DE102005037156A1 - heat exchangers - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Mehrzahl parallel zueinander verlaufender Rohre (1), die zur Durchströmung mit einem ersten Medium ausgelegt sind, einem die Rohre (1) umschließenden Gehäusemantel (2), der zur Durchströmung mit einem zweiten Medium ausgelegt ist, wobei die Rohre (1) durch mindestens zwei voneinander beabstandete Rohrböden (3) gehalten werden, die wiederum mit der Innenwandung (4) des Gehäusemantels (2) verbunden sind. Erfindungsgemäß ist mindestens einer der Rohrböden (3) über ein elastisches, verformbares Formteil (3.1) mit dem Gehäusemantel (2) verbunden, wobei das Formteil (3.1) unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Gehäusemantels (2) einerseits und der Rohre (1) andererseits durch Verformung ausgleicht.The invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, having a plurality of mutually parallel tubes (1), which are designed to flow through with a first medium, a housing jacket (2) enclosing the tubes (1), which flows through with a second Medium is designed, wherein the tubes (1) by at least two spaced-apart tube sheets (3) are held, which in turn with the inner wall (4) of the housing shell (2) are connected. According to the invention, at least one of the tubesheets (3) is connected to the housing shell (2) via an elastic, deformable molded part (3.1), wherein the molded part (3.1) has different thermal expansions of the housing jacket (2) on the one hand and the tubes (1) on the other hand due to deformation balances.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a heat exchanger, in particular for a Motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.

Aus der JP 05187792 A1 ist ein Multiröhren-Wärmetauscher mit einer Dehnungsverbindung bekannt, welche um ein Gehäuse 2 herum vorgesehen ist, um die Unterschiede in der thermischen Wärmeausdehnung zwischen Gehäuseseite und Röhrenseite auszugleichen. Der Wärmetauscher enthält eine Lochplatte zur Verteilung des Mediums, wobei das eine Ende der Lochplatte mit dem Gehäuse 2 verbunden ist und das andere Ende durch ein flexibles Dichtmittel 7, welches sich in einer Lücke zwischen Gehäuse 2 und Dichtring 1 befindet, gehalten ist.From the JP 05187792 A1 is a multi-tube heat exchanger with a strain joint known, which is a housing 2 is provided to compensate for the differences in thermal thermal expansion between the housing side and tube side. The heat exchanger contains a perforated plate for distributing the medium, wherein the one end of the perforated plate with the housing 2 connected and the other end by a flexible sealant 7 , which is in a gap between housing 2 and sealing ring 1 is held.

Derartige Wärmetauscher werden durch hohe Temperaturen, das beträchtliche Temperaturgefälle der einzelnen Medien zwischen Einlass und Auslass sowie vor allem durch die großen Temperaturunterschiede zwischen den beiden Medien, z.B. zwischen den stark erhitzten Abgasen und dem einströmenden Kühlmittel, thermisch hoch beansprucht. Den dadurch in den Bauteilen des Wärmetauschers hervorgerufenen hohen Wärmespannungen können sich noch zusätzliche Spannungen durch betriebsbedingte rasche Temperaturschwankungen, z.B. bei Lastwechsel der Brennkraftmaschine, überlagern. Die thermisch besonders hoch beanspruchten Befestigungsstellen der Rohre an ihrer Einmündung in die Kammern sind meist zusätzlich erheblichen mechanischen Belastungen durch Biegemomente und Zugkräfte, die vom Überdruck eines Medium hervorgerufen werden, ausgesetzt.such heat exchangers are due to high temperatures, the considerable temperature gradient of the individual media between inlet and outlet as well as above all through the big ones Temperature differences between the two media, e.g. between the highly heated exhaust gases and the incoming coolant, high thermal stress. The thereby caused in the components of the heat exchanger high thermal stresses can additional Tensions due to operational rapid temperature fluctuations, e.g. at load changes of the internal combustion engine, superimpose. The thermally special highly stressed attachment points of the pipes at their confluence in the chambers are usually additional considerable mechanical loads due to bending moments and tensile forces, the from overpressure of a medium are exposed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese thermisch bedingten Spannungen abzubauen, d.h. die daraus resultierenden Beanspruchungen in den Bauteilen des Wärmetauschers herabzusetzen, um damit eine größere Sicherheit und höhere Lebensdauer für den eingangs genannten Wärmetauscher zu erreichen.Of the Invention is therefore the object of this thermally induced Reduce stresses, i. the resulting stresses in the components of the heat exchanger to decrease, thereby providing greater security and higher Lifetime for the heat exchanger mentioned above to reach.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Wärmetauschers mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ist mindestens einer der Rohrböden über ein elastisches, verformbares Formteil mit dem Gehäusemantel verbunden, wobei das Formteil unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Gehäusemantels einerseits und der Rohre andererseits durch Verformung ausgleicht. Das Formteil nimmt Verformungen der sich unter der Einwirkung der heißen Abgase und des weniger heißen Kühlmittels verschieden stark ausdehnenden Gehäusemantels und der Rohre auf. Dadurch werden vorteilhafter Weise Schäden durch Spannungsspitzen in dem thermisch stark beanspruchten Gehäuse im Bereich der Einmündungen der Rohre vermieden.The Invention solves this problem by providing a heat exchanger with the features of claim 1. In the heat exchanger according to the invention is at least one of the tube sheets over elastic, deformable molded part connected to the housing shell, wherein the molding different thermal expansion of the housing shell on the one hand and the pipes on the other compensated by deformation. The molded part absorbs deformations under the influence of the be called Exhaust gases and less hot refrigerant different strongly expanding housing jacket and the pipes. This will advantageously damage by voltage spikes in the thermally stressed housing in the area of the junctions avoided the pipes.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist der Rohrboden elastisch verformbar. Ein elastischer Rohrboden ermöglicht die Ausdehnung der Rohre bzw. der Rohrbündel und vermeidet in günstiger Weise kritische Bauteilspannungen im Bereich des Kraftflusses Rohre bzw. Rohrbündel – Rohrboden – Gehäusemantel.In a development of the invention according to claim 2 is the tube sheet elastically deformable. An elastic tube bottom allows the Expansion of the tubes or tube bundles and avoids cheaper Way critical component stresses in the field of force flow tubes or tube bundle - tubesheet - housing jacket.

