Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE102014106807A1 - Flue gas heat exchanger made of duplex steel - Google Patents

Flue gas heat exchanger made of duplex steel Download PDF

Info

Publication number
DE102014106807A1
DE102014106807A1 DE102014106807.6A DE102014106807A DE102014106807A1 DE 102014106807 A1 DE102014106807 A1 DE 102014106807A1 DE 102014106807 A DE102014106807 A DE 102014106807A DE 102014106807 A1 DE102014106807 A1 DE 102014106807A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
exhaust gas
gas heat
shell
duplex steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102014106807.6A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102014106807B4 (en
Inventor
Eugen Aul
Rainer Voesgen
Fabian Fricke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Benteler Automobiltechnik GmbH
Original Assignee
Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Benteler Automobiltechnik GmbH filed Critical Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority to DE102014106807.6A priority Critical patent/DE102014106807B4/en
Priority to JP2015096370A priority patent/JP6280520B2/en
Priority to US14/711,612 priority patent/US20150330719A1/en
Priority to ES15167647.5T priority patent/ES2611011T3/en
Priority to EP15167647.5A priority patent/EP2950031B1/en
Publication of DE102014106807A1 publication Critical patent/DE102014106807A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102014106807B4 publication Critical patent/DE102014106807B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0006Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the plate-like or laminated conduits being enclosed within a pressure vessel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/082Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/082Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys
    • F28F21/083Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys from stainless steel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Die vorliegende betrifft einen Abgaswärmetauscher (1) für ein Kraftfahrzeug aufweisend eine äußere Hülle (4) sowie darin schichtweise übereinanderliegend angeordnete Platten, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Lamellenblech (8) aus austenitischem Stahlwerkstoff in einer Innenkassette (6) aus ferritischem Stahlwerkstoff oder aus Duplexstahl angeordnet ist und mindestens zwei Innenkassetten (6) plattenartig übereinander angeordnet sind und die äußere Hülle (4) die Innenkassetten (6) umgreifend aus Duplexstahl ausgebildet ist.The present invention relates to an exhaust gas heat exchanger (1) for a motor vehicle comprising an outer shell (4) and plates arranged one above the other in layers, which is characterized in that a lamination sheet (8) made of austenitic steel material in an inner cassette (6) made of ferritic steel material or Duplex steel is arranged and at least two inner cassettes (6) are arranged one above the other like a plate and the outer shell (4), the inner cassettes (6) is formed encompassing duplex steel.

Description

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

Bei der Verbrennung von Kraftstoff wird die im Kraftstoff enthaltene chemische Energie zum einen in mechanische Energie und zum anderen in Wärmeenergie gewandelt. Im thermodynamischen Kreisprozess durch den idealen Carnot-Prozess ist der Wirkungsgrad einer Verbrennungskraftmaschine dabei auf circa 40 % begrenzt, so dass circa 60 % der im Kraftstoff enthaltenen Energie in Wärme gewandelt wird und mit dem Abgas abgeführt werden oder aber über den Abgasstrom oder aber den Motorblock der Verbrennungskraftmaschine abgeführt werden. Aus dem Stand der Technik sind Abgaswärmetauscher bekannt, die an Verbrennungskraftmaschinen zumeist in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, um das bei der Verbrennung von Kraftstoff entstehende Abgas zu kühlen bzw. diesem Wärmeenergie zu entziehen.When fuel is burned, the chemical energy contained in the fuel is converted into mechanical energy and heat energy. In the thermodynamic cycle through the ideal Carnot process, the efficiency of an internal combustion engine is limited to about 40%, so that about 60% of the energy contained in the fuel is converted into heat and dissipated with the exhaust gas or via the exhaust stream or the engine block the internal combustion engine are discharged. Exhaust gas heat exchangers are known from the prior art, which are used in internal combustion engines mostly in motor vehicles to cool the exhaust gas produced during the combustion of fuel or to remove this thermal energy.

Das Abgas weist dabei Temperaturen von mehr als 500° C bis hin zu 1000° C auf. The exhaust gas has temperatures of more than 500 ° C up to 1000 ° C.

Nunmehr ist es zur Schadstoffreduzierung in Form einer Abgasrückführung oder aber auch zur Entziehung der im Abgas enthaltenen Wärme und Zuführung beispielsweise zu einem thermodynamischen Kreisprozess notwendig, dass ein Abgaswärmetauscher eingesetzt wird. It is now necessary to reduce pollutants in the form of an exhaust gas recirculation or else to remove the heat contained in the exhaust gas and supply, for example, to a thermodynamic cycle that an exhaust gas heat exchanger is used.

