Wärmetauscher für einen Verbrennungsmotor

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Kühlung eines Fluids, aufweisend ein inneres Rohrteil mit zumindest einem Kanal und ein äußeres Rohrteil. Die Erfindung betrifft weiter ein Abgasrückführsystem für einen Verbrennungsmotor und eine Verwendung des Wärmetauschers.

Für Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sind verschiedene Bauformen von Wärmetauschern, z.B. Gaskühler wie in FR 2 507759, vorgeschlagen worden. Bekannt sind auch Abgaskühler zur Kühlung von rückgeführtem Abgas zur Schadstoffreduktion, bei denen Bündel aus separaten Flachrohren aus nicht rostendem Stahl endseitig in gemeinsamen Aufnahmestücken verschweißt sind, wobei die Aufnahmestücke wiederum randseitig mit einem Stahlgehäuse verschweißt sind. ähnliche Bauprinzipien von Kühlern zur Kühlung eines Gases mittels einer Flüssigkeit sind auch für die Kühlung von verdichteter und erhitzter Ladeluft vorgeschlagen worden, wobei zur Kühlung von Ladeluft bisher vorrangig luftgekühlte Wärmetauscher verwendet werden.

Aus DE 103 49 887 A1 ist bekannt, dass ein Kühler für ein Abgas- Rückführsystem bei reduziertem Materialeinsatz und Montageaufwand eine Erhöhung der Wärmeübertragungs-Effektivität aufweist. Hierzu ist der

Durchflusskanal für das zu kühlende Abgas als Kühlprofil ausgebildet, das hinsichtlich seines Querschnitts eine Profilform mit zu einer Kreisform vergrößerter Außenoberfläche aufweist, wobei das Kühlprofil von einem Außenrohr ummantelt ist, durch das das Kühlmedium, insbesondre Kühlwasser, strömt.

Aus DE 203 01 920 U1 ist ein Wärmeübertrager bekannt, mit einem mindestens zwei parallel zueinander verlaufende Strömungsspalte enthaltenden Block, die an ihren Enden durch zwei gegenüber der Umgebung abgedichte- te Endstücke in unterschiedliche Strömungskanäle unterteilt sind, von denen jedes Endstück mit einem Kanalanschluss an die Zuführungs- und Ableitungen für das warme und das kalte Strömungsfluid versehen sind. Dabei besteht der Block aus einem im Strangpressverfahren hergestellten, einteiligen Wärmeübertragungselement aus einer Aluminiumlegierung mit stoffschlüssig verbundenen, wärmeübertragenden Wänden zwischen den im Querschnitt geschlossenen Strömungsspalten.

Aus DE 199 36 241 A1 ist eine Vorrichtung zur Kühlung von Gasen bekannt, bei der das Gas durch Kanäle einer Kühlvorrichtung führbar ist, wobei in der Kühlvorrichtung in Nachbarschaft zu den Kanälen für das Gas auch Kanäle für ein durchströmendes Kühlmedtum vorhanden sind. Die Kühlvorrichtung weist zentral im Inneren die Kanäle für das Kühlmittel und radial außen die Kanäle für das zu kühlende Gas und ein stranggepresstes Aluminium- Profilteil als Zwischenstück mit Kühlrippen auf.

Aus DE 198 09 859 A1 ist eine Vorrichtung zur Kühlung von Gasen bekannt, bei der das Gas durch Kanäle einer Kühlvorrichtung führbar ist, wobei in der Kühlvorrichtung in Nachbarschaft zu den Kanälen für das Gas auch Kanäle für ein durchströmendes Kühlmedium vorhanden sind. Die Kühlvorrichtung weist zentral im Inneren der Kanäle für das Kühlmedium und radial außen die Kanäle für das zu kühlende Gas auf.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher für einen Verbrennungsmotor anzugeben, der kostengünstig und mit einfachen Mitteln herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit einem eingangs genannten Wärmetauscher zur Kühlung eines Fluids für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Gases, z.B. in Form eines Ladefluids wie Abgas, Ladeluft, Mischungen daraus od.dgl., insbesondere für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise Gaskühler, gelöst, der aufweist: ein inne- res Rohrteil mit zumindest einem Kanal und ein äußeres Rohrteil. Erfindungsgemäß ist an zumindest einem von beiden, innerem Rohrteil oder äußerem Rohrteil, ein Steg angeordnet, wobei sich der Steg bis zu dem jeweils anderen der beiden, inneres Rohrteil oder äußeres Rohrteil, erstreckt.

Durch den sich vom inneren zum äußeren oder vom äußeren zum inneren Rohrteil erstreckenden Steg ist eine unmittelbare Halterung der Rohrteile aneinander gegeben, so dass die Vervollständigung der Rohrteile zu einem Gaskühler z. B. mittels geeigneter Anschlusskappen für die Zuführung und Abführung von Gas und Kühlmittel kostengünstig und einfach realisierbar ist.

Die Erfindung führt auch auf eine Verwendung des Wärmetauschers für ein Kraftfahrzeug oder für ein Schienenfahrzeug oder für ein Kraftwerk, insbesondere ein Blockheizkraftwerk.

Bevorzugt besteht das zu kühlende Fluid, insbesondere das Gas, zumindest teilweise aus komprimierter Verbrennungsluft und/oder zumindest teilweise aus Abgas des Verbrennungsmotors. Sowohl komprimierte Verbrennungsluft als auch zu kühlendes, z. B. rückgeführtes Abgas haben hohe Temperaturen und stellen ähnliche Anforderungen bezüglich Druckabfall und Massenstrom an einen Gaskühler. Falls das Gas Abgas des Verbrennungsmotors enthält,

- A - ist zudem die grundsätzliche Problematik der hohen Korrosivität des Abgases und seiner Kondensate zu berücksichtigen.

Weitere Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu ent- nehmen.

Im Interesse einer kostengünstigen Fertigung ist zumindest eines der beiden, inneres Rohrteil oder äußeres Rohrteil, als Strangpressprofil ausgebildet. Hierdurch sind vor allem komplexe Formgebungen zur Erhöhung einer Tauscherleistung auf einfache Weise ermöglicht, da Strangpressprofile weitgehend beliebige Querschnittsformen aufweisen können.

Besonders bevorzugt ist das innere Rohrteil als Strangpressprofil auf Basis von Aluminium ausgebildet. Neben der kostengünstigen und einfachen Her- stellbarkeit komplexer Formen mit diesem Material hat sich der überraschende Effekt gezeigt, dass auf übliche Weise hergestellte Strangpressprofile auf Basis von Aluminium bzw. gängigen Aluminiumlegierungen besonders geringe Anfälligkeit gegenüber der chemischen Aggressivität von heißem Abgas zeigen. Dieser Effekt könnte durch die besondere, beim Strangpressen und nachfolgendem Abkühlen entstehende Mikrostruktur des Materials bedingt sein. Es hat sich gezeigt, dass durch Erhitzen solcher korrosionsbeständiger Strangpressprofile auf hohe Temperaturen, z. B. im Rahmen eines Lötvorgangs oder Schweißvorgangs, die guten korrosiven Eigenschaften wieder verloren gehen können. Zumindest beim Einsatz der Vorrichtung als Abgas- kühler ist daher darauf zu achten, dass nach dem Strangpressen keine entsprechend hohen Temperaturen mehr in das Material eingebracht werden oder allenfalls nur lokal eingebracht werden, z. B. beim lokalen Verschweißen einer Anschlusskappe zur Zuführung des Gasstroms.

Zur Verbesserung der Wärmetauscherleistung bei gegebenem Bauraum ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das innere Rohrteil eine Mehrzahl von rippenartigen Fortsätzen aufweist, die in den gasführenden Kanal hineinragen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das innere Rohrteil zumindest einen zweiten Kanal auf, wobei der zweite Kanal als ein Bypasskanal mit verringerter Kühlung des durchströmenden Gases ausgebildet ist. Solche By- passkanäle sind insbesondere bei Abgaskühlern üblich, um besonderen Betriebsbedingungen z. B. beim Kaltstart des Verbrennungsmotors Rechnung zu tragen. Bevorzugt weist der Bypasskanal eine Einlage, insbesondere aus einem Blechteil, auf. Hierdurch ist ein Wärmeverlust des Abgases beim Durchströmen des Bypasskanals weiter reduziert.