In einer alternativen Weiterbildung nach Anspruch 3 ist das Formteil ein integraler Bestandteil des Rohrbodens.In an alternative development according to claim 3 is the molding an integral part of the tubesheet.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 weist das Formteil zusätzlich eine Sicke auf.In a preferred embodiment of the invention according to claim 4 the molding additionally one Bead on.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 ist der Gehäusemantel mit einem Abstand L zu den Rohren angeordnet.In An advantageous development of the invention according to claim 5 is the housing jacket arranged at a distance L to the tubes.

In einem besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 ist der Gehäusemantel an den Enden des Wärmetauschers im Bereich des Rohrbodens aufgeweitet.In a particularly preferred embodiment of the invention according to claim 6 is the housing shell at the ends of the heat exchanger widened in the region of the tube bottom.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 weist der Gehäusemantel mehrere Eintrittsöffnungen und/oder Austrittsöffnungen für das Kühlmittel auf.In a development of the invention according to claim 7, the housing shell several inlets and / or outlet openings for the coolant on.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen beispielhaft auf vereinfachte schematische Weise:Further Features, advantages and advantageous embodiments of the invention result from the claims, and from the following description of the invention with reference to the attached drawings. By way of example, in a simplified schematic manner:

1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit gerade ausgeführtem Formteil, 1 a longitudinal section through a heat exchanger according to the invention with just executed molding,

2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit gewölbt ausgeführtem Formteil, 2 a longitudinal section through a heat exchanger according to the invention with a curved executed molding,

3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher senkrecht zur Schnittebene von 1, 3 a longitudinal section through a heat exchanger according to the invention perpendicular to the sectional plane of 1 .

4 einen zweiten Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher senkrecht zur Schnittebene von 1, 4 a second longitudinal section through a heat exchanger according to the invention perpendicular to the cutting plane of 1 .

5 bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elastischen Formteils, 5 preferred embodiments of the elastic molding according to the invention,

6a eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, 6a a perspective view of a heat exchanger according to the invention,

6b eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers ohne Gasdiffusor und Kühlmitteleinlassstutzen: erfindungsgemäßer Rohrboden mit integriertem Formteil und Sicke, 6b a front view of a heat exchanger according to the invention without gas diffuser and coolant inlet: inventive tube sheet with integrated molding and bead,

7 eine zweite perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, 7 a second perspective view of a heat exchanger according to the invention,

8 eine dritte perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers. 8th a third perspective view of a heat exchanger according to the invention.