Ein solcher Abgaswärmetauscher ist dabei zum einen den hohen Temperaturen des Abgases direkt ausgesetzt, so dass es zu erheblichen thermischen Schwankungen im Betrieb des Abgaswärmetauschers aber auch im Kaltstartverhalten einer Verbrennungskraftmaschine kommen kann. Darüber hinaus weist das Abgas selber hochkorrosive Eigenschaften auf, so dass über die Dauer des Einsatzbereiches entsprechend der Werkstoff, insbesondere die Mantelflächen sowie die Koppelstellen des Abgaswärmetauschers angegriffen werden.Such an exhaust gas heat exchanger is exposed directly to the high temperatures of the exhaust gas, so that it can lead to significant thermal fluctuations in the operation of the exhaust gas heat exchanger but also in the cold start behavior of an internal combustion engine. In addition, the exhaust gas itself has highly corrosive properties, so that over the duration of the application area corresponding to the material, in particular the lateral surfaces and the coupling points of the exhaust gas heat exchanger are attacked.

Ein entsprechender Abgaswärmetauscher ist beispielsweise aus der DE 10 2006 029 110 A1 bekannt. A corresponding exhaust gas heat exchanger is for example from the DE 10 2006 029 110 A1 known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Abgaswärmetauscher in seinem Bauteilgewicht und insbesondere in den Herstellungskosten zu senken, bei mindestens gleichbleibender oder aber gesteigerter Einsatzdauer sowie Wärmeübertragungseigenschaften.Object of the present invention is to reduce an exhaust gas heat exchanger in its component weight and in particular in the production costs, with at least constant or increased use duration and heat transfer properties.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftfahrzeugwärmetauscher mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst. The aforementioned object is achieved in a motor vehicle heat exchanger with the features in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Abgaswärmtauscher ist für ein Kraftfahrzeug und weist eine äußere Hülle sowie darin schichtweise übereinander liegend angeordnete Platten auf. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass ein innen liegendes Lamellenblech aus austentisiertem Stahlwerkstoff in einer Innenkassette aus ferritischem Stahlwerkstoff oder aus Duplexstahl angeordnet ist und wiederum mindestens zwei der Innenkassetten plattenartig übereinander angeordnet sind und die äußere Hülle die Innenkassetten umgreifend aus Duplexstahl ausgebildet ist. The exhaust gas heat exchanger according to the invention is for a motor vehicle and has an outer shell and plates arranged one above the other in layers one above the other. It is characterized in that an inner lamellar sheet made of austenitized steel material in an inner cassette made of ferritic steel material or duplex steel is arranged and turn at least two of the inner cassettes are arranged one above the other like a plate and the outer shell, the inner cassettes is formed encompassing duplex steel.

Mithin ist es möglich, einen Plattenwärmetauscher bereitzustellen, welcher eine Gewichtsersparnis von bis zu 30 % hat und somit eine optimale Abstimmung durch Einsatz verschiedener Werkstoffe realisiert ist. Somit können insbesondere bei der Hülle die Wandstärken reduziert werden, bei mindestens gleichbleibender Festigkeit sowie entsprechender Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Ein eventueller Mehrpreis für den verwendeten Werkstoff der Hülle wird durch den massenmäßig geringeren prozentualen Einsatz kompensiert, so dass insgesamt ein gegenüber Korrosion hoch resistenter Abgaswärmetauscher bereitgestellt wird. Gleichzeitig ermöglicht die voneinander verschiedene Werkstoffwahl eine optimale Kompensation von verschiedenen thermischen Ausdehnungen, insbesondere auch unter Berücksichtigung von zwischen den Bauteilen bestehenden Koppelstellen, insbesondere Lotnahten. Thus, it is possible to provide a plate heat exchanger which has a weight saving of up to 30% and thus an optimal tuning is realized by using different materials. Thus, in particular in the case of the wall thicknesses can be reduced, with at least constant strength and corresponding longevity and corrosion resistance. A possible additional price for the material used in the casing is compensated by the lower percentage use, so that an overall corrosion-resistant exhaust gas heat exchanger is provided. At the same time, the choice of material that is different from one another makes it possible to optimally compensate for different thermal expansions, in particular also taking account of coupling points existing between the components, in particular soldered seams.

