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DE102017115919B4 - Exhaust gas heat exchanger with two different work areas - Google Patents

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DE102017115919B4
DE102017115919B4 DE102017115919.3A DE102017115919A DE102017115919B4 DE 102017115919 B4 DE102017115919 B4 DE 102017115919B4 DE 102017115919 A DE102017115919 A DE 102017115919A DE 102017115919 B4 DE102017115919 B4 DE 102017115919B4
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Abstract

Abgaswärmetauscher (1), aufweisend eine äußere Hülle (2), wobei in der äußeren Hülle (2) parallel nebeneinander mindestens zwei verschiedene Arbeitsbereiche (6, 7) in einem Lamellenkühler, in Plattenbauweise zur Ausbildung eines Abgasströmungskanals angeordnet sind, wobei jeweils an einem Ende der Hülle ein Anschluss für das Abgas (A) angeordnet ist und ein Eingang (8) und ein Ausgang (16) für ein Kühlmedium (K) in der Hülle (2) vorgesehen ist, dergestalt, dass das Kühlmedium (K) zwischen den Platten des Lamellenkühlers und der Hülle (2) strömt, wobei die zwei Arbeitsbereiche (6, 7) in einer Kassette (3) ausgebildet sind, durch zwei in der Kassette (3) nebeneinander angeordnete und voneinander verschiedene Lamellenbleche (4, 5), dadurch g e k e n n z e ich n e t, dass bei einem U-förmig durchströmten Abgaswärmetauscher (1) an einem Ende ein gemeinsamer Eintritts- und Austrittsdiffusor (11) angeordnet ist und an dem anderen Ende der Hülle (2) eine Endkappe (9) angeordnet ist, die einen durch den Lamellenkühler strömenden Abgasstrom umlenkt und dass ein parallel zu dem Lammellenkühler angeordneter Rückführkanal (10) ausgebildet ist, wobei die Endkappe (9) beide Arbeitsbereiche (6, 7) strömungstechnisch vereinigt und den Abgasstrom in den Rückführkanal (10) und durch diesen zurück in den Eintritts- und Austrittsdiffusor (11) führt.Exhaust gas heat exchanger (1), having an outer shell (2), with at least two different working areas (6, 7) being arranged parallel next to one another in a lamellar cooler, in plate construction to form an exhaust gas flow channel, in each case at one end a connection for the exhaust gas (A) is arranged on the casing and an inlet (8) and an outlet (16) for a cooling medium (K) are provided in the casing (2), such that the cooling medium (K) is between the plates of the lamellar cooler and the casing (2) flows, the two working areas (6, 7) being formed in a cassette (3), characterized by two lamellar plates (4, 5) arranged next to one another in the cassette (3) and different from one another I net that in a U-shaped flow through exhaust gas heat exchanger (1) at one end a common inlet and outlet diffuser (11) is arranged and at the other end of the shell (2) an end cap (9) is arranged, the one through the lamellar cooler diverts the exhaust gas flow flowing through the lamellar cooler and that a return duct (10) arranged parallel to the lamellar cooler is formed, the end cap (9) fluidically combining the two working areas (6, 7) and the exhaust gas flow into the return duct (10) and back through it the inlet and outlet diffuser (11) leads.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaswärmetauscher gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.The present invention relates to an exhaust gas heat exchanger according to the features in the preamble of patent claim 1.

In der Kraftfahrzeugindustrie werden Abgaswärmetauscher eingesetzt, um das bei der Verbrennung einer Verbrennungskraftmaschine entstehende Abgas zu kühlen, und dieses Abgas als Abgasrückführsystem erneut der Verbrennung zuzuführen, um dadurch den Schadstoffausstoß zu reduzieren.In the motor vehicle industry, exhaust gas heat exchangers are used to cool the exhaust gas resulting from the combustion of an internal combustion engine and to feed this exhaust gas back into the combustion as an exhaust gas recirculation system in order to thereby reduce pollutant emissions.

Solche Abgasrückführsysteme werden auch AGR-System oder AGR-Kühler genannt.Such exhaust gas recirculation systems are also called EGR systems or EGR coolers.

Im Stand der Technik hat sich hierzu insbesondere ein AGR-Kühler bzw. Wärmetauscher etabliert, der in Plattenbauweise ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass nicht Rohre eingesetzt werden, durch die ein Medium strömt und die außen von einem zweiten Medium umströmt werden, sondern plattenförmige Wärmetauscherkanäle ausgebildet sind. Zumeist werden hierzu Kassetten ausgebildet. Die Kassetten werden aus zwei Halbschalen hergestellt. Zur Vergrößerung der Wärmetauschfläche ist innerhalb der Kassette meist ein Lamellenblech eingesetzt. Es werden dann mehrere solcher Kassetten übereinander gestapelt, wobei ein Medium durch die Kassetten strömt und ein zweites Medium die Kassetten von außen umströmt. Mehrere Kassetten werden in einer Hülle übereinander angeordnet.In the prior art, an EGR cooler or heat exchanger in particular has been established for this purpose, which is designed in a plate construction. This means that tubes through which a medium flows and around which a second medium flows on the outside are not used, but plate-shaped heat exchanger channels are formed. Cassettes are mostly designed for this purpose. The cassettes are made from two half-shells. A lamellar plate is usually used inside the cassette to enlarge the heat exchange surface. Several such cassettes are then stacked one on top of the other, with one medium flowing through the cassettes and a second medium flowing around the cassettes from the outside. Several cassettes are placed one above the other in a case.

Aus der DE 10 2007 058 947 A1 ist beispielsweise ein solcher Abgaswärmetauscher in Plattenbauweise beschrieben. Innerhalb eines ersten Kanals sind Lamellenbleche angeordnet, um die Oberfläche für einen Wärmeübergang zu vergrößern. Das Abgas durchströmt den Wärmetauscher U-förmig bzw. im U-Strom.From the DE 10 2007 058 947 A1 For example, such a plate-type exhaust gas heat exchanger is described. Lamellar plates are arranged within a first channel in order to enlarge the surface for heat transfer. The exhaust gas flows through the heat exchanger in a U-shape or in a U-stream.

Aus der DE 10 2008 007 765 A1 ist ferner ein Abgaswärmetauscher bekannt, der ebenfalls U-förmig durchströmt wird, wobei voneinander verschiedene Arbeitsbereiche durchströmt werden können. Durch unterschiedliche Stellklappen wird das strömende Abgas in die verschiedenen Arbeitsbereiche eingeleitet.From the DE 10 2008 007 765 A1 Furthermore, an exhaust gas heat exchanger is known, which is also flowed through in a U-shape, whereby different working areas can be flowed through. The flowing exhaust gas is fed into the various work areas through different control flaps.

Aus der DE 10 2008 014 169 A1 ist ferner ein Abgaswärmetauscher bekannt, bei dem das Abgas ebenfalls Kanäle in Plattenbauweise durchströmt, wobei durch Anordnung von verschiedenen Lamellenstrukturen eine voneinander verschiedene Wärmetauscherleistung bereitgestellt ist. Gemäß 8 dieses Dokumentes ist es ferner möglich, den Abgaswärmetauscher U-förmig zu durchströmen, wobei die voneinander verschiedenen Arbeitsbereiche linear hintereinander geschaltet sind.From the DE 10 2008 014 169 A1 Furthermore, an exhaust gas heat exchanger is known in which the exhaust gas also flows through channels in plate construction, whereby a mutually different heat exchanger performance is provided by the arrangement of different lamellar structures. According to 8th of this document, it is also possible to flow through the exhaust gas heat exchanger in a U-shape, the different working areas being connected linearly one behind the other.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Abgaswärmetauscher in Plattenbauweise bereitzustellen, der gegenüber bekannten Abgaswärmetauschern kompakter ausgebildet ist und gleichzeitig die Möglichkeit bietet, unterschiedliche Kühlleistungen bereitzustellen.The object of the present invention is to provide an exhaust gas heat exchanger in plate construction, which is more compact than known exhaust gas heat exchangers and at the same time offers the possibility of providing different cooling capacities.

Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einem Abgaswärmetauscher gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.The aforementioned object is achieved with an exhaust gas heat exchanger according to the features in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous configuration variants are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Abgaswärmetauscher weist eine äußere Hülle auf. In der äußeren Hülle sind parallel nebeneinander mindestens zwei verschiedene Arbeitsbereiche in einem Lamellenkühler in Plattenbauweise angeordnet. Der Lamellenkühler bzw. die Arbeitsbereiche bilden den Abgasströmungskanal. Insbesondere ist der Lamellenkühler in Plattenbauweise durch übereinander gestapelte Kassetten angeordnet. In den Kassetten selbst sind dann Lamellenbleche eingesetzt.The exhaust gas heat exchanger according to the invention has an outer shell. In the outer shell, at least two different work areas are arranged parallel to one another in a plate-type lamellar cooler. The finned cooler or the working areas form the exhaust gas flow channel. In particular, the lamellar cooler is arranged in plate construction by means of cassettes stacked on top of one another. Lamella plates are then used in the cassettes themselves.

Der Abgaswärmetauscher ist erfindungsgemäß U-förmig durchströmt, was in nachfolgender Beschreibung näher erläutert wird.According to the invention, the exhaust gas heat exchanger is flowed through in a U-shape, which is explained in more detail in the following description.

An einem Ende der Hülle ist ein gemeinsamer bzw. kombinierter Eintritts- und Austrittsdiffusor für das Abgas angeordnet. Dies bedeutet, dass hier das Abgas von der Verbrennungskraftmaschine kommend einströmt und entweder direkt oder nach Durchströmung des Abgasströmungskanals wieder aus dem Abgaswärmetauscher ausströmt. Ferner sind in der Hülle ein Eingang und ein Ausgang für ein Kühlmedium vorgesehen, wobei das Kühlmedium zwischen den Platten des Lamellenkühlers und der Hülle strömt. Bei dem Kühlmedium handelt es sich insbesondere um ein Kühlfluid.A common or combined inlet and outlet diffuser for the exhaust gas is arranged at one end of the shell. This means that here the exhaust gas flows in from the internal combustion engine and flows out of the exhaust gas heat exchanger either directly or after flowing through the exhaust gas flow channel. Furthermore, an inlet and an outlet for a cooling medium are provided in the casing, the cooling medium flowing between the plates of the lamellar cooler and the casing. The cooling medium is in particular a cooling fluid.