In 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher, hier bevorzugt ein Abgaswärmetauscher dargestellt, wie er in Kraftfahrzeugen bei der Abgasrückführung (AGR) zur Kühlung der heißen Abgase eingesetzt wird. Der erfindungsgemäße Abgaswärmetauscher umfasst eine Mehrzahl parallel zueinander verlaufender Rohre 1, die zur Durchströmung mit einem ersten Medium, hier Abgas, ausgelegt sind, einem die Rohre 1 umschließenden Gehäusemantel 2, der zur Durchströmung mit einem zweiten Medium, hier ein Kühlmittel, welches dem nicht gesondert dargestellten Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs entnommen wird, ausgelegt ist, wobei die Rohre 1 durch mindestens zwei, voneinander beabstandete Rohrböden 3 gehalten werden, die wiederum mit der Innenwandung 4 des Gehäusemantels 2 verbunden sind. Prinzipiell kann das erste und/oder das zweite Medium gasförmig und/oder flüssig sein. Die einzelnen Rohre 1 sind ferner zu so genannten Rohrbündeln 1.2 (siehe 6a) zusammengefasst. Der Eintritt 5 des Kühlmittels in den Wärmetauscher, hier bevorzugt Wasser, erfolgt durch einen auf den Gehäusemantel 2 aufgesetzten Kühlmitteleinlassstutzen 6, welcher sich in der Nähe der Eintrittsöffnung 7 eines Gasdiffusors 8 für heiße Abgase befindet (Gleichstromprinzip). Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann grundsätzlich auch im Gegenstromprinzip betrieben werden.In 1 and 2 is an inventive heat exchanger, here preferably an exhaust gas heat exchanger shown how it is used in motor vehicles in the exhaust gas recirculation (EGR) for cooling the hot exhaust gases. The exhaust gas heat exchanger according to the invention comprises a plurality of mutually parallel tubes 1 , Which are designed to flow through with a first medium, here exhaust gas, one the tubes 1 enclosing housing jacket 2 , which is designed to flow through with a second medium, here a coolant, which is taken from the not shown coolant circuit of the internal combustion engine of the motor vehicle, wherein the tubes 1 by at least two spaced tube sheets 3 be held, in turn, with the inner wall 4 of the housing jacket 2 are connected. In principle, the first and / or the second medium may be gaseous and / or liquid. The individual pipes 1 are also to so-called tube bundles 1.2 (please refer 6a ) summarized. The entry 5 of the coolant in the heat exchanger, here preferably water, is carried by a on the housing shell 2 mounted coolant inlet nozzle 6 , which is near the entrance opening 7 a gas diffuser 8th for hot exhaust gases is located (DC principle). The heat exchanger according to the invention can in principle also be operated in a counterflow principle.

Beim Betrieb des Abgaswärmetauschers erwärmen sich Rohre 1 und Gehäusemantel 2 unterschiedlich, weil die die Rohre 1 durchströmenden Abgase eine höhere Temperatur aufweisen als das den Gehäusemantel 2 umspülende Kühlmittel. Dadurch treten unterschiedliche Dehnungen zwischen den Rohren 1 bzw. den Rohrbündeln und dem Gehäusemantel 2 auf, was zu thermisch bedingten Spannungen, d.h. Spannungen in axialer Richtung der Rohre 1 und Zugspannungen im Gehäusemantel 2 sowie Biegespannungen in den Rohrböden führt. Die Rohre 1 des mindestens einen, hier nicht gezeigten Rohrbündels, die die Rohrenden 1.1 aufnehmenden Rohrböden 3 und der Gehäusemantel 2 bilden somit einen Kraftfluss, bei dem sich die Rohre 1 über die Rohrböden 3 am Gehäusemantel 2 abstützen. Vor allem bei Abgaswärmetauschern, wie sie insbesondere bei Nutzfahrzeugen eingesetzt werden, führen hohe Medienströme und hohe Kühlleistungen zu großen Abmessungen. Ab gewissen Baugrößen muss der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der gasführenden Rohre 1 relativ zum Gehäusemantel 2 des Wärmetauschers vermehrt Rechnung getragen werden, da die auftretenden Spannungen aufgrund der unterschiedlichen Dehnungen zum Versagen einzelner Bauteile oder gar zur Zerstörung der Rohrbodenverbindung des Wärmetauschers führen können.During operation of the exhaust gas heat exchanger, pipes are heated 1 and housing jacket 2 different, because the pipes 1 flowing through exhaust gases have a higher temperature than that of the housing shell 2 rinsing coolant. As a result, different strains occur between the tubes 1 or the tube bundles and the housing shell 2 resulting in thermally induced stresses, ie stresses in the axial direction of the tubes 1 and tensile stresses in the housing jacket 2 and bending stresses in the tube sheets leads. The pipes 1 the at least one, not shown here, the tube bundles, the tube ends 1.1 receiving tube sheets 3 and the housing shell 2 thus form a power flow, in which the pipes 1 over the tube sheets 3 on the housing jacket 2 support. Especially in exhaust gas heat exchangers, such as those used in commercial vehicles, high media flows and high cooling capacities lead to large dimensions. From certain sizes, the different thermal expansion of the gas-carrying pipes must 1 relative to the housing shell 2 the heat exchanger increasingly taken into account, since the stresses that occur due to the different strains can lead to failure of individual components or even to the destruction of the tube plate connection of the heat exchanger.