Bei dem erfindungsgemäßen Abgaswärmetauscher ist ein erster Strömungskanal zwischen einer Innenmantelfläche der Hülle und einer Außenmantelfläche der Innenkassetten ausgebildet und ein zweiter Strömungskanal in den Innenkassetten selber. Damit nunmehr innerhalb der Innenkassetten die Oberfläche für einen Wärmeübergang erhöht wird, ist in der Innenkassette selbst ein Lamellenblech angeordnet. Das Lamellenblech selbst weist im Querschnitt eine wellenförmige oder aber auch eine sägezahnförmige Konfiguration auf. Das Lamellenblech ist aus austenitischem Stahlwerkstoff ausgebildet und in der Innenkassette positioniert. In bevorzugter Ausgestaltungsvariante kann das Lamellenblech selbst auch mit der Innenkassette gekoppelt sein, beispielsweise durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren und hier insbesondere ein Lötverfahren. Hierdurch wird es wiederum ermöglicht, dass die über das Lamellenblech aufgenommene Wärmeenergie insbesondere in den Koppelstellen an den Werkstoff der Innenkassette weitergegeben wird und dann von der Innenkassette selber über die Wandung der Innenkassette an eine Außenmantelfläche der Innenkassette und ein darüber strömendes Medium.In the case of the exhaust gas heat exchanger according to the invention, a first flow channel is formed between an inner lateral surface of the shell and an outer lateral surface of the inner cassettes and a second flow channel in the inner cassettes themselves. In order that the surface for a heat transfer is now increased inside the inner cassettes, a lamination sheet is arranged in the inner cassette itself. The lamella plate itself has a wavy or else a sawtooth-shaped configuration in cross-section. The lamella plate is made of austenitic steel material and positioned in the inner cassette. In a preferred embodiment variant, the lamella plate itself may also be coupled to the inner cassette, for example by a cohesive joining method and in particular a soldering method. This makes it possible, in turn, that the heat energy absorbed via the lamella plate is passed on to the material of the inner cassette, in particular in the coupling points, and then from the inner cassette itself via the wall of the inner cassette to an outer circumferential surface of the inner cassette and an overflowing medium.

Um eine einfache Verarbeitbarkeit sowie eine kostengünstige Herstellung zu realisieren, ist die Innenkassette zweischalig ausgebildet, wobei beide Schalen miteinander verlötet sind. Beide Schalen weisen im Wesentlichen eine im Querschnitt U-förmige Konfiguration auf, wobei diese dann auf eine Vertikalrichtung bezogen von oben und unten unter Eingliederung des Lamellenbleches ineinander steckbar sind und mit einem stoffschlüssigen Fügeverfahren, insbesondere einem Lötverfahren, gekoppelt werden. Gleichzeitig kann dabei dann auch das Lamellenblech mit der Innenschale gekoppelt werden. In order to realize a simple processability and a cost-effective production, the inner cassette is double-shelled, wherein both shells are soldered together. Both shells essentially have a cross-sectionally U-shaped configuration, wherein these are then plugged into one another in a vertical direction from above and below with the inclusion of the lamination sheet and coupled with a cohesive joining process, in particular a soldering process. At the same time then also the lamellae can be coupled to the inner shell.

Damit nunmehr zwei Innenkassetten einen Abstand zueinander unter Ausbildung eines dazwischen befindlichen Strömungskanals einnehmen, weisen die Innenkassetten nach außen gerichtete Abstandsbuckel auf. Die jeweils ganz außen liegenden Innenkassetten liegen dann mit ihren Abstandsbuckeln an der Innenmantelfläche der Hülle an. Optional ist es möglich, dass auch die Hülle nach innen gerichtete Abstandsbuckel aufweist. Die Abstandsbuckel vergrößern dabei weiterhin die jeweils zur Wärmetauscherleistung zur Verfügung stehende Oberfläche, was die Kühlleistung weiterhin steigert. Ferner sind die Enden der Innenkassetten aufeinander zulaufend ausgebildet. Hierdurch wird dann jeweils abgaseintritts- und abgasaustrittsseitig der Querschnitt für das eintretende bzw. austretende Abgas so groß wie möglich gehalten, was einem sehr geringen Druckverlust des erfindungsgemäßen Abgaswärmetauschers zu Gute kommt. Durch die weitergehende Wandstärkenreduktion aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung von Duplexstahl wird der Druckverlust zusätzlich verringert, bei mindestens gleich bleibender Kühlleistung. Die Abstandsbuckel, welche auch als Beulen ausgebildet werden können, dehnen sich dabei während eines Lötvorganges aus, so dass eine qualitativ hochwertige Lötverbindung zustande kommt. So that now two inner cassettes occupy a distance to each other to form a flow channel located therebetween, the inner cassettes have outwardly directed Abstandsbuckel. The respective inner cassettes, which are located completely on the outside, then abut against the inner circumferential surface of the shell with their spacing humps. Optionally, it is possible that the shell also has inwardly directed distance humps. The distance bumps continue to increase the surface area available for each heat exchanger, which further increases the cooling capacity. Furthermore, the ends of the inner cassettes are designed to converge. As a result, the cross section for the entering or exiting exhaust gas is then kept as large as possible in each case on the exhaust gas inlet and outlet side, which benefits a very low pressure loss of the exhaust gas heat exchanger according to the invention. Due to the further reduction in wall thickness due to the use of duplex steel according to the invention, the pressure loss is additionally reduced, with at least the same cooling capacity. The distance hump, which can also be formed as bumps, thereby expanding during a soldering process, so that a high-quality solder joint comes about.

