seines Umfangsendes vorsteht, und endseitige Ausnehmungen oder Vertiefungen (113), die vom endseitigen Vorsprung (112) aus vertieft sind, wobei der Wärmeaustauscher weiterhin umfasst: ein zweites äußeres Wandelement (131), das längs der zweiten äußersten Rohrwandung (111a) angeordnet ist, wobei eine Innenfläche des zweiten äußeren Wandelements (131) in Kontakt mit dem endseitigen Vorsprung (112) der zweiten äußersten Rohrwandung (111a) derart steht, dass ein zweiter endseitiger Raum definiert ist zwischen der Innenfläche des zweiten äußeren Wandelements (131) und der zweiten äußersten Rohrwandung (111a), und das zweite äußere Wandelement (131) mit dem ersten äußeren Wandelement (131) durch das Blech- oder Plattenelement (132) verbunden ist.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei jede der Vertiefungen (113) eine Abmessung gleich einer Abmessung jedes der Vorsprünge (112) bezogen auf eine Richtung senkrecht zu den Rohrhauptwandungen (111) hat.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 8, wobei jede der Rohrhauptwandungen eine andere Vertiefung oder Nut (113) hat, und die Vertiefung (113) sowie die andere Vertiefung oder Nut (113) an diagonal vorgesehenen Orten positioniert sind.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Rohre (110), welche die zweiten Fluidkanäle (115) liefern, die Strömung einstellende Teile (117) auf deren Rohrhauptwandungen (111) haben, wobei jedes der Strömung einstellenden Teile (117) in den zweiten Fluidkanal (115) vorragt und an einer Stelle entsprechend einem Anströmort, bezogen auf eine Strömung der ersten im ersten Fluidkanal (114) strömenden Fluids, positioniert ist; und der die Strömung einstellende Teil (117) so konfiguriert ist, dass das zweite Fluid über den zweiten Fluidkanal (115) verteilt wird.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei jedes der Rohre (110) aus einem Paar von Blech- oder Plattenelementen (110a, 110b) aufgebaut ist.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 11, weiterhin umfassend: eine Vielzahl innerer Rippen (120), die in der Vielzahl von Rohren (110) angeordnet sind.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 11, weiterhin umfassend: eine Vielzahl innerer Rippen (120), die in den Rohren (110), welche die zweiten Fluidkanäle (115) liefern, angeordnet ist; und eine Vielzahl von Distanzelementen (121, 111b) im Rohr (110), welches den wärmeisolierenden Raum (119) bildet, angeordnet ist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 13, wobei die Vielzahl von Distanzelementen (121, 111b) durch eine Vielzahl von Vorsprüngen (111b) gebildet ist, die von den Rohrhauptwandungen (111) in einer vom Rohr (110) nach innen weisenden Richtung vorstehen.