DE29708011U1 - Exhaust gas cooler - Google Patents

Exhaust gas cooler

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Description

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Solvay Verwaltungs- und Vermittlungs GmbHSolvay Management and Mediation GmbH

HannoverHanover

Abgasrückkühler Be s c hre ibungExhaust gas cooler Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasrückkühler und eine Abgasstrecke für einen Motorenprüfstand.The invention relates to an exhaust gas cooler and an exhaust gas line for an engine test bench.

Abgasrückkühler werden beispielsweise in Abgasstrecken für einen Motorenprüfstand, insbesondere für die Überprüfung von Katalysatoren, eingesetzt. Bei einer solchen Überprüfung von Katalysatoren, beispielsweise im Rahmen der Forschung an Katalysatoren, kann es vorkommen, daß konstante Abgastemperaturen im katalytisch zu behandelnden Abgas vorliegen müssen. Dies ist beispielsweise im Rahmen von Dauerprüfungen der Fall oder wenn die Wirkung verschiedener Katalysatoren miteinander verglichen werden sollen. Eine solche Abgasstrecke kann beispielsweise so aufgebaut sein, daß stromaufwärts vom Katalysator ein oder mehrere Abgasrückkühler in Reihenschaltung angeordnet sind. Die Abgasrückkühler haben die Aufgabe, das vom Motor kommende Abgas, welches eine Temperatur von 500 bis 800 0C aufweist, auf die gewünschte Temperatur, beispielsweise 180 bis 400 0C herabzukühlen.Exhaust gas recoolers are used, for example, in exhaust gas lines for an engine test bench, in particular for testing catalytic converters. When testing catalytic converters in this way, for example as part of research into catalytic converters, it can happen that constant exhaust gas temperatures must be present in the exhaust gas to be treated catalytically. This is the case, for example, in endurance tests or when the effect of different catalytic converters is to be compared with one another. Such an exhaust gas line can, for example, be constructed in such a way that one or more exhaust gas recoolers are arranged in series upstream of the catalytic converter. The exhaust gas recoolers have the task of cooling the exhaust gas coming from the engine, which has a temperature of 500 to 800 ° C, to the desired temperature, for example 180 to 400 ° C.

Bei üblicherweise verwendeten Abgasrückkühlern werden 1 oder mehrere Wärmeaustauscherrohre, die vom zu kühlenden Abgas durchströmt werden, von einem Wärmeaustauschermedium (üblicherweise Wasser) umströmt.In commonly used exhaust gas coolers, one or more heat exchanger tubes through which the exhaust gas to be cooled flows are surrounded by a heat exchange medium (usually water).

Figur 1 gibt den Querschnitt eines solchen Abgaskühlers wieder. Die Vorrichtung weist zwei Gasräume 1 und 2 auf. Diese Gasräume sind jeweils durch Lochplatten 3 und 4 und durch Mantelflächen 5 und 6 begrenzt. Die Mantelflächen 5 und 6Figure 1 shows the cross-section of such an exhaust gas cooler. The device has two gas chambers 1 and 2. These gas chambers are each delimited by perforated plates 3 and 4 and by lateral surfaces 5 and 6. The lateral surfaces 5 and 6

weisen Öffnungen 7 und 8 für die Abgasdurchleitung auf. Wärmeaustauscherrohre 9, 9', 9'' und 91'' sind so zwischen den Lochplatten 3 und 4 angeordnet, daß zwischen den Gasräumen 1 und 2 ein Gasstrom fließen kann. Die Verbindung der Wärmeaustauscherrohre mit den Lochplatten muß gasdicht sein; üblicherweise sind sie angeschweißt. Die Vorrichtung weist außerdem einen Raum 10 für das Kühlmedium auf, der durch die Lochplatten 3 und 4 sowie die Mantelfläche 13 begrenzt wird. Das Kühlmedium kann über die Leitungen 11 und 12 zu- bzw. abgeführt werden. Die Wärmeaustauscherrohre 9 ... sind innerhalb des Raums 10 angeordnet, so daß zwischen Kühlmedium und dem Gasraum innerhalb der Wärmeaustauscherrohre ein Wärmeaustausch möglich ist. Ein Anschlußstutzen 15 ist fakultativ und soll den Anschluß an (Ab-}Gaszuführungs- oder -abführungsleitungen erleichtern. Er kann beliebig stromaufwärts oder stromabwärts an der Vorrichtung angeordnet sein.have openings 7 and 8 for the exhaust gas passage. Heat exchanger tubes 9, 9', 9'' and 9 1 '' are arranged between the perforated plates 3 and 4 so that a gas stream can flow between the gas spaces 1 and 2. The connection of the heat exchanger tubes to the perforated plates must be gas-tight; they are usually welded on. The device also has a space 10 for the cooling medium, which is delimited by the perforated plates 3 and 4 and the jacket surface 13. The cooling medium can be supplied or removed via the lines 11 and 12. The heat exchanger tubes 9 ... are arranged within the space 10 so that heat exchange is possible between the cooling medium and the gas space within the heat exchanger tubes. A connecting piece 15 is optional and is intended to facilitate the connection to gas supply or discharge lines. It can be arranged upstream or downstream of the device as desired.

Nachteil bei dieser Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist es, daß die Wärmeaustauscherrohre an den Verbindungsstellen mit der Lochplatte nach gewisser Benutzungsdauer abreißen. Einerseits wird deswegen ein regelmäßiger Austausch der Abgasrückkühler notwendig, unter Umständen wird eine Meßreihe unbrauchbar und gegebenenfalls sogar der Katalysator beschädigt.The disadvantage of this state-of-the-art device is that the heat exchanger tubes break off at the connection points with the perforated plate after a certain period of use. On the one hand, this means that the exhaust gas coolers have to be replaced regularly, which may render a series of measurements unusable and even damage the catalyst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Abgasrückkühler anzugeben, der diese Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Abgasrückkühler gemäß der Patentansprüche gelöst. Der erfindungsgemäße Abgasrückkühler, bei dem das Wärmeaustauschermedium ein oder mehrere, vom zu kühlenden Abgas durchströmte Wärmeaustauscherrohre umströmt, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Teillänge der Wärmeaustauscherrohrwandungen wellförmig ausgebildet ist. Beispielsweise kann man in das Wärmeaustauscherrohr einen Wellenrohr-Kompensator einsetzen. The object of the present invention is to provide an exhaust gas cooler that does not have these disadvantages of the prior art. The object is achieved by the exhaust gas cooler according to the invention in accordance with the patent claims. The exhaust gas cooler according to the invention, in which the heat exchange medium flows around one or more heat exchanger tubes through which the exhaust gas to be cooled flows, is characterized in that a partial length of the heat exchanger tube walls is designed to be corrugated. For example, a corrugated tube compensator can be inserted into the heat exchanger tube.

Der erfindungsgemäße Abgasrückkühler kann ein oder mehrere Wärmeaustauscherrohre aufweisen. Vorzugsweise weist er Wärmeaustauscherrohre auf; eine solche besonders bevorzugte Vorrichtung ist in Fig. 2 wiedergegeben. Zweckmäßig sind diese Wärmeaustauscherrohre bündelartig nebeneinander angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es, daß die wellförmig ausgebildeten Teillängen 14 der Wärmeaustauscherrohre in unterschiedlichem Abstand bezogen auf eine Stirnfläche des Abgasrückkühlers im jeweiligen Wärmeaustauscherrohr angeordnet ist. Wellförmig und nicht wellförmig ausgebildete Bereiche einander benachbarter Wärmeaustauscherrohre sind dann nebeneinander angeordnet, wodurch eine platzsparende Konstruktion möglich ist.The exhaust gas cooler according to the invention can have one or more heat exchanger tubes. It preferably has heat exchanger tubes; such a particularly preferred device is shown in Fig. 2. These heat exchanger tubes are expediently arranged next to one another in bundles. It is particularly advantageous that the corrugated partial lengths 14 of the heat exchanger tubes are arranged at different distances relative to an end face of the exhaust gas cooler in the respective heat exchanger tube. Corrugated and non-corrugated areas of adjacent heat exchanger tubes are then arranged next to one another, which makes a space-saving design possible.