Nunmehr werden dann die mindestens zwei Innenkassetten übereinander gestapelt und in der Hülle positioniert. Hierzu ist besonders bevorzugt wiederum die Hülle als Außenschale zweischalig ausgebildet, wobei beide Schalen miteinander verlötet sind. Hierzu sind wiederum die Schalen der Hülle im Querschnitt U-förmig konfiguriert und mit den jeweils freien Enden des U´s ineinander steckbar sowie über einen thermischen Fügeprozess, insbesondere Lötprozess, miteinander koppelbar.Now, the at least two inner cassettes are then stacked one above the other and positioned in the shell. For this purpose, the sheath is particularly preferably in turn formed as an outer shell of two shells, wherein both shells are soldered together. For this purpose, in turn, the shells of the shell are configured in a U-shaped cross-section and with the respective free ends of the U's plugged into each other and coupled to one another via a thermal joining process, in particular soldering process.

Besonders bevorzugt wird für den Duplexstahl der Hülle und im Falle der Verwendung von Duplexstahl bei einer Innenkassette auch für diese ein Duplexstahl der Legierung 1.4462 oder 1.4362 oder 1.4162 verwendet. Hierbei tritt ein Optimum aus Formgebungsfreiheit, Korrosionsbeständigkeit sowie Resistenz gegen Temperatureinwirkung auf. Particularly preferred for the duplex steel of the shell and in the case of the use of duplex steel in an inner cassette for these a duplex steel alloy of 1.4462 or 1.4362 or 1.4162 is used. An optimum of freedom from deformation, corrosion resistance and resistance to the effects of temperature occurs here.

Als Lötverfahren wird bevorzugt ein Hartlöten verwendet, wobei dieses wiederum insbesondere in einem Durchlauf- oder Vakuumofen durchgeführt wird. Ein Lotzusatzwerkstoff wird auf Nickel-Eisen-Basis verwendet. Hierdurch wird auch beim Lotzusatzwerkstoff eine hohe Korrosionsbeständigkeit sichergestellt. Das Phasengleichgewicht bei den Duplexstählen ändert sich durch den Lötprozess nicht. Ferrit und Austenit ist zu jeweils 50 % anteilig vorhanden. Insbesondere beträgt dabei eine Löttemperatur zwischen 980°C und 1.100°C. Brazing is preferably used as the brazing process, which in turn is carried out in particular in a continuous or vacuum furnace. A solder additive is used on a nickel-iron basis. As a result, a high corrosion resistance is ensured even when Lotzusatzwerkstoff. The phase balance in the duplex steels does not change as a result of the soldering process. Ferrite and austenite are each present at 50% pro rata. In particular, a soldering temperature between 980 ° C and 1100 ° C.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante sind an der Hülle Halter aus Duplexstahl angeordnet. Mittels dieser Halter wird dann der erfindungsgemäße Abgaswärmetauscher an einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelt. Die Halter selbst können an die Hülle durch stoffschlüssiges Fügen gekoppelt sein oder bevorzugt auch einstückig und werkstoffeinheitlich an der Hülle ausgebildet sein. Im Rahmen der Erfindung sind dann insbesondere die Bauteile der Hülle der Innenkassette und/oder des Lamellenblechs als Blechumformbauteile, insbesondere Tiefziehbauteile, hergestellt. In a further preferred embodiment, holders made of duplex steel are arranged on the envelope. By means of these holders, the exhaust gas heat exchanger according to the invention is then coupled to an internal combustion engine. The holders themselves can be coupled to the casing by materially joining or, preferably, also be formed integrally and with the same material on the casing. In the context of the invention, in particular the components of the shell of the inner cassette and / or the lamella plate are then produced as Blechumformbauteile, in particular deep-drawn components.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are the subject of the following description. Preferred embodiments are shown in the schematic figures. These are for easy understanding of the invention. Show it:

1 eine Längsschnittansicht durch einen Abgaswärmetauscher und 1 a longitudinal sectional view through an exhaust gas heat exchanger and

2 eine Querschnittsansicht durch einen erfindungsgemäßen Abgaswärmetauscher. 2 a cross-sectional view through an exhaust gas heat exchanger according to the invention.