Erfindungsgemäß ist daher in vorteilhafter Weise mindestens einer der Rohrböden 3 über ein elastisches, verformbares Formteil 3.1 mit dem Gehäusemantel 2 verbunden ist, wobei das Formteil 3.1 unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Gehäusemantels 2 einerseits und der Rohre 1 andererseits durch Verformung ausgleicht. Hierbei kann das Formteil 3.1 als separates Bauteil mit dem Rohrboden 3 verbunden sein, wobei nur das Formteil elastisch verformbar sein kann und der Rohrboden weitgehend starr. In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform kann jedoch auch der Rohrboden 3 elastisch verformbar sein. Ferner ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform das Formteil 3.1 ein integraler Bestandteil des Rohrbodens 3, so dass beide Elemente, der Rohrboden 3 und das Formteil 3.1, von gleicher oder von unterschiedlicher Elastizität sein können. Die Elastizität lässt sich beispielsweise durch entsprechende Dickenverhältnisse bzw. Materialauswahl in Bezug auf Formteil 3.1 und Rohrboden 3 steuern. Rohrboden 3 mit Formteil 3.1 kann im weiteren auch als Dehnungsausgleichseinrichtung bezeichnet werden.According to the invention is therefore advantageously at least one of the tube sheets 3 via an elastic, deformable molding 3.1 with the housing shell 2 is connected, wherein the molding 3.1 different thermal expansions of the housing shell 2 on the one hand and the pipes 1 on the other hand compensated by deformation. Here, the molding 3.1 as a separate component with the tubesheet 3 be connected, with only the molding can be elastically deformable and the tube sheet is largely rigid. In another, preferred embodiment, however, the tube sheet 3 be elastically deformable. Furthermore, in a particularly preferred embodiment, the molded part 3.1 an integral part of the tubesheet 3 so that both elements, the tubesheet 3 and the molding 3.1 , of equal or different elasticity. The elasticity can be, for example, by appropriate thickness ratios or choice of material with respect to molding 3.1 and tube sheet 3 Taxes. tube sheet 3 with molding 3.1 may also be referred to as a strain compensation device.

Das Formteil 3.1 kann beispielsweise als gerade Verbindung (1) vom Rohrboden 3 zum Gehäusemantel 2 oder auch in Form einer Sicke 10 (2) ausgeführt sein. Die Sicke 10 besitzt aufgrund ihrer Ausformung durch die größere Mittelachse einen längeren Hebelarm und kann somit noch elastischer auf thermische Spannungen reagieren. Weitere geeignete Ausführungsformen des Formteils 3.1 zur Aufnahme der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen sind beispielhaft in 5 ausgeführt.The molding 3.1 For example, as a straight connection ( 1 ) from the tube sheet 3 to the housing shell 2 or in the form of a bead 10 ( 2 ). The bead 10 owns due to their shape by the larger central axis a longer lever arm and thus can respond even more elastic to thermal stresses. Further suitable embodiments of the molded part 3.1 for receiving the different thermal expansions are exemplified in 5 executed.

Die Rohre 1 bzw. Rohrbündel sind in einem Abstand L vom Gehäusemantel 2 beabstandet, um eine Verformung des Formteils 3.1 zu gewährleisten. Besonders bevorzugt ist der Gehäusemantel 2 an den Enden 2.1 des Wärmetauschers im Bereich des Rohrbodens 3 aufgeweitet. Damit wird in günstiger Weise ein größeres Verformungsvermögen des Formteils 3.1 ermöglicht, ohne für den Kern des Wärmetauschers große konstruktive Änderungen bzw. weiteren Bauraum vorsehen zu müssen.The pipes 1 or tube bundles are at a distance L from the housing shell 2 spaced to a deformation of the molding 3.1 to ensure. Particularly preferred is the housing shell 2 at the ends 2.1 of the heat exchanger in the region of the tube plate 3 widened. This is a favorable way a greater deformability of the molding 3.1 allows, without for the core of the heat metauschers great design changes or additional space to provide.

3