热传递单元制造技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机（1），特别是机动车辆内燃机的排气系统（5）的热传递单元（7），具有用于运送内燃机（1）的热排气的至少一个加热管（16），具有用于运送液体冷却剂的至少一个冷却管（17），具有用于由温差产生电压并设置在这种加热管（16）和这种冷却管（17）之间的至少一个热电发生器（13），其中每个加热管（16）、每个热电发生器（13）、每个冷却管（17）在堆叠方向（18）上相邻并形成堆叠件（28），其中在每个加热管（16）和/或在每个冷却管（17）中，设置有至少一个支撑管（28），其将其自身支撑在沿着堆叠方向（18）彼此相对的相应管（16，17）的壁部分上。当至少两个这种支撑管（28）在相应管（16，17）中横切于它们的纵向（31）彼此相邻设置时，它们通过不同的管长度和/或管端部（30）和/或管横截面而彼此区分开来，从而获得改进的能量效率。

【技术实现步骤摘要】
热传递单元
本专利技术涉及一种用于内燃机、特别是机动车辆内燃机的排气系统的热传递单元，其具有权利要求1前序部分的特征。
技术介绍
DE102010022225A1公开了一种已知的热传递单元，它包括运送内燃机热排气的多个加热管、运送液态冷却剂的多个冷却管和用于由温差产生电压的多个热电发生器，其中，每个热电发生器都安装在这种加热管和这种冷却管之间。此外，加热管、热电发生器和冷却管沿堆叠方向彼此相邻设置，并形成堆叠件。热电发生器通过利用所谓的塞贝克效应，可以把热流转变成电流或者把温差转变成电压。这里，塞贝克效应的基础是珀耳帖效应的反转。因此，这种热电发生器可以用于热回收或者从热量中提取电能，相应地，例如可用在内燃机、优选机动车辆内燃机的排气系统中，以提高内燃机或机动车辆的能量效率。此外，为了提高热电发生器与加热管以及冷却管之间的热传递，习惯上是在堆叠方向上给堆叠件施加压力。为了使加热管和冷却管在其横截面不会缩进，已知的热传递单元在加热管和冷却管中都设置了支撑结构，它从内部硬化了每个管。这样的支撑结构也可以配置成管，即作为支撑管。
技术实现思路
本专利技术处理的问题是提供开始提到的那类热传递单元是一种改进的实施方式，其特征特别在于改进的能量效率。本专利技术基于的整体思想是在相应的加热管或冷却管中设置多个这样的支撑管，其中，至少两个这样的支撑管在几何形状上是不同的。已经表明，通过不同的几何形状，尤其是不同的管长和/或不同的管端和/或不同的管截面，以及在相应的加热管或冷却管内部的不同位置，用于排气的导向流或控制流在相应的加热管中得以实现，用于冷却剂的在相应的冷却管中实现。通过在冷却管内或加热管内的导向流，在相应管中的温度分布均化，特别是横向于流动方向。冷却管和加热管中均匀的温度分布也会导致热电发生器上均匀的热负荷，因此，相应热电发生器的热电转换效率也可以得到改善。因为配有热电发生器的这种热传单元内的冷却管和加热管通常具有比较平坦的横截面，那么在相应管内横切于流动方向实现了温度梯度，特别是在热电发生器的区域内，相应管的入口横截面和/或出口横截面显著小于相应管的横截面的时候。在安装和配置以用于流体导向或流体引导的支撑管的帮助下，该温度梯度得以减小。因此，在相应管内，横切于相应介质的流动方向，可实现温度的均化。根据一优选的实施方式，在堆叠方向上的堆叠件施加有压力，其支撑着相应加热管、相应热电发生器和相应冷却管。此外，提供了这样一种实施方式，其具有受压堆叠件，从而相应支撑管具有圆形的管横截面并且通过压力而弹簧弹性形变。换句话说，该实施方式使用的支撑管起到弹簧的作用，以朝向外侧推动相应冷却管或加热管内堆叠方向上相对设置的壁部分，通过上述做法以便产生作用到堆叠件上的压力的反作用力。因此，特别是在压力并不存在的堆叠件未加载的状态下，该支撑管具有与压力作用在堆叠件上的加载状态下不同的横截面。为此，支撑管不形成任何的刚性支撑结构，而是弹性的弹簧，以吸收堆叠件内的压力。正因为如此，热应力的改变可以特别地得到补偿。在另一优选的实施方式中，支撑管在相应冷却管或加热管内横向于它们的纵向方向上彼此隔开。正因为如此，单个支撑管不彼此接触。此外，根据一优选实施方式，支撑管仅相对于它们的纵向径向地接触每个加热管或冷却管。根据另一特别优选的实施方式，支撑管在端侧是开口的，并且设置在相应的加热管或冷却管中，以使排气气体或冷却剂可围绕它们流动并流过。因此，支撑管不仅通过它们的外轮廓，还通过它们的内轮廓对相应冷却管或加热管中的排气气体或冷却剂形成了导向功能或控制功能，因为排气气体或冷却剂可以流过它们。实际上，每个支撑管的横截面在圆周方向上是闭合的，因此，可以支持特别高的压力。然而，原则上，可提供具有开口横截面的至少一个支撑管，例如其可配置为C形。相应支撑管然后具有槽，该槽会持续地沿着整个管长度延伸。进一步地，支撑管优选具有径向封闭的管壁。然而，原则上，这样的实施方式是可能的，其中至少一个支撑管包括至少一个径向开口，其穿过管壁，以使管内部流体连接到相应加热管或冷却管的内部。通过这些径向开口，支撑管的弹簧功能和导流功能都可以调整，这些开口例如实现为圆形、槽形或穿孔。根据另一优选实施方式，至少一个这种支撑管在其外侧包括至少一个平坦的圆周区域，其区域地将其自身支撑在相应的冷却管或加热管的相应管壁上。这里，优选的变形是，每个支撑管包括两个径向相对定位的平坦圆周区域，该圆周区域区域地将其自身支撑在相应冷却管或加热管的壁部上。特别地，每个周缘区域可以是平坦的。特别地，支撑管尤其可具有圆形横截面。圆形横截面例如是圆形或椭圆形或卵圆形横截面。通过这些平面，支撑管和相应加热管或冷却管之间的区域接触是可能的，因此，能够减小相应管壁的表面压力。此外，这样的区域接触使支撑管和相应的加热管或冷却管之间改进的热传递成为可能。在排气或冷却剂也流过支撑管的时候，这是特别有利的。根据另一优选实施方式，每个冷却管或加热管在其纵向端部包括入口区域和出口区域，它们在横向于管纵向方向和堆叠方向的管横向上延伸。入口连接件然后可在管的横向方向上与这个入口区域连接。在这个出口区域，出口连接件可在与入口连接件相同或相反方向的管横向上连接。通过这样的设计，排气或冷却剂在横向于相应管的纵向方向并因此横向于相应管内的主要流动方向流入或排出。由此，每个堆叠件结构在纵向上是相对紧凑的。同时，这样设计的支撑管的配置和几何形状可以用来以目标方式重新引导流入和流出的流体，使得在相应管内实现期望的、优选均匀的温度分布。根据一有利的进一步的发展，支撑管可在其纵向上浸入入口区域或出口区域的不同深度。通过这一措施，可以以特别简单的方式实现入口区域或出口区域上的期望的再定向。在另一有利的进一步发展中，至少一个支撑管可包括至少一个倾斜的管端，其中相应管端是倾斜的，从而位于相应管端的管开口面对入口连接件或出口连接件。例如，面向入口连接件的管开口可以支撑从入口区域到入口侧管端的相应支撑管中的流体再定向。与此类似，面向出口连接件的管开口可以支撑从出口侧管端的相应支撑管中流出的出口区域中流体的再定向。在再一优选的实施方式中，相应的加热管或冷却管可以半壳设计制造，使得它包括两个半壳体，例如上壳体和下壳体。然后，支撑管实际上只固定在两个半壳体中的一个上。对热传递单元来说，这将导致特别简单的生产过程。半壳体的设计也可以特别地进行构造，以使每个半壳体包括一半的入口连接件和一半的出口连接件，以便使连接件仅在两半壳体装配时完成。在另一替代性实施方式中，相应加热管或冷却管可实现为分段设计，其中，包括入口连接件的端片和连接出口连接件的端片在面端连接到包括支撑管的管状或夹套形中心片上。根据另一优选实验方式，支撑管线性延伸并且与相应加热管或冷却管内相应冷却管或加热管的纵向相平行。这导致了一个特别容易实现的实施方式。替代性地，也可以想到一实施方式，其中至少一个支撑管不线性延伸和/或不平行于加热管或冷却管的纵向方向。例如，这种支撑管可以沿蜿蜒形状或锯齿形状延伸。实际上，每一个支撑管本身具有在相应管的纵向方向上恒定的横截面。然而，原则上，也可想到这样一个实施方式，其中，至少一个支撑管的管横截面在管的纵向方向上是变化的。例如，这种支撑管可以具有圆形的端部横截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机（1）、特别是机动车辆内燃机的排气系统（5）的热传递单元，?具有至少一个加热管（16），用于运送内燃机（1）的热排气，?具有至少一个冷却管（17），用于传导液体冷却剂，??具有至少一个热电发生器（13），用于由温差产生电压，其设置在该加热管（16）和该冷却管（17）之间，??其中每个加热管（16）、每个热电发生器（13）、每个冷却管（17）在堆叠方向（18）上相邻并形成堆叠件（21），??其中在每个加热管（16）和/或在每个冷却管（17）中，设置有至少一个支撑管（28），其将其自身支撑在沿着堆叠方向（18）彼此相对的每个管（16，17）的壁部分（29）上，其特征在于，至少两个这种支撑管（28）在相应的管（16，17）中横切于它们的纵向（31）彼此相邻设置，它们通过不同的管长度和/或管端部（30）和/或管横截面而彼此区别开来。

【技术特征摘要】
2012.08.20 DE 102012214759.41.一种用于内燃机(I)、特别是机动车辆内燃机的排气系统(5)的热传递单元， -具有至少一个加热管(16 )，用于运送内燃机(I)的热排气， -具有至少一个冷却管(17),用于传导液体冷却剂， -具有至少一个热电发生器(13)，用于由温差产生电压，其设置在该加热管(16)和该冷却管(17)之间， -其中每个加热管(16)、每个热电发生器(13)、每个冷却管(17)在堆叠方向(18)上相邻并形成堆叠件(21)， -其中在每个加热管(16)和/或在每个冷却管(17)中，设置有至少一个支撑管(28),其将其自身支撑在沿着堆叠方向(18)彼此相对的每个管(16，17)的壁部分(29)上， 其特征在于，至少两个这种支撑管(28)在相应的管(16，17)中横切于它们的纵向(31)彼此相邻设置，它们通过不同的管长度和/或管端部(30)和/或管横截面而彼此区别开来。2.根据权利要求1所述的热传递单元，其特征在于，堆叠件(21)沿着堆叠方向(18)加载有压力(24),它将每个加热管(16)、每个热电发生器(13)和每个冷却管(17)支撑在一起，且其中每个支撑管(28)具有圆形管横截面并通过压力(24)弹簧弹性地变形。3.根据权利要求1或2所述的热传递单元，其特征在于，支撑管(28)在每个冷却管和加热管(16，17)内部彼此相隔。4.根据权利要求1-3任一项所述的热传递单元，其特征在于，支撑管(28)在端侧面上是...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·厄斯特勒，冬明，阿尼卡·伯克尔，安格拉·黑特尔，阿努尔夫·施皮特，恩维尔·库佩约维克，
申请(专利权)人：埃贝斯佩歇废气技术合资公司，
类型：发明
国别省市：