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.

In 1 und 2 dargestellt ist ein Abgaswärmetauscher 1 in Längsschnitt- und Querschnittsansicht. Der Abgaswärmetauscher 1 ist erfindungsgemäß als Plattenwärmetauscher ausgebildet, wobei ein erster Strömungskanal 2 zwischen der Innenmantelfläche 3 einer äußeren Hülle 4 und der Außenmantelfläche 5 der in der Hülle 4 angeordneten Innenkassetten 6 ausgebildet ist. Ein zweiter Strömungskanal 7 ist dann in den Innenkassetten 6 ausgebildet, wobei ebenfalls zur Vergrößerung der dort für eine Wärmeaufnahme zur Verfügung stehenden Oberfläche jeweils ein Lamellenblech 8 angeordnet ist. Nunmehr kann in der Innenkassette 6 das Abgas A strömen, wobei eine entsprechende Wärmemenge über das Lamellenblech 8 sowie die Innenmantelfläche 9 der Innenkassette 6 aufgenommen wird und über die Wandung der Innenkassette 6 an ein nicht näher dargestelltes Fluid im ersten Strömungskanal 2 weitergegeben wird. Erfindungsgemäß ist nunmehr ein Aufbau derart vorgesehen, dass das Lamellenblech 8 aus austenitischem Werkstoff ausgebildet ist, die Innenkassette 6 aus ferritischem Werkstoff oder aus Duplexstahl ausgebildet ist und die Hülle 4 aus Duplexstahl. Die Wahl, ob bei der Innenkassette 6 Duplexstahl oder ferritischer Stahlwerkstoff verwendet wird, ist abhängig von der zu erwartenden Schwingungsbelastung. Ist eine relativ geringe Schwingungsbelastung zu verzeichnen, wird ein ferritischer Stahlwerkstoff verwendet, wohingegen bei hoher zu erwartender Schwingungsbelastung ein Duplexstahl verwendet wird. In 1 and 2 shown is an exhaust gas heat exchanger 1 in longitudinal section and cross-sectional view. The exhaust gas heat exchanger 1 is inventively designed as a plate heat exchanger, wherein a first flow channel 2 between the inner circumferential surface 3 an outer shell 4 and the outer circumferential surface 5 the one in the case 4 arranged inside cassettes 6 is trained. A second flow channel 7 is then in the inner cassettes 6 formed, also to increase the available there for heat absorption surface each a lamination sheet 8th is arranged. Now you can in the inner cassette 6 the exhaust gas A flow, with a corresponding amount of heat through the lamella plate 8th as well as the inner circumferential surface 9 the inner cassette 6 is picked up and over the wall of the inner cassette 6 not to one closer illustrated fluid in the first flow channel 2 is passed on. According to the invention, a structure is now provided such that the lamella plate 8th is formed of austenitic material, the inner cassette 6 is made of ferritic material or duplex steel and the shell 4 made of duplex steel. The choice, whether in the inner cassette 6 Duplex steel or ferritic steel material is used, depends on the expected vibration load. If a relatively low vibration load is observed, a ferritic steel material is used, whereas with a high expected vibration load a duplex steel is used.

