[发明专利]废气换热器

说明书

本发明涉及一种用于冷却废气流的废气设备的废气换热器。废气换热器具有内管和外管，其中，所述两个管在进口侧间接地或直接地密封地相互焊接。在内管和外管之间构成用于废气流的废气通道。围绕外管在外部设置套管并且在外管和套管之间构成用于冷却剂的环形间隙。内管在垂直于流动方向的方向上具有带有具有等大的径向的流动横截面的穿孔，并且沿流动方向在出口处具有带有轴向流动横截面的出口。

这样设计的废气换热器在文献EP 1 555 421 A2和文献JP 2010/31671 A中已被描述，据此，内管具有穿孔，并且轴向流动横截面可通过阀门封闭，因此废气流在外管中通过内管和/或通过废气换热器被引导。

在文献DE 10 2010 039 281 A1中描述了一种具有中央节流阀的余热回收装置，通过所述余热回收装置调节中央贯穿导管和旁路导管中的物料流调节。

文献JP 2008-101479 A同样描述了一种用于在废气流中进行热交换的装置，所述装置通过中央节流阀被调节。冷却以对流方法进行。

本发明所要解决的技术问题在于，保证废气换热器的简单布置，通过该布置可以利用冷却介质从废气流中带走精确数量的热能。

所述技术问题按照本发明这样解决，即在内管上可移动和/或可旋转地支承的中间管设有穿孔，所述穿孔构成等同的径向流动横截面，内管的穿孔可以至少部分被中间管封闭，并且可改变径向流动横截面。在此，中间管设计为滑片形式，用于打开和封闭在内管中构成穿孔的孔。

由此实现的是，废气流可以在不流经穿孔且因此没有在外管中继续冷却的情况下几乎完全被引导穿过内管并穿过开口。由此在另一步骤中相反也可行的是，废气流为在外管中进行热交换而几乎完全被引导穿过穿孔，并且内管沿轴向完全被封闭。

按照本发明的废气换热器集成在外管中，并且可以线形地嵌入废气管道中。为此，废气换热器按照本发明具有相对于中心轴线同轴布置的入口法兰和出口法兰。相应地规定，内管沿流动方向一直布置在外管之前，并且中间管设计得比内管更短。

对于前述的相反的流动方案有利的是，所述开口能通过可调节的装置被至少部分封闭，并且轴向的流动横截面是可变的。装置优选设计为可开关的罩盖或阀门，所述罩盖或阀门主动地或被动地被开关元件控制。

和所述装置一样，中间管也可以通过相同的或另外的开关元件开关。

特别有利的是，开口的轴向流动横截面和内管的穿孔的径向流动横截面可以同时改变。由此简化了调节，并且可以最简单地实现对在轴向或径向上的废气流进行几乎完全调节的优选方案。

同样有利的是，中间管的穿孔与内管的穿孔至少部分重合，或者两个通过穿孔构成的径向流动横截面几乎相同。在穿孔精确重叠时，在废气换热器中出现最小的干扰噪音，因为穿孔的孔精确重合时不构成流动棱边。为此有利的是，穿孔的孔的棱边至少部分环绕地倒角或倒圆，用于避免干扰噪音。

在开关方面有利的是，可驱动中间管围绕中心轴线转动地和/或沿中心轴线的方向开合。中间管要么旋转要么移动，但是两者不能同时进行。

特别有利的是，装置和中间管设计为组件，从而中间管和装置可通过开关元件同时运动。特别是中间管沿轴向的滑移允许该中间管非常好地与用于封闭内管的盖组合成组件。

在这种变型方面特别有利的是，开关元件穿过外管或穿过连接在外管上的管被向外引导，并且与驱动装置耦连。其中，组件被设计为一体式的。

在一种特别的实施例中规定，中间管通过轴承元件或轴承器件支承在内管上。为此，在中间管的端部的区域中，在内管上设置有滑动轴承圈，中间管在所述滑动轴承圈上滑动。轴承元件或轴承器件同时被用作密封器件。

特别有利的是，径向流动横截面作为构成内管的穿孔的所有孔的面积总和至少相当于轴向流动横截面的1.2至1.7倍。由此使得在换热器的功率最大时使反向阻塞阻力最小。

同样也有利的是，可通过由废气产生的废气背压或通过执行器对开关元件进行主动或被动地控制。由此可以实现被动控制，使得系统自我控制。在此，在不通过控制器主动且直接调节中间管或装置的情况下，根据废气背压进行对流体横截面的改变。这种自我控制也被称为半自动的。

按照本发明的解决方案按如下所示进行：用于调节废气设备中的废气换热器中的废气流的方法，其中，废气换热器具有内管和支承在内管上的中间管，内管和中间管沿相对中心轴线的径向分别具有带有径向流动横截面的穿孔。中间管相对内管可转动或可移动地支承，并且沿径向穿过内管的穿孔、朝向废气通道流动的废气流的量通过调节中间管而被调节。

这种方法优选借助如前所述的废气换热器实施。