Zur Erzeugung von Turbulenzen und/oder längeren Strömungswegen und allgemein zur Verbesserung der Wärmetauscherleistung bei gegebenem Bauraum ist es vorteilhaft vorgesehen, das zumindest eines von beiden, inneres Rohrteil oder äußeres Rohrteil, über seinen Verlauf eine Verdrehung um eine Längsrichtung aufweist. Durch solche Verdrehungen z. B. des gasführenden inneren Rohrteils ist, insbesondere wenn rippenartige Fortsätze in den Kanal hineinragen, der Gasstrom mit einem Drall bzw. mit Turbulenzen beaufschlagbar. Hierdurch wird bei gegebener Kanallänge und gegebenem Massenstrom des Gases der Wärmeaustausch verbessert.

In besonders bevorzugter Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das in- nere Rohrteil und das äußere Rohrteil über ihren Verlauf zumindest eine Biegung aufweisen. Solche in die Rohrteile eingebrachte Biegungen sind geeignet, den Gaskühler optimiert an den zur Verfügung stehenden Bauraum anzupassen. Gerade bei Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen ist der Bauraum sehr begrenzt und häufig von ungünstiger Form. Da das innere Rohrteil und das äußere Rohrteil über einen oder mehrere Stege miteinander

in Verbindung stehen, können sie auf einfache Weise gemeinsam gebogen werden, um den Gaskühler an den Bauraum anzupassen.

Zur einfachen Festlegung von Anschlussstücken zur Zuführung und Abfüh- rung von Gas und Flüssigkeit weist das innere Rohrteil einen überstand in einer Längsrichtung über das äußere Rohrteil auf.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind das innere Rohrteil und das äußere Rohrteil als separate Teile ausgeformt, wobei insbesondere ein Ein- schieben des inneren Rohrteils in das äußere Rohrteil durch den Steg zwangsgeführt ist. Hierdurch können die Rohrteile aus verschiedenen Materialien bestehen, wobei z. B. das mit dem heißen Gas in Berührung stehende innere Rohrteil ein besonders korrosionsbeständiges oder hochwertiges Material sein kann, wogegen das nur mit der Flüssigkeit in Berührung stehende äußere Rohrteil zur Kostenersparnis von geringerer Materialqualität sein kann. Zudem ist eine gemeinsame Biegung der ineinander geschobenen Rohrteile besonders einfach ermöglicht, da Stauchungen und Dehnungen im Bereich der Biegungen über die in Längsrichtung zueinander beweglichen Rohrteile besser ausgleichbar sind.

Alternativ hierzu kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass das innere Rohrteil und das äußere Rohrteil materialeinheitlich einstückig ausgebildet sind, insbesondere mittels Strangpressen. Hierdurch ist eine besonders kostengünstige Herstellung des Gaskühlers ermöglicht, da die Anzahl der benö- tigten Einzelteile reduziert ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zumindest eines der beiden Rohrteile, vorzugsweise das innere Rohrteil, auf Basis von Aluminium, insbesondere als Strangpressprofil, ausgebildet. Gemäß ei- ner weiteren Weiterbildung der Erfindung ist zumindest eines der beiden Rohrteile, vorzugsweise das äußere Rohrteil, auf Basis von Kunststoff aus-

gebildet. Als besonders vorteilhaft hat sich beispielsweise ein Kunststoffschlauch zur Ausbildung des äußeren Rohrteils herausgestellt. Vorzugsweise ist der Steg bis zu dem jeweils anderen der beiden, inneres Rohrteil oder äußeres Rohrteil, stoffschlüssig am inneren oder äußeren Rohrteil angeformt.

In einer besonders bevorzugten Kombination dieser Weiterbildungen ist das äußere Rohrteil als ein Kunststoffteil gebildet und das innere Rohrteil als ein Aluminium-Strangpressteil gebildet, an dem der sich zum äußeren Rohrteil erstreckende Steg stoffschlüssig direkt mitangeformt, d.h. im Rahmen des Strangpressvorgangs zusammen mit dem inneren Rohrteil gebildet ist. Die vorgenannte Ausführungsform hat sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich einer Führung des zu kühlenden Fluids, beispielsweise des Ladefluids, im Innenraum des inneren Rohrteils und zur Führung des Kühlmittels im Zwischenraum zwischen dem äußeren Rohrteil und dem inneren Rohrteil erwie- sen.

In einer alternativen Ausführungsform kann das Kühlmittel auch im Innenraum des inneren Rohrteils geführt und das Ladefluid im Zwischenraum zwischen dem inneren Rohrteil und dem äußeren Rohrteil geführt werden - in diesem Fall kann ggfs. das innere Rohrteil als ein Kunststoffteil und das äußere Rohrteil als ein Aluminiumteil ausgebildet sein oder inneres und äußeres Rohrteil zusammen als ein einziges Aluminium-Strangpressteil gebildet sein.

In anderen Ausführungsformen können ggfs. auch beide Rohrteile als Aluminium-Gussteil, insbesondere Druckguss oder Sandguss, vorzugsweise auch ein Gehäuse des Wärmetauschers gebildet sein. Beide Rohrteile können auch als Kunststoffteil je nach Bedarf und Zweckmäßigkeit gebildet sein.

Als ergänzende Abstützung zwischen dem äußeren Rohrteil und dem inneren Rohrteil kann wenigstens ein oder eine Anzahl von weiteren separaten

Abstandshaltern zwischen dem inneren und äußeren Rohrteil, zusätzlich zu den sich durchgehend zwischen dem inneren Rohrteil und dem äußeren Rohrteil erstreckenden Stegen, vorgesehen sein. Ein zusätzlicher Abstandshalter ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet. Ein zusätzlicher Abstandshal- ter ist vorzugsweise mit einem oder beiden der Rohrteile mittels einer Clipsverbindung oder einer Pressverbindung verbunden. Ebenso können Strömungsleitelemente oder Turbulenz erzeugende Elemente angeordnet sein und insbesondere mittels Clips- oder Pressverbindungen befestigt sein.

Grundsätzlich lässt sich die Anordnung von innerem und äußerem Rohrteil, u.a. wie zuvor erläutert, aus mindestens zwei strömungstechnisch getrennten Rohrteilen bilden, wobei gemäß dem Konzept der Erfindung an zumindest einem von beiden ein Steg angeordnet ist, der sich bis zu dem jeweils anderen der beiden erstreckt.

Die hydraulische Wirkung der Rohranordnung lässt sich vorzugsweise im Rahmen eines hydraulischen Durchmessers für eine durchströmte Querschnittsfläche definieren. Beispielsweise bildet der Zwischenraum zwischen dem äußeren Rohrteil und dem inneren Rohrteil - also insbesondere ein Ringquerschnitt oder ein Querschnitt eines Ringsegmentes - einen hydraulischen Durchmesser, der sich als Vierfaches der durchströmten Querschnittsfläche, dividiert durch den Umfang der durchströmten Querschnittsfläche, ergibt. Ebenso bildet der Innenraum des inneren Rohrteils einen hydraulischen Durchmesser, welcher sich als Vierfaches der durchströmten Quer- schnittsfläche, dividiert durch den Umfang der durchströmten Querschnittsfläche, ergibt.

Der hydraulische Durchmesser für denjenigen Querschnitt der Rohranordnung, welcher vom zu kühlenden Fluid durchsetzt ist, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 4 mm und 13 mm, insbesondere zwischen 7 mm und 10 mm. Der hydraulische Durchmesser für denjenigen Querschnitt der Rohran-

ordnung, welcher vom Kühlmittel durchsetzt ist, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 3,5 mm und 15 mm. Insbesondere für den Fall, dass ein Kühlmittel im Zwischenraum zwischen dem inneren Rohrteil und dem äußeren Rohrteil geführt ist, hat sich ein hydraulischer Durchmesser - vorzugswei- se für einen Querschnitt eines Ringsegmentes - zwischen 5 mm und 7 mm als besonders bevorzugt erwiesen. Ein hydraulischer Durchmesser zwischen 6,5 mm und 14 mm hat sich als besonders bevorzugt erwiesen für den Fall, dass das Kühlmittel im Innenraum des inneren Rohrteils - vorzugsweise für einen kreisförmigen Querschnitt - geführt ist. Insgesamt hat es sich als be- sonders zweckmäßig erwiesen, dass ein gasführender Querschnitt, insbesondere Rohr, ein Vielfaches des hydraulischen Durchmessers eines Kühlmittel führenden Querschnitts, insbesondere Rohres, beträgt, insbesondere das 0,5- bis 4-fache, im Besonderen das 1- bis 2-fache, beträgt.