Ferner ist die Hülle 4 zweischalig ausgebildet und weist eine erste Schale 10 und eine zweite Schale 11 auf. Wiederum an der Außenseite der Hülle 4 sind Halter 12 gekoppelt, um den Abgaswärmetauscher 1 an einem nicht näher dargestellten Motor bzw. einer Verbrennungskraftmaschine zu befestigen. Die erste Schale 10 und die zweite Schale 11 sind im Querschnitt jeweils U-förmig konfiguriert und gegenläufig ineinander gesteckt, so dass an einer Fügestelle ein optimaler Lotspalt 13 eingestellt wird, um in einem späteren Lötverfahren eine Lotnaht mit besonders hoher Güte herzustellen, so dass diese gerade unter Dauerhaltbarkeitsaspekten eine hohe Dichtigkeit und Resistenz gegen Schwingungen mit sich bringt. Die Halter 12 selbst können an der Außenseite der Hülle 4 einstückig und werkstoffeinheitlich ausgebildet sein oder aber auch mehrteilig ausgebildet sein, so dass diese mittels eines nicht näher dargestellten Koppelungsverfahrens an die Hülle 4 gekoppelt werden. Weiterhin dargestellt sind in 1 und 2 zwischen den Innenkassetten 6 sowie zwischen außenliegender Innenkassette 6 und Hülle 4 Abstandsbuckel 14, die auch in Form einer Ausbauchung oder aber einer Wölbung ausgebildet sein können. Insbesondere können die Abstandsbuckel 14 durch einen Prägevorgang in die jeweilige Schale der Innenkassette 6 bzw. die Hülle 4 eingebracht werden. Diese dienen dann zur Ausbildung eines Abstands der Innenkassetten 6 untereinander, was wiederum zur Ausbildung des jeweils ersten Strömungskanals 2 führt. Ferner an den Enden der Innenkassetten 6 dargestellt sind jeweils zueinander nach außen aufgeweitete zulaufende Enden 15 jeweils zweier benachbarter Innenkassetten 6 zueinander. Auch diese nach außen aufgeweiteten Enden 15 sind miteinander verlötet. Hierdurch wird randseitig die Dichtigkeit zwischen dem ersten Strömungskanal 2 sowie dem zweiten Strömungskanal 7 hergestellt. Die nach außen aufgeweiteten Enden 15 dehnen sich ebenfalls während des Lötvorganges aus, was zu einer guten Qualität der dazwischen befindlichen Lötverbindung führt. Further, the case 4 clamshell-shaped and has a first shell 10 and a second shell 11 on. Again on the outside of the case 4 are holders 12 coupled to the exhaust gas heat exchanger 1 to attach to a not shown engine or an internal combustion engine. The first shell 10 and the second shell 11 are each U-shaped in cross-section and inserted into each other in opposite directions, so that at a joint an optimal Lotspalt 13 is set to produce a solder seam with a particularly high quality in a subsequent soldering, so that it brings just under durability issues a high density and resistance to vibration with it. The holders 12 even on the outside of the case 4 be formed in one piece and material uniform or else be designed in several parts, so that these by means of a coupling method not shown to the shell 4 be coupled. Furthermore shown in 1 and 2 between the inner cassettes 6 as well as between outside inner cassette 6 and sheath 4 distance hump 14 , which may also be in the form of a bulge or a bulge. In particular, the distance humps 14 by a stamping process in the respective shell of the inner cassette 6 or the shell 4 be introduced. These then serve to form a spacing of the inner cassettes 6 with each other, which in turn leads to the formation of the respective first flow channel 2 leads. Also at the ends of the inner cassettes 6 are shown in each case to each other outwardly flared tapered ends 15 each two adjacent inner cassettes 6 to each other. Also these outward flared ends 15 are soldered together. As a result, the edge is the tightness between the first flow channel 2 and the second flow channel 7 produced. The outwardly flared ends 15 also expand during the soldering process, resulting in a good quality of intervening solder joint.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
AbgaswärmetauscherExhaust gas heat exchanger
22
erster Strömungskanalfirst flow channel
33
Innenmantelfläche zu 4 Inner jacket surface too 4
44
Hülleshell
55
Außenmantelfläche zu 6 Outer jacket surface too 6
66
Innenkassetteinterior cassette
77
zweiter Strömungskanalsecond flow channel
88th
Lamellenblechlamination plate
99
Innenmantelfläche zu 6 Inner jacket surface too 6
1010
erste Schale zu 4 first shell too 4
1111
zweite Schale zu 4 second shell too 4
1212
Halterholder
1313
Lotspaltsolder gap
1414
Abstandsbuckeldistance hump
1515
Ende zu 6 End to 6
AA
Abgasexhaust

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006029110 A1 [0006] DE 102006029110 A1 [0006]

Claims (7)