Der innere Querschnitt der wellförmig ausgebildeten Teillängen des Wärmeaustauscherrohres entspricht zweckmäßig dem inneren Querschnitt der nicht wellförmig ausgebildeten Teillängen.The inner cross-section of the corrugated sections of the heat exchanger tube corresponds appropriately to the inner cross-section of the non-corrugated sections.

Der Abgasrückkühler kann aus Materialien konstruiert sein, die für die zur Anwendung kommenden hohen Temperaturen geeignet sind. Üblicherweise ist er aus Edelstahl gearbeitet, beispielsweise aus Edelstahl mit der Bezeichnung "1.45.71".The exhaust gas cooler can be constructed from materials suitable for the high temperatures used. It is usually made from stainless steel, for example from stainless steel with the designation "1.45.71".

Besonders bevorzugt ist ein Abgasrückkühler, welcher 4 Wärmeaustauscherrohre aufweist, die im wesentlichen identische Abmessungen aufweisen und bei welchen sich die wellförmig ausgebildete Teillänge nicht über die Mitte des Wärmeaustauscherrohres hinweg erstreckt. Zwei gegenüberliegende Wärmeaustauscherrohre sind dann mit den wellförmig ausgebildeten Teillängen stromabwärts zum Katalysator hin angeordnet und zwei gegenüberliegende Wärmeaustauscherrohre sind entgegengesetzt dazu im Abgasrückkühler angeordnet.Particularly preferred is an exhaust gas cooler which has 4 heat exchanger tubes which have essentially identical dimensions and in which the corrugated partial length does not extend beyond the middle of the heat exchanger tube. Two opposing heat exchanger tubes are then arranged with the corrugated partial lengths downstream of the catalyst and two opposing heat exchanger tubes are arranged opposite to this in the exhaust gas cooler.

Die Erfindung umfaßt auch eine Abgasstrecke für einen Motorenprüfstand, welche dadurch gekennzeichnet ist, daßThe invention also includes an exhaust gas line for an engine test bench, which is characterized in that

stromaufwärts vom Katalysator ein oder mehrere, vorzugsweise drei der erfindungsgemäßen. Abgasrückkühler angeordnet sind. Eine solche Abgasstrecke mit drei erfindungsgemäßen Abgasrückkühlern 16, 17 und 18 ist in Figur 3 wiedergegeben. Die Abgasstrecke weist eine Leitung 19 und eine Leitung 20 auf, durch welche das Motorabgas in den ersten Abgasrückkühler eingeleitet bzw. aus dem letzten Abgasrückkühler in den Katalysator abgeleitet wird. Das den Motor verlassende Abgas wird über die Abgaskrümmer durch die Leitung 20 in die Rückkühler 16, 17 und 18 geleitet, dann durch die Leitung 19 in den Katalysator, wobei.es in den Abgasrückkühlern 16 bis 18 durch das Kühlmedium (üblicherweise Wasser) auf die gewünschte Endtemperatur zur Einleitung in den Katalysator heruntergekühlt werden kann. Entsprechende Temperaturmeßstellen sind in der Fig. 3 der Einfachheit halber weggelassen. Das den Katalysator verlassende Abgas kann dann bezüglich interessierender Parameter untersucht werden.one or more, preferably three, of the exhaust gas coolers according to the invention are arranged upstream of the catalyst. Such an exhaust gas path with three exhaust gas coolers according to the invention 16, 17 and 18 is shown in Figure 3. The exhaust gas path has a line 19 and a line 20, through which the engine exhaust gas is introduced into the first exhaust gas cooler or is discharged from the last exhaust gas cooler into the catalyst. The exhaust gas leaving the engine is led via the exhaust manifold through line 20 into the coolers 16, 17 and 18, then through line 19 into the catalyst, whereby it can be cooled down in the exhaust gas coolers 16 to 18 by the cooling medium (usually water) to the desired final temperature for introduction into the catalyst. Corresponding temperature measuring points are omitted in Figure 3 for the sake of simplicity. The exhaust gas leaving the catalyst can then be examined for parameters of interest.

Der erfindungsgemäße Abgasrückkühler weist den Vorzug auf, daß seine Standzeit sehr viel höher ist als die Standzeit von Abgasrückkühlern nach dem Stand der Technik.The exhaust gas cooler according to the invention has the advantage that its service life is much longer than the service life of exhaust gas coolers according to the state of the art.

Claims (7)

SchutzansprücheProtection claims 1. Abgasrückkühler, bei dem das Wärmeaustauschermedium ein oder mehrere, vom zu kühlenden Abgas durchströmte Wärmeaustauscherrohre umströmt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teillänge der Wärmeaustauscherrohrwandungen wellförmig ausgebildet ist.1. Exhaust gas cooler in which the heat exchange medium flows around one or more heat exchanger tubes through which the exhaust gas to be cooled flows, characterized in that a partial length of the heat exchanger tube walls is corrugated. 2. Abgasrückkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Mehrzahl, vorzugsweise 4, bündelartig nebeneinander angeordneter Wärmeaustauscherrohre aufweist.2. Exhaust gas cooler according to claim 1, characterized in that it has a plurality, preferably 4, heat exchanger tubes arranged next to one another in a bundle. 3. Abgasrückkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Querschnitt der wellförmig ausgebildeten Teillänge im wesentlichen dem inneren Querschnitt der nicht wellförmig ausgebildeten Teillänen des Wärmeaustauscherrohres entspricht.3. Exhaust gas cooler according to claim 1, characterized in that the inner cross section of the corrugated partial length corresponds essentially to the inner cross section of the non-corrugated partial lengths of the heat exchanger tube. 4. Abgasrückkühler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Mehrzahl von bündelartig nebeneinander angeordneten Wärmeaustauscherrohren aufweist, bei welchen die wellförmig ausgebildete Teillänge in unterschiedlichem Abstand bezogen auf eine Stirnfläche des Abgasrückkühlers im jeweiligen Wärmeaustauscherrohr angeordnet ist und wellförmig und nicht wellförmig ausgebildete Bereiche einander benachbarter Wärmeaustauscherrohre nebeneinander angeordnet sind.4. Exhaust gas cooler according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it has a plurality of heat exchanger tubes arranged next to one another in a bundle-like manner, in which the corrugated partial length is arranged at different distances relative to an end face of the exhaust gas cooler in the respective heat exchanger tube and corrugated and non-corrugated regions of adjacent heat exchanger tubes are arranged next to one another. 5. Abgasrückkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Edelstahl gearbeitet ist.5. Exhaust gas cooler according to claim 1, characterized in that it is made of stainless steel. 6. Abgasrückkühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er 4 Wärmeaustauscherrohre aufweist, die im wesentlichen identische Abmessungen aufweisen, bei welchen sich die wellförmig ausgebildete Teillänge6. Exhaust gas cooler according to one of the preceding claims, characterized in that it has 4 heat exchanger tubes which have essentially identical dimensions, in which the corrugated partial length nicht über die Mitte des Wärmeaustauscherrohres hinweg erstreckt
und zwei gegenüberliegende Wärmeaustauscherrohre mit den wellförmig ausgebildeten Teillängen stromabwärts zum Katalysator hin angeordnet und zwei gegenüberliegende Wärmeaustauscherrohre entgegengesetzt dazu im Abgasrückkühler angeordnet
sind.does not extend beyond the center of the heat exchanger tube
and two opposing heat exchanger tubes with the corrugated partial lengths arranged downstream of the catalyst and two opposing heat exchanger tubes arranged opposite thereto in the exhaust gas cooler
are. 7. Abgasstrecke für einen Motorenprüfstand, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts vom Katalysator ein oder mehrere, vorzugsweise drei Abgasrückkühler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 angeordnet sind.7. Exhaust gas line for an engine test bench, characterized in that one or more, preferably three exhaust gas coolers according to one of claims 1 to 6 are arranged upstream of the catalyst.
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