DE102014222158A1 - Abgaswärmeübertrager - Google Patents

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DE102014222158A1
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Albrecht Siegel
Simon Hund
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Mahle International GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgaswärmeübertrager (1, 51, 101, 151) mit einem Gehäuse (3) mit darin angeordneten ersten Rohren (6), wobei die ersten Rohre (6) von einem ersten Fluid (9) durchströmbar sind und von einem zweiten Fluid (11) umströmbar sind, wobei die ersten Rohre (6) endseitig offen ausgebildet sind zur Einströmung des ersten Fluids (9) in die ersten Rohre (6) oder zur Ausströmung des ersten Fluids (9) aus den ersten Rohren (6), wobei das Gehäuse (3) einen Einlassanschluss (13) zum Einströmen des zweiten Fluids (11) und einen Auslassanschluss (14) zum Ausströmen des zweiten Fluids (11) aufweist, wobei in dem Gehäuse (3) ein Bypasskanal (17) angeordnet ist, wobei der Bypasskanal (17) von der Fluidströmung des zweiten Fluids (11) durch ein Trennelement (22, 72, 122, 162) im Wesentlichen getrennt angeordnet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen Abgaswärmeübertrager, insbesondere für den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Stand der Technik
  • Durch die DE 101 42 539 A1 ist ein Abgaswärmeübertrager bekannt geworden, welcher zur Übertragung von Wärme zwischen dem Abgas einer Brennkraftmaschine und einem Kühlmittel dient. Dabei weist der Abgaswärmeübertrager ein Gehäuse mit einer Abgaseintrittsöffnung und ein Gehäuse mit einer Abgasaustrittsöffnung auf, wobei in dem Gehäuse ein Wärmeübertragungsbereich vorgesehen ist, in welchem der Wärmeübergang zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel vorgenommen wird. In dem Gehäuse ist weiterhin ein Bypasskanal vorgesehen, durch welchen ein Abgasstrom durchströmbar ist, in welchem der Wärmeübertragungsbereich umgangen wird und keine Wärmeübertragung stattfindet, so dass insbesondere im Kaltstartbereich das heiße Abgas dem Motor wieder ungekühlt zugeführt werden kann. Der Bypasskanal ist dabei als Doppelrohr mit zwei ineinander angeordneten Rohren ausgebildet, zwischen welchen ein Luftspalt angeordnet ist, welcher thermisch isolierend wirkt. Die beiden Rohre des Doppelrohrs sind dabei an einer Endseite mit einem Festlager verbunden und weisen auf der anderen Endseite ein Loslager auf.
  • Die DE 10 2008 014 170 A1 offenbart einen Abgaswärmeübertrager mit einem Bypasskanal, welcher aus einem Doppelrohr mit einem Zwischenraum zwischen den Rohren besteht, wobei zur thermischen Isolierung ein Gestrick aus Fasermaterial zwischen den Rohren vorgesehen ist. Alternativ offenbart die DE 10 2008 014 170 A1 als Bypass ein Einzelrohr, das mit dem Gestrick umfasst ist.
  • Durch das Gestrick oder durch den vorgesehenen Luftspalt des Doppelrohrs wird der Bypasskanal thermisch isoliert. Dadurch kann das heiße Abgas beim Kaltstartvorgang den Wärmeübertragungsbereich umgehen und somit den Motor und nachgeschaltete Oxidationskatalysatoren schneller auf Betriebstemperatur aufwärmen. Entsprechend kann bereits beim Kaltstart die Stickoxidemission reduziert und der spezifische Kraftstoffverbrauch durch die schnellere Aufheizung des Motors verringert werden.