Abgaswärmetauscher (1) für ein Kraftfahrzeug aufweisend eine äußere Hülle (4) sowie darin schichtweise übereinanderliegend angeordnete Platten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lamellenblech (8) aus austenitischem Stahlwerkstoff in einer Innenkassette (6) aus ferritischem Stahlwerkstoff oder aus Duplexstahl angeordnet ist und mindestens zwei Innenkassetten (6) plattenartig übereinander angeordnet sind und die äußere Hülle (4) die Innenkassetten (6) umgreifend aus Duplexstahl ausgebildet ist.Exhaust gas heat exchanger ( 1 ) for a motor vehicle having an outer shell ( 4 ) and in layers arranged one above the other superimposed plates, characterized in that a lamella plate ( 8th ) made of austenitic steel material in an inner cassette ( 6 ) is made of ferritic steel material or of duplex steel and at least two inner cassettes ( 6 ) are arranged one above the other like a plate and the outer shell ( 4 ) the inner cassettes ( 6 ) is formed encompassing duplex steel. Abgaswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Strömungskanal (2) zwischen einer Innenmantelfläche (3) der Hülle (4) und einer Außenmantelfläche (5) der Innenkassetten (6) ausgebildet ist und ein zweiter Strömungskanal (7) in den Innenkassetten (6).Exhaust gas heat exchanger according to claim 1, characterized in that a first flow channel ( 2 ) between an inner circumferential surface ( 3 ) of the envelope ( 4 ) and an outer circumferential surface ( 5 ) of the inner cassettes ( 6 ) is formed and a second flow channel ( 7 ) in the inner cassettes ( 6 ). Abgaswärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkassetten (6) zweischalig ausgebildet sind, wobei beide Schalen miteinander verlötet sind und insbesondere weisen die Schalen und/oder die Hülle (4) Abstandsbuckel (14) auf.Exhaust gas heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the inner cassettes ( 6 ) are formed bivalves, wherein both shells are soldered together and in particular the shells and / or the shell ( 4 ) Distance hump ( 14 ) on. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (4) als Außenschale (5) zweischalig ausgebildet ist, wobei beide Schalen (10, 11) miteinander verlötet sind.Exhaust gas heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the envelope ( 4 ) as an outer shell ( 5 ) is bivalve-shaped, with both shells ( 10 . 11 ) are soldered together. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Duplexstahl ein Legierung der Nummer 1.4462 oder 1.4362 oder 1.4162 verwendet wird.Exhaust gas heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that as duplex steel, an alloy of the number 1.4462 or 1.4362 or 1.4162 is used. Abgaswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hülle (4) Halter (12) aus Duplexstahl angeordnet sind. Flue gas heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the shell ( 4 ) Holder ( 12 ) are arranged from duplex steel. Abgaswärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (12) einstückig und werkstoffeinheitlich an der Hülle (4) ausgebildet sind. Exhaust gas heat exchanger according to claim 6, characterized in that the holders ( 12 ) in one piece and uniform material on the shell ( 4 ) are formed.
DE102014106807.6A 2014-05-14 2014-05-14 Flue gas heat exchanger made of duplex steel Expired - Fee Related DE102014106807B4 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014106807.6A DE102014106807B4 (en) 2014-05-14 2014-05-14 Flue gas heat exchanger made of duplex steel
JP2015096370A JP6280520B2 (en) 2014-05-14 2015-05-11 Exhaust gas heat exchanger made of duplex steel
US14/711,612 US20150330719A1 (en) 2014-05-14 2015-05-13 Exhaust-gas heat exchanger made of duplex steel
ES15167647.5T ES2611011T3 (en) 2014-05-14 2015-05-13 Heat exchanger for duplex steel exhaust
EP15167647.5A EP2950031B1 (en) 2014-05-14 2015-05-13 Exhaust gas heat exchanger made from duplex steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014106807.6A DE102014106807B4 (en) 2014-05-14 2014-05-14 Flue gas heat exchanger made of duplex steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014106807A1 true DE102014106807A1 (en) 2015-11-19
DE102014106807B4 DE102014106807B4 (en) 2017-12-21

Family

ID=53385454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014106807.6A Expired - Fee Related DE102014106807B4 (en) 2014-05-14 2014-05-14 Flue gas heat exchanger made of duplex steel

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150330719A1 (en)
EP (1) EP2950031B1 (en)
JP (1) JP6280520B2 (en)
DE (1) DE102014106807B4 (en)
ES (1) ES2611011T3 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018124253A1 (en) * 2016-12-26 2018-07-05 株式会社ティラド Structure joined by nickel brazing
EP3388773B1 (en) * 2017-04-14 2020-05-06 Valeo Autosystemy SP. Z.O.O. A heat exchanger for motor vehicles

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1348924A2 (en) * 2002-03-30 2003-10-01 Modine Manufacturing Company Exhaust gas heat exchanger for vehicle
WO2007014617A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-08 Linde Aktiengesellschaft Coiled heat exchanger having different materials
DE102006029110A1 (en) 2006-06-22 2007-12-27 Linde Ag Heat exchanger e.g. counter-current heat exchanger system, has tube connection arranged with circular gap that is distanced from base, and nozzle unit arranged at outer side of base and comprising nozzle wall extending away from shell
EP2711659A2 (en) * 2012-09-19 2014-03-26 Benteler Automobiltechnik GmbH Method for manufacturing a heat exchanger

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS633089A (en) * 1986-06-24 1988-01-08 Nippon Kokan Kk <Nkk> Coal dryer
US7004237B2 (en) * 2001-06-29 2006-02-28 Delaware Capital Formation, Inc. Shell and plate heat exchanger
US20040003916A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-08 Ingersoll-Rand Energy Systems, Inc. Unit cell U-plate-fin crossflow heat exchanger
JP2005055153A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Toyota Motor Corp Heat exchanger
EP1626238B1 (en) * 2004-08-14 2006-12-20 Modine Manufacturing Company Heat exchanger having flat tubes
US7213639B2 (en) * 2005-03-16 2007-05-08 Detroit Diesel Coporation Heat exchanger exhaust gas recirculation cooler
DE102005017946B4 (en) * 2005-04-18 2007-11-22 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Exhaust treatment device and associated exhaust system
DE102005055481A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger for an internal combustion engine
CN102564213A (en) * 2005-12-21 2012-07-11 埃克森美孚研究工程公司 Corrosion resistant material for reduced fouling, heat transfer component with improved corrosion and fouling resistance, and method for reducing fouling
JP4773541B2 (en) * 2009-04-09 2011-09-14 マルヤス工業株式会社 Multi-tube heat exchanger
DE102010029287A1 (en) * 2009-05-28 2011-01-05 Behr Gmbh & Co. Kg Layer heat exchanger for high temperatures
JP2011157589A (en) * 2010-02-01 2011-08-18 Maruyasu Industries Co Ltd Method for improving corrosion resistance of stainless steel product
JP2012149871A (en) * 2010-12-28 2012-08-09 Sumitomo Chemical Co Ltd Multipipe heat exchange structure
JP5585558B2 (en) * 2011-09-24 2014-09-10 株式会社デンソー Exhaust heat exchanger

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1348924A2 (en) * 2002-03-30 2003-10-01 Modine Manufacturing Company Exhaust gas heat exchanger for vehicle
WO2007014617A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-08 Linde Aktiengesellschaft Coiled heat exchanger having different materials
DE102006029110A1 (en) 2006-06-22 2007-12-27 Linde Ag Heat exchanger e.g. counter-current heat exchanger system, has tube connection arranged with circular gap that is distanced from base, and nozzle unit arranged at outer side of base and comprising nozzle wall extending away from shell
EP2711659A2 (en) * 2012-09-19 2014-03-26 Benteler Automobiltechnik GmbH Method for manufacturing a heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
JP6280520B2 (en) 2018-02-14
ES2611011T3 (en) 2017-05-04
JP2015219005A (en) 2015-12-07
US20150330719A1 (en) 2015-11-19
EP2950031B1 (en) 2016-12-21
EP2950031A1 (en) 2015-12-02
DE102014106807B4 (en) 2017-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10204107B4 (en) Exhaust gas heat exchanger
DE102008002430A1 (en) Exhaust gas heat exchanger with vibration-damped exchanger tube bundle
WO2008034604A2 (en) Heat exchanger for an internal combustion engine
DE102008001660A1 (en) Lightweight flow heat exchanger
DE102008002746A1 (en) Heat exchanger for the exhaust system of a motor vehicle, method for producing a heat exchanger and assembly tool for this purpose
DE102011075071A1 (en) Heat exchangers, in particular intercoolers
EP2803827B2 (en) Metallic hollow valve
DE102008001659A1 (en) Exhaust gas heat exchanger with integrated mounting interface
DE102013100885A1 (en) Heat exchanger with feed channel
DE102013103840A1 (en) Evaporator tube for arrangement in an exhaust system and method for producing the evaporator tube with a porous sintered structure and steam channels
DE102013109446B4 (en) Exhaust manifold with insulation sleeve
DE102017208324A1 (en) Heat exchanger
EP2950031B1 (en) Exhaust gas heat exchanger made from duplex steel
EP3054259B1 (en) Method for manufacturing a heat exchanger
DE102013111561A1 (en) turbocharger
DE102009000263A1 (en) Waste-gas heat exchanger for exhaust gas train in exhaust gas reconducting system of internal combustion engine of motor vehicle, has overflow opening provided in plate that provides flow path extending between inlet and outlet regions
DE102013216408A1 (en) Heat exchanger
EP3232149B1 (en) Heat exchanger
DE102011007140A1 (en) Valve seat ring for a gas exchange valve of internal combustion engine, has a flow-through opening defining the base body, where valve seat is formed at section of base body in area of through-flow opening,
DE102015210942A1 (en) Heat exchanger
DE102014204259A1 (en) Method and device for producing a heat exchanger
DE102013100887A1 (en) Guide plate in the heat exchanger
DE102011052740B4 (en) Process for the production of pipe and formed components
DE102013109925A1 (en) Exhaust gas heat exchanger
DE102013109156A1 (en) Extruded automotive heat exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee