DE102005034137A1

DE102005034137A1 - Wärmeübertrager

Info

Publication number: DE102005034137A1
Application number: DE102005034137A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Geskes; Ulrich Dr.-Ing. Maucher; Jens Richter; Jens Dipl.-Ing. Ruckwied
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-01-25
Also published as: CN101268329B; CN101268329A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1) mit Strömungskanälen (3), welche von einem gemeinsamen ersten Eintritt bis zu einem gemeinsamen ersten Austritt von einem ersten Fluid durchströmbar sind, mit einem Gehäuse (2), welches die Strömungskanäle (3) in sich aufnimmt und von einem zweiten Fluid von einem zweiten Eintrittsbereich bis zu einem zweiten Austrittsbereich durchströmbar ist, wobei die Strömungskanäle (3) einen flachen Querschnitt sowie Längsseiten (3a) aufweisen und untereinander in Strömungsverbindung stehen. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Längsseiten (3a) der Strömungskanäle (3) stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, mit dem Gehäuse (2) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 – bekannt durch die DE 100 60 102 A1 .

Durch die US 2003/0010479 A1 wurde ein Wärmeübertrager bekannt, der als Abgaskühler in einem AGR-System (Abgasrückführ-System) einsetzbar ist. In einem Gehäuse, welches von flüssigem Kühlmittel des Kühlkreislaufes einer Brennkraftmaschine durchströmt wird, sind Abgasrohre angeordnet, welche endseitig in Rohrböden aufgenommen sind, die ihrerseits mit dem Gehäuse verbunden sind. Das Abgas wird dem Abgaskühler über einen Diffusor zugeführt, strömt dann durch die vom Kühlmittel umspülten Abgasrohre und tritt über einen Abgasstutzen aus dem Kühler aus. Alle Teile des Abgaskühlers werden miteinander verlötet. Nachteilig bei dieser Bauweise mit Rohrböden, in welchen die Rohrenden aufgenommen sind, ist, dass die Rohre während des Lötprozesses in den Rohrböden fixiert sind und sich somit beim Löten und beim Schmelzen der Lotschicht nicht aufeinander zubewegen können, was sich u. a. auch nachteilig auf die Verlötung der Turbulenzeinlagen mit den Rohrinnenwänden auswirkt. Dieser Nachteil wird durch Systeme ohne Rohrböden vermieden, wie das folgende Beispiel zeigt: Durch die die DE 100 60 102 A1 wurde ein Wärmeübertrager bekannt, welcher ebenfalls als Abgaskühler in einem AGR-System einsetzbar ist. Dabei wird rückgeführtes Abgas durch Kühlmittel, welches dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges entnommen wird, gekühlt. Der be kannte Abgaskühler weist ein im Wesentlichen zweiteiliges Gehäuse auf, in welchem ein primärseitig vom Kühlmittel durchströmbarer Kühlkörper, bestehend aus einer Vielzahl von flachen Röhrchen, angeordnet ist und sekundärseitig von Abgas durchströmt wird. Dabei wird das Abgas relativ geradlinig, d. h. ohne wesentliche Umlenkungen durch das Gehäuse geführt. Das Kühlmittel wird senkrecht zu den flachen Röhrchen zu- und abgeführt, so dass sich jeweils 90 Grad Umlenkungen ergeben. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Abgas und Kühlmittel sind zwischen den flachen Röhrchen so genannte Turbulenzbleche angeordnet. Der gesamte Abgaskühler, bestehend aus Gehäuse, Röhrchen und Turbulenzblechen, wird durch „einstückige Verlötung" hergestellt.

Der Anmeldungsgegenstand der DE 100 60 102 A1 geht gemäß 9 von einem Stand der Technik aus, welcher einen gehäuselosen Abgaswärmeübertrager betrifft, wobei flache Abgasrohre aus Scheiben gebildet sind, deren Falz auf den Längsseiten abgewinkelte aufgestellte Randstreifen aufweist, welche mit benachbarten Randstreifen zu einer Gehäusewand verlötet sind. Nachteilig hierbei ist, dass eine Vielzahl von Lötstellen besteht, welche jede in sich das Risiko einer Undichtigkeit und damit einer Abgasleckage birgt. Nachteilig beim Anmeldungsgegenstand der DE 100 60 102 A1 ist, dass die Gehäusewände direkt vom Abgasstrom beaufschlagt und damit auf eine Temperatur erhitzt werden, welche der Umgebung des eingebauten Abgaskühlers, z. B. dem Motorraum eines Kraftfahrzeuges nicht zuträglich ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art einerseits fügegerecht, insbesondere lötgerecht, schweißgerecht, klebegerecht usw. zu gestalten und andererseits seine Außentemperatur bei Verwendung von heißen, zu kühlenden Medien niedrig zu halten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die vorzugsweise als Scheibenpaare ausgebildeten Strömungskanäle längsseitig mit den Wänden des Gehäuses stoffschlüssig verbunden, d. h. verlötet, verschweißt, verklebt usw. sind. Die Scheibenpaare sind zu einem Paket aufeinander geschichtet und durch Querkanäle strömungsmäßig miteinander verbunden. Bei der Durchströmung dieser Querkanäle entsteht ein vergleichsweise hoher Druckverlust, einerseits durch die Umlenkung des Fluids vom Querkanal in die von den Scheibenpaaren eingeschlossenen Kanäle, insbesondere aber dadurch, dass die Querkanäle zwischen den Scheibenpaaren üblicherweise scharfe Schnittkanten aufweisen, die zu einer starken Verwirbelung des Fluids und somit zu hohen Druckverlusten führen. Die Scheibenpaare werden daher von einem ersten Fluid, vorzugsweise einem flüssigen Kühlmittel, durchströmt, für das die Druckverluste im Kühler weniger entscheidend sind. Das Paket der Scheibenpaare wird stirnseitig von einem zweiten Fluid, insbesondere einem zu kühlenden heißen Medium, angeströmt und durchströmt, so dass eine relativ geradlinige Durchströmung des Scheibenpaketes, d.h. ohne wesentliche Umlenkungen erreicht wird. Dies ergibt einen niedrigen Druckverlust für das zweite vorzugsweise gasförmige Fluid. In Anpassung an die Wärmeübergangsverhältnisse sind zwischen den Scheiben turbulenzerzeugende Einrichtungen vorgesehen. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager wird vorzugsweise in einem Arbeitsgang gelötet, geschweißt, geklebt usw. Die zu verlötenden, zu verschweißenden oder zu verrklebenden Teile sind dabei flexibel, d. h. beweglich zueinander angeordnet und können sich damit insbesondere beim Schmelzen der Lotschichten während des Lötprozesses relativ zueinander bewegen, so dass minimale Lötspalte und eine einwandfreie Verlötung erzielt werden. Vorteilhafterweise können die Scheibenpaare in einem dem Fügeproress, insbesondere dem Lötprozess, Schweißprozess, Klebeprozess usw., vorgelagerten Verfahrensschritt vorgefalzt und/oder verkrimpt werden, d. h. das aus zwei Scheiben bestehende Scheibenpaar einschließlich eventuell vorzusehender Turbulenzeinlagen kann in einer Weise vorgefertigt werden, dass das Scheibenpaar durch aus der einen Scheibe ausgeformte und den Rand der anderen Scheibe umfassende Laschen fixiert wird, so dass die die beiden Scheibenbleche des Scheibenpaares während des eigentlichen Lötprozesses nicht mehr gegeneinander verrutschen, sich nicht mehr gegeneinander verschieben oder auseinanderklaffen können, und so die dichte Verlötung des Scheibenpaares sichergestellt ist. So können verkrimpte Scheiben verhindern, dass zum Beispiel Relativ bewegungen zwischen dem Gehäuse und dem längs anliegenden Scheibenpaar durch unterschiedlich schnelle Aufheizung der Bauteile sowie die abschmelzenden Lotschichten zu einer unzureichenden Verlötung des Scheibenpaares führen. Dies erleichtert auch die Toleranzabstimmung zwischen der Längsseite des Scheibenpaares und dem Gehäuse, da im Wesentlichen nur noch die Anlage des verkrimpten Scheibenpaares am Gehäuse während des Lötprozesses sichergestellt werden muss, ohne mögliche Verschiebungen der beiden Scheiben gegeneinander in Betracht ziehen zu müssen. So wird sichergestellt, dass durch die stoffschlüssige Verbindung der Strömungskanäle bzw. Scheibenpaare eine Wärmeleitung zwischen dem ersten Fluid, dem Kühlmedium, und den Gehäusewänden erfolgt. Durch die thermische Koppelung trägt auch die Gehäusewand zum Wärmeübergang bei, und die Anbindung der Scheibenpaare kann die wärmeübertragende Fläche für das 2. Fluid je nach Wärmetauschergeometrie und Gestaltung der Turbulenzerzeuger erheblich steigern: von ca. 2% bis zu mehr als 10% wenn ein Turbulenzblech im Kanal für das 2. Fluid vorgesehen ist und sogar bis > 25% wenn Turbulatoren (beispielsweise in die Scheibe eingeprägte Verwirbelungskörper) im Kanal des zweiten Fluids eingesetzt werden. Somit wird eine Steigerung der Wärmeübertragerleistung erreicht, die erheblich sein kann. Weiterhin kann die Gehäusewand bei Verwendung eines heißen zu kühlenden Mediums ausreichend gekühlt und auf einem relativ niedrigen Temperaturniveau gehalten werden. Insbesondere bei Abgaskühlern aber auch bei Ladeluftkühlern in vielen anderen Wärmetauscheranwendungen ist eine ausreichende Kühlung des Gehäuses oft zwingend erforderlich, da andernfalls sehr hohe Thermospannungen an den Verbindungsstellen zwischen Gehäuse und Scheibenpaaren entstehen, die durch die großen Temperaturunterschiede und entsprechend unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Abgas führenden Gehäuses und der gekühlten Scheibenpaare verursacht werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Anbindung der Längsseiten der Scheibenpaare an das Gehäuse besteht in einer erheblichen Steigerung der Druckfestigkeit des Wärmetauschers bezüglich des 2. Fluids, da die Scheiben Zuganker zwischen den beiden Gehäuseseiten darstellen, die dem Innendruck entgegenwirken. Somit eignet sich das vorgestellte Wärmetauscherkonzept insbesondere für Medien, bei denen die Druckverlustanforderungen an das 2. Fluid sehr restriktiv sind, das 2. Fluid sehr heiß ist, oder hohe Drücke des 2. Fluids vorliegen, bzw. Kombinationen aus diesen Anforderungen.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Strömungskanäle über die Längsseiten im Wesentlichen über ihre gesamte Länge mit dem Gehäuse stoffschlüssig verbunden. Insbesondere erfolgt die stoffschlüssige Verbindung durch Löten, Schweißen, Kleben usw., grundsätzlich ist auch jede andere Verbindungsart wie beispielsweise eine formschlüssige Verbindung oder eine Kombination aus einer stoffschlüssigen und einer formschlüssigen Verbindung möglich.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Strömungskanäle als Scheibenpaare ausgeführt. Die Scheibenpaare bilden Durchtrittskanäle für ein zweites Fluid. Zwischen den Scheibenpaaren und dem Gehäuse besteht eine Verbindung, so dass das zweite Fluid einen Zugang zum Gehäuse und zur Gehäusewand hat und so die Gehäusewand und das Gehäuse beispielsweise kühlt oder erwärmt.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Strömungskanäle und/oder die Durchtrittskanäle im Wesentlichen in ihrer Gesamtheit durch das Gehäuse aufgenommen, so dass die Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid im Wesentlichen vollständig im Inneren eines Gehäuses, welches mit einem Deckel verschließbar ist, erfolgt, wobei ebenfalls eine Wärmeübertragung zwischen dem zweiten Fluid und dem Gehäuse und/oder dem Deckel, sowie zwischen dem ersten Fluid und Gehäuse und/oder dem Gehäusedeckel erfolgt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Deckel einer benachbarten Scheibe, insbesondere einer Unterscheibe, mindestens ein Strömungskanal ein Fluid, insbesondere das erste Fluid gebildet, auf diese Weise kann eine Oberscheibe eingespart werden und der Deckel wird gleichzeitig mitgekühlt. Da der Deckel mit dem Gehäuse durch Stoffschluss, wie Löten, Schweißen, Kleben usw., und/oder durch Formschluss, wie Umformen, verbunden ist, erfolgt ein Wärmeübergang zwischen Deckel und Gehäuse und umgekehrt, so dass auch das Gehäuse mit gekühlt wird.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Bodenabschnitt des Gehäuses bzw. der Gehäuseschale und einer benachbarten Scheibe, insbesondere der Oberscheibe, und zwischen dem Bodenabschnitt der Gehäuseschale mindestens ein Strömungskanal des ersten Fluids ausgebildet, auf diese Weise wird ebenfalls eine Scheibe, insbesondere eine Unterscheibe, eingespart. Das erste Fluid kühlt dann insbesondere das Gehäuse und die Gehäuseschale. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, die Oberscheibe mit einer Unterscheibe, insbesondere stoffschlüssig zu verbinden, wodurch ein Scheibenpaar ausgebildet wird, welches über mindestens eine Scheibe, insbesondere mit der dem Bodenbereich benachbarten Unterscheibe mit der Gehäuseschale im Bodenbereich stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die jeweils ein Scheibenpaar bildenende Unter- und Oberscheibe durch einen randseitig ausgebildeten Falz miteinander verbunden, dadurch sind die Scheiben formschlüssig, insbesondere durch Biegen, miteinander verbunden. Dabei umgreift mindestens eine Scheibe, insbesondere die Unterscheibe, die andere Scheibe, insbesondere die Oberscheibe, wodurch die Scheiben ineinander verhakt sind, wobei in Stapelrichtung der Scheiben und der Scheibenpaare gleichzeitig ein Toleranzausgleich möglich ist, so dass beim Fügeprozess, wie beipielsweise Löten, Schweißen, Kleben usw., mit dem die stoffschlüssige Verbindung erzeugt wird, eventuelle Öffnungen oder Spalte, zwischen den Scheiben ausgeglichen werden können, so dass der Fügeprozess prozesssicher und erfolgreich durchführbar ist und so eine vollständige stoffschlüssige Verbindung zwischen den Scheiben, insbesondere der Ober- und der Unterscheibe, aber auch zwischen benachbarten Scheibenpaaren sowie zwischen benachbarten Ober- und Unterscheiben, erfolgt.

In einer Weiterbildung der Erfindung läuft ein Zuströmkanal und/oder mindestens ein Abströmkanal quer durch die Scheibenpaare, dabei kann der Zuström- und/oder der Abströmkanal in einem Winkel von 0° bis 360° bzw –360° zur Stapelrichtung der Scheiben und/oder zur Längsrichtung der Scheiben durch die Scheibenpaare laufen, insbesondere unter einem Winkel von –50° bis +50° zur Stapelrichtung, besonders vorteilhaft ist ein Winkel von 0° zur Stapelrichtung, d.h. Abström- und oder Zuströmkanal verlaufen im Wesentlichen parallel zur Stapelrichtung. Die Winkel des Abströmkanals und des Zuströmkanals zur Stapelrichtung und/oder zur Längsrichtung können dabei unterschiedlich sein und Werte zwischen 0° und 360° bzw –360° annehmen

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Scheibenpaare mindestens einen Napf oder mindestens eine Ausprägung auf. Der Napf bzw. die Ausprägung ist dabei in mindestens jeweils einer Scheibe eines Scheibenpaares eingebracht, vorzugsweise durch Umformen wie Biegen, Stanzen usw. oder durch Urformen usw.

In einer Weiterbildung der Erfindung reicht die Ausprägung bzw. der Napf eines Scheibenpaares zu einem benachbarten Scheibenpaar, wobei sich die Scheiben und die Scheibenpaare berühren und insbesondere miteinander stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden sind. Darüber hinaus sind auch eine formschlüssige Verbindung und/oder eine Kombination aus einer stoffschlüssigen und formschlüssigen Verbindung möglich, ebenso wie andere Verbindungen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ausprägung bzw. der Napf in die Oberscheibe, insbesondere durch Umformen oder Urformen, eingebracht ebenso wie eine Oberscheibenringfläche, welche eine durch Ur- oder Umformen eingebrachte Unterscheibenringfläche der Unterscheibe eines benachbarten Scheibenpaares berührt und insbesondere stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. und/oder durch Formschluss, wie Verhaken, mit der Unterscheibenringfläche verbunden ist.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist eine andere Ausprägung, insbesondere durch Umformen und oder Urformen in die Unterscheibe eingebracht, ebenso wie eine Unterscheibenringfläche, welche eine Oberscheibenringfläche der Oberscheibe eines benachbarten Scheibenpaares berührt und insbesondere stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. und/oder formschlüssig, wie durch Verhaken, mit der Oberscheibenringfläche verbunden ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Strömungskanäle gestapelt. Ebenso können auch die Durchtrittskanäle gestapelt sein. In einer Weiterbildung sind die Scheiben derart gestapelt, dass eine Scheibe auf eine benachbarte andere Scheibe gestapelt ist und dass insbesondere eine Oberscheibe auf eine Unterscheibe aufgelegt ist und auf die Oberscheibe eine weitere Unterscheibe aufgelegt ist, auf welche wiederum eine weitere Oberscheibe aufgelegt ist, so dass benachbarte Scheibenpaare aufeinander aufgestapelt sind. Der Stapel der Scheiben bzw. der Stapel an Scheibenpaaren ist seinerseits in die Gehäuseschale eingelegt, welche mit einem Deckel verschlossen ist. Der Deckel ist dabei derart auf das Gehäuse aufgelegt, dass er in Stapelrichtung auf das Gehäuse gesetzt und mit diesem formschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. und/oder stoffschlüssig, insbesondere durch Umformen, Verhaken usw., verbunden ist, so dass während des Fügeprozesses, insbesondere des Lötens, Schweißens oder Klebens, ein Toleranzausgleich in Stapelrichtung der Strömungskanäle bzw. der Durchtrittskanäle erfolgen kann.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Scheiben eines Scheibenpaares Scheibenrandflächen derart auf, dass die Oberscheibe eines Scheibenpaares eine Oberscheibenrandfläche aufweist und die benachbarte Unterscheibe eine Unterscheibenrandfläche aufweist, wobei die Oberscheibenrandfläche mit der Unterscheibenrandfläche korrespondiert und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden ist. Die Oberscheibenrandfläche verläuft in Längsrichtung der Scheibe im Wesentlichen parallel zur Unterschreibenrandfläche, ebenso wie die Oberscheibenrandfläche in Richtung der Scheibenbreite verläuft, welche insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Scheibe und im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung der Scheiben sowie im Wesentlichen parallel zur Unterscheibenrandfläche ausgebildet ist. In den Abschnitten der Oberscheibenrandfläche und der Unterscheibenrandfläche, in denen die Längsseite der Scheibe in Stapelrichtung in die Scheibenbreite übergeht, ist ein Stoß der Unter- und Oberscheibenrandfläche derart ausgebildet, dass der Stoß einer Scheibenrandfläche in Längsrichtung im Wesentlichen als ein Viertelzylinder ausgebildet ist und dass sich die Viertelzylinder der Unter- und Oberscheibe im Wesentlichen wie zwei in einander geschobene konzentrische Viertelzylinder berühren und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung umgreifen sich die Längsseiten zweier einen Strömungskanal bildender Scheibenpaare zumindest bereichsweise, insbesondere auf der gesamten Scheibenlänge derart, dass die das Gehäuse berührende Längsseite die Längsseite einer benachbarten Scheibe, insbesondere der anderen Scheibe des jeweiligen Scheibenpaares, umgreift und dass die beiden Scheiben auf diese Weise miteinander verkrimpt sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung umgreifen sich die Breitseiten zweier einen Strömungskanal bildender Scheibenpaare zumindestens bereichsweise, insbesondere auf der gesamten Scheibenbreite. Die beiden Scheiben, insbesondere die Oberscheibe und die Unterscheibe eines Scheibenpaares, sind auf diese Weise miteinander verkrimpt.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Scheibenpaare turbulenzerzeugende Einrichtungen, insbesondere Turbulenzeinlagen oder eingeprägte Strukturelemente, auf. Die Turbulenzeinlagen können derart ausgebildet sein, dass es sich um Bleche mit Ausstanzungen handelt und/oder um Geflechte aus Draht. Der Inhalt der unveröffentlichten DE 102004037391.4, der DE 19718064 B4 sowie der DE 19709601 C2 ist hiermit ausdrücklich offenbart.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Ausprägungen konisch ausgebildet und als Kegelstumpfe ausgeführt, die aus einer Scheibe vorzugsweise durch Umformen wie Ausstanzen oder durch Urformen erzeugt sind. Die den kleineren der beiden Durchmesser aufweisende Seitenfläche des Kegelstumpfs ist als Ringfläche ausgebildet, welche die benachbarte Scheibe, vorzugsweise die Unterscheibe des nächsten Scheibenpaares berührt und insbesondere mit diesem stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Ausprägungen strömungsgünstig, insbesondere mit einem länglichen oder elliptischen oder runden Querschnitt ausgebildet.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind zwischen Strömungskanälen bzw. in den Durchtrittskanälen turbulenzerzeugende Einrichtungen eingebracht. Die Inhalte der unveröffentlichten DE102004037391.4, der DE19718064B4 sowie der DE 19709601 C2 sind in diesem Zusammenhang hiermit ausdrücklich offenbart.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Falzverbindungen mit dem Gehäuse, insbesondere mit der Innenfläche des Gehäuses, verbunden, wobei die Verbindung insbesondere stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. erfolgt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Eintrittsbereich des Gehäuses in Strömungsrichtung des zweiten Fluids vor den Scheibenpaaren angeordnet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Austrittsbereich des Gehäuses in Strömungsrichtung des zweiten Fluids hinter den Scheibenpaaren angeordnet.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Scheibenpaare vom zweiten Fluid im Wesentlichen parallel zu ihren Längsseiten umströmbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird der längsseitige Falz durch gleichsinnig abgewinkelte Ränder von Ober- und Unterscheibe gebildet. Der längsseitige Falz bildet darüber hinaus eine Anlagefläche für das Gehäuse.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der längsseitige Falz durch gegensinnig abgewinkelte Ränder von Ober- und Unterscheibe gebildet. Der längsseitige Falz bildet darüber hinaus eine Anlagefläche für das Gehäuse.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Scheibenpaare längsseitig im Bereich der Gehäusewände Seitenkanäle für das erste Fluid auf.

Die Seitenkanäle sind dabei als Erweiterung des Strömungsquerschnitts der Scheibenpaare ausgebildet. Die Erweiterung weist eine Kanalhöhe auf, welche im Wesentlichen dem Abstand der Scheibenpaare entspricht.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Scheibenpaare einen Strömungsquerschnitt mit einer Kanalbreite b und die Gehäusewände einen Abstand w auf, wobei b < w ist und zwischen den Strömungsquerschnitten und der Gehäusewand Materialbrücken angeordnet sind und die insbesondere aus Unter- und/oder Oberscheibe gebildet sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei es eine Gehäuseschale sowie einen Deckel aufweist.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Eintrittsbereich des Gehäuses einen Eintrittsstutzen auf, der in der Gehäuseschale oder im Deckel angeordnet ist. Darüber hinaus weist der Austrittsbereich des Gehäuses einen Austrittsstutzen auf, der in der Gehäuseschale oder im Deckel angeordnet ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse einen Ein- und Austrittsstutzen für das erste Fluid auf, wobei die Ein- und Austrittsstutzen für das erste Fluid im Deckel oder in der Gehäuseschale angeordnet sind und Längsachsen aufweisen, welche gegenüber den Scheibenpaaren geneigt sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Wärmeübertrager einen Bypass auf. Innerhalb des Gehäuses und parallel zu den Scheibenpaaren ist ein Bypasskanal für das zweite Fluid angeordnet. Der Massestrom des zweiten Fluids wird dazu, insbesondere durch eine Trennwand, in mindestens zwei Teilmassenströme aufgezweigt, wobei mindestens ein erster Teilmassenstrom des zweiten Fluids durch die Durchtrittskanäle strömt und mindestens ein zweiter Teilmassenstrom des zweiten Fluids durch den Bypass strömt.

In einer Weiterbildung der Erfindung bilden die Scheibenpaare ein Paket, welches zweiflutig vom zweiten Fluid durchströmbar ist. Im Eintrittsbereich für das zweite Fluid und/oder im Austrittsbereich für das zweite Fluid ist eine Trennwand angeordnet. Die Trennwand ist dabei insbesondere derart drehbar angeordnet, dass ein Winkel, zwischen Strömungsrichtung des zweiten Fluids einer Längsseite der Trennwand zwischen 0° und 360° einstellbar ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung enthält der Wärmeübertrager mindestens ein Rückschlagventil, welches vorzugsweise im Gehäuse integriert ist und sich im Austrittsbereich befindet.

In einer Weiterbildung der Erfindung der ist der Bypasskanal im Wärmeübertrager oberhalb oder unterhalb der Scheibenpaare angeordnet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypasskanal als Bypassrohr ausgebildet, welches in das Gehäuse einlegbar ist. Das Bypassrohr ist dabei gegenüber den Strömungskanälen (3) und/oder den Durchtrittskanälen thermisch isoliert, insbesondere derart, dass der Wärmeübergang zwischen dem zweiten Teilmassenstrom, welcher durch den Bypasskanal und/oder das Bypassrohr strömt und dem ersten Teilmassenstrom, welcher insbesondere gekühlt wird, möglichst gering ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Bypassrohr von den Strömungskanälen und/oder den Durchtrittskanälen im Wesentlichen beabstandet angeordnet. Die Beabstandung erfolgt vorzugsweise durch in das Bypassrohr und/oder in die Strömungskanäle und/oder die Durchtrittskanäle eingebrachte Ausprägungen oder Ausstanzungen.

In einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Bypassrohr aus mindestens einem Teilelement, welches vorzugsweise als offenes Profil und besonders vorteilhaft als U-Profil oder Halbrohr ausgebildet ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Bypassrohr zwei Rohrhälften, die vorzugsweise stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. miteinander verbunden sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Bypassrohr mindestens eine Längstrennwand auf.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist in den Eintritts- oder Austrittsbereich des Gehäuses mindestens eine Bypassklappe integriert. Die Bypassklappe ist einstellbar und kann einen Winkel von 0° bis 360° annehmen, wodurch der Massenstrom des zweiten Fluids in den ersten Teilmassenstrom und den zweiten Teilmassenstrom aufgeteilt wird. Der erste Teilmassenstrom strömt durch die Durchtrittskanäle und wird dabei insbesondere gekühlt. Der zweite Teilmassenstrom strömt, insbesondere ungekühlt durch den Bypass. Mittels des Bypassventils ist der erste Teilmassenstrom des zweiten Fluids durch die Durchtrittskanäle einstellbar und/oder steuerbar und/oder regelbar. Der zweite Teilmassenstrom des zweiten Fluids durch den Bypass ergibt sich in Abhängigkeit von dem eingestellten ersten Teilmassenstrom und ist somit ebenfalls steuerbar und/oder regelbar.

In einer Weiterbildung des Wärmeübertragers weist der Eintrittsbereich zwei separate Eintrittsstutzen sowie eine Trennwand auf.

In einer Weiterbildung der Erfindung bilden die Scheibenpaare ein Paket, welches zweiflutig vom zweiten Fluid durchströmbar ist. Eine Eintrittskammer sowie eine Austrittskammer sind einerseits des Scheibenpaketes angeordnet. Andererseits des Scheibenpaketes ist eine Umlenkkammer für das zweite Fluid angeordnet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypass in das Gehäuse integriert. Insbesondere ist der Bypass einteilig mit dem Gehäuse ausgeführt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypass in den Deckel integriert. Insbesondere ist der Bypass einteilig mit dem Deckel ausgeführt.

Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe im Eintrittsbereich oder im Austrittsbereich angeordnet ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Wärmeübertrager mindestens ein Bypassventil auf, welches den Volumen- und/oder Massestrom insbesondere des zweiten Fluids durch den Bypass steuert und/oder regelt. Das Bypassventil ist vorzugsweise in das Gehäuse integriert und insbesondere einstückig mit diesem ausgeführt. Das Bypassventil ist im Eintrittsbereich und/oder im Austrittsbereich angeordnet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Bypassventil als Kombiventil ausgeführt, welches im Folgenden als Wärmeübertragerventileinrichtung bezeichnet ist. Die Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe zwischen einer ersten Öffnungsstellung, in welcher der Bypassausgang geschlossen und der Wärmeübertragerausgang geöffnet ist, und einer zweiten Öffnungsstellung verdrehbar ist, in welcher der Bypassausgang geöffnet und der Wärmeübertragerausgang geschlossen ist. Durch die verdrehbare Ventilscheibe kann auch bei hohen Drücken eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Ventilscheibe eine Fluiddurchgangsöffnung aufweist, die durch Verdrehen zumindest teilweise mit einer von zwei weiteren Fluiddurchgangsöffnungen zur Deckung bringbar ist, die in einer relativ zu dem Ventilgehäuse feststehenden Ventilscheibe vorgesehen sind. Die drei Fluiddurchgangsöffnungen sind vorzugsweise deckungsgleich zueinander ausgebildet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der Fluiddurchgangsöffnungen in der feststehenden Ventilscheibe mit dem Wärmeübertragerausgang und die andere Fluiddurchgangsöffnung mit dem Bypassausgang in Verbindung steht. In Abhängigkeit von der Überdeckung der Fluiddurchgangsöffnungen in den Ventilscheiben gelangt mehr oder weniger oder gar kein Fluid zu dem Bypassausgang beziehungsweise dem Wärmeübertragerausgang.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende Ventilscheibe eine Vertiefung aufweist, in der die verdrehbare Ventilscheibe geführt ist. Das liefert den Vorteil, dass auf eine Ventilscheibenführung an dem Ventilgehäuse verzichtet werden kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende Ventilscheibe ein Außengewinde aufweist, mit dem die feststehende Ventilscheibe in ein komplementär ausgebildetes Innengewinde des Ventilgehäuses eingeschraubt ist. Dadurch wird die Montage der feststehenden Ventilscheibe vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass von der verdrehbaren Ventilscheibe eine Aktorstange ausgeht. Durch die Aktorstange, die vorzugsweise aus dem Ventilgehäuse heraus geführt ist, wird die Betätigung der verdrehbaren Ventilscheibe vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheiben zumindest teilweise aus Keramik gebildet sind. Anstelle von Keramik kann auch Edelstahl verwendet werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber zwischen einer ersten Extremstellung, in welcher der Bypassausgang geschlossen und der Wärmeübertragerausgang geöffnet ist, und einer zweiten Extremstellung hin und her bewegbar ist, in welcher der Bypassausgang geöffnet und der Wärmeübertragerausgang geschlossen ist. Durch den Ventilschieber kann auch bei hohen Drücken eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber teilweise aus Keramik gebildet ist. Anstelle von Keramik kann auch Edelstahl verwendet werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse teilweise aus Keramik gebildet ist. Vorzugsweise ist die Lauffläche für den Ventilschieber aus Keramik gebildet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber mit einem Dichtelement für den Eingang ausgestattet ist. Vorzugsweise ist der Eingang mit einem Dichtsitz für das Dichtelement ausgestattet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement eine dem Eingang zugewandte Dichtfläche aufweist, welche die Gestalt eines Kugelabschnitts hat. Durch Verwendung eines Kugelabschnitts mit einem großen Durchmesser wird das Verschieben des Ventilschiebers erleichtert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement an dem Ventilschieber hin und her bewegbar geführt ist. Dadurch wird das Verschließen des Eingangs mit dem Dichtelement, das auch als Schließelement bezeichnet wird, vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement durch eine Federeinrichtung gegen den Eingang vorgespannt ist. Dadurch wird ein dichtes Verschließen des Eingangs ermöglicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmeübertragerventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber einen Druckausgleichskanal aufweist. Dadurch wird das Verschieben des Ventilschiebers in dem Ventilgehäuse erleichtert.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist der integrierte Bypass eine schwenkbare Trennwand auf, mittels welcher der Eintrittsstutzen und der Austrittsstutzen kurzschließbar sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, insbesondere das Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, und das zweite Fluid ist rückgeführtes Abgas der Brennkraftmaschine.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Fluid Luft und das zweite Fluid rückgeführtes Abgas einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist dem Scheibenpaket ein Oxidationskatalysator vorgeschaltet ist, wie er in der unveröffentlichten DE 102005014295.8 offenbart ist. Der gesamte Inhalt der unveröffentlichten DE 102005014295.8 wird hiermit ausdrücklich offenbart.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, insbesondere das Kühlmittel des Kühlkreislaufes eines Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, und das zweite Fluid der Brennkraftmaschine ist zuführbare Ladeluft.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Fluid Luft und das zweite Fluid einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges zuführbare Ladeluft.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeübertragers als Abgaskühler in einem Abgasrückführsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges oder als Zuheizer zur Innenraumerwärmung eines Kraftfahrzeuges verwendet, dabei wird die von dem zweiten Fluid auf das erste Fluid übertragene Wärme dazu verwendet, um den Fahrgastinnenraum eines Fahrzeuges zu heizen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeübertrager als Ölkühler zur Kühlung von Motoröl einer Brennkraftmaschine oder von Getriebeöl eines Kraftfahrzeuges durch ein flüssiges Kühlmittel, vorzugsweise das Kühlmittel des Kühlkreislaufes der Brennkraftmaschine verwendet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeübertragers als Kältemittelkondensator im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge verwendet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeübertragers als Kältemittelabgaskühler im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge verwendet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeübertragers als Kältemittelverdampfer im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge verwendet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung stellen Konzepte dar, bei denen die Ränder beider Scheiben des Scheibenpaares umlaufend und ununterbrochen so ausgebildet sind, dass sie überall eine flächige Anlage zueinander haben (1, 2c, 3a, 3b, 3c). Dies lässt sich auch dadurch beschreiben, dass die beiden Scheiben überall entlang ihrer Berührungslinie am umlaufenden äußeren Rand so geformt sind, dass sie in der Ebene senkrecht zu dieser Berührungslinie einen Winkel von 0° zueinander aufweisen, dieser Winkel nur in Ausnahmen größer als 10° wird. Dabei können die beiden Scheiben an ihrer Berührungslinie beispielsweise flächig aneinender anliegen, so dass im Schnitt senkrecht zur Berührungslinie die beiden Scheiben über eine gewisse Strecke weitgehend parallel zueinander verlaufen. Eine oder beide Scheiben können im Bereich der Anlagelinie beispielsweise auch ballig gegeneinander ausgeformt sein, so dass sich im Schnitt senkrecht zur Berührungslinie die Berührung einer Gerade mit einem Kreissegment bzw., wenn beide ballig ausgeführt sind, die punktförmige Berüh rung zweier Kreissegmente ergibt mit lediglich einem Berührungspunkt aber keiner Berührungslinie. Weiterhin können beide Scheiben beispielsweise an ihren Rändern auch so ausgeführt sein, dass die eine konkav und die andere konvex geformt ist und sich in der Ebene normal zur Berührungslinie zwei Kreissegmente vorliegen, die sich entweder nur punktweise oder über einen gewissen Kreisbogenabschnitt berühren. Alle diese Beispiele weisen an der umlaufenden Berührungslinie exakt einen Winkel von 0° zueinander auf. Die gerade geschilderte Ausführung der Scheibenpaare kann erfindungsgemäß deshalb sehr flexibel gestaltet werden, weil durch das Gehäuse der Strömungskanal für das 2. Fluid an den Längsseiten überall abgedichtet ist und daher an den äußeren Rändern des Scheibenpaares keine Verlötung mit benachbarten Scheibenrändern erforderlich ist. 2c stellt einen guten Kompromiss zwischen prozessoptimierter Gestaltung des Scheibenpaares, die eine umlaufende flächige Anlage mit kleinem Anlagewinkel zwischen den beiden Scheiben ermöglicht, und einer hervorragende thermischen Anbindung des Gehäuses an den Kanal des 1. Fluids dar.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse mindestens zweiteilig ausgebildet, d. h. zum Beispiel aus einem ersten wannenförmigen Gehäuseteil, einer Gehäuseschale, und einem zweiten deckelförmigen Teil, einem Deckel, ausgebildet. Beide Teile können ineinander gesetzt und einfach miteinander gefügt, insbesondere verlötet, verschweißt, verklebt usw. werden. Mit einem solchen Gehäusekonzept wird auch ein optimaler Fügeprozess, insbesondere Lötprozess, Schweißprozess, Klebeprozess usw., der gestapelten Scheibenpaare erreicht, wenn die Gehäuseteile ebenfalls in Stapelrichtung der Scheibenpaare ineinander eingesteckt bzw. übereinander gesteckt werden und durch Verlötung, Schweißen, Kleben usw. während des Fügeprozesses, insbesondere des Lötprozesses, Schweißprozess, Klebeprozesses usw., zum Gehäuse gefügt werden. Bei geeigneter Ausführung können sich dann auch die Gehäuseteile in gleichem Maß mit den Scheibenpaaren aufeinender zubewegen, so dass beispielsweise durch die schmelzenden Lotschichten keine Spalte oder Löt-, Schweiß- und/oder Klebefehlstellen entstehen. Vorteilhafterweise können die Gehäuseschale ebenso wie der Deckel als Umform- und/oder Urformteile wie beispielsweise Tiefziehteile hergestellt werden, wobei die Gehäusescha le auch den Eintritts- und Austrittsbereich für das zweite Fluid bilden kann. Ferner können an dem Gehäuse, sei es die Gehäuseschale oder der Gehäusedeckel, Ein- und Austrittsstutzen sowohl für das erste als auch für das zweite Fluid angeformt werden, z. B. als Durchzüge. Die Lage und Form der Stutzen kann entsprechend den Anforderungen an den Wärmeübertrager beliebig gewählt werden. So können für das zweite Fluid der Ein- und Austrittsstutzen am gleichen Kühlerende oder an gegenüberliegenden Enden liegen (siehe Erläuterungen hierzu weiter unten) und der Eintritt und Austritt kann in jede beliebige Richtung erfolgen, also z.B. in Längsrichtung des Kühlers, nach oben – hier aus dem Deckel, nach unten aus dem Gehäuse oder seitlich aus dem Gehäuse.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann parallel zu dem Scheibenpaket ein Bypasskanal im Gehäuse angeordnet werden, wobei der Bypass beispielsweise als Rohr ausgebildet sein kann, welches in das Gehäuse eingelegt und mit den übrigen Teilen verlötet wird. Ein derartiger Bypass ist insbesondere bei Verwendung des Wärmeübertragers als Abgaskühler in einem Abgasrückführsystem von Vorteil. Derartige Bypassanordnungen in Verbindung mit entsprechenden Bypassklappen zur Steuerung des Abgasstromes durch den Wärmeübertrager oder durch den Bypass sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Die erfindungsgemäße Bauweise des Wärmeübertragers lässt eine Integration eines Bypasskanals sowie einer Bypassklappe in den Abgaskühler mit einfachen Mitteln zu. Der im Bypass geführte Fluidstrom muss auch im Eintrittsbereich getrennt von dem Fluidstrom geführt werden, der die Wärmetauscherkanäle durchströmt. Hiefür kann im Eintrittsbereich für das zweite Fluid ein Trennblech oder Trennelement, in der einfachsten Ausführung ein Trennblech, vorgesehen werden, das den Eintrittsbereich in zwei Bereiche trennt, einen für den Bypassfluidstrom und den anderen für den Wärmetauscherfluidstrom. Trennelemente können beispielsweise in ein Gehäuseteil oder zwischen Gehäuseteile geklemmt, eingeschweißt oder eingelötet sein. Die getrennten Eintrittsbereiche können entweder jeweils eine eigene Eintrittsöffnungen im Gehäuse aufweisen oder durch eine gemeinsame, durch das Trennelement jedoch zweigeteilte Eintrittsöffnung mit den Fluidströmen versorgt werden. Im Fall der gemeinsamen Eintrittsöffnung ist natürlich auch eine Trennung der bei den Fluidströme in der Zuleitung des zweiten Fluids erforderlich, bzw. eine Bypassklappe muss direkt auf die Eintrittsöffnung aufgesetzt werden in einer Art, dass sie direkt mit dem Trennelement abschließt und keine unzulässigen Leckagen von der Bypass- auf die Wärmetauscherseite und umgekehrt auftreten können. Dies kann beispielsweise durch das Anflanschen oder eines angeflanschten Moduls aus Klappe, Gehäuse und Aktuator geschehen. Weiterhin kann die Bypassklappe auch in den Eintrittsbereich des zweiten Fluids so integriert werden, dass der Gasstrom anforderungsgemäß direkt in den Bypasskanal oder in die Wärmetauscherkanäle gelenkt wird. Auch bei einer solchen integrierten Bypassklappe kann zwischen dem Beginn des Bypasses und der Klappe zur Abdichtung noch ein zusätzliches Trennelement erforderlich werden. Alle geschilderten Lösungen können mit gleicher Funktionalität ebenso im Austrittsbereich für das zweite Fluid vorgesehen werden, also Trennelement und Bypassklappe in den geschilderten Anordnungen und Kombinationen. Die Aussagen zur erforderlichen Trennung der Fluidströme in der Zuleitung gelten dann entsprechend für die Ableitung. Alle Lösungen sind auch mit einem Kombiventil statt einer Bypassklappe möglich, das heißt, neben der Lenkung des Fluids in die Wärmetauscherkanäle oder in den Bypass ist auch die vollständige Blockade des zweiten Fluids möglich. Beispielsweise können die beschriebenen Bypassklappen oder Ventile über einen elektrischen Steller oder über eine U-Dose (Druckstellglied) betätigt werden.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher lässt sehr unterschiedliche Ausfüh rungen des Bypasskanals zu. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypass in Stapelrichtung der Scheibenpaare unterhalb der untersten Scheibe oder oberhalb der obersten Scheibe eingelegt. Er grenzt direkt an das Gehäuse an. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypass seitlich neben den gestapelten Scheibenpaaren in das Gehäuse eingelegt. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Bypasskanal einstückig mit dem Gehäuse ausgeführt, indem eine oder mehrere Längssicken so in das Gehäuse eingeprägt werden, dass dadurch der Bypasskanal ausgebildet ist, welcher auf der einen Seite von der Gehäusewand und auf der anderen Seite durch die erste Scheibe des Scheibenbündels begrenzt ist. In einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Bypass derart ausgebildet, dass eine im wesentlichen U-förmige Schale auf eine Gehäuseseite aufgesetzt und insbesondere mit dieser gefügt ist und insbesondere mit dieser verlötet, verschweißt, verklebt, usw ist. In diesem Fall ist der Bypass zwischen aufgesetzter Schale und der Gehäusewand eingeschlossen. Weiterhin kann ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher auch mit einem vollständig externen Bypass kombiniert sein, also einem geschlossenen Strömungskanal für das 2. Fluid, der mit dem Wärmetauscher verbunden sein kann, beispielsweise angeschweißt, angelötet, oder mit dem Wärmetauscher in gemeinsamen Haltern fixiert sein kann. Ein externer Bypass kann aber auch vollständig separat vom Wärmetauscher geführt werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann jede Form von Abstandshalter zwischen dem Scheibenstapel und der Gehäusewand verwendet werden, wie beispielsweise eine Wellblech oder ein Rippenblech. Weiterhin sind durchlässige Strukturen wie beispielsweise Drahtgeflechte, poröse Materialien oder ähnliches denkbar. Besonders vorteilhaft kann auch eine sich in Längsrichtung erstreckende Schale sein, die ein U-Profil aufweist und die sich zu einer Gehäusewand hin öffnet. Mit der geschlossenen Seite stützt sie den Scheibenstapel ab.

In einer Weiterbildung der Erfindung ragen die den Kanal bildenden Strukturen in Längsrichtung über die durch die gestapelten Scheiben gebildeten Wärmetauscherkanäle in den Eintritts- und/oder Austrittsbereich des zweiten Fluids hinein. Auf diese Weise kann ein Trennelement zwischen Bypassfluidstrom und Wärmetauscherfluidstrom entfallen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist die integrierte Bypassklappe derart ausgebildet, dass das kein zusätzliches Trennelement für den Bypasskanal erforderlich ist.

Der Bypasskanal soll die Passage des zweiten Fluids vorbei an den Wärmetauscherkanälen ohne starken Energietransfer vom oder zum ersten Fluid ermöglichen und er sollte daher möglichst gut thermisch vom ersten Fluid entkoppelt sein. Die Entkoppelung kann beispielsweise durch eine Noppen- oder Sickenabstützung des Bypasskanales gegen die Gehäusewand und/oder gegen den Scheibenstapel erfolgen. Die Noppen bzw. Sicken können dabei sowohl aus einer den Bypasskanal bildenden Struktur, beispielsweise einem Rohr und/oder aus der Gehäusewand oder der angrenzenden ersten Scheibe des Scheibenstapels ausgeprägt sein. Als Isolierelement kann auch eine zusätzliche Isolierung zwischen Bypasskanal und benachbarten Strukturen eingelegt sein, welches eine geringe Wärmeleitfähigkeit (gute Isolierwirkung) aufweist. Die Isolierwirkung erfolgt durch isolierende Materialien und/oder durch die Formgebung, insbesondere durch eine Rippenstruktur.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt Ausführung des Bypasskanals doppelwandig, insbesondere mit einer dickeren, tragenden äußeren Wand und einer dünneren, inneren Wand. Die beiden Wände sind derart gestaltet., dass die äußere Wand geringere Thermospannungen aufweist, als die innere Wand.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmeübertrager zwei- oder mehrflutig durchströmbar ist, d. h. das zweite Fluid wird in Teilströme aufgeteilt, die jeweils durch einen Teil der Wärmetauscherkanäle parallel oder im Gegenstrom geführt werden. Zur Trennung der Teilströme können die gleichen Anordnungen von Trennblechen und Ein-/Auslassöffnungen herangezogen werden, wie schon bei der Integration des Bypassrohres beschrieben.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Abgasteilströme aus zwei Zylinderbänken jeweils in einer Flut geführt. Somit können die jeweiligen Druckspitzen, die sich in den zwei Fluten ergeben, zur Erhöhung der Abgasrückführrate und der Kraftstoffeffizienz genutzt werden, wenn eine Rückströmung in die andere Flut vermieden wird. Die Rückströmung wird daher durch Rückschlagventile unterbunden, die insbesondere im Austrittsbereich des zweiten Fluids in den Abgaskühler integriert sind oder in Kombination mit einem Trennblech im Austrittsbereich an der Austrittsöffnung des Kühlergehäuses angeordnet, beispielsweise angeflanscht sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind mehrflutige Wärmetauscher mit min einer Umlenkung des zweiten Fluids ausgebildet. Dabei wird das zweite Fluid nicht in Teilströme aufgeteilt sondern durch einen Teil der Fluidkanäle vom Eintrittsende des zweiten Fluids an das andere Ende geführt, wo es umgelenkt, insbesondere im Wesentlichen um 180° umgelenkt, wird und durch einen anderen Teil der Fluidkanäle wieder zurückgeführt wird. Die Umlenkung kann dabei in mehreren Teilstufen erfolgen. Es können aber auch mehrere Umlenkungen vorgesehen sein, wobei der Austritt des zweiten Fluids bei einer ungeraden Anzahl von Umlenkungen am Eintrittsende des Wärmetauschers erfolgt und der Austritt bei einer geraden Zahl von Umlenkungen am anderen Ende des Wärmetauschers erfolgt.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Umlenkung, als U-Flow, wobei der Eintritt und der Austritt für das zweite Fluid eng beieinander an einem Kühlerende liegen, wodurch der Wärmetauscher bauraumoptimiert integrierbar ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmetauscher als Ladeluftzwischenkühler zwischen den Verdichterstufen eines Turbomotors ausgebildet, wobei im Umlenkbereich insbesondere keine Trennelemente oder andere Umlenkelemente ausgebildet sind, da die Umlenkung durch ein an diesem Ende geschlossenes Gehäuse erfolgt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist bei der U-Flow Ausbildung kein separates Bypassrohr erforderlich, da im Bypassbetrieb die Verbindung zwischen Ein- und Austrittsstutzen im kombinierten Ein-/Austrittsbereich des Kühlers kurzgeschlossen ist. Im Fall gekühlter Abgasrückführung wird der Weg zwischen Ein- und Austrittstutzen versperrt und das 2. Fluid, insbesondere das Abgas, wird durch die Wärmetauscherkanäle geführt.

In einer Weiterbildung der Erfindung des Wärmetauschers mit U-Flow ist mit einer internen Bypassklappe und/oder einem Kombiventil und/oder mit einer externen Bypassklappe und/oder mit einem Kombiventil ausgeführt. Bei einer externen Bypassklappe in Kombination mit einem U-Flow-Kühler ist die Teilung des Ein-/Austrittsbereich durch ein Trennelement vorzusehen und die Bypassklappe ist dann insbesondere in ein Modul integriert, welches direkt den Weg durch den Abgaskühler kurzschließen kann.

Wie erwähnt, kann der erfindungsgemäße Wärmeübertrager besonders vorteilhaft als Abgaskühler eingesetzt werden; dabei ist insbesondere die Kühlung des Gehäusemantels von Vorteil, weil das Kühlmittel teilweise in direktem Kontakt mit der Gehäusewand oder indirekt über Materialbrücken mit der Gehäusewand in Verbindung steht. Die Kühlung des Abgaskühlers kann je nach Einsatz bei einer Hoch- oder Niederdruckabgasrückführung (Abgasentnahme vor oder hinter der Abgasturbine) durch das Kühlmittel des Kühlkreislaufes der Brennkraftmaschine oder durch Luft erfolgen, wobei eine Anpassung der Strömungsquerschnitte und des Wärmeüberganges, z. B. durch Turbulenzeinlagen erfolgt. Vorteilhaft bei der Verwendung als Abgaskühler ist auch die Anordnung eines Oxidationskatalysators in Strömungsrichtung des Abgases vor den Scheibenpaaren, also im Eintrittsbereich des Abgaskühlers. Insbesondere sinnvoll ist die Integration eines Oxidationskatalysators vor den Wärmetauscherrohren und einer gegebenenfalls erforderlichen Bypassklappe im Austrittsbereich des Kühlers, da dann die Klappe/Kombiventil vor Verschmutzung geschützt ist.

Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager kann vorteilhaft auch als Ladeluftkühler, sei es mit direkter Kühlung (Luft) oder mit indirekter Kühlung (flüssiges Kühlmittel), verwendet werden. Ferner kann der erfindungsgemäße Wärmeübertrager vorteilhaft als kühlmittelgekühlter Ölkühler oder als luftgekühlter Kondensator einer Kraftfahrzeugklimaanlage eingesetzt werden. Bei den unterschiedlichen Verwendungen ist lediglich eine Anpassung an die unterschiedlichen Medien und Wärmeübergangsverhältnisse erforderlich.

Weiterhin können für das erste Medium neben den beiden einfachen Anschlussarten Gleichstrom zwischen erstem und zweitem Fluid oder Gegenstrom zwischen erstem und zweitem Fluid (wobei der U-Flow Kühler eine Kombination aus beidem darstellt) auch mehr als ein Kreislauf für das erste Fluid vorgesehen sein. So kann beispielsweise bei einer Abgaskühleranwendung im Eintrittsbereich des Abgases der Kühlmittelstrom parallel zum Abgas geführt werden, was einer effektiven Siedevermeidung dient, und im Austrittsbereich des Abgases der Kühlmittelstrom im Gegenstrom zum Abgas geführt werden, womit ein besonders effizienter Wärmeübergang im hinteren Teil des Wärmetauschers erreicht wird, siehe DE 10328746 , deren In halt hiermit ausdrücklich offenbart wird. Die Ableitung des ersten Fluids in der Mitte des Wärmetauschers kann durch einen gemeinsamen Austritt für beide Kreisläufe oder durch separate Austritte erfolgen. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges können aber beispielsweise auch zwei Kreisläufe für das erste Medium hintereinander angeordnet und beide im Gegenstrom zum zweiten Fluid durchströmt sein. In diesem Fall haben beide Kreisläufe für das erste Medium einen eigenen Eintritt und Austritt.

Konzepte mit zwei Kreisläufen des ersten Fluids im Gegenstrom zum zweiten Fluid sind besonders sinnvoll, wenn erstes und zweites Medium ähnliche Wärmekapazitäten haben oder das zweite Medium eine höhere Wärmekapazität als das erste aufweist, insbesondere auch wenn beide Medien gasförmig sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgaskühler mit scheibenförmigen Kühlmittelkanälen,
2a, 2b, 2c weitere Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der Kühlmittelkanäle mit direkter Kühlung der Gehäusewand,
3a, 3b, 3c weitere Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der Kühlmittelkanäle mit mittelbarer Kühlung der Gehäusewände,
4 eine Explosivdarstellung des Abgaskühlers mit Gehäuseschale, Scheibenpaaren und Deckel,
5a eine Explosivdarstellung der Scheibenpaare und des Deckels,
5b eine Explosivdarstellung eines ungefügten Scheibenpaares, welches mindestens eine Oberscheibe und mindestens eine Unterscheibe umfasst, und einer weiteren Unterscheibe eines benachbarten Scheibenpaares
5c ein Schnitt C-C durch eine Explosivdarstellung eines ungefügten Scheibenpaares, welches mindestens eine Oberscheibe und mindestens eine Unterscheibe umfasst
5d eine perspektivische Darstellung eines gefügten Scheibenpaares
5e eine Ansicht eines gefügten Scheibenpaares in Strömungsrichtung des zweiten Fluids
6a, 6b, 6c Ausbildungsformen für ein zweiteiliges Gehäuse des Abgaskühlers,
7a, 7b Längsschnitte durch den Abgaskühler mit unterschiedlicher Abgas- und Kühlmittelführung,
8a, 8b Längsschnitte durch den Abgaskühler mit integriertem Bypassrohr und Trennwand im Eintritts- oder Austrittsbereich,
9 einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Bypassrohr und integrierter Bypassklappe,
10 einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Bypassrohr und zwei separaten Eintrittsstutzen,
11 einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Umlenkung des Abgasstromes (zweiflutige Durchströmung),
12 einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit zweiflutiger Durchströmung und integriertem Bypass mit Bypassklappe,
13 einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Oxidationskatalysator im Abgaseintrittsbereich,
14 ein Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit zwei Fluten und jeweils einem Rückschlagventil für jede Flut im Austrittsbereich des 2 Fluids
15 ein Längsschnitt D-D durch zwei verkrimpte und gefügte Scheibenpaare und
16 einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Umlenkung des Abgasstromes (zweiflutige Durchströmung), wobei das Fluid in einer Flut in den Abgaskühler eintritt und durch die andere Flut aus dem Abgaskühler austritt.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1, welcher als Abgaskühler ausgebildet und in einem Abgasrückführsystem (AGR-System) einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge einsetzbar ist. AGR-Systeme sind aus dem Stand der Technik bekannt: dabei wird das Abgas der Brennkraftmaschine vor oder hinter einer Abgasturbine (Hochdruck oder Niederdruck-Rückführung) entnommen und ein- oder zweistufig gekühlt dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine wieder zugeführt. Die entnommene Ab gasmenge wird über ein Abgasrückführventil (AGR-Ventil) geregelt. Der dargestellte Abgaskühler 1 wird von Abgas durchströmt und durch ein flüssiges Kühlmittel, welches vorzugsweise dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine entnommen wird, gekühlt. Der Abgaskühler 1 weist ein zweiteiliges Gehäuse 2 auf, welches aus einer wannenförmigen Gehäuseschale 2a und einem Deckel 2b besteht – beide Teile sind vorzugsweise als Blechteile ausgebildet und können durch Tiefziehen hergestellt werden. In der Gehäuseschale 2a ist ein Paket von Scheibenpaaren 3 angeordnet, welche vom Kühlmittel durchströmt werden. Die Scheibenpaare 3 erstrecken sich über die volle Breite der Gehäuseschale 2a, welche zwei in der Zeichnung senkrecht dargestellte und parallel zueinander verlaufende Gehäusewände 2c, 2d aufweist. Die Scheibenpaare 3 weisen Längsseiten 3a auf, welche an den Gehäusewänden 2c, 2d anliegen, und bilden Strömungskanäle, welche mit Turbulenzeinlagen 4 zur Erhöhung des Wärmeüberganges bestückt sind. Die Scheibenpaare 3 sind im parallel im Abstand zueinander angeordnet und bilden Durchtrittskanäle 5 für das Abgas. In den Durchtrittskanälen 5 sind zur Erhöhung des Wärmeüberganges Turbulenzeinlagen 6 angeordnet. Sämtliche Teile des Abgaskühlers 1 sind stoffschlüssig, d. h. durch Löten miteinander verbunden. Das Löten erfolgt vorzugsweise in einem Arbeitsgang in einem nicht dargestellten Lötofen. Die Scheibenpaare weisen jeweils eine Oberscheibe 80b und eine Unterscheibe 80c auf.
2a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung als Ausschnitt aus einem Abgaskühler – für gleiche Teile werden gleiche Bezugszahlen wie bei 1 verwendet. Zwischen den beiden Gehäusewänden 2c, 2d sind zwei abgewandelte Scheibenpaare 7 angeordnet, welche mit ihren Längsseiten 7a durch Löten mit den Gehäusewänden 2c, 2d verbunden sind. Die Scheibenpaare 7 bestehen jeweils aus einer Oberscheibe 7b und einer Unterscheibe 7c, die randseitig über einen Falz miteinander verbunden sind. Der vom Kühlmittel durchströmte Strömungsquerschnitt reicht bis an die Gehäusewände 2c, 2d und bewirkt somit eine Kühlung der Gehäusewände, welche durch den Abgasstrom erwärmt werden.
2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Ausbildung eines Scheibenpaares 8, welches aus einer Oberscheibe 8a, 80b und einer Unterscheibe 8b, 80c zusammen gesetzt und seitlich durch je einen Falz 8c geschlossen ist. Der Strömungsquerschnitt des Scheibenpaares 8 ist seitlich zu Seitenkanälen 8d, 8e erweitert, die etwa die Höhe der Abgaskanäle 5 bzw. der in den Abgaskanälen 5 angeordneten Turbulenzeinlagen 6 aufweisen. Die Seitenkanäle 8d, 8e, welche vom Kühlmittel durchströmt werden, erstrecken sich somit von einem Scheibenpaar 8 bis zum benachbarten Scheibenpaar und liegen vollflächig an den Gehäusewänden 2c, 2d an. Dadurch wird eine sehr gute Kühlung der Gehäusewände 2c, 2d erreicht, die somit vom Abgasstrom isoliert sind. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen.
2c zeigt eine weitere Ausbildung von Scheibenpaaren 9, welches eine Oberscheibe 80b und eine Unterscheibe 80c umfasst, zwischen Gehäusewänden 2c, 2d, wobei durch eine Erweiterung des Strömungsquerschnittes Seitenkanäle 9a, 9b ausgebildet sind, welche allerdings nicht die volle Höhe der Abgaskanäle aufweisen, sondern nur einen Teil, z. B. 50 % – die restliche Kanalhöhe wird jeweils durch einen Längsfalz 9c, 9d überbrückt. Auch diese Ausführung ergibt eine sehr gute Kühlung der Gehäusewände 2c, 2d, da diese von Kühlmittel umspült werden. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen.
Die 3a, 3b, 3c zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung für Ausbildungen von Scheibenpaaren 10, 11, 12, die jeweils aus einer Oberscheibe 80b und einer Unterscheibe 80c gebildet werden, deren Strömungskanäle eine Breite b aufweisen, welche kleiner als die lichte Weite w des Gehäuses ist – zwischen den Strömungskanälen der Scheibenpaare 10, 11, 12 sind jeweils in Längsrichtung verlaufende Materialbrücken 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b angeordnet, welche – jeweils in verschiedenen Ausbildungen – an den Gehäusewänden 2c, 2d anliegen und mit diesen verlötet sind. Hierdurch wird ebenfalls eine gute Kühlwirkung, d. h. eine mittelbare Kühlung der Gehäusewände 2c, 2d erreicht, d. h. durch Wärmeleitung über die Materialbrücken 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen.
4 zeigt eine 3D-Darstellung der Einzelteile eines Abgaskühlers, welcher dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 entspricht. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. In der Zeichnung unten ist eine wannenförmig ausgebildete Gehäuseschale 13 dargestellt, welche stirnseitig, d. h. auf ihrer Schmalseite eine Abgaseintrittsöffnung 13a und auf der gegenüber liegenden Schmalseite (größtenteils verdeckt) eine Abgasaustrittsöffnung 13b aufweist. Oberhalb der Gehäuseschale 13 sind drei Scheibenpaare 14, eine Abdeckplatte 15 und der Gehäusedeckel 16 dargestellt. Die etwa rechteckförmig ausgebildeten Scheibenpaare 14 weisen an ihren Längsseiten jeweils abgewinkelte Randstreifen 14a auf, welche als Falze ausgebildet und mit der Innenseite der Gehäuseschale 13 verlötbar sind. Die Scheibenpaare 14 werden von Kühlmittel durchströmt und weisen daher napfartige Ausprägungen 14b, 14c auf, welche im verlöteten Zustand jeweils einen Zuführ- und einen Abführkanal für die Scheibenpaare bilden, die somit parallel zueinander durchströmbar sind. Die Kühlmittelanschlüsse (hier nicht dargestellt) befinden sich im Deckel 16 des Gehäuses. Man erkennt aus dieser Darstellung auch, dass die Einzelteile des Abgaskühlers auf einfache Weise gefügt und für den Lötprozess vorbereitet werden können.
5a zeigt eine weitere Darstellung der Scheibenpaare 14 gemäß 4 in einer Frontansicht, d. h. in Strömungsrichtung des Abgases gesehen. Es werden die gleiche Bezugszahlen wie in 4 verwendet. Die Scheibenpaare 14 sind parallel und im Abstand zueinander angeordnet und bilden etwa rechteckförmige Strömungskanäle (Durchtrittskanäle) 17 für das Abgas, wobei hier Turbulenzeinlagen, wie in den 1 bis 3 dargestellt, weggelassen sind. Die Scheibenpaare 14 bestehen jeweils aus zwei Scheiben, nämlich einer Oberscheibe 14d und einer Unterscheibe 14e, welche jeweils an ihren Längsseiten durch den abgewinkelten Falz 14a miteinander verbunden sind. Die Stirnseiten 14f, welche die Anströmkanten für das Abgas bilden, sind dagegen durch einen flachen Falz miteinander verbunden. Somit sind die Scheibenpaare 14 randseitig umlaufend abgedichtet. Die napfartigen Ausprägungen 14b sind aus der Oberscheibe 14d ausgeformt und liegen an der benachbarten Unterscheibe 14e an – somit wird ein quer zur Abgasströmungsrichtung verlaufender Zu- bzw. Abströmkanal für das Kühlmittel ge schaffen. Die Ausprägungen sind zur Erzielen eines geringen abgasseitigen Druckabfalls strömungsgünstig ausgebildet, z. B. – wie aus 4 ersichtlich – mit einem ovalen oder elliptischen Querschnitt. Im Übrigen können – je nach Anwendungsfall – statt der Turbulenzeinlagen auch Strukturelemente in Form von Sicken oder so genannten Winglets in die Scheiben eingeformt werden.
5b zeigt eine Explosivdarstellung eines ungefügten Scheibenpaares 3, 14, welches mindestens eine Oberscheibe 80b und mindestens eine Unterscheibe 80c umfasst, sowie eine weitere Unterscheibe 80c eines benachbarten Scheibenpaares. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Die Oberscheibe 80b und die Unterscheibe 80c weisen jeweils eine Scheibenöffnung 81 auf, die als Bohrung ausgebildet ist. Die Oberscheibe 80b umfasst mindestens eine Ausprägung 14b, insbesondere zwei Ausprägungen 14b, die als Kegelstumpf in Stapelrichtung ausgebildet sind. Der Kegelstumpf umfasst auf der Seite des kleinsten Außendurchmessers eine Oberscheibenringfläche 82, 82c, welche parallel zur Scheibenfläche 92 der Oberscheibe 80b und der Unterscheibe 80c und senkrecht zur Stapelrichtung der Scheibenpaare 3, 14 angeordnet ist. Die Unterscheibe 80c weist eine Unterscheibenringfläche 83, 83c auf, welche einstückig mit der Scheibenfläche 92 ausgebildet ist und im Bereich der Scheibenöffnung identisch mit dieser ist. Im gefügten, insbesondere verlöteten, geschweißten, geklebten usw., Zustand berühren sich die Oberscheibenringfläche 82, 82c eines Scheibenpaares 3, 14 und die Unterscheibenringfläche 83, 83c eines benachbarten Scheibenpaares 3, 14 und sind miteinander stoffschlüssig verbunden. Die Oberscheibe 80b umfasst an den Scheibenrändern eine Oberscheibenrandfläche 85. Die Unterscheibe 80c umfasst an den Scheibenrändern eine Unterscheibenrandfläche 86. Oberscheibenrandfläche 85 und Unterscheibenrandfläche 86 korrespondieren miteinander und sind stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. miteinander verbunden. Die Oberscheibenrandfläche 85 verläuft in Längsrichtung der Scheibe im Wesentlichen parallel zur Unterschreibenrandfläche 86, ebenso wie die Oberscheibenrandfläche 85 in Richtung der Scheibenbreite welche, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Scheibe und im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung der Scheiben ausgerichtet ist, im Wesentlichen parallel zur Unterscheibenrandfläche. In den Abschnitten der Oberscheibenrandfläche und der Unterscheibenrandfläche, in denen die Längsseite der Scheibe in Stapelrichtung in die Scheibenbreite übergeht, ist ein Stoß 93 der Unter- und Oberscheibenrandfläche derart ausgebildet, dass der Stoß 93 einer Scheibenrandfläche in Längsrichtung im Wesentlichen als ein Viertelzylinder ausgebildet ist und dass sich die Viertelzylinder der Unter- und Oberscheibe im Wesentlichen wie zwei ineinander geschobene konzentrische Viertelzylinder berühren und miteinander stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden sind.
5c zeigt einen Schnitt C-C durch die Explosivdarstellung 5b eines ungefügten Scheibenpaares, welches mindestens eine Oberscheibe 80b und mindestens eine Unterscheibe 80c umfasst. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen.
5d zeigt eine perspektivische Darstellung eines gefügten Scheibenpaares 3, 14. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Im gefügten, insbesondere verlöteten, geschweißten, geklebten usw., Zustand berühren sich die Oberscheibenringfläche 82, 82c eines Scheibenpaares 3, 14 und die Unterscheibenringfläche 83, 83c eines benachbarten Scheibenpaares 3, 14 und sind miteinander stoffschlüssig verbunden. Die Oberscheibe 80b umfasst an den Scheibenrändern eine Oberscheibenrandfläche 85. Die Unterscheibe 80c umfasst an den Scheibenrändern eine Unterscheibenrandfläche 86. Oberscheibenrandfläche 85 und Unterscheibenrandfläche 86 korrespondieren miteinander und sind stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. miteinander verbunden. Die Oberscheibenrandfläche 85 verläuft in Längsrichtung der Scheibe im Wesentlichen parallel zur Unterschreibenrandfläche 86, ebenso wie die Oberscheibenrandfläche 85 in Richtung der Scheibenbreite welche, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Scheibe und im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung der Scheiben ausgerichtet ist, im Wesentlichen parallel zur Unterscheibenrandfläche. In den Abschnitten der Oberscheibenrandfläche und der Unterscheibenrandfläche, in denen die Längsseite der Scheibe in Stapelrichtung in die Scheiben breite übergeht, ist ein Stoß 93 der Unter- und Oberscheibenrandfläche derart ausgebildet, dass der Stoß 93 einer Scheibenrandfläche in Längsrichtung im Wesentlichen als ein Viertelzylinder ausgebildet ist und dass sich die Viertelzylinder der Unter- und Oberscheibe im Wesentlichen wie zwei ineinander geschobene konzentrische Viertelzylinder berühren und miteinander stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden sind.
5e zeigt eine Ansicht eines gefügten Scheibenpaares in Strömungsrichtung des zweiten Fluids. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorhergehenden Figuren.
6a, 6b, 6c zeigen unterschiedliche Formen für die Ausbildung von Gehäusen 17, 18, 19, die jeweils kasten- oder wannenförmige Gehäuseschalen 17a, 18a, 19a aufweisen. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Unterschiedlich sind die Deckelformen 17b, 18b, 19b. Der Deckel 17b weist eine umlaufende Sicke (Rinne) 17c auf, welche auf die umlaufende Oberkante der Gehäuseschale 17a aufsetzbar und somit verlötbar ist. Der Deckel 18b weist einen nach oben stehenden umlaufenden Rand 18c auf, welcher an der Innenwand der Gehäuseschale 18a anliegt. Der Deckel 18b kann somit beim Löten (beim Schmelzen der Lotschichten des Scheibenpaketes) „sacken". Der Deckel 19b weist einen abgewinkelten Rand 19c auf, welcher die Oberkante der Gehäuseschale 19a außen umgreift und somit auch umlaufend verlötbar ist. Alle dargestellten Teile sind kostengünstig als Tiefziehteile herstellbar.
7a zeigt einen Abgaskühler 20 im Längsschnitt mit einem Gehäuse 21, bestehend aus Gehäuseschale 21a, Deckel 21b, einem Eintritt des ersten Fluids 90 und einem Austritt des ersten Fluids 91. Im Gehäuse 21 ist ein Paket 22 (schraffiert dargestellt), bestehend aus den zuvor erwähnten, hier nicht dargestellten Scheibenpaaren, welche vom Kühlmittel durchströmbar sind, angeordnet. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Die betreffenden Kühlmittelanschlüsse sind als Stutzen 23, 24 im Deckel 21b des Gehäuses 21 angeordnet. Das Abgas, dargestellt durch Pfeile A, tritt durch einen Eintrittsstut zen 25 in den Abgaskühler 20 ein und verlässt ihn über einen Austrittsstutzen 26. In Abgasströmungsrichtung vor dem Scheibenpaket 22 ist ein Eintrittsbereich 27 belassen, der als Diffusor wirkt, und stromabwärts des Scheibenpaketes 22 ist ein Austrittsbereich 28 im Gehäuse 21 belassen, welcher in den Austrittsstutzen 26 übergeht. Das Abgas, dargestellt durch die Pfeile A, strömt also im Wesentlichen in Längsrichtung („axial") durch den Abgaskühler 20 bzw. das Scheibenpaket 22.
7b zeigt einen ähnlichen Abgaskühler 29 mit dem Unterschied, dass die Kühlmittelanschlüsse 30, 31 im Bodenteil des Kühlers angeordnet sind und der austrittsseitige Abgasstutzen 32 im Deckelteil des Gehäuses, wodurch eine 90 Grad Umlenkung des austretenden Abgases, dargestellt durch einen Pfeil A, erreichbar ist. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Derartige Änderungen in der Abgas- und Kühlmittelzu- bzw. -abführung sind somit durch einfache Maßnahmen am Gehäuse möglich. In den 7a, 7b sind Abgas- und Kühlmittelstrom als Gleichstrom dargestellt. Möglich ist jedoch auch, beide Medien im Gegenstrom zueinander zu führen.
8a und 8b zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar einen Abgaskühler 33 mit unten angeordnetem Bypasskanal 34 und einen Abgaskühler 35 mit oben angeordneten Bypasskanal 36. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Beide Bypasskanäle 34, 36 können als Rohr ausgebildet sein und in das Gehäuse eingelegt werden, jeweils parallel zu den schraffiert dargestellten Scheibenpaketen 37a, 37b. Der Abgaskühler 33 gemäß 8a weist im Abgaseintrittsbereich ein Trenn- bzw. Abdichtelement 38 auf, welches der Trennung des Abgasstromes in zwei Teilströme für das Scheibenpaket 37a einerseits und das Bypassrohr 34 andererseits dient. Der Abgaskühler 35 gemäß 8b weist eine Abgaszuführung mit 90 Grad Umlenkung von der Deckelseite her auf – dem entsprechend ist ein abgewinkeltes Trennelement 39 im Abgaseintrittsbereich angeordnet, welches die Abgasteilströme gegeneinander abdichtet. In beiden Fällen ist somit ein nicht dargestelltes Bypassventil außerhalb des Abgaskühlers angeordnet.
9 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Abgaskühler 40 mit Scheibenpaket 41 und darunter angeordnetem Bypasskanal 42, wobei im Abgaseintrittsbereich, dargestellt durch den Abgaspfeil A, eine schwenkbare Bypassklappe 43 angeordnet ist. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Damit kann der Abgasstrom entweder durch das Scheibenpaket 41 oder durch den Bypasskanal 42 gelenkt werden, wobei auch Zwischenstellungen möglich sind. Die Ausbildung einer Bypassklappe ist aus dem Stand der Technik bekannt, auch unter dem Begriff Abgasweiche.
10 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Abgaskühler 44 mit einem Scheibenpaket 45 (Wärmeübertragerteil) und einem oben angeordneten Bypasskanal 46, denen jeweils separate Abgaseintritte 47, 48 im Gehäuse des Abgaskühlers 44 zugeordnet sind. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Zwischen den beiden Abgaseintritten 47, 48 ist ein Trennelement bzw. eine Trennwand 49 angeordnet, welche mit dem Gehäuse verlötet sein kann.
11 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen zweiflutig durchströmten Abgaskühler 50 mit einem Scheibenpaket 51 (Wärmeübertragerteil), einer Abgaseintrittskammer 52, einer durch eine Trennwand abgeteilten Abgasaustrittskammer 53 sowie einer Umlenkkammer 54 für den Abgasstrom, dargestellt durch einen lang gezogenen, U-förmig ausgebildeten Pfeil A. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen.
12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich einen zweiflutig durchströmten Abgaskühler 55, welcher eine Abgaskammer 56 mit einem Abgaseintrittsstutzen 57 und einem Abgasaustrittsstutzen 58 aufweist. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. In der Abgaskammer 56 ist eine schwenkbare Abgasklappe 59 (durchgezogene Linie) angeordnet, welche in eine gestrichelt dargestellte Position 59' schwenkbar ist. In der Position 59 sind Eintrittsstutzen 57 und Austrittsstutzen 58 voneinander getrennt, d. h. der Ab gasstrom durchströmt den Wärmeübertragerteil 60 entsprechend dem U-förmig dargestellten Pfeil A und tritt durch den Abgasstutzen 58 aus; der gesamte Abgasstrom wird somit gekühlt. Für den Fall, dass keine Abgaskühlung benötigt wird, wird die Abgasklappe 59 in die gestrichelt dargestellte Position 59' verstellt, so dass der in den Eintrittsstutzen 57 eintretende Abgasstrom direkt – im Kurzschluss – in den Austrittsstutzen 58 gelenkt wird und aus dem Abgaskühler 55 austritt. Die Abgaskammer 56 bildet somit einen Bypasskanal, dargestellt durch einen gestrichelten Pfeil B. Das Scheibenpaket 60 ist somit im Bypass umgehbar. Der Abgaskühler 55 weist also einen integrierten Bypass mit integrierter Bypassklappe auf.
13 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Abgaskühler 61 mit einem Wärmeübertragerteil 62 (Scheibenpaket), welches einflutig („axial") von Abgas durchströmbar ist, entsprechend den Abgaspfeilen A. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Der Abgaskühler 61 weist einen als Diffusor ausgebildeten Abgaseintrittsbereich 63 auf, in welchem ein Oxidationskatalysator 64 angeordnet ist, welcher – wie aus dem Stand der Technik bekannt – der Abgasreinigung dient. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist außer der raumsparenden Bauweise, dass durch die nicht dargestellten Abgaskanäle des Oxidationskatalysators eine Gleichrichtung der Abgasströmung und damit eine verbesserte Beaufschlagung des nachgeschalteten Scheibenpaketes 62 erreicht werden kann.
14 zeigt einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit zwei Fluten und jeweils einem Rückschlagventil für jede Flut im Austrittsbereich des zweiten Fluids. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. In den Eintrittsbereich des zweiten Fluids in den Wärmeübertrager treten eine erste Flut 87 des zweiten Fluids, welche insbesondere als Bypass ausgebildet ist, und eine zweite Flut 88 des zweiten Fluids ein. Die erste Flut 87 und die zweite Flut 88 sind durch ein trennwandförmiges Abdichtelement 89 voneinander dichtend abgetrennt. Das Abdichtelement 89 ist strömungsgünstig für das zweite Fluid derart ausgebildet, dass die schräg zur Scheibenlängsrichtung in den Wärmeübertrager eintretenden Fluten durch das mit einem Radius versehene Abdichtele ment bis zum Eintritt in das Scheibenpaket in die Scheibenlängsrichtung überführt werden. Insbesondere im Austrittsbereich des Wärmeübertragers sind ein erstes Rückschlagventil 94 für die erste Flut und ein zweites Rückschlagventil 95 für die zweite Flut integriert und derart ausgebildet, dass das erste Rückschlagventil 94 ein erstes Drehgelenk 98 benachbart zum Gehäuseboden umfasst, welches eine Schwenkbewegung einer ersten Ventilklappe 96 um eine Drehachse, welche parallel zur Scheibenbreite und senkrecht zur Scheibenlängsrichtung angeordnet ist, ermöglicht. Das zweite Rückschlagventil 95 umfasst ein zweites Drehgelenk 99, welches benachbart zum Gehäusedeckel angeordnet ist und eine Schwenkbewegung einer zweiten Ventilklappe 97 um eine Drehachse, welche parallel zur Scheibenbreite und senkrecht zur Scheibenlängsrichtung angeordnet ist, ermöglicht. Eine Rückströmung des zweiten Fluids von dem Austrittsbereich zurück in das Scheibenpaket wird damit unterbunden.
15 zeigt einen Längsschnitt D-D durch zwei verkrimpte und gefügte Scheibenpaare. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Die Oberscheiben 80b und die Unterscheiben 80c sind im Wesentlichen parallel beabstandet zueinander angeordnet, wobei der Abstand zwischen einer Oberscheibe 80b und einer Unterscheibe 80c eines Scheibenpaares 3, 14 die Höhe des Strömungskanals für das erste Fluid und der Abstand zwischen einer Unterscheibe 83 und der Oberscheibe 82 eines benachbarten Scheibenpaares die Höhe des Durchtrittskanals für das zweite Fluid bildet. Die Unterscheiben 81c sind mit einer Öffnung 81 ausgebildet, um die konzentrisch eine Unterscheibenringfläche 83 ausgebildet ist. Die Oberscheiben 81b verfügen ebenfalls um eine Öffnung 81. Im Bereich dieser Öffnungen sind konische Ausprägungen 14b senkrecht zur Scheibenfläche und in Stapelscheibenrichtung aus den Oberscheiben konisch ausgebildet. Im Abschnitt der Ausprägung 14b des kleineren der beiden Kegeldurchmesser, die sich an den beiden Kegelenden befinden, knickt die Ausprägung ab und verläuft parallel zur Scheibenfläche, wodurch eine Oberscheibenringfläche 82 gebildet wird, die die Unterscheibenringfläche 83 eines benachbarten Scheibenpaares berührt und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. mit dieser verbunden ist. Die Oberscheibenknicken jenseits der Ausprägungen 14b in Richtung des Eintrittsbereichs für das zweite Fluid in Richtung des Gehäusebodens ab. Die Höhe des Strömungskanals verringert sich, bis sich die Oberscheibe 80b und die Unterscheibe 80c eines Scheibenpaares berühren und parallel zueinander verlaufen und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. miteinander verbunden sind. Die Unterscheibe 80c steht in Längsrichtung etwas über die Länge der Oberscheibe 80b hinaus, wodurch eine Endbreitenbereich 101 der Unterscheibe 80c entsteht, welcher um die zugehörige Oberscheibe 80b des Scheibenpaares 3, 14, zumindest abschnittsweise über die gesamte Scheibenbreite, gebogen ist und die Oberscheibe somit umgreift, was als Verkrimpen bezeichnet wird. Das Verkrimpen verringert zudem die Strömungsverluste beim Anströmen des zweiten Fluids auf die Scheibenpaare im Vergleich zum Anströmen auf eine Kante. In gleicher Weise sind die Unterscheiben mit den Oberscheiben zumindest abschnittsweise über die gesamte Scheibenbreite auf der Austrittsseite des Scheibenpakets verkrimpt, was jedoch nicht in 15 dargestellt ist. Die Verkrimpung erfolgt zumindest abschnittsweise auch über die beiden Längsseiten der Scheiben, was ebenfalls nicht in 15 dargestellt ist. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann die Oberscheibe auch die Unterscheibe umgreifen.
16 zeigt einen Längsschnitt durch einen Abgaskühler mit Umlenkung des Abgasstromes (zweiflutige Durchströmung), wobei das Fluid in einer Flut in den Abgaskühler eintritt und durch die andere Flut aus dem Abgaskühler austritt. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Der Eintritt und der Austritts für das zweite Fluid befinden sich auf einer der gleichen Seite des Wärmetauschers. Sie sind durch ein Abdichtelement 89, welches als Wand ausgebildet ist, voneinander dichtend abgetrennt. Das zweite Fluid strömt durch den Eintrittsaustrittsbereich in den Wärmeübertrager ein, die Umlenkung erfolgt als U-Flow, und das zweite Fluid strömt in Gegenstromrichtung zum Austrittsbereich und verlässt den Wärmetauscher. Der Eintritt und der Austritt für das zweite Fluid sind eng beieinander an einem Kühlerende angeordnet, wodurch der Wärmetauscher bauraumoptimiert integrierbar ist.
Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind beliebig miteinander kombinierbar. Die Erfindung ist auch für andere als die gezeigten Gebiete einsetzbar.