Darüber hinaus hat es sich als besonders bevorzugt erwiese, dass die Länge des Wärmetauschers, insbesondere inneren oder äußeren Rohrteils, ein Vielfaches des gasseitigen hydraulischen Durchmessers beträgt, insbesondere das 20- bis 200-fache, im Besonderen das 40- bis 100-fache.

Unabhängig von der Führung des zu kühlenden Fluids und des Kühlmittels - sei es im Zwischenraum zwischen dem äußeren Rohrteil und dem inneren Rohrteil oder im Innenraum des inneren Rohrteils - hat sich insbesondere die Verwendung einer besonders korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung zur Bildung eines oder beider der Rohrteile als besonders zweckmäßig erwiesen. Eine Aluminiumlegierung mit einer vergleichsweise guten Korrosionsfestigkeit weist einen vergleichsweise geringen Cu-Anteil auf, insbesondere einen Cu-Anteil, welcher geringer als 0,5 Gew.-%, insbesondere geringer als 0.2 Gew.-%, insbesondere geringer als 0,1 Gew.-% ist. Grundsätzlich eignet sich eine Al-Mg-Si-Legierung oder eine Al-Zn-Mg-Legierung. Als überraschend effektiv hat sich eine Aluminiumlegierung erwiesen, die zur Bildung zumindest eines der Rohrteile aufweist:

einen Si-Anteil von weniger als 1.0 Gew.-%; einen Fe-Anteil von weniger als 1.2 Gew.-%; einen Cu-Anteil von weniger als 0.5 Gew.-%; - einen Cr-Anteil von weniger als 0.5 Gew.-%; einen Mg-Anteil von mehr als 0.02 Gew. und weniger als 0.5 Gew.-%; einen Zn-Anteil von weniger als 0.5 Gew.-%; einen Ti-Anteil von weniger als 0.5 Gew.%; - Rest AI und unvermeidliche Verunreinigungen.

Insbesondere haben sich besonders vorteilhafte Eigenschaften der Legierung, insbesondere hinsichtlich der Korrosionsfestigkeit, herausgestellt für den Fall, dass die genannten Anteile konkreter gewählt werden.

Beispielsweise kann ein Si-Anteil unterhalb von 0.6 Gew.-%, insbesondere unterhalb von 0.1 Gew.-% liegen. Ein Fe-Anteil kann insbesondere unterhalb von 0.7 Gew.-%, insbesondere unterhalb von 0.35 Gew.-% liegen. Darüber hinaus hat sich ein Cr-Anteil oberhalb von 0.05 Gew.-% und unterhalb von 0.2 Gew.-% als besonders bevorzugt erwiesen, insbesondere ein Cr-Anteil oberhalb von 0.1 Gew.-% und unterhalb von 0.2 Gew.-%. Ein Mg-Anteil liegt besonders vorteilhaft oberhalb von 0.05 Gew.-% und unterhalb von 0.3 Gew.- %. Darüber hinaus hat sich ein Zn-Anteil oberhalb von 0.05 Gew.-% und unterhalb von 0.3 Gew.-% als besonders bevorzugt erwiesen. Ein Ti-Anteil liegt bevorzugterweise oberhalb von 0.05 Gew.-% und unterhalb von 0.25 Gew.- %. Darüber hinaus kann die Aluminiumlegierung einen weiteren Anteil anderer Metalle und Substanzen aufweisen, beispielsweise Mn, Zr, Ni, V ₁ Co, PP ₁ Ga und O. Schließlich kann die Aluminiumlegierung auch einen beliebigen weiteren Anteil, beispielsweise ein Additiv od.dgl., im Bereich von 0.05 Gew.- % bis 0, 15 Gew.-% aufweisen.

Zur weiteren Verbesserung einer Korrosionsfestigkeit hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, eine in Strangpressrichtung gemessene durchschnittliche Korngröße vorzusehen, welche unterhalb von 200 μm, insbesondere unterhalb von 100μm, insbesondere unterhalb von 50 μm liegt.

In einer ersten Variante weist das innere Rohrteil einen Innenraum zur Führung des zu kühlenden Fluids auf. Demgemäß ist der Zwischenraum zwischen dem äußeren Rohrteil und dem inneren Rohrteil zur Führung des Kühlmittels ausgebildet.

Als besonders bevorzugte Weiterbildung - neben den oben beschriebenen Weiterbildungen - der ersten Variante hat sich insbesondere ein inneres Rohrteil erwiesen, welches wenigstens einen Kanal aufweisende Segmente aufweist, die durch Abstandsstege miteinander verbunden sind. Vorzugswei- se weist ein Segment in Reihen nebeneinander angeordnete Kanäle auf. Vorzugsweise besteht ein Segment aus einer einzigen Reihe von nebeneinander angeordneten Kanälen. In einer besonders bevorzugten anhand von Fig. 8A, Fig. 8B näher beschriebenen Ausführungsform dieser Weiterbildung der ersten Variante hat sich die Anordnung von wenigstens zwei, insbeson- dere bis zu zehn - in der Ausführungsform von fünf Segmenten - übereinander als vorteilhaft erwiesen. Ebenso hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass ein Segment zwischen zehn und zwanzig - in der erwähnten Ausführungsform sechzehn - Kanäle aufweist. Bevorzugt ist ein Segment und/oder ein Kanal mit einem rechteckigen Querschnitt gebildet.

In einer zweiten Variante ist - umgekehrt - der Innenraum des inneren Rohrteils zur Führung des Kühlmittels ausgelegt. Dementsprechend ist der Zwischenraum zwischen dem äußeren Rohrteil und dem inneren Rohrteil zur Führung des zu kühlenden Fluids ausgelegt.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der zweiten Variante hat sich die Ausbildung des Innenraums des inneren Rohrteils mit einem im Wesentlichen kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitt als besonders vorteilhaft erwiesen. Eine Kühlmittelführung und ein Anschluss zur Zuführung und/oder Abführung des Kühlmittels lässt sich damit besonders leicht und strömungs- widerstandsarm erreichen. Vorzugsweise ist der Querschnitt als runder Querschnitt gebildet. Ein solcher Querschnitt ist insbesondere als ein zentraler Innenraumquerschnitt angeordnet. In einer bevorzugten Weiterbildung kann ein Innenraum des inneren Rohrteils auch einen Querschnitt aufweisen, der wenigstens ein sich am zentralen kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitt anschließenden radialen Ausläufer aufweist. Insbesondere kann ein radialer Ausläufer von einem äußeren Rohrteil umfänglich begrenzt sein. Weiterbildungen dieser Art weisen also einen mit einem im Wesentlichen kreis- oder ellipsenförmigen zentralen Querschnitt versehenen im Ganzen sternförmig verlaufenden Querschnitt auf. In einer Abwandlung kann ein zentraler Querschnitt oder einen Innenraumquerschnitt des inneren Rohrteils auch eckig, z. B. rechteckförmig sein.

In einer bevorzugter Weiterbildung, insbesondere der zweiten Variante, ist ein Zwischenraum - also insbesondere ein Ringquerschnitt - zwischen dem äußeren Rohrteil und dem inneren Rohrteil durch den wenigstens einen Steg in Segmente, vorzugsweise Kreissegmente, geteilt. Es hat sich gezeigt, dass vorzugsweise bei einer Führung des zu kühlenden Fluids im Zwischenraum die Bildung von Segmenten besonders effektiv die Kühlung des zu kühlen- den Fluids unterstützt. Zusätzlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass in den Zwischenraum zwischen dem äußeren Rohrteil und dem inneren Rohrteil ein Teilsteg mit einem freien Ende ragt. Dies erhöht in vorteilhafter Weise den Wärmeübergang bzw. die wärmeübertragende Fläche zwischen dem

Kühlmittel und dem zu kühlenden Fluid. Ein Teilsteg kann an einem äußeren Rohrteil oder an einem inneren Rohrteil angebracht oder angeformt sein und

in den Zwischenraum ragen. Vorzugsweise wird ein Teilsteg mit dem Rohrteil stranggepresst.

In einer dritten Variante hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass Segmente der vorgenannten Art wechselweise vom Kühlmittel und dem zu kühlenden Fluid durchströmbar ausgelegt sind. So haben sich beispielsweise Ausführungsformen wie sie in Fig. 12 und Fig. 13 dargestellt sind, als besonderes effektiv bei der Wärmeübertragung erwiesen.

Die zuvor erwähnten Weiterbildungen der Erfindung, insbesondere Weiterbildung gemäß der ersten, zweiten und der dritten Variante lassen sich besonders einfach und dennoch vorteilhaft über ein Zufuhranschlussteil und/oder ein Abfuhranschlussteil mit einer Zuführung und/oder Abführung für das kühlende Fluid und/oder das flüssige Kühlmittel versehen.

Ein Anschlussteil kann in einer besonders bevorzugten Weiterbildung als ein einziges Anschlussteil vorgesehen sein. Beispielsweise kann wenigstens ein Anschlussteil zur Zu- und/oder Abführung des zu kühlenden Fluids zum Kanal und/oder des flüssigen Kühlmittels zwischen das innere und äußere Rohrteil vorgesehen sein - ein solches für Kühlmittel und zu kühlendes Fluid gemeinsam vorgesehenes Anschlussteil ist, insbesondere als Anschlussteil für eine Weiterbildung gemäß der ersten Variante gut auslegbar.

Es kann auch ein einziges gemeinsames Anschlussteil zur Zu- und/oder Ab- führung des zu kühlenden Fluids zwischen das innere und äußere Rohrteil und/oder des flüssigen Kühlmittels in einen Innenraum des inneren Rohrteils - also gemäß der Weiterbildung einer zweiten Variante - ausgelegt sein.

Vorzugsweise ist ein solches sowohl von Kühlmittel als auch von zu kühlen- dem Fluid durchströmbares Anschlussteil als Zufuhranschlussanteil und/oder als Abfuhranschlussteil vorgesehen. Ein solches Anschlussteil weist vor-

zugsweise einen ersten Fluidweg für das zu kühlende Fluid und einen zweiten Fluidweg für das Kühlmittel auf - als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass der erste Fluidweg axial und/oder der zweite Fluidweg radial - zur Erstreckung der Rohrteile - orientiert ist. Dies ermöglicht eine konstruktiv be- sonders zweckmäßige und gleichzeitig mit wenig Strömungswiderstand versehene Anbindung einer Peripherie für das Kühlmittel und/oder das zu kühlende Fluid.

Ein Zufuhranschlussteil und/oder ein Abfuhranschlussteil kann zusätzlich oder alternativ auch aus einer Anzahl von separaten Anschlussteilen gebildet sein. Insbesondere kann ein erstes Anschlussteil zur Durchströmung nur mit dem zu kühlenden Fluid ausgelegt sein und ein zweites Anschlussteil zur Durchströmung nur mit dem Kühlmittel ausgelegt sein. Insofern kann ein Zufuhranschlussteil und/oder ein Abfuhranschlussteil jeweils ein separates Kühlmittelanschlussteil und ein separates Anschlussteil für das zu kühlende Fluid aufweisen.

Im Rahmen der vorgenannten Weiterbildung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass ein Kühlmittelanschlussteil, vorzugsweise in Form ei- nes Stutzens, an einer öffnung zu einem Zwischenraum zwischen dem inneren und äußeren Rohrteil angebracht ist. Eine solche öffnung kann besonders vorteilhaft am äußeren Rohrteil gebildet sein - dies entspricht der Auslegung eines Anschlussteils hinsichtlich der zuvor genannten ersten Variante einer Weiterbildung der Erfindung.

Gemäß einer zuvor genannten zweiten Variante der Weiterbildung einer Erfindung kann ein Kühlmittelanschlussteil, vorzugsweise in Form eines Stutzens, an eine öffnung zu einem Innenraum des inneren Rohrteils angebracht sein, insbesondere an einer öffnung des inneren Rohrteils festgelegt sein.

Gemäß dem Prinzip der ersten Variante einer Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die öffnung in einem Endabschnitt des äußeren Rohrteils anzubringen. Vorzugsweise kann ein Endabschnitt frei von einem Steg sein. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise ein Einströmraum für Kühlmittel im Zwischenraum im Bereich des Endabschnitts des äußeren Rohrteils gebildet. Entsprechend dem Prinzip der zweiten Variante einer Weiterbildung kann die öffnung in einem Endabschnitt des äußeren und inneren Rohrteils angebracht sein - dies ermöglicht die Einbringung von Kühlmittel direkt in den Innenraum des inneren Rohrteils.

Ein weiteres von dem zuvor erläuterten Anschlussteil separates Anschlussteil für das zu kühlende Fluid ist vorzugsweise als Flansch gebildet, insbesondere als Flansch, durch den das zu kühlende Fluid geführt ist. So kann gemäß dem Prinzip der oben erläuterten ersten Variante einer Weiterbildung ein An- schlussteil für das zu kühlende Fluid vom inneren Rohrteil gehalten sein und/oder den Zwischenraum zwischen dem inneren und äußeren Rohrteil abdecken. Dem Prinzip der zweiten Variante einer Weiterbildung folgend kann das Anschlussteil auch für das zu kühlende Fluid vom äußeren Rohrteil gehalten sein und/oder den Kanal bzw. Innenraum des inneren Rohrteils ab- decken.

In beiden Fällen wird eine besonders vorteilhafte Anbindung - gemäß der ersten Variante - des zentralen Innenraums des inneren Rohrteils oder - gemäß der zweiten Variante - des peripheren Zwischenraums zwischen dem inneren Rohrteil und dem äußeren Rohrteil erreicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird ein erfindungsgemäßer Gaskühler in ein Abgasrückführsystem für einen Verbrennungsmotor mit einer Verbrennungsluftzuführleitung zur Zuführung von Verbrennungsluft zu einem Einlass des Verbrennungsmotors, einer Abgasleitung zur Abfuhr von Abgas von einem Auslass des Verbrennungsmotors und einer Abgasrückführleitung

zur Rückführung von Abgas aus der Abgasleitung in die Verbrennungsluftzu- führleitung eingesetzt.

Besonders bevorzugt weist das Abgasrückführsystem einen Verdichter in der Verbrennungsluftzuführleitung und eine Turbine in der Abgasleitung auf, wobei die Abgasrückführleitung auf der Hochdruckseite oder auf der Niederdruckseite des Abgasturboladers angeordnet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kom- bination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.

Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfin- dungsgemäßen Wärmetauschers in Form eines Gaskühlers beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Gaskühlers gemäß einer ersten Variante einer Weiter- bildung in einer Längsrichtung;

Fig. 2 zeigt eine räumliche teilweise Ansicht des Gaskühlers aus Fig. 1 ;

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Gaskühlers aus Fig. 1 entlang der Linie A-A;

Fig. 4 zeigt eine weitere teilweise räumliche Ansicht des Gaskühlers aus Fig. 1 ;

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Gaskühlers gemäß einer ersten Variante einer Weiterbildung;

Fig. 6A - Fig. 6B: zeigt eine bevorzugte Ausführung eines Anschlussteils zur gemeinsamen Führung von Kühlmittel und Gas für eine Ausführungsform eines Gaskühlers gemäß einer ersten Variante einer Weiterbildung;

Fig. 7A - Fig. 7E: zeigt eine andere bevorzugte Ausführung eines An- Schlussteils zur separaten Führung von Kühlmittel und

Gas für eine Ausführungsform eines Gaskühlers gemäß einer ersten Variante einer Weiterbildung;

Fig. 8A - Fig. 8B: zeigt eine zweite Ausführungsform eines Gaskühlers gemäß einer ersten Variante einer Weiterbildung;

Fig. 9A - Fig. 9C: zeigt eine erste Ausführungsform eines Gaskühlers gemäß einer zweiten Variante einer Weiterbildung;

Fig. 1OA - Fig. 10F: zeigt verschiedene Ausführungen von stranggepressten

Rohranordnungen mit innerem und äußerem Rohrteil für eine Ausführungsform gemäß einer zweiten Variante einer Weiterbildung, z.B. für eine Ausführungsform von Fig. 9A ₁ Fig. 9B;

Fig. 11 : ein vorteilhafte beispielhafte Abwandlung einer stranggepressten Rohranordnung mit zusätzlichen Querstegen, z.B. Querstege, wie sie auch bei Ausführungen der Fig. 1OA - Fig. 10F anbringbar sind;

Fig. 12: eine erste Ausführungsform eines Gaskühlers gemäß einer dritten Variante einer Weiterbildung;

Fig. 13: eine zweite Ausführungsform eines Gaskühlers gemäß einer dritten Variante einer Weiterbildung.

Der in Fig. 1 dargestellte Gaskühler umfasst ein inneres Rohrteil 1 , das in ein äußeres Rohrteil 2 eingeschoben ist. Beide Rohrteile 1 , 2 sind als Strang- pressprofile auf Basis von Aluminium ausgebildet.

In dem inneren Rohrteil 1 ist ein Kanal 3 zur Führung von Abgas eines Verbrennungsmotors ausgebildet. Dabei wird das innere Rohrteil von einer im Wesentlichen zylindrischen Außenwandung 4 sowie einer Mehrzahl von insgesamt zehn von der Wandung 4 radial nach innen vorstehenden rippen- artigen Fortsätzen 5 gebildet. Die Fortsätze 5 erstrecken sich über die gesamte Länge des inneren Rohrteils 1 , so dass das innere Rohrteil 1 als prismatischer Körper ausgebildet ist.

Das äußere Rohrteil 2 umfasst eine zylindrische Außenwand 6, von der drei Stege 7 nach innen bis zu der Wandung 4 des inneren Rohrteils 1 vorstehen. Die drei Stege 7 sind symmetrisch in Winkeln von jeweils 120 Grad zueinander versetzt angeordnet. Ebenso wie die Fortsätze 5 des inneren Rohrteils 1 erstrecken sich die Stege 7 über die gesamte Länge, so dass auch das äußere Rohrteil 2 ein prismatischer Körper ist. Grundsätzlich können die Stege jedoch zur Materialeinsparung oder zur Verringerung der Reibung beim Einsetzen des inneren Rohrteils Unterbrechungen aufweisen. Gleiches gilt für die Fortsätze 5, bei denen geeignete Unterbrechungen in Längsrichtung einer Erzeugung von Turbulenzen im Gasstrom dienen können.

Das innere Rohrteil 1 weist einen überstand 8 auf, um den es über das Ende äußeren Rohrteils 2 hinausragt. Hierdurch ist auf einfache Weise ein Anschlussglied 9 mit den Rohrteilen 1, 2 verbindbar (siehe Fig. 1). Das Anschlussglied 9 umfasst eine weitgehend rotationssymmetrische Metallkappe mit einem Anschluss 10 für Eintritt oder Austritt des flüssigen Kühlmittels. Das kappenförmige Anschlussglied 9 ist über das äußere Rohrteil 2 geschoben und umlaufend mit diesem dichtend verschweißt, wobei das innere Rohrteil 1 eine im wesentlichen kreisförmige öffnung 11 einer Stirnwand 12 des Anschlussglieds 9 durchragt und mit dem Rand der öffnung dichtend verschweißt ist. Auf den die Stirnwand 12 durchragenden Teil des inneren Rohr- teils 1 kann auf einfache Weise ein abgasführendes Rohr aufgeschweißt o- der über Dichtmittel festgelegt sein.

In Fig. 1 ist lediglich einer von zwei endseitigen Anschlussbereichen des Gaskühlers gezeigt. Der Gaskühler kann grundsätzlich bezüglich seiner endseitigen Anschlüsse symmetrisch ausgebildet sein.

Die Erfindung funktioniert wie folgt:

Das den Kanal 3 durchströmende heiße Gas hat einen reiativ große Berührfläche mit den Oberflächen der Wand 4 und den Fortsätzen 5 des inneren Rohrteils 1. Hierdurch wird Wärmeenergie des Gases auf das Metall des Rohrteils 1 übertragen. Die Kühlflüssigkeit durchströmt einen Zwischenraum 13, der zwischen der Wand 4 des inneren Rohrteils und der zylindrischen Wand des äußeren Rohrteils und gegebenenfalls den Stegen 7 verbleibt. Hierdurch wird die Wärme aus dem Material des inneren Rohrteils 1 auf die durchströmende Kühlflüssigkeit übertragen und letztlich die Wärme des Ab- gases über die Kühlflüssigkeit abgeführt. Die drei Stege 7, die sich ähnlich wie die Fortsätze 5 rippenartig über die gesamte Länge des äußeren Rohrteils 2 erstrecken, bilden über ihre Berührstellen mit dem inneren Rohrteil 1 , die auch materialeinheitlich einstückig ausgeführt sein könnten, nur eine kleine und vemachlässigbare Wärmebrücke zwischen den Rohrteilen 1 , 2. Um die Wärmebrücke weiter zu verkleinern, können die Stege im Bereich ihrer Anlage eine Verjüngung aufweisen.

Für eine gute Korrosionsbeständigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit bei guter Fertigbarkeit sind die Wände 4 und die Stege δzwischen 0.3mm und 2 mm insbesondere zwischen 0.5mm und 1.0 mm wählbar.

Fig. 4 zeigt die Rohrteile 1 , 2 des Gaskühlers über ihre gesamte Länge. Dabei sind zwei Biegungen 14, 15 relativ zu der Längsachse der Rohrteile 1 , 2 in die Rohrteile eingebracht. über diese Biegungen 14, 15 kann der Gasküh- ler an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden, ohne dass sich für den Gasstrom und/oder den Flüssigkeitsstrom wesentliche Beein-

trächtigungen ergeben. Im Zuge der Herstellung werden die beiden Rohrteile 1 , 2 zunächst ineinander geschoben und ggf. in ihrer Position bezüglich ihrer Längsrichtung fixiert. Nachfolgend werden die Biegungen 14, 15 eingebracht, wodurch die Rohrteile 1 , 2 zugleich formschlüssig aneinander festgelegt werden, so dass sich ggf. weitere Schritte wie ein Verschweißen der Rohrteile aneinander erübrigen. Für eine gute Korrosionsbeständigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit bei guter Fertigbarkeit sind die Wände 4 und die Stege δzwischen 0.3mm und 2 mm insbesondere zwischen 0.5mm und 1.0 mm wählbar.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Gaskühlers, bei dem funktionsgleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel versehen sind.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind inneres Rohrteil 1 und äußeres Rohrteil 2 nicht von zylindrischem Außenumfang, sondern haben einen verrundeten gestreckten Querschnitt. Das innere Rohrteil 1 hat einen zusätzlichen Bypasskanal 16, der benachbart des Gaskanals 3 angeordnet ist. Die Kanäle 3, 16 werden von einer gemeinsamen Außenwandung 4 um- fangen, wobei zwischen dem Gaskanal 3 und dem Bypasskanal 16 eine Trennwand 17 angeordnet ist.

Im Gegensatz zu dem Kanal 3 mit seinen Fortsätzen 5 hat der Bypasskanal 16 keine Fortsätze, so dass er bei gleichem Ström ungs widerstand eine deut- lieh kleinere Oberfläche und somit Wärmeaustauschfläche bezüglich des durchströmenden Gases aufweist. Zusätzlich ist der Bypasskanal 16 mit einem Blech 18 verkleidet, das, insbesondere über einen Luftspalt zwischen der Wandung 17 und dem Blech 18, eine zusätzliche Wärmeisolation bewirkt. über nicht dargestellte, an sich aus dem Bau von Abgaskühlern jedoch bekannte Klappen oder Ventilmittel kann der Abgasstrom z. B. im Falle eines Kaltstarts des Motors zunächst durch den Bypasskanal 16 geleitet werden, in

dem er keine nennenswerte Abkühlung erfährt. Erst bei betriebswarmem Motor ist eine Kühlung des rückgeführten Abgases gewünscht und erforderlich, wozu der Gasstrom dann durch den Strömungskanal 3 geleitet wird.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel haben die vorliegend vier Stege 7, die sich von der Außenwand 6 des äußeren Rohrteils 2 bis zu der äußeren Oberfläche des inneren Rohrteils 1 erstrecken, jeweils ein verrundetes Ende 7a. Das verrundete bzw. verjüngte Ende 7a bewirkt eine relativ kleine Berührfläche der Stege 7 mit der Wandung 4, so dass der Wärmeübergang zwischen dem inneren Rohrteil 1 und dem äußeren Rohrteil 2 sehr klein ist und annähernd die gesamte Oberfläche des inneren Rohrteils 1 von dem Kühlmittel umströmt wird.

Für eine gute Korrosionsbeständigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit bei guter Fertigbarkeit sind die Wände 4 und die Stege 5 zwischen 0.3mm und 2 mm insbesondere zwischen 0.5mm und 1.0 mm wählbar.

In Fig. 6A und Fig. 6B ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform für einen kühlmittelseitigen und/oder gasseitigen Anschluss an einen Wärmetauscher, z.B. den Kühler der Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellt. Hierbei erfolgt der gas- und kühlmittelseitig Anschluss über nur ein Abschlusselement 19, welches die Zuströmung beider Fluide beinhaltet. Die Anströmung und der Anschluss 19.1 des zu kühlenden Fluids erfolgt hierbei in Längsrichtung des nicht weiter gezeigten Kühlers während der kühlmittelseitige Anschluss 19.2 radial zur Gasströmungsrichtung angeordnet ist. Die dargestellte Ausführung eines Anschlusselements 19 ist insbesondere eine Erweiterung der bereits in Fig. 1 gezeigten Ausführung eines Anschlussteils mit Anschlüssen 9, 10. Der gas- seitige Anschluss 19.1 ist hierbei vorteilhaft als sogenannte V-Schelle ausge- führt. Die Stege 20 entsprechen im Wesentlichen den Stegen 5 zur verbesserten Wärmeübertragung.

In den Fig. 7D, Fig. 7E ist noch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform für einen kühlmittelseitigen Anschluss 29.2 und gasseitigen Anschluss 29.1 an eine Rohranordnung 21 der Fig. 7A bis Fig. 7C dargestellt. Im Endbereich 22 der Rohranordnung 21 werden Zwischenstege zwischen dem inneren Rohr 23 und dem äußeren Rohr 25 entfernt, so dass sich ein Verteilkanal für das Kühlmittel ergibt. In das äußere Rohr 25 werden im zwischenstegsfreien Bereich 22 zusätzliche Bohrungen 27 für die Kühlmittelanschlüsse 29.2 eingebracht, in welchen selbige mittels Schweißen, Löten, Kleben oder Einpressen befestigt werden. Der gasseitige Anschluss 29.1 wird über einen einfachen Flansch realisiert. Dieser kann entweder stumpf auf das Ende des inneren Rohres 23 aufgesetzt werden, so dass der Fluidbereich des äußeren Rohres 25 abdeckt ist. Oder es kann ein Teil des äußeren Rohres 25 entfernt werden und der Flansch dann über das freigelegte innere Rohr 23 geschoben und dort positioniert werden. Eine Befestigung des Flansches erfolgt wiederum mittels Schweißen, Löten, Kleben oder Einpressen.

Alternativ sind auch Flanschanschlüsse möglich, welche sowohl den Gasseitigen wie auch Kühlmittelseitigen Anschluss beinhalten. Ferner ist in einer weiteren Ausführung vorgesehen, dass der Flanschanschluss derart ausgebildet ist, dass sowohl das zu kühlende Fluid, insbesondere das Gas wie das Abgas, als auch das Kühlmittel durch den gemeinsamen Flanschanschluss in den Wärmetauscher einströmen.

Die in den Zeichnungen Fig. 7A bis Fig. 7E offenbarte Darstellung des gas- und kühlmittelseitigen Anschlusses hebt sich, insbesondere von der in der Gebrauchsmusterschrift DE 203 01 920 U1 angemeldeten Kühlerausführung dahingehend ab, dass nicht der kühlmittelseitige und der gasseitige Anschluss 29.1, 29.2 gemeinsam in den komplex ausgebildeten Rohrab- schlussstücken eingebracht sind, sondern wie oben beschrieben auf praktische und einfach sowie kostengünstig herzustellende Weise, der Kühlmittel-

anschluss direkt im Außenrohr 25 und der Gasanschluss nur im vorderen Bereich des Innenrohrs 23 angebracht ist.

In Fig. 8A und Fig. 8B ist eine weitere mögliche Ausführungsform eines Küh- lers 30 dargestellt. In dieser Ausführungsform hat der Kühler 30 mindestens einen Gaskanal 31 in Form eines Segmentes, welcher wiederum durch mindestens einen Steg 33 und oder durch zusätzliche Halbstege in mindestens zwei parallele Gaskammern 35 unterteilt ist. Die Gaskanäle 31 sind untereinander mittels Abstandsstegen 37 verbunden, so dass wenigstens der gesam- te innere Block einstückig hergestellt werden kann. Vorliegend wird der gesamte Block 41 stranggepresst. Die bevorzugte Herstellungsart für die einstückige Ausführung ist Strangpressen mittels einer Aluminiumlegierung. Alternativ ist auch eine mehrstückige, z.B. zweistückige Ausführung möglich. Bei der zweistückigen Ausführung wird das Innenteil - also der innere Block 39 - welches alle Gaskanäle 31 inklusive der Abstandsstege 37 enthält einstückig gefertigt und anschließend mit einem separaten Gehäuse 40 zur Bildung des Blockes 41 gefügt. Für die zweistückige Ausführung können entweder beide Teile 39, 40 mittels Strangpressen hergestellt werden, oder vorzugsweise das Innentei) - also der innere Block 39 - mittels Strangpres- sen und das Gehäuse 40 mittels eines Guß- oder Spritzgussverfahrens hergestellt werden. Die Ausführung des Gehäuses 40 als Guß- /Spritzgußteil hat den Vorteil, dass eventuelle Halter und Fluidzu- /abführungsstutzen direkt mit angegossen/angespritzt werden können. Das Gehäuse 40 kann somit sehr wirtschaftlich hergestellt werden. Die Verbindung zwischen dem inneren Block 39 und dem Gehäuse 40 kann entweder stoffschlüssig oder über eine Klipsverbindung oder eine im Gehäuse eingebrachte Führungsleiste 43 ausgeführt werden.

Für eine gute Korrosionsbeständigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit bei guter Fertigbarkeit sind die Wände 4 und die Stege δzwischen 0.3mm und 2 mm insbesondere zwischen 0.5mm und 1.0 mm wählbar.

Bei einer mehrstückigen Ausführung des Innenteils wird vorliegend immer mindestens ein Gaskanal 31 mit mindestens einem Abstandssteg 37 gefertigt und anschließend zum gesamten inneren Block 39 zusammengesetzt. Für eine möglichst hohe Festigkeit des Innenteils können die Gaskanäle 35 an den Abstandsstegen 37 entweder zusätzlich stoffschlüssig verbunden werden, oder alternativ die Abstandsstegenden 37 so gestaltet werden, dass diese gesteckt, bzw. über einen Führungsverbund mit einander verbunden sind.

Insgesamt kann vorliegend der innere Block 39 als ein inneres Rohrteil und das Gehäuse 40 als ein äußeres Rohrteil vorgesehen sein.

Zum Anschluss der nicht mehr gezeigten Gas- und Kühlmittelzuführung an einen Kühler mit dem Block 41 werden im Bereich der Kühlerenden die Abstandsstege 38 zwischen dem Gehäuse 40 und den Gaskanälen 35 entfernt, eventuell auch noch die Abstandsstege 37 zwischen den Gaskanälen 35, so dass im Bereich der Kühlerenden sich das um die Gaskanäle 35 strömende Kühlwasser über den gesamten Querschnitt 45 - also dem Zwischenraum zwischen äußerem Rohrteil (Gehäuse 40) und innerem Rohrteil (innerer Block 39) verteilen kann. Sind die Kühlwasseranschlüsse nicht direkt im Gehäuse 40 mit integriert, so wird das Kühlwasser über zusätzliche Bohrungen im Gehäuse in welchen dann ein Kühlwasserstutzen eingesetzt wird, zugeführt. Zur Trennung des Gas- und Kühlmittelbereichs wird vorliegend noch ein nicht näher dargestellter Flansch auf die Kühlerenden aufgebracht. Im Flansch sind die Gaskanäle des Kühlers ausgespart, so dass der Flansch den Kühlmittelbereich vom Gasbereich trennt.

Der Flansch kann - ähnlich wie anhand Fig. 1 bis Fig. 7E beschrieben - ei- nerseits stumpf auf den Kühlerenden befestigt werden, oder alternativ kann das Kühlergehäuse und die Abstandsstege im Bereich der Kühlerenden

durch eine zusätzliche Nachbearbeitung zurückgesetzt sein, so dass der Flansch aufgeschoben und mit den Gaskanälen verschweißt oder verlötet werden.

Alternativ sind auch Flanschanschlüsse möglich, welche sowohl den Gassei- tigen wie auch Kühlmittelseitigen Anschluss beinhalten.

Grundsätzlich und insbesondere bei der vorliegenden Ausführungsform der Fig. 8A ₁ Fig. 8B können innerhalb des Kühlers alle Gas- und oder Kühlmittel- kanäle in gleicher Richtung durchströmt werden. Es kann jedoch auch eine Umlenkung und Rückführung in Richtung der Eintrittsseite mittels einer zusätzlichen Umlenkung an dem Gaseintritt gegenüberliegenden Ende des Kühlers erfolgen. Für diesen Fall kann die Gestaltung der Gaskanäle auf Hin- und Rückströmung unterschiedlich ausgeführt werden.

Neben der beschriebenen Ausführung des Kühlers gemäß Fig. 8A, Fig. 8B, bei der nur Gaskanäle mit einer möglichst hohen Anzahl an Stegen zur besseren Wärmeübertragung vorgesehen ist, ist auch eine Ausführung des Kühlers mit mindestens einem Gaskanal mit einer Vielzahl an Stegen in welchem das Gas gekühlt wird und einem Bypasskanal in welchem das Fluid möglichst wenig gekühlt wird - ähnlich wie in Fig. 5 gezeigt - möglich. Der als Bypasskanal gestaltete Gaskanal weist in diesem Fall eine deutlich geringere bzw. gar keine Unterteilung in einzelne Gaskammern auf. Die Strömungsführung zwischen dem/den Gaskanal/älen mit der hohen Stegdichte und dem Bypasskanal erfolgt über eine dem Kühler vor- oder nachgeschaltete By- passklappe. Zur besseren Isolierung des Bypasskanales kann in selbigen noch ein zusätzliches Blech - ähnlich wie anhand Fig. 5 erläuterten - mit einem definierten Abstand zur Rohrwandung eingesetzt werden, so dass ü- ber den sich einstellenden Luftspalt zwischen Blech und Rohrwandung eine zusätzliche Isolierung und somit eine reduzierte Wärmeabfuhr im Bypasskanal erfolgt.

Die Abstände der Stege 33 in den Gaskanälen 31 ist vorzugsweise zwischen 1.5mm und 6 mm wählbar, insbesondere zwischen 3 und 4.5 mm. Die Breite der Gaskanäle 31 ist vorzugsweise zwischen 20 bis 150mm, insbesondere zwischen 25 und 90 mm wählbar. Wird in die Gaskanäle noch ein zusätzlicher Turbulenzerzeuger, z.B. in Form einer Rippe eingeschoben, so kann entweder ganz oder auch teilweise auf Stege verzichtet werden. Für die lichte Höhe der Gaskanäle 31 sind Werte von 2.5-15mm, insbesondere von 4-8 mm, bevorzugt.

Für eine gute Korrosionsbeständigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit bei guter Fertigbarkeit sind die Gaskanalwände 36 zwischen 0.3mm und 2 mm insbesondere zwischen 0.5mm und 1.0 mm wählbar.

Gegenüber den bisher beschriebenen Ausführungsformen gemäß einer ersten Variante einer Weiterbildung kann es - gemäß einer zweiten Variante von Weiterbildungen - vorteilhaft sein, nicht wie bisher erläutert das gasführende Medium in das Rohrinnere zu legen, sondern das Kühlmittel im inneren Rohr und das zu kühlende Fluid, z.B. Luft, bzw. das Abgas oder Luft- Abgasgemisch, im äußeren Rohrbereich - also im Zwischenraum zwischen äußerem und inneren Rohr - zu führen. Eine solche Ausführungsform eines Kühlers 50 ist in Fig. 9A, Fig. 9B gezeigt.

Einer der Vorteile dieser Ausführung ist, dass der Anschluss des Kühlers 50 an die Kühlmittel- und Gasversorgung deutlich einfacher gestaltet werden kann, da das kühlmittelführende innere Rohr 51 vorzugsweise einen kreisförmigen, bzw. kreisformähnlichen Querschnitt aufweist. Sehr einfach zu gestaltende Abschlussstopfen 54 werden in das Kühlmittel führende innere Rohr 53 eingepresst, eingelötet oder eingeschweißt. Diese Abschlussstopfen 54 als Teil eines gasseitigen Anschlusses 59.2 werden vorzugsweise als einfa- ches Tiefziehteil gefertigt. Des Weiteren wird ein Kühlmittelein- und - austrittsstutzen als Teil eines kühlmittelseitigen Anschlusses 59.1 vorgese-

hen. Die entsprechende Bohrung hierfür wird mechanisch mittels Bohren o- der Fräsen (vorzugsweise) radial zur Kühlerlängsachse eingebracht. Die Kühlmittelstutzen werden dann mittels Löten, insbesondere Flammenlöten angebracht. Für den Gasanschluss 59.2 wird an der Kühleraußengeometrie ein zusätzlicher Flansch angelötet und/oder angeschweißt. Um keinen der Gaskanäle zu verblocken sollte der Kühlmittelstutzen mittig zu einem der Stege 58 zwischen äußerem Rohr 55 und innerem Rohr 53 angebracht werden. Das überschieben einer einstückige Ausführung des Rohrabschlussstückes in welches die Anschlüssen sowohl des ersten wie auch des zweiten Fluids integriert sind ist ebenfalls möglich.

Alternativ sind auch Flanschanschlüsse möglich, welche sowohl den Gassei- tigen wie auch Kühlmittelseitigen Anschluss beinhalten. Ferner ist in einer weiteren Ausführung vorgesehen, dass der Flanschanschluss derart ausge- bildet ist, dass sowohl das zu kühlende Fluid, insbesondere das Gas wie das Abgas, als auch das Kühlmittel durch den gemeinsamen Flanschanschluss in den Wärmetauscher einströmen.

Ein weiterer Vorteil der Ausführung mit innenliegendem Kühlmittelkanal, wie in Fig. 9A, Fig. 9B ist, dass der gasseitige Druckverlust der Rohranordnung 51 deutlich gesenkt werden kann. Die den Kühlmittel- zum Gaskanal begrenzende Rohrwandung befindet sich näher Richtung Rohrzentrum und weist somit einen geringeren Umfang und somit eine geringere Querschnittsfläche auf, so dass für den gleichen Kühleraußendurchmesser eine größere Quer- schnittsfläche für den Gaskanal zur Verfügung steht.

Wird das innere Rohr 53 wie vorliegend als Rundrohr, bzw. rundrohrähnlich, ausgeführt, kann bei gleichem kühlmittelseitigem Druckabfall die für das Kühlmittel benötigte Querschnittsfläche gegenüber der bisherigen Ausführung noch einmal zusätzlich reduziert werden, da ein Rundrohr bei gleicher Querschnittsfläche immer einen kleineren hydraulischen Durchmessers und

somit einen geringern Druckabfall als ein als Spalt ausgeführter Kühlmittelkanal aufweist.

In den Fig. 1OA bis Fig. 1OF sind die für die Anwendung mit innenliegendem Kühlmittelkanal vorteilhafte Ausführungen von Rohranordnungen 51 als Rohranordnungen 51 A bis 51 F dargestellt.

Diese weisen entsprechend ein inneres Rohr 53A bis 53F und ein äußeres Rohr 55A bis 55F mit Stegen 58A bis 58F auf. Die Rohranordnungen 51 A bis 51 C unterscheiden sich bei ansonsten gleichem Aufbau durch die Anzahl von im Zwischenraum zwischen äußerem Rohr 55A bis 55C und innerem Rohr 53A bis 53C gebildeten Kammern 54 zur Führung des zu kühlenden Fluids, vorliegend eines Gases. Die Rohranordnung 51 A weist 13 Kammern 54 auf, die Rohranordnung 51 B weist neun Kammern 54 auf. Die Rohranordnung 51C weist sechs Kammern 54 auf. Auf derartige Kammern 54 ist die bezüglich der Unteransprüche formulierte bevorzugte Wahl von hydraulischen Querschnitten anzuwenden.

Aus Festigkeitsgründen sollte die maximale Bauteiltemperatur des Außenrohres nicht größer als 300 ⁰ C werden. Bei Gastemperaturen von bis zu 600 ⁰ C, wie sie bei einer Anwendung des Kühlers für einen Verbrennungsmotor zu erwarten sind, ist insbesondere eine möglichst hohe Wärmeleitung in den Stegen 58A bis 58F vom inneren Rohrteil 53A bis 53F zum äußeren Rohrteil 55A bis 55F erwünscht, also insbesondere am Kühlwasserrohr. Dies wird zum einen durch eine ausreichend hohe Stegdicke bei den Stegen 58A bis 58F, insbesondere 58A bis 58D von 0.6 bis 3 mm, vorzugsweise von 1- 2mm erreicht, zum anderen auch durch eine mögliche/anzustrebende einstückiger Ausführung des Kühlers.

Für Anwendungen in welchen sich für die gegebenen Randbedingungen eine vergleichsweise hohe oder zu hohe Rohraußentemperatur einstellen würde ist eine weitere vorteilhafte Kühlerausführung 50' gemäß Fig. 9C bevorzugt wählbar, bei der ansonsten Teile gleicher Funktionen mit gleichen Bezugs- zeichen versehen sind. Im vorderen Rohrbereich ist hier über die Rohranordnung 51 ein weiteres Rohr 52 geschoben. Der Zwischenraum zwischen dem zusätzlichen Rohr 52 und der KOhleraußenwand bildet einen weiteren Kühlmittelkanal 56 aus. Das Kühlmittel fließt nun - wie durch die entsprechenden Linie angeordnet - zunächst zwischen dem zusätzlichen Rohr 52 und der Kühleraußenwand entgegen der Gasströmung und wird dann im Bereich des Gaseinlasses in das eigentliche Kühlmittelrohr überführt. Hierdurch werden die Rohrwandtemperaturen im kritischen vorderen Bereich des Kühlers deutlich reduziert. Aus Platzgründen, ist die Länge des zusätzlichen Rohres 52 möglichst kurz, vorzugsweise kleiner 1/3 der Kühlergesamtlänge, insbeson- dere kleiner 1/5 der Kühlergesamtlänge, zu wählen. Vorteilhaft kann das zusätzliche Rohr 52 inklusive des Kühlmittelstutzen, der Gasflansch und die Verschlusskappe für das innenliegende Kühlmittelrohr einstückig, insbesondere als Gussteil ausgeführt werden.

Aus Korrosions- und Festigkeitsgründen ist anzustreben die Wand- und Stegstärken der Rohranordnung 51 , insbesondere des äußeren Rohres 55 und/oder des inneren Rohres 53, also des Kühlerrohres zwischen 0.6 und 3mm, vorzugsweise zwischen 1 und 2 mm auszubilden.

Zu Steigerung der Wärmeübertragung ist es anzustreben, insbesondere auf der Gasseite eine möglichst große Kühlerfläche anzubieten. Dies wird dadurch erreicht, dass zusätzlich zu den Verbindungsstegen zwischen Außen- und Innenrohr noch zusätzliche Teilstege 58', vorzugsweise vorliegend auf der Außenseite des Kühlmittelrohres, wie dies in Fig. 10D und Fig. 1OF ge- zeigt ist, angebracht sind. In Fig. 10E und Fig. 10F sind Ausführungen 51 E und 51 F gezeigt, bei denen ein Steg 58" hohl und somit von innen kühlbar

ausgeführt ist. Der ansonsten runde Querschnitt des zentralen Innenraums 61 des inneren Rohres 53E, 53F erweitert sich damit in die Stege 58" mit radialen Querschnittsläufem 61'.

Analog zur oben anhand Fig. 4 erläuterten Weise kann eine Rohranordnung 51A bis 51 F der Fig. 10A - Fig. 10F, ebenfalls um mindestens eine Längsachse oder Querachse gebogen oder gedreht werden. Durch die Gasumien- kung im Bereich der Biegung wird der Wärmeübergang vorteilhaft gesteigert. Zusätzliche Querstege 58'", wie bei der Rohranordnung 51 G in Fig. 11 , auf den Stegen 58 bzw. Teilstegen 58' zwischen innerem und äußeren Rohr 53G, 55G können hierbei neben einer Vergrößerung der Wärmeübertragenden Oberfläche insbesondere im Rohrbiegungsbereich die Strömungsverwir- belung noch einmal zusätzlich erhöhen da diese auf Grund der Rohrbiegung direkt(er) angeströmt und hierdurch den Wärmeübergang verbessern.

Eine weitere Möglichkeit die Leistung des Wärmeübertragers zu steigern und die Rohrwandaußentemperatur des Kühlers zu begrenzen besteht darin die Rohrkammern wechselweise mit dem kühlenden und dem zu kühlenden Medium zu durchströmen, wie dies bei Rohranordnungen 51 H und 51 K in Fig. 12 und Fig. 13 für einen Kühler 50 dargestellt ist. Während in der dargestellten Version das zu kühlende Fluid axial einströmt, wird das Kühlmittel radial zum Rohr über einen Verteilkanal zugeführt. Im Rohreinlass und Endbereich wird dazu jede zweite Kammer 54.2 zum Verteilkanal hin geöffnet, so dass sich das Fluid wie gewünscht verteilen kann - dazu eignet sich besonders ein Rohrquerschnitt der Rohranordnung 51 H, wie er in Fig. 12(D) dargestellt ist. Die Trennung zwischen den beiden Fluiden erfolgt im Bereich des Verteilkanals über einen zusätzlichen Deckel. Alle Anbauteile können wahlweise geschweißt, gelötet, geklebt oder mechanisch gefügt werden.

Für die wechselweise Durchströmung des Kühlers mit den zwei Fluiden ist neben der Ausführung der Rohranordnung 51 H der Fig. 12(D) auch eine oder

ähnliche Ausführungen mit zusätzlichen Halbstegen, wie die in Hg. 12, bevorzugt. Dadurch wird ein Druckverlust im zu kühlenden Fluid reduziert. Es sind auch Ausführungen möglich, in welche je zwei benachbarte Kammern mit den zu kühlenden Fluid durchströmt sind und erst die beiden angrenzen- den Kammern mit dem kühlenden Fluid. Besonders vorteilhaft sind die gasführenden Kammern querschnittsflächenmäßig größer als die kühlmittelführenden Kammern ausgeführt, um insbesondere einen möglichst geringen gasseitigen Druckverlust bei optimaler Kühlung zu erzielen. Insbesondere ist die Querschnittsfläche der gasführenden Kammer 1 ,5 bis 5 mal so groß wie die Querschnittsfläche der kühlmittelführenden Kammer.

Eine ähnliche Ausführung einer Rohranordnung 51 H zu der wechselweisen Befüllung der Kammern ist als Rohranordnung 51 K in Fig. 13 dargestellt. In dieser Ausführung kann entweder das zu kühlende oder das kühlende Fluid in mehreren separaten Kammern 61", welche insbesondere kreisförmig mit eventuell zusätzlichen Kühlstegen ausgeführt sind, geführt werden. Alle Kammern sind mittels Stegen als Teil des inneren Rohres 53K verbunden, so dass diese Ausführungsform ebenfalls einstückig hergestellt werden kann. Durch die Steganbindung 58K zwischen den Rohren 53K, 55K besitzt diese Ausführungsform wie alle vorherigen Ausführungen eine sehr hohe Festigkeit, eine Abstützung der Rohre 53K, 55K zueinander wie diese bei klassischen Rohrbündelwärmetauschern notwendig ist, wird für diese Kühlerausführung nicht benötigt.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Wärmetauscher zur Kühlung eines Fluids für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Gases, z.B. in Form eines Ladefluids wie Abgas, Ladeluft, Mischungen daraus od.dgl., insbesondere für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise Gaskühler, aufweisend: ein inneres Rohrteil mit zumindest einem Ka- nal und ein äußeres Rohrteil, wobei gemäß der Erfindung an zumindest einem von beiden, innerem Rohrteil oder äußerem Rohrteil, ein Steg angeord-

net ist, wobei sich der Steg bis zu dem jeweils anderen der beiden, inneres Rohrteil oder äußeres Rohrteil, erstreckt.