  • Im Stand der Technik sind für das thermische Isolieren des Bypasskanals somit zumindest zwei Bauteile notwendig, also ein Rohr und das Gestrick oder zwei Rohre bei der Doppelrohrkonstruktion. Die Gestaltung mit einem Einzelrohr und dem Gestrick funktioniert dabei nur bei einer Anwendung als Bypassrohr außerhalb des Wärmeübertragers, bei welchem das Bypassrohr parallel aber außerhalb des Gehäuses des Wärmeübertragers vorbei geführt wird. Würde das mit dem Gestrick isolierte Bypassrohr in das Gehäuse des Wärmeübertragers eingesetzt werden und somit das Gestrick mit Kühlmittel umströmt werden, würde das Gestrick seine Isolierwirkung verlieren.
  • Bei der Ausbildung des Bypasses als Doppelrohr hat sich in der Praxis herausgestellt, dass die Verbindung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr einen Schwachpunkt darstellt. Die beiden Rohre sind aufgrund der thermischen Isolierung auf unterschiedlicher Temperatur. Durch die auftretenden Temperaturen der beiden Rohre, wobei das Innenrohr aufgrund der Abgasdurchströmung relativ heiß wird und das Außenrohr aufgrund der Kühlmittelumströmung im Vergleich dazu relativ kühl bleibt und aufgrund der im Betrieb des Kraftfahrzeugs auftretenden Vibrationen, kann es zum Ausfallen des Bypassrohrs und damit des Abgaswärmeübertragers kommen.
  • Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Abgaswärmeübertrager zu schaffen welcher einfach aufgebaut ist und dennoch eine dauerfeste Ausbildung eines Bypassrohrs aufweist, welches gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Abgaswärmeübertrager mit einem Gehäuse mit darin angeordneten ersten Rohren, wobei die ersten Rohre von einem ersten Fluid durchströmbar sind und von einem zweiten Fluid umströmbar sind, wobei die ersten Rohre endseitig offen ausgebildet sind zur Einströmung des ersten Fluids in die ersten Rohre und zur Ausströmung des ersten Fluids aus den ersten Rohren, wobei das Gehäuse einen Einlassanschluss zum Einströmen des zweiten Fluids und einen Auslassanschluss zum Ausströmen des zweiten Fluids aufweist, wobei in dem Gehäuse ein Bypasskanal angeordnet ist, wobei der Bypasskanal von der Fluidströmung des zweiten Fluids durch ein Trennelement im Wesentlichen getrennt angeordnet ist. Durch die Anordnung des Trennelements im Gehäuse wird der Bypasskanal von der Strömung des zweiten Fluids zumindest im Wesentlichen getrennt oder behindert bzw. vollständig getrennt, so dass nahezu keine oder keine Wärmeübertragung und damit nahezu keine oder keine Kühlung des durch den Bypasskanal strömenden ersten Fluids erfolgt.
  • Das erste Fluid ist dabei insbesondere Abgas oder ein Abgas-Luft-Gemisch, wie ein Abgas-Ladeluft-Gemisch. Das zweite Fluid ist insbesondere ein flüssiges Kühlmittel, wie Wasser oder eine Wasser-Glykol-Mischung etc.
  • Gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die ersten Rohre mit zwei endseitigen Enden ausgebildet sind und die ersten Rohre jeweils endseitig in Öffnungen eines jeweiligen Rohrbodens abgedichtet aufgenommen sind und der jeweilige Rohrboden mit dem Gehäuse verbunden ist. Dadurch werden die Rohre sicher und fluiddicht aufgenommen und beabstandet zueinander angeordnet. Das zweite Fluid kann um die beabstandet zueinander angeordneten Rohre strömen und die dichte Verbindung mit den Rohrböden an den beiden Enden der Rohre sorgt für eine Medientrennung.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Trennelement zwischen den ersten Rohren und dem Bypasskanal angeordnet ist. Dadurch kann das Volumen, welches das Bypassrohr einnimmt, von der Fluidströmung des zweiten Fluids zumindest im Wesentlichen getrennt oder behindert werden.
  • Auch ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorteilhaft, wenn das Trennelement in dem Gehäuse der Bypasskanal abdichtend aufgenommen ist. So kann das Trennelement sowohl an dem Gehäuse als auch beispielsweise an den Rohrböden abdichtend angeordnet werden, so dass keine Fluidströmung des zweiten Fluids um das Bypassrohr strömen kann, welches auch um die ersten Rohre strömt.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn das Trennelement in dem Gehäuse der Bypasskanal abdichtend aufgenommen ist, wobei das Trennelement an den Rohrböden und/oder an dem Gehäuse abdichtend anliegt. So wird bei Anwesenheit der Rohrböden eine Abdichtung des Trennelements im Gehäuse erreicht und das zweite Fluid kann das Bypassrohr nicht an- bzw. umströmen. Eine dichte Anordnung kann beispielsweise auch durch ein Eingießen oder Verlöten oder Verschweißen erreicht werden. Alternativ kann eine dichte Anordnung insbesondere bei Kunststoffgehäusen auch durch Kleben erreicht werden.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn das Trennelement in dem Gehäuse nicht abdichtend aufgenommen ist, wobei das Trennelement zu zumindest einem der Rohrböden und/oder zu dem Gehäuse nicht abdichtend angeordnet ist. Dadurch ist noch eine gewisse Strömung des zweiten Fluids an dem Trennelement vorbei möglich, was jedoch die Strömung an dem Bypasskanal vorbei bzw. um den Bypasskanal behindert und somit der Wärmeübertrag reduziert ist. Dadurch ist es jedoch möglich, das Trennelement eher unkompliziert anzuordnen und zu befestigen, was die Herstellung erleichtert.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bypasskanal durch zumindest ein zweites Rohr ausgebildet ist, welches in dem Gehäuse angeordnet ist. Dadurch wird der Fluidstrom durch den Bypasskanal auf das zumindest eine zweite Rohr oder eine Mehrzahl von zweiten Rohren verteilt, das oder die einfach mit den ersten Rohren zusammen verbaut werden kann bzw. können.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das zumindest eine zweite Rohr mit zwei endseitigen Enden ausgebildet ist, wobei das zumindest eine zweite Rohr endseitig in jeweils einer Öffnung eines Rohrbodens abgedichtet aufgenommen ist. So kann bei Anordnung zweier Rohrböden die Anordnung entsprechend der Anordnung der ersten Rohre vorgenommen werden, was die Montage vereinfacht.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von zweiten Rohren zur Bildung des Bypasskanals vorgesehen ist. Dadurch kann beispielsweise der gleiche Rohrtyp für die ersten Rohre und für die zweiten Rohre verwendet werden, wobei zur Erreichung des beabsichtigten Querschnitts des Bypasskanals mehrere solcher Rohre als zweite Rohre verwendet werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein Rohr oder können auch mehrere Rohre mit einem gegenüber den ersten Rohren vergrößertem Querschnitt verwendet werden.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn der Bypasskanal durch einen Hohlraum ausgebildet ist, welcher in dem Gehäuse ausgebildet ist. Dadurch wird der Bypasskanal unmittelbar in das Gehäuse integriert und von dem Trennelement abgedichtet abgeschlossen, damit das zweite Fluid nicht in den Bypasskanal eindringen kann. Dies ist vorteilhaft, weil kein gesondertes Element benötigt wird, um den Bypasskanal auszubilden. Die zweiten Rohre können eingespart werden. Dies reduziert die Kosten und den Montageaufwand.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Hohlraum von dem Gehäuse, gegebenenfalls von den beiden Rohrböden und von dem Trennelement begrenzt wird. So kann eine einfache Konstruktion zur Erreichung des Bypasskanals ausgebildet werden.
  • So ist es auch vorteilhaft, wenn bei Vorsehung der Rohrboden die beiden Rohrböden jeweils zumindest eine Öffnung aufweisen, welche mit dem Hohlraum kommunizieren. So kann das erste Fluid durch die jeweilige Öffnung im Rohrboden in den als Bypasskanal ausgebildeten Hohlraum einströmen bzw. aus diesem ausströmen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse aus Kunststoff oder Metall, wie insbesondere aus Metallguss oder Blech, ausgebildet ist. Bei der Herstellung des Gehäuses aus Metallguss oder aus Kunststoff kann das Trennelement vorteilhaft mit eingegossen werden, was eine spätere Befestigung und Abdichtung vermeidet. Auch kann das Trennelement in das Gehäuse eingesetzt und verlötet, verschweißt oder verklebt werden. Zur Montage und Halterung des Trennelements können zusätzliche Haltemittel und/oder Einführelemente vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Einfuhr- und Haltenut etc.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn an zumindest einem Endbereich des Gehäuses ein Anschlussflansch oder Diffusor vorgesehen ist zum Einleiten des ersten Fluids in die endseitig offen ausgebildeten ersten Rohre und/oder zum Ausleiten des ersten Fluids aus den endseitig offen ausgebildeten ersten Rohren.
  • Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn an dem Anschlussflansch oder an dem Diffusor ein Abgasventil zur Steuerung des durch den Abgaswärmeübertrager strömenden Volumenstroms des ersten Fluids und/oder ein Bypassventil zur Steuerung des durch den Bypasskanal strömenden Volumenstroms des ersten Fluids vorgesehen ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragerkerns eines Abgaswärmeübertragers,
  • 2 in schematischer Weise ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragerkerns eines Abgaswärmeübertragers,
  • 3 in schematischer Weise ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragerkerns eines Abgaswärmeübertragers,
  • 4 in schematischer Weise ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragerkerns eines Abgaswärmeübertragers, und
  • 5 in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel eines Abgaswärmeübertragers mit einem Wärmeübertragerkern gemäß 3.
  • Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Die 1 zeigt einen Wärmeübertragerkern 2 eines Abgaswärmeübertragers 1, wobei etwaige an den Wärmeübertragerkern 2 angebrachte Diffusoren und/oder Anschlusselemente, wie Anschlussflansche, nicht dargestellt sind. Diese sind beispielhaft in der 5 gezeigt.
  • Der Wärmeübertragerkern 2 gemäß 2 weist ein Gehäuse 3 auf, welches rohrförmig mit zwei offenen Stirnseiten 4, 5 ausgebildet ist. In dem Gehäuse sind erste Rohre 6 angeordnet, welche beabstandet zueinander angeordnet sind und welche endseitig offen ausgebildete Enden 7, 8 aufweisen. Die offen ausgebildeten Enden 7, 8 dienen der Einströmung und der Ausströmung eines ersten Fluids 9 in die ersten Rohre 6. Die ersten Rohre 6 dienen entsprechend als erster Fluidkanal 10. Die Rohre 6 werden von einem zweiten Fluid 11 umströmt, so dass der Raum um die ersten Rohre 6 und der Raum zwischen den ersten Rohren 6 einen zweiten Fluidkanal 12 bilden.
  • Der Abgaswärmeübertrager 1 ist mit seinem Gehäuse 3 derart ausgebildet, dass die ersten Rohre 6 in dem Gehäuse 3 angeordnet sind und die ersten Rohre 6 von dem ersten Fluid 9 durchströmbar sind und von dem zweiten Fluid 11 umströmbar sind, wobei die ersten Rohre 6 endseitig offen ausgebildet sind zur Einströmung des ersten Fluids 9 in die ersten Rohre 6 bzw. zur Ausströmung des ersten Fluids 9 aus den ersten Rohren 6. Die ersten Rohre 6 sind im Wesentlichen parallel zueinander und parallel zum Gehäuse 3 bzw. zur Gehäuselängsachse angeordnet. Die ersten Rohre 6 sind vorteilhaft in Reihen angeordnet und bilden eine Wärmeübertragermatrix. Wie in der 1 zu erkennen ist, sind beiderseits des Gehäuses 3 Rohrböden 15, 16 angeordnet, wobei die Enden 7, 8 der ersten Rohre 6 in Öffnungen 23 der Rohrböden 15, 16 abgedichtet aufgenommen sind. So kann jeweils eines der Enden 7, 8 mit dem jeweiligen Rohrboden 15, 16 verlötet, verschweißt oder verklebt oder anderweitig abgedichtet angebunden sein.
  • Das erste Fluid 9 kann in der gezeigten Richtung strömen oder alternativ auch umgekehrt. Auch das zweite Fluid 11 strömt vorteilhaft in der gezeigten Richtung. Alternativ kann das zweite Fluid 11 auch in der umgekehrten Richtung strömen.
  • Die Rohrböden 15, 16 sind ihrerseits an dem Gehäuse 3 abgedichtet angelegt, so dass der zweite Fluidkanal sich zwischen den Rohrböden 15, 16 im Gehäuse 3 erstreckt und nach außen abgedichtet ist.
  • Das Gehäuse 3 weist zur Einströmung und zur Ausströmung des zweiten Fluids 11 einen Einlassanschluss 13 zum Einströmen des zweiten Fluids 11 und einen Auslassanschluss 14 zum Ausströmen des zweiten Fluids 11 auf.
  • In dem Gehäuse 3 ist weiterhin ein Bypasskanal 17 angeordnet. Der Bypasskanal 17 ist im Ausführungsbeispiel der 1 als zweites Rohr 18 oder alternativ als Mehrzahl von zweiten Rohren 18 ausgebildet. Das zweite Rohr oder die zweiten Rohre 18 sind parallel und beabstandet von den ersten Rohren 6 angeordnet. Das zumindest eine zweite Rohr 18 weist wiederum zwei endseitige Enden 19, 20 auf, wobei das jeweilige zweite Rohr 18 mit seinen Enden 19, 20 in jeweils einer Öffnung 21 eines der Rohrböden 15, 16 abgedichtet aufgenommen ist.
  • Über ein nicht dargestelltes Bypassventil, das beispielsweise als Bypassklappe ausgebildet sein kann, kann der Zustrom zu den ersten Rohren 6 als erstem Fluidkanal oder zu dem Bypasskanal 17 bzw. dem zumindest einen zweiten Rohr 18 gesteuert werden, so dass entweder das erste Fluid in den ersten Rohren 6 gekühlt wird oder in dem Bypasskanal nicht oder nicht wesentlich gekühlt wird.
  • Dazu ist der Bypasskanal 17 von der Fluidströmung des zweiten Fluids 11 durch ein im Gehäuse angeordnetes Trennelement 22 im Wesentlichen getrennt angeordnet. Das Trennelement 22 ist als Trennwand ausgebildet, die sich im Gehäuse parallel zu dem Bypasskanal 17 erstreckt und den Raumbereich um den Bypasskanal 17 von dem Raumbereich um die ersten Rohre 6 abtrennt. So wird erreicht, dass das zweite Fluid nicht um den Bypasskanal 17 oder an dem Bypasskanal entlang strömen kann. Dazu ist das Trennelement an den Rohrböden 15, 16 und an dem Gehäuse abgedichtet angelegt, so dass ein abgedichteter Raumbereich gebildet wird, in welchem der Bypasskanal 17 angeordnet ist.
  • Der Bypasskanal 17 kann dabei als ein Einzelrohr 18 als Bypassrohr in dem Gehäuse 3 des Wärmeübertragers 1 integriert sein. Alternativ können auch mehrere einzelne Rohre in dem Gehäuse 3 integriert sein, welche gemeinsam den Bypasskanal bilden. Das derart angeordnete zweite Rohr 18 wird mit den Rohrböden 15, 16 gefügt. Damit das zweite Rohr 18 je nach Ausgestaltung des Wärmeübertragers 1 nicht mit dem als zweites Fluid ausgebildete Kühlmittel in Berührung kommt, wird das Trennelement 22 in dem Gehäuse 3 angeordnet. Das Trennelement 22 sorgt über eine Abdichtung zum Rohrboden 15, 16 dafür, dass der Bypasskanal 17 nicht mit dem zweiten Fluid in Berührung kommt. Somit entsteht ein Luftspalt zwischen Gehäuse 3 und dem Bypasskanal 17, welcher den Bypasskanal 17 thermisch isoliert.
  • Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragerkerns 52 eines weiteren Wärmeübertragers 51, wie beispielsweise eines Abgaskühlers. Der Wärmeübertragerkern 52 der 2 entspricht im Wesentlichen dem Wärmeübertragerkern der 1. Entsprechend sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet und zu nicht beschriebenen Teilen der 2 wird auf die Beschreibung von 1 explizit verwiesen.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 2 ist das Trennelement 72 unterschiedlich zu dem Trennelement 22 der 1 ausgebildet. Das Trennelement 72 ist nicht abgedichtet im Gehäuse 3 angeordnet und erlaubt eine Strömung des zweiten Fluids 11 an dem Bypasskanal 17 entlang oder um diesen herum. Das Trennelement 72 ist als Trennwand ausgebildet, die allerdings in Längsrichtung nicht die volle innere Länge des Wärmeübertragerkerns oder der ersten Rohre 6 und des zumindest einen zweiten Rohrs 18 aufweist. Dadurch kann in den Bereichen 80 das zweite Fluid in den Bereich des zweiten Rohrs 18 strömen. Allerdings ist die Strömung des zweiten Fluids stark eingeschränkt, so dass kein wesentlicher Wärmeübergang und keine wesentliche Kühlung des ersten Fluids erfolgt. Die Bereiche 80 liegen an beiden Endbereichen des Trennelements 72 vor.
  • Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragerkerns 102 eines weiteren Wärmeübertragers 101, wie beispielsweise eines Abgaskühlers. Der Wärmeübertragerkern 102 der 3 entspricht im Wesentlichen dem Wärmeübertragerkern der 1. Entsprechend sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet und zu nicht beschriebenen Teilen der 3 wird auf die Beschreibung von 1 explizit verwiesen.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist das Trennelement 122 unterschiedlich zu dem Trennelement 22 der 1 ausgebildet. Das Trennelement 122 ist als Steg nicht abgedichtet im Gehäuse 3 angeordnet und der Steg erlaubt eine Strömung des zweiten Fluids 11 an dem Bypasskanal 17 entlang oder um diesen herum. Das Trennelement 122 ist als eher schmaler Steg ausgebildet, der in seiner Längsrichtung nicht die volle innere Länge des Wärmeübertragerkerns oder der ersten Rohre 6 und des zumindest einen zweiten Rohrs 18 aufweist. Dadurch kann in den Bereichen 110 das zweite Fluid in den Bereich des zweiten Rohrs 18 strömen. Allerdings ist die Strömung des zweiten Fluids auch wieder stark eingeschränkt, so dass kein wesentlicher Wärmeübergang und keine wesentliche Kühlung des ersten Fluids erfolgt. Die Bereiche 110 liegen an beiden Endbereichen des Trennelements 122 vor.
  • In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 ist eine Trennwand bzw. ein Trennsteg als Trennelement 22, 72, 122 in das Gehäuse 3 des Wärmeübertragers 1 integriert. Der Bypasskanal 17 wird durch zumindest ein zweites Rohr 18 gebildet. Das Trennelement 22 sorgt über seine Abdichtung zum jeweiligen Rohrboden 15, 16 und gegebenenfalls zum Gehäuse 3 dafür, dass der Bypasskanal 17 nicht mit dem als Kühlmittel ausgeführten zweiten Fluid 11 in Berührung kommt. Somit entsteht ein Luftspalt zwischen Gehäuse 3 und Bypasskanal 17, welcher den Bypasskanal 17 thermisch isoliert. Wird das Trennelement 72, 122 als Trennsteg zum Rohrboden 15, 16 nicht abgedichtet, wird es so ausgeführt, dass die Strömung des zweiten Fluids 11 im Bereich des Bypasskanals 17 stark eingeschränkt wird, wenn ein eher kleiner Spalt zwischen Steg und Rohrboden 15, 16 verbleibt. Somit erfolgt die thermische Isolierung durch die deutlich eingeschränkte Umströmung des Bypasskanals 17 mit dem als Kühlmittel ausgeführten zweiten Fluid 11.
  • Die 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragerkerns 152 eines weiteren Wärmeübertragers 151, wie beispielsweise eines Abgaskühlers. Der Wärmeübertragerkern 152 der 4 entspricht im Wesentlichen dem Wärmeübertragerkern der 1. Entsprechend sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet und zu nicht beschriebenen Teilen der 4 wird auf die Beschreibung von 1 explizit verwiesen.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 4 ist das Trennelement 162 gleich zu dem Trennelement 22 der 1 ausgebildet. Das Trennelement 162 ist als Trennplatte abgedichtet im Gehäuse 3 angeordnet. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 ist im Ausführungsbeispiel der 4 der Bypasskanal 167 ohne zweites Rohr ausgebildet. Der Bypasskanal 167 wird dabei von der Wandung 168 des Gehäuses 3 und von dem Trennelement 162 gebildet, wobei das Trennelement 162 an seinen beiden lateralen Endbereichen an den jeweiligen Rohrböden angrenzt und dort abdichtend anliegt.
  • Das Trennelement, das als Trennwand oder als Trennsteg ausgebildet ist, ist in das Gehäuse 3 einzusetzen. Dabei kann das Gehäuse vorteilhaft aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein. Bei einem Aluminiumdruckgussgehäuse oder bei einem Kunststoffgehäuse ist es besonders vorteilhaft, wenn das Trennelement 22 in die Gussform beim Herstellungsprozess integriert wird, und somit kein zusätzliches Bauteil nötig wird bzw. kein zusätzliches Bauteil bei der Montage einzusetzen ist. Dabei kann das Trennelement beim Gussprozess oder beim Spritzgussprozess für die Kunststoffteileherstellung mit erzeugt werden. Alternativ kann das Trennelement auch als Einlegeteil hergestellt und eingegossen oder eingespritzt werden.
  • Bei einem Gehäuse 3 aus Stahl kann die Funktion des Trennelements von einem Trennblech übernommen werden, das gegebenenfalls auch als Kühlmittelführungsblech dienen kann.
  • Die 5 zeigt eine Darstellung eines Wärmeübertragers 101 mit einem Wärmeübertragerkern 102 gemäß 3. Dabei ist an den Wärmeübertragerkern 102 auf der linken Seite in 5 ein Anschlussflansch 201 angebracht, in welchen das Abgas als erstes Fluid in einen Kanal 202 einströmen kann. Der Kanal 202 ist mit einer Weiche 203 ausgebildet, so dass er auf die Teilkanäle 205 und 206 aufgeteilt ist. Ein als Bypassklappe ausgebildetes Bypassventil 204 ist vorgesehen, um aufgrund seiner Stellung den Kanal 202 mit dem Teilkanal 205 und/oder mit dem Teilkanal 206 zu verbinden. Dadurch kann das erste Fluid entweder durch die ersten Rohre 6 mit Kühlung oder durch den Bypasskanal ohne oder ohne wesentliche Kühlung strömen.
  • Weiterhin ist an den Wärmeübertragerkern 102 auf der rechten Seite in 5 ein Anschlussflansch 210 angebracht, durch welchen das gekühlte oder das ungekühlte Abgas strömen kann, um von einem vorgesehenen Abgasventil 211 in seiner Menge reguliert zu werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10142539 A1 [0002]
    • DE 102008014170 A1 [0003, 0003]

Claims (15)

  1. Abgaswärmeübertrager (1, 51, 101, 151) mit einem Gehäuse (3) mit darin angeordneten ersten Rohren (6), wobei die ersten Rohre (6) von einem ersten Fluid (9) durchströmbar sind und von einem zweiten Fluid (11) umströmbar sind, wobei die ersten Rohre (6) endseitig offen ausgebildet sind zur Einströmung des ersten Fluids (9) in die ersten Rohre (6) oder zur Ausströmung des ersten Fluids (9) aus den ersten Rohren (6), wobei das Gehäuse (3) einen Einlassanschluss (13) zum Einströmen des zweiten Fluids (11) und einen Auslassanschluss (14) zum Ausströmen des zweiten Fluids (11) aufweist, wobei in dem Gehäuse (3) ein Bypasskanal (17) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (17) von der Fluidströmung des zweiten Fluids (11) durch ein Trennelement (22, 72, 122, 162) im Wesentlichen getrennt angeordnet ist.
  2. Abgaswärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Rohre (6) mit zwei endseitigen Enden (7, 8) ausgebildet sind und die ersten Rohre (6) jeweils endseitig in Öffnungen (23) eines jeweiligen Rohrbodens (15, 16) abgedichtet aufgenommen sind und der jeweilige Rohrboden (15, 16) mit dem Gehäuse (3) verbunden ist.
  3. Abgaswärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (22, 72, 122, 162) zwischen den ersten Rohren (6) und dem Bypasskanal (17) angeordnet ist.
  4. Abgaswärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (22, 162) in dem Gehäuse (3) den Bypasskanal (17) abdichtend aufgenommen ist.
  5. Abgaswärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (22, 162) in dem Gehäuse (3) den Bypasskanal (17) abdichtend aufgenommen ist, wobei das Trennelement (22, 162) an den Rohrböden (15, 16) und/oder an dem Gehäuse (3) abdichtend anliegt.
  6. Abgaswärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (72, 122) in dem Gehäuse (3) nicht abdichtend aufgenommen ist, wobei das Trennelement (72, 122) zu zumindest einem der Rohrböden (15, 16) und/oder zu dem Gehäuse (3) nicht abdichtend angeordnet ist.
  7. Abgaswärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (17) durch zumindest ein zweites Rohr (18) ausgebildet ist, welches in dem Gehäuse (3) angeordnet ist.
  8. Abgaswärmeübertrager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine zweite Rohr (18) mit zwei endseitigen Enden (19, 20) ausgebildet ist, wobei das zumindest eine zweite Rohr (18) endseitig in jeweils einer Öffnung (21) eines Rohrbodens (15, 16) abgedichtet aufgenommen ist.
  9. Abgaswärmeübertrager nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von zweiten Rohren (18) zur Bildung des Bypasskanals (17) vorgesehen ist.
  10. Abgaswärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (17) durch einen Hohlraum ausgebildet ist, welcher in dem Gehäuse (3) ausgebildet ist.
  11. Abgaswärmeübertrager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum von dem Gehäuse (3), gegebenenfalls von den beiden Rohrboden (15, 16) und von dem Trennelement (162) begrenzt ist.
  12. Abgaswärmeübertrager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohrböden (15, 16) jeweils zumindest eine Öffnung (21) aufweisen, welche mit dem Hohlraum kommunizieren.
  13. Abgaswärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) aus Kunststoff oder Metall, wie insbesondere aus Metallguss oder Blech, ausgebildet ist.
  14. Abgaswärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Endbereich des Gehäuses (3) ein Anschlussflansch (201, 210) oder Diffusor vorgesehen ist zum Einleiten des ersten Fluids (9) in die endseitig offen ausgebildeten ersten Rohre (6) oder zum Ausleiten des ersten Fluids (9) aus den endseitig offen ausgebildeten ersten Rohren (6).
  15. Abgaswärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anschlussflansch (201, 210) oder an dem Diffusor ein Abgasventil (211) zur Steuerung des durch den Abgaswärmeübertrager strömenden Volumenstroms des ersten Fluids (9) und/oder ein Bypassventil (204) zur Steuerung des durch den Bypasskanal (17) strömenden Volumenstroms des ersten Fluids (9) vorgesehen ist.
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