An dem dem Eintritts- und Austrittsdiffusor gegenüberliegenden Ende der Hülle ist ferner eine Endkappe angeordnet. Die Endkappe lenkt einen durch den Abgasströmungskanal, mithin durch den Lamellenkühler strömenden Abgasstrom um. Insbesondere erfolgt diese Umlenkung um 180°. Der Abgaswärmetauscher wird somit von dem Abgas U-förmig durchströmt.An end cap is also arranged at the end of the shell opposite the inlet and outlet diffuser. The end cap deflects an exhaust gas flow flowing through the exhaust gas flow channel, thus through the lamellar cooler. In particular, this deflection takes place by 180 °. The exhaust gas thus flows through the exhaust gas heat exchanger in a U-shape.

Erfindungsgemäß zeichnet sich der Abgaswärmetauscher dadurch aus, dass parallel zu dem Lamellenkühler ein Rückführkanal angeordnet ist. Das strömende Abgas wird durch die Endkappe nach dem Lamellenkühler umgelenkt und in den Rückführkanal gelenkt. Dabei wird das strömende Abgas aus beiden Arbeitsbereichen strömungstechnisch vereinigt bzw. vereint und in den Rückführkanal überführt. Der Rückführkanal leitet dann das Abgas wiederum in den Eintritts- und Austrittsdiffusor, wobei das Abgas dann durch einen Austrittskanal weiter strömt.According to the invention, the exhaust gas heat exchanger is characterized in that a return duct is arranged parallel to the lamellar cooler. The flowing exhaust gas is deflected by the end cap after the lamellar cooler and directed into the return duct. The flowing exhaust gas from both work areas is fluidically combined or combined and transferred into the return duct. The return duct then directs the exhaust gas in turn into the inlet and outlet diffuser, the exhaust gas then flowing through an outlet channel.

Der Abgaswärmetauscher zeichnet sich erfindungsgemäß weiterhin dadurch aus, dass die zwei Arbeitsbereiche in einer Kassette parallel nebeneinander ausgebildet sind, durch zwei in der gleichen Kassette nebeneinander angeordnete voneinander verschiedene Lamellenbleche.According to the invention, the exhaust gas heat exchanger is further characterized in that the two working areas are formed parallel to one another in a cassette, by means of two mutually different lamella plates arranged next to one another in the same cassette.

Durch die zwei parallel nebeneinander liegenden Arbeitsbereiche müssen nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, verschiedene Arbeitsbereiche seriell hintereinander durchströmt werden, sondern können von jeweils einem Teilstrom gleichzeitig parallel nebeneinander durchströmt werden. Entsprechend alternativ ist es möglich, einen Teilstrom des Abgases gezielt nur durch einen Arbeitsbereich zu führen, was bei seriell hintereinander geschalteten Arbeitsbereichen nicht möglich ist, da jeweils der gesamte Arbeitsbereich durchströmt werden muss.As is known from the prior art, the two working areas lying next to one another do not have to flow through different working areas in series one after the other, but can instead be flowed through by a partial flow at the same time in parallel next to one another. Accordingly, alternatively, it is possible to purposefully guide a partial flow of the exhaust gas only through one work area, which is not possible with work areas connected in series, since the entire work area must be flowed through.

Im Sinne der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass der Abgaswärmetauscher mit nur einem der zuvor beschriebenen Merkmale ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass entweder nur ein Rückführkanal ausgebildet ist oder, dass die zwei nebeneinander angeordneten Arbeitsbereiche in einer Kassette ausgebildet sind.In the context of the invention, however, it is also possible for the exhaust gas heat exchanger to be designed with only one of the features described above. This means that either only one return channel is formed or that the two working areas arranged next to one another are formed in a cassette.

Die voneinander verschiedenen Lamellenbleche können beispielsweise dadurch ausgebildet sein, dass sie voneinander verschiedene Werkstoffe aufweisen und/oder eine voneinander verschiedene Form besitzen. Alternativ oder ergänzend können die zwei Lamellenbleche eine voneinander verschieden große Oberfläche aufweisen.The mutually different lamellar plates can be designed, for example, in that they have different materials and / or have a different shape. Alternatively or in addition, the two lamellar plates can have a surface area that is different from one another.

Die Arbeitsbereiche können erfindungsgemäß insbesondere bereichsweise zugeschaltet werden, so dass eine bedarfsgerechte Wärmeübertragung des durch den Abgasströmungskanal strömenden Abgases stattfindet. Insbesondere bei der Herstellung bietet dies Vorteile, da zur Ausbildung einer Kassette aus zwei Halbschalen, in die Halbschalen zwei voneinander verschiedene Lamellenbleche gleichzeitig nebeneinander eingelegt werden. Hierzu können insbesondere die Lamellenbleche jeweils stirnseitig an den angrenzenden Bereichen miteinander verklammert sein. Weiterhin bevorzugt sind die Lamellenbleche mit der Kassette insbesondere einer Innenmantelfläche der Kassette stoffschlüssig gekoppelt, insbesondere verlötet.According to the invention, the working areas can be switched on in particular in certain areas, so that the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow channel can transfer heat as required. This offers advantages in particular during production, since to form a cassette from two half-shells, two mutually different lamellar plates are simultaneously inserted next to one another in the half-shells. For this purpose, the lamellar plates in particular can be clamped to one another at the end face in the adjoining areas. Furthermore, the lamellar plates are preferably cohesively coupled to the cassette, in particular an inner circumferential surface of the cassette, in particular soldered.

Damit bereichsweise in den Abgasströmungskanal das strömende Abgas eingeleitet werden kann oder alternativ auch der Abgaswärmetauscher im Bypass umströmt werden kann, sind in dem Eintritts- und Austrittsdiffusor nebeneinander zwei Stellklappen schwenkbar auf einer Achse angeordnet, wobei die Stellklappen separat voneinander verstellbar sind. Somit ist es möglich, dass eine erste Stellklappe einem ersten Arbeitsbereich zugeordnet ist und die zweite Stellklappe dem zweiten Arbeitsbereich zugeordnet ist. Somit kann bei geschlossenen Stellklappen der Abgaswärmetauscher vollständig umströmt werden. Dies bedeutet, dass kein Abgas durch den Abgasströmungskanal des Abgaswärmetauschers geleitet wird. Alternativ können die einzelnen Arbeitsbereiche unabhängig voneinander oder auch zusammen angeströmt werden, je nach der Betriebssituation erforderlichen Wärmetauscherleistung.So that the flowing exhaust gas can be introduced into the exhaust gas flow channel in some areas or, alternatively, the exhaust gas heat exchanger can also flow around in the bypass, two adjustable flaps are arranged next to one another on an axis in the inlet and outlet diffuser, with the adjustable flaps being adjustable separately from one another. It is thus possible for a first adjustable flap to be assigned to a first working area and the second adjustable flap to be assigned to the second working area. This means that the exhaust gas heat exchanger can be completely flowed around when the regulating flaps are closed. This means that no exhaust gas is passed through the exhaust gas flow channel of the exhaust gas heat exchanger. Alternatively, the individual work areas can be flown through independently of one another or together, depending on the heat exchanger capacity required for the operating situation.

Ein konstruktiv besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die beiden Stellklappen jeweils über eine separate Achswelle schwenkbar gelagert sind, wobei jedoch beide Achswellen auf einer Achse liegen. Somit ist es insbesondere möglich, die Stellklappen zum einen separat anzusteuern. Zum anderen kann eine innenliegende gemeinsame Lagerstelle ausgebildet sein. Hier muss somit nicht jede Achswelle an mindestens zwei Stellen separat gegenüber der Umgebung abgedichtet werden. Jede Achswelle muss nur an einer Seite gegenüber der Umgebung abgedichtet werden. Insbesondere können somit Stellaktoren der Achswellen außerhalb des Abgaswärmetauschers angeordnet werden und sind somit nicht dem Abgasstrom und der thermischen Belastung ausgesetzt. Insbesondere bei der innen liegenden Lagerstelle muss keine zusätzliche Dichtfunktion ausgebildet sein, da diese innerhalb des Abgasströmungskanals angeordnet ist.A particular structural advantage of the invention results from the fact that the two adjusting flaps are each pivotably mounted via a separate axle shaft, but both axle shafts are on one axle. It is therefore possible, in particular, to control the adjustable flaps separately on the one hand. On the other hand, an internal common bearing point can be formed. This means that each axle shaft does not have to be sealed separately from the environment in at least two places. Each axle shaft only needs to be sealed off from the environment on one side. In particular, adjusting actuators of the axle shafts can thus be arranged outside the exhaust gas heat exchanger and are therefore not exposed to the exhaust gas flow and the thermal load. In particular, in the case of the inner bearing point, no additional sealing function has to be implemented, since it is arranged within the exhaust gas flow channel.

Der Abgaswärmetauscher, insbesondere der darin befindliche Lamellenkühler ist aus mehreren übereinander angeordneten Kassetten mit jeweils darin angeordneten Lamellenblechen ausgebildet. Die Kassetten selbst werden insbesondere durch Halbschalen hergestellt, die miteinander verlötet werden, wobei in die Halbschalen dann entsprechend ein Lamellenblech eingesetzt ist.The exhaust gas heat exchanger, in particular the lamellar cooler located therein, is formed from several cassettes arranged one above the other, each with lamellar plates arranged therein. The cassettes themselves are produced in particular by half-shells which are soldered to one another, with a lamellar plate being inserted into the half-shells accordingly.

Durch die voneinander verschiedenen Arbeitsbereiche ist die Wärmetauscherleistung gezielt regelbar und auch gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Wärmetauschern gesteigert. Gleichsam bietet dies auch die Möglichkeit eines kompakten Baumaßes. Gleichzeitig kann das Baumaß weiter reduziert werden durch den Rückführkanal. Insbesondere ist in dem Rückführkanal keinerlei Innenkomponente angeordnet, mithin sind hier keine Lamellenbleche oder Sonstiges angeordnet. Der Rückführkanal kann somit im Querschnitt kleiner als der Querschnitt des Lamellenkühlers mit beiden Arbeitsbereichen ausgebildet werden. Besonders bevorzugt ist der Querschnitt des Rückführkanals kleiner als die Hälfte, mithin 50% kleiner als der Querschnitt des Lamellenkühlers. Weiterhin besonders bevorzugt ist die Querschnittsfläche des Rückführkanals kleiner als 40%, insbesondere kleiner als 30%, besonders bevorzugt kleiner als 20% der Querschnittsfläche des Lamellenkühlers. Die Querschnittsfläche des Rückführkanals beträgt jedoch bevorzugt mindestens 5% der Querschnittsfläche des Lamellenkühlers.Due to the different working areas, the heat exchanger output can be controlled in a targeted manner and is also increased compared to heat exchangers known from the prior art. At the same time, this also offers the possibility of a compact construction. At the same time, the overall dimensions can be further reduced by the return channel. In particular, no internal components are arranged in the return duct, so there are no lamellar plates or anything else. The return duct can thus be designed to be smaller in cross section than the cross section of the lamellar cooler with both working areas. The cross section of the return duct is particularly preferably smaller than half, and therefore 50% smaller than the cross section of the lamellar cooler. Farther the cross-sectional area of the return duct is particularly preferably smaller than 40%, in particular smaller than 30%, particularly preferably smaller than 20% of the cross-sectional area of the lamellar cooler. However, the cross-sectional area of the return duct is preferably at least 5% of the cross-sectional area of the lamellar cooler.

Die zuvor genannten und nachfolgend beschriebenen Merkmale können im Rahmen der Erfindung beliebig untereinander kombiniert werden.The features mentioned above and described below can be combined with one another as required within the scope of the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:

  • 1 einen erfindungsgemäßen U-förmig durchströmten Abgaswärmetauscher in perspektivischer Ansicht ohne Endkappe,
  • 2 eine Kassette des Abgaswärmetauschers,
  • 3a und b eine Längsschnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Abgaswärmetauscher,
  • 4 eine perspektivische Teilschnittansicht durch den Abgaswärmetauscher.
Further advantages, features and aspects of the invention are the subject of the following description. Preferred design variants are shown in schematic figures. These serve to make the invention easier to understand. Show it:
  • 1 a U-shaped exhaust gas heat exchanger according to the invention in a perspective view without end cap,
  • 2 a cassette of the exhaust gas heat exchanger,
  • 3a and b a longitudinal sectional view through an exhaust gas heat exchanger according to the invention,
  • 4th a perspective partial sectional view through the exhaust gas heat exchanger.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Abgaswärmetauscher 1. In einer äußeren Hülle 2 sind zur Ausbildung eines Lamellenkühlers in Plattenbauweise mehrere übereinander gestapelte Kassetten 3 angeordnet, wobei in jeder der Kassetten 3 Lamellenbleche 4, 5 angeordnet sind. 1 shows a perspective view of an exhaust gas heat exchanger according to the invention 1 . In an outer shell 2 are several stacked cassettes to form a lamellar cooler in plate construction 3 placed in each of the cassettes 3 Lamellar plates 4th , 5 are arranged.

Die Lamellenbleche 4, 5 unterscheiden sich voneinander, so dass zwei unterschiedliche Arbeitsbereiche 6, 7 parallel nebeneinander in der Hülle 2 angeordnet sind. Ferner ist seitlich an der Hülle 2 ein Eingang 8 vorgesehen. Hier kann ein nicht näher dargestelltes Kühlmedium eingeleitet werden und dann zwischen Hülle 2 und Kassetten 3 strömen. Das Abgas A selbst strömt durch die Kassetten 3.The lamellar sheets 4th , 5 differ from each other, making two different work areas 6th , 7th parallel to each other in the envelope 2 are arranged. It is also on the side of the case 2 an entrance 8th intended. A cooling medium (not shown in more detail) can be introduced here and then between the casing 2 and cassettes 3 stream. The exhaust A. itself flows through the cassettes 3 .

Am anderen Ende der Hülle 2 ist eine Endkappe 9 vorgesehen. Die Endkappe 9 lenkt das durch die Kassetten 3 strömende Abgas A am Ende um 180° um und führt dies durch den Rückführkanal 10 zurück. Die Querschnittsfläche A10 des Rückführkanals 10 ist dabei kleiner als die Querschnittsflächen A6, A7 beider Arbeitsbereiche 6, 7 zusammen. Somit strömt das Abgas A durch den Rückführkanal 10 zurück in den gemeinsamen Eintritts- und Austrittsdiffusor 11, welcher insbesondere in den 3a und 3b dargestellt ist.At the other end of the shell 2 is an end cap 9 intended. The end cap 9 directs that through the cassettes 3 flowing exhaust gas A. at the end by 180 ° and leads this through the return channel 10 back. The cross-sectional area A10 of the return channel 10 is smaller than the cross-sectional areas A6 , A7 both work areas 6th , 7th together. Thus, the exhaust gas flows A. through the return channel 10 back to the common inlet and outlet diffuser 11 , which is particularly in the 3a and 3b is shown.

Im Falle von 3a strömt das Abgas A über einen Einströmkanal 12 in den Eintritts- und Austrittsdiffusor 11 ein und strömt direkt über einen Austrittskanal 13 wieder aus diesem unter Umgehung des Abgaswärmetauschers 1 aus. Gemäß 3b ist zumindest eine der in dem Eintritts- und Austrittsdiffusor 11 angeordneten zwei Stellklappen 14, 15 geöffnet, so dass gemäß 3b das Abgas A durch die Kassetten 3 strömt und in der Endkappe 9 um 180° umgelenkt wird, um durch den Rückführkanal 10 dann dem Ausströmkanal 13 in dem Eintritts- und Austrittsdiffusor 11 zugeführt zu werden.In case of 3a the exhaust gas flows A. via an inflow channel 12th in the inlet and outlet diffuser 11 and flows directly through an outlet channel 13 again from this bypassing the exhaust gas heat exchanger 1 out. According to 3b is at least one of those in the entry and exit diffusers 11 arranged two butterfly valves 14th , 15th opened so that according to 3b the exhaust A. through the cassettes 3 flows and in the end cap 9 is deflected by 180 ° to go through the return channel 10 then the outflow channel 13 in the inlet and outlet diffuser 11 to be fed.

Zwischen den Kassetten 3 sind Strömungskanäle 28 für das Kühlmedium K ausgebildet, so dass dieses zwischen den Kassetten 3 und der Hülle 2 fließen kann. Das Abgas A strömt durch die Kassetten 3. Ferner ist an der Hülle 2 weiterhin ein Ausgang 16 ausgebildet, so dass das Kühlmedium K abgeführt werden kann.Between the cassettes 3 are flow channels 28 for the cooling medium K formed so that this between the cassettes 3 and the shell 2 can flow. The exhaust A. flows through the cassettes 3 . Furthermore is on the case 2 still an exit 16 formed so that the cooling medium K can be discharged.

In 2 dargestellt in Explosionsdarstellung ist eine erfindungsgemäße Kassette 3. Diese ist aufgebaut aus zwei Halbschalen 29, wobei zwischen den Halbschalen 29 jeweils Lamellenbleche 4, 5 angeordnet sind. Auf die Bildebene bezogen auf der rechten Seite ist das Lamellenblech 4 in Längsrichtung als Wellenblech ausgebildet. Zum einen durch diese geometrische Ausbildung, zum anderen durch eine größere Fläche wird hier eine größere Wärmetauscherleistung bereitgestellt als bei dem auf die Bildebene bezogenen Lamellenbleche 5 auf der linken Seite. Dieses ist in Längsrichtung gradlinig verlaufend und weist somit eine kleinere Fläche auf, so dass eine geringere Wärmetauscherleistung hier vorliegend ist. Bei Zusammenbau liegen die Lamellenbleche 4, 5 zumindest unmittelbar im Trennbereich 18 aneinander an.In 2 shown in an exploded view is a cassette according to the invention 3 . This is made up of two half-shells 29 , being between the half-shells 29 each lamellar plates 4th , 5 are arranged. The lamellar sheet is on the right-hand side in relation to the image plane 4th formed in the longitudinal direction as a corrugated sheet. On the one hand, because of this geometric design, and on the other hand, because of a larger area, a greater heat exchanger performance is provided here than in the case of the lamellar plates referred to the plane of the drawing 5 on the left. This runs in a straight line in the longitudinal direction and thus has a smaller area, so that there is a lower heat exchanger performance here. The lamellar plates are in place during assembly 4th , 5 at least directly in the separation area 18th to each other.

Ferner ist eine Klammer als Leitelement 17 vorgesehen, mit denen die Lamellenbleche 4, 5 zueinander geklammert sind. Das Leitelement 17 dient jedoch in erster Funktion als Trennung für den Abgasstrom insbesondere im Eingangsbereich. Mithin ist dieses endseitig in Strömungsrichtung an den Lamellenblechen angeordnet bzw. den Lamellenblechen vorgelagert. Im eingebauten Zustand liegen die Lamellenbleche 4, 5 direkt parallel nebeneinander an. Über und unter dem Trennbereich 18 der Lamellenbleche 4, 5 sind Abstandsbuckel in den Kassetten 29 ausgebildet in Form von nach außen gerichteten Ausprägungen 19. Die Hülle 2 hat in diesem Bereich nach innen gerichtete Einprägungen 20. Während eines Herstellungsvorganges wird hierdurch bedingt ein höherer Anpressdruck von der Kassette 3 auf das Lamellenblech 4, 5 ausgeübt. Die Lamellenbleche 4, 5 werden somit im Trennbereich 18 formschlüssig aneinander und an die Innenmantelflächen der Kassetten 3 gedrückt und in Folge des aufschmelzendes Lotes stoffschlüssig mit den Kassetten 3 gefügt, so dass im Trennbereich 18 die Lamellenbleche 4, 5 dicht mit den Kassetten 3 verschweißt sind und somit die beiden Arbeitsbereiche 6, 7 voneinander getrennt gasdicht separiert werden.There is also a bracket as a guide element 17th provided with which the lamellar plates 4th , 5 are bracketed to each other. The guiding element 17th however, its primary function is to separate the exhaust gas flow, especially in the entrance area. This is therefore arranged at the end in the flow direction on the lamellar plates or upstream of the lamellar plates. The lamellar plates are in the installed state 4th , 5 directly parallel to each other. Above and below the separation area 18th the lamellar sheets 4th , 5 are spacer bosses in the cassettes 29 designed in the form of outwardly directed features 19th . The case 2 has inwardly directed impressions in this area 20th . This results in a higher contact pressure from the cassette during a manufacturing process 3 on the lamellar plate 4th , 5 exercised. The lamellar sheets 4th , 5 are thus in the separation area 18th form-fitting to each other and to the inner circumferential surfaces of the cassettes 3 pressed and, as a result of the melting solder, cohesively with the cassettes 3 joined so that in the separation area 18th the lamellar sheets 4th , 5 close to the cassettes 3 are welded and thus the two work areas 6th , 7th are separated from each other gas-tight.

4 zeigt eine perspektivische Teilschnittansicht. Links- und rechtsseitig des Abgaswärmetauschers 1 sind Aktoren 21 außerhalb des Abgaswärmetauschers 1 angeordnet. Ein jeder Aktor 21 kann eine jeweilige Stellklappe 14, 15 nicht näher dargestellt über den Zapfen 32 ansteuern. Die Stellklappen 14, 15 liegen beide auf einer Achse 22, sind jedoch auf voneinander separaten Achswellen 23, 24 gelagert. An einer mittleren nicht näher dargestellten Lagerstelle 25 sind diese somit innerhalb des Eintritts- und Austrittsdiffusors 11 angeordnet. Es müssen somit nur die äußeren Lagerstellen 26, 27 auch gegenüber der Umgebung U abgedichtet werden. 4th shows a perspective partial sectional view. Left and right of the exhaust gas heat exchanger 1 are actuators 21st outside the exhaust gas heat exchanger 1 arranged. Every actor 21st can be a respective valve 14th , 15th not shown in detail over the pin 32 head for. The flaps 14th , 15th are both on one axis 22nd , however, are on separate axle shafts 23 , 24 stored. At a middle bearing point not shown in detail 25th they are therefore within the inlet and outlet diffuser 11 arranged. It only needs the outer bearing points 26th , 27 also towards the environment U be sealed.

Durch Betätigung einer der beiden Stellklappen 14, 15 kann dann der jeweilige Arbeitsbereich 6, 7 mit den darin angeordneten Lamellenblechen 4, 5 durchströmt werden bzw. kann Abgas A in den jeweiligen Arbeitsbereich 6, 7 geleitet werden.By operating one of the two adjustable flaps 14th , 15th can then the respective work area 6th , 7th with the lamellar plates arranged therein 4th , 5 flowed through or can exhaust gas A. in the respective work area 6th , 7th be directed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1 -1 -
AbgaswärmetauscherExhaust gas heat exchanger
2 -2 -
HülleShell
3 -3 -
Kassettecassette
4 -4 -
LamellenblechLamellar sheet
5 -5 -
LamellenblechLamellar sheet
6 -6 -
erster Arbeitsbereichfirst work area
7 -7 -
zweiter Arbeitsbereichsecond work area
8 -8th -
Eingangentrance
9 -9 -
EndkappeEnd cap
10 -10 -
RückführkanalReturn channel
11 -11 -
Eintritts- und AustrittsdiffusorEntry and exit diffuser
12 -12 -
EinströmkanalInflow duct
13 -13 -
AusströmkanalOutlet duct
14 -14 -
StellklappeControl flap
15 -15 -
StellklappeControl flap
16 -16 -
Ausgangexit
17 -17 -
KlammerBracket
18 -18 -
TrennbereichSeparation area
19 -19 -
AusprägungExpression
20 -20 -
EinprägungImprint
21 -21 -
AktorActuator
22 -22 -
Achseaxis
23 -23 -
Achswelle zu 15 Axle shaft closed 15th
24 -24 -
Achswelle zu 14 Axle shaft closed 14th
25 -25 -
LagerstelleDepository
26 -26 -
äußere Lagerstelleouter bearing point
27 -27 -
äußere Lagerstelleouter bearing point
28 -28 -
StrömungskanalFlow channel
29 -29 -
HalbschalenHalf-shells
30 -30 -
EintrittsdiffusorInlet diffuser
31 -31 -
AustrittsdiffusorExit diffuser
32 -32 -
Zapfen Cones
A -A -
AbgasExhaust gas
U -U -
UmgebungSurroundings
A6 -A6 -
Querschnitt zu 6 Cross section too 6th
A7 -A7 -
Querschnitt zu 7 Cross section too 7th
A10 -A10 -
Querschnitt zu 10 Cross section too 10
K -K -
KühlmediumCooling medium

Claims (9)

Abgaswärmetauscher (1), aufweisend eine äußere Hülle (2), wobei in der äußeren Hülle (2) parallel nebeneinander mindestens zwei verschiedene Arbeitsbereiche (6, 7) in einem Lamellenkühler, in Plattenbauweise zur Ausbildung eines Abgasströmungskanals angeordnet sind, wobei jeweils an einem Ende der Hülle ein Anschluss für das Abgas (A) angeordnet ist und ein Eingang (8) und ein Ausgang (16) für ein Kühlmedium (K) in der Hülle (2) vorgesehen ist, dergestalt, dass das Kühlmedium (K) zwischen den Platten des Lamellenkühlers und der Hülle (2) strömt, wobei die zwei Arbeitsbereiche (6, 7) in einer Kassette (3) ausgebildet sind, durch zwei in der Kassette (3) nebeneinander angeordnete und voneinander verschiedene Lamellenbleche (4, 5), dadurch g e k e n n z e ich n e t, dass bei einem U-förmig durchströmten Abgaswärmetauscher (1) an einem Ende ein gemeinsamer Eintritts- und Austrittsdiffusor (11) angeordnet ist und an dem anderen Ende der Hülle (2) eine Endkappe (9) angeordnet ist, die einen durch den Lamellenkühler strömenden Abgasstrom umlenkt und dass ein parallel zu dem Lammellenkühler angeordneter Rückführkanal (10) ausgebildet ist, wobei die Endkappe (9) beide Arbeitsbereiche (6, 7) strömungstechnisch vereinigt und den Abgasstrom in den Rückführkanal (10) und durch diesen zurück in den Eintritts- und Austrittsdiffusor (11) führt.Exhaust gas heat exchanger (1), having an outer shell (2), with at least two different working areas (6, 7) being arranged parallel next to one another in a lamellar cooler, in plate construction to form an exhaust gas flow channel, in each case at one end a connection for the exhaust gas (A) is arranged on the casing and an inlet (8) and an outlet (16) for a cooling medium (K) are provided in the casing (2), such that the cooling medium (K) is between the plates of the lamellar cooler and the casing (2) flows, the two working areas (6, 7) being formed in a cassette (3), characterized by two lamellar plates (4, 5) arranged next to one another in the cassette (3) and different from one another I net that in a U-shaped flow through exhaust gas heat exchanger (1) at one end a common inlet and outlet diffuser (11) is arranged and at the other end of the shell (2) an end cap (9) is arranged, the one through the lamellar cooler diverts the exhaust gas flow flowing through the lamellar cooler and that a return duct (10) arranged parallel to the lamellar cooler is formed, the end cap (9) fluidically combining the two working areas (6, 7) and the exhaust gas flow into the return duct (10) and back through it the inlet and outlet diffuser (11) leads. Abgaswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser U-förmig von dem Abgas (A) durchströmt wird und/oder dass in der Hülle (2) mehrere Kassetten (3) parallel angeordnet sind.Exhaust heat exchanger after Claim 1 , characterized in that the exhaust gas (A) flows through it in a U-shape and / or that in the Case (2) several cassettes (3) are arranged in parallel. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Lamellenbleche (4, 5) aus voneinander verschiedenen Werkstoffen ausgebildet sind und/oder dass die zwei Lamellenbleche (4, 5) eine unterschiedliche Form besitzen und/oder dass die zwei Lamellenbleche (4, 5) eine voneinander verschieden große Oberfläche aufweisen.Exhaust gas heat exchanger after one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the two lamellar plates (4, 5) are made of different materials and / or that the two lamellar plates (4, 5) have a different shape and / or that the two lamellar plates (4, 5) are different from one another have a large surface. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e ich n e t, dass in dem Eintritts- und Austrittsdiffusor (11) nebeneinander zwei Stellklappen (14, 15) schwenkbar auf einer Achse (22) angeordnet sind, wobei die Stellklappen (14, 15) separat voneinander verstellbar sind.Exhaust gas heat exchanger after one of the Claims 1 to 3 , I denote that in the inlet and outlet diffuser (11) two adjustable flaps (14, 15) are pivotably arranged on an axis (22) next to each other, the adjustable flaps (14, 15) being adjustable separately from each other. Abgaswärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellklappen (14, 15) jeweils über eine separate Achswelle (23, 24) schwenkbar gelagert sind, wobei beide Achswellen (23, 24) auf einer Achse (22) liegen.Exhaust heat exchanger after Claim 4 , characterized in that the adjustable flaps (14, 15) are each pivotably mounted via a separate axle shaft (23, 24), with both axle shafts (23, 24) lying on an axle (22). Abgaswärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Achswellen (23, 24) eine innenliegende gemeinsame, im Abgasströmungskanal (13) liegende Lagerstelle (25) aufweisen.Exhaust heat exchanger after Claim 5 , characterized in that both axle shafts (23, 24) have a common internal bearing (25) located in the exhaust gas flow channel (13). Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenkühler aus mehreren übereinander angeordneten Kassetten (3) mit integrierten Lamellenblechen (4, 5) ausgebildet ist und die beiden Arbeitsbereiche (6, 7) unterschiedliche Wärmetauscherleistungen besitzen.Exhaust gas heat exchanger after one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the lamellar cooler is formed from several cassettes (3) arranged one above the other with integrated lamellar plates (4, 5) and the two working areas (6, 7) have different heat exchanger capacities. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenbleche (4, 5) jeweils endseitig zumindest in Strömungsrichtung an ihren Kontaktstellen eine Leitelement aufweisen sind und/oder verlötet sind, insbesondere sind die Lamellenbleche (4, 5) zumindest abschnittsweise mit der Innenmantelfläche der Kassette (3) verlötet.Exhaust gas heat exchanger after one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the lamellar plates (4, 5) each have a guide element and / or are soldered at their contact points at least in the flow direction, in particular the lamellar plates (4, 5) are at least partially soldered to the inner surface of the cassette (3) . Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e ich n e t, dass der Eintritts- und Austrittsdiffusor (11) einen Einströmkanal (12) zur Zuführung des Abgases (A) und einen Ausströmkanal (13) zum Abführen des Abgases (A) aufweist, wobei mittels der Stellklappen (14, 15) der Abgasstrom wahlweise in einen oder beide Lamellenkühler geführt wird und/oder zumindest teilweise von dem Einströmkanal (12) direkt in den Ausströmkanal (13) geführt wird.Exhaust gas heat exchanger after one of the Claims 1 to 8th , characterized by the fact that the inlet and outlet diffuser (11) has an inflow channel (12) for supplying the exhaust gas (A) and an outflow channel (13) for discharging the exhaust gas (A), with the regulating flaps (14, 15 ) the exhaust gas flow is optionally routed into one or both lamellar coolers and / or is at least partially routed from the inflow channel (12) directly into the outflow channel (13).
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