Claims

Wärmeübertrager mit Strömungskanälen, welche von einem gemeinsamen ersten Eintritt bis zu einem gemeinsamen ersten Austritt von einem ersten Fluid durchströmbar sind, mit einem Gehäuse, welches die Strömungskanäle in sich aufnimmt und von einem zweiten Fluid, welches sich von dem ersten Fluid unterscheidet, (alternativ: und von einem von dem ersten Fluid unterschiedlichen zweiten Fluid) von einem zweiten Eintrittsbereich bis zu einem zweiten Austrittsbereich durchströmbar ist, wobei die Strömungskanäle einen flachen Querschnitt sowie Längsseiten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten (3a) der Strömungskanäle (3) stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. mit dem Gehäuse (2) verbunden sind.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (3) über die Längsseiten (3a) im Wesentlichen über ihre gesamte Länge mit dem Gehäuse stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden sind.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle als Scheibenpaare (3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14) ausgebildet sind und in Verbindung mit dem Gehäuse (2) Durchtrittskanäle (5) für das zweite Fluid bilden.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (3) und die Durchtritts kanäle (5) im Wesentlichen in ihrer Gesamtheit durch das Gehäuse (2) aufgenommen werden.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Deckel (2b, 16, 17b, 18b, 19b) und einer dem Deckel benachbarten Unterscheibe (7c, 80c) mindestens ein Strömungskanal (3) für das erste Fluid gebildet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer zu einem Bodenabschnitt einer Gehäuseschale (2a, 13) benachbaren Oberscheibe (80b, 7b) und zwischen dem Bodenabschnitt der Gehäuseschale (2a, 13) mindestens ein Strömungskanal (3) für das erste Fluid gebildet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14) eine Unter- und eine Oberscheibe (7b, 7c, 14d, 14e, 80b, 80c) aufweisen, welche randseitig durch einen Falz (3a, 7a, 8c, 14a) miteinander verbunden sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zuströmkanal und/oder mindestens ein Abströmkanal quer durch die Scheibenpaare (14) verläuft.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (14) mindestens einen Napf oder mindestens eine Ausprägung (14b) aufweisen.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägung (14b) eines Scheibenpaares (14) bis zu einem benachbarten Scheibenpaar reicht, dieses berührt und insbesondere mit dem benachbarten Scheibenpaar stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägung (14b) in der Oberscheibe (80b) eingebracht ist und die Ausprägung (14b) eine Oberscheibenringfläche (82) aufweist, welche eine Unterscheibenringfläche (83) der Unterscheibe (80c) eines benachbarten Scheibenpaares berührt und insbesondere stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. mit der Unterscheibenringfläche verbunden ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausprägung in der Unterscheibe (80c) eingebracht ist und die Ausprägung eine Unterscheibenringfläche (83c) aufweist, welche eine Oberscheibenringfläche (82c) der Oberscheibe (80b) eines benachbarten Scheibenpaares berührt und insbesondere stoffschlüssig durch Löten, Schweißen, Kleben usw. mit der Oberscheibenringfläche (82c) verbunden ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (3) gestapelt sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2b, 16, 17b, 18b, 19b) in Stapelrichtung auf das Gehäuse (2) bzw. die Gehäuseschalen (2a, 13, 17a, 18a, 19a) aufgesetzt ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberscheibe (80b) eines Scheibenpaares (14) eine Oberscheibenrandfläche (85) aufweist und die dazugehörige Unterscheibe (80c) eine Unterscheibenrandfläche (86) aufweist, wobei die Oberscheibenrandfläche (85) mit der Unterscheibenrandfläche (86) korrespondiert und stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, Schweißen, Kleben usw. verbunden ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich Längsseiten (3a) zweier einen Strömungskanal (3) bildender Scheibenpaare (14) zumindest be reichsweise, insbesondere auf der gesamten Scheibenlänge, umgreifen und dass insbesondere die das Gehäuse berührende Längsseite (3a) die Längsseite (3a) einer benachbarten Scheibe, insbesondere der anderen Scheibe des jeweiligen Scheibenpaars, umgreift.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich Breitseiten zweier einen Strömungskanal (3) bildender Scheibenpaare (14) zumindest bereichsweise, insbesondere auf der gesamten Scheibenbreite, umgreifen.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (14) turbulenzerzeugende Einrichtungen (4), insbesondere Turbulenzeinlagen oder eingeprägte Strukturelemente aufweisen, welche in den Strömungskanälen (3) angeordnet sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägungen (14b, 84) konisch ausgebildet sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägungen (14b, 84) in Richtung der Längsseiten (14a) strömungsgünstig, insbesondere mit einem länglichen oder elliptischen Querschnitt ausgebildet sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Strömungskanälen bzw. in den Durchtrittskanälen (5) turbulenzerzeugende Einrichtungen (6), insbesondere Turbulenzeinlagen oder aus den Scheibenpaaren (3, 7, 8, 9, 10, 11, 12) ausgeformte Strukturelemente angeordnet sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (3, 7, 14) über ihre längsseitigen Falzverbindungen (3a, 7a, 14a) mit dem Gehäuse (2, 2c, 2d) verbunden sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsbereich (27) des Gehäuses (21) in Strömungsrichtung des zweiten Fluids (A) vor den Scheibenpaaren (22) angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich (28) des Gehäuses (21) in Strömungsrichtung des zweiten Fluid (A) hinter den Scheibenpaaren (22) angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14) vom zweiten Fluid im Wesentlichen parallel zu ihren Längsseiten (3a, 7a, 14a) umströmbar sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der längsseitige Falz (3a, 14a) durch gleichsinnig abgewinkelte Ränder von Ober- und Unterscheibe (14d, 14e) gebildet wird und eine Anlagefläche für das Gehäuse (2, 2c, 2d) bildet.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der längsseitige Falz (7a) durch gegensinnig abgewinkelte Ränder von Ober- und Unterscheibe (7b, 7c) gebildet wird und eine Anlagefläche für das Gehäuse (2c, 2d) bildet.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (8, 9) längsseitig im Bereich der Gehäusewände (2c, 2d) Seitenkanäle (8d, 8e, 9a, 9b) für das erste Fluid aufweisen.
Wärmeübertrager nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenkanäle (8d, 8e, 9a, 9b) als Erweiterung des Strömungsquerschnittes der Scheibenpaare (8, 9) ausgebildet sind.
Wärmeübertrager nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung (8d, 8e) eine Kanalhöhe aufweist, welche im Wesentlichen dem Abstand der Scheibenpaare (8) entspricht.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare (10, 11, 12) einen Strömungsquerschnitt mit einer Kanalbreite b und die Gehäusewände (2c, 2d) einen Abstand w aufweisen, wobei b < w ist und zwischen den Strömungsquerschnitten und der Gehäusewand (2c, 2d) Materialbrücken (10a, 10b), insbesondere gebildet aus Unter- und/oder Oberscheibe, angeordnet sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (17, 18, 19) mindestens zweiteilig ausgebildet ist und eine Gehäuseschale (17a, 18a, 19a) sowie einen Deckel (17b, 18b, 19b) aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsbereich (27) des Gehäuses (21) einen Eintrittsstutzen (25) aufweist, der in der Gehäuseschale (21a) oder im Deckel angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich (28) des Gehäuses (21) einen Austrittsstutzen (26) aufweist, der in der Gehäuseschale (21a) oder im Deckel angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) Ein- und Austrittsstutzen (23, 24) für das erste Fluid aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Austrittsstutzen (23, 24, 30, 31) für das erste Fluid im Deckel (21b) oder in der Gehäuseschale angeordnet sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und/oder die Austrittsstutzen (25, 26) Längsachsen (A) aufweisen, welche gegenüber den Scheibenpaaren (22) geneigt sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager einen Bypass (56, 57, 58, 59) aufweist
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses und parallel zu den Scheibenpaaren (36, 37, 41, 45) ein Bypasskanal (34, 36, 42, 46) für das zweite Fluid angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Eintrittsbereich für das zweite Fluid eine Trennwand (38, 39) angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Austrittsbereich für das zweite Fluid eine Trennwand angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager mindestens ein Rückschlagventil enthält, welches vorzugsweise im Gehäuse integriert ist und sich im Austrittsbereich (26, 32, 53, 58) befindet.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal oberhalb (36, 46) oder unterhalb (34, 42) der Scheibenpaare (37, 45, 36, 41) angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal als Bypassrohr (34, 36, 42, 46) ausgebildet ist, welches in das Gehäuse einlegbar ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal gegenüber den Strömungskanälen (3) und/oder den Durchtrittskanälen thermisch isoliert ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal von den Strömungskanälen (3) und/oder den Durchtrittskanälen im Wesentlichen beabstandet angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal und/oder ein dem Bypasskanal benachbarter Strömungskanal (3) und/oder Durchtrittskanal (5) Vorsprünge aufweist, wodurch vorzugsweise die Strömungskanäle (3) oder die Durchtrittskanäle (5) vom Bypassrohr im Wesentlichen beabstandet sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (34, 36, 42, 46) aus mindestens einem Teilelement besteht, welches vorzugsweise als offenes Profil und besonders vorteilhaft als U-Profil oder Halbrohr ausgebildet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (34, 36, 42, 46) aus zwei Rohrhälften besteht.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (34, 36, 42, 46) mindestens eine Längstrennwand aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Eintritts- oder Austrittsbereich des Gehäuses eine Bypassklappe (43) integrierbar ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsbereich zwei separate Eintrittsstutzen (47, 48) sowie eine Trennwand (49) aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenpaare ein Paket (51, 60) bilden, welches zweiflutig vom zweiten Fluid durchströmbar ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits des Scheibenpaketes (51) eine Eintrittskammer (52) sowie eine Austrittskammer (53) und andererseits des Scheibenpaketes (51) eine Umlenkkammer (54) für das zweite Fluid angeordnet sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass in das Gehäuse integriert ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass in den Deckel integriert ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Klappe aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe im Eintrittsbereich oder im Austrittsbereich angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein Bypassventil aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil in das Gehäuse integriert ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil im Eintrittsbereich und/oder im Austrittsbereich angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil als Kombiventil ausgeführt ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Bypass eine schwenkbare Trennwand (59) aufweist, mittels welcher der Eintrittsstutzen (57) und der Austrittsstutzen (58) kurzschließbar sind.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, insbesondere das Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und das zweite Fluid rückgeführtes Abgas der Brennkraftmaschine ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid Luft und das zweite Fluid rückgeführtes Abgas einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager einen Oxidationskatalysator (64) aufweist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Scheibenpaket (62) der Oxidationskatalysator (64) vorgeschaltet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, insbesondere das Kühlmittel des Kühlkreislaufes eines Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und das zweite Fluid der Brennkraftmaschine zuführbare Ladeluft ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid Luft und das zweite Fluid einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges zuführbare Ladeluft ist.
Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Abgaskühler in einem Abgasrückführsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges oder als Zuheizer zur Innenraumerwärmung eines Kraftfahrzeuges.
Verwendung des Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche vorhergehenden Ansprüche als Ladeluftkühler zur direkten oder indirekten Kühlung von Ladeluft für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges.
Verwendung des Wärmeübertragers nach einem der Ansprüche vorhergehenden Ansprüche als Ölkühler zur Kühlung von Motoröl einer Brennkraftmaschine oder von Getriebeöl eines Kraftfahrzeuges durch ein flüssiges Kühlmittel, vorzugsweise das Kühlmittel des Kühlkreislaufes der Brennkraftmaschine.
Verwendung des Wärmeübertragers insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kältemittelkondensator im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge.
Verwendung des Wärmeübertragers insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kältemittelabgaskühler im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge.
Verwendung des Wärmeübertragers insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kältemittelverdampfer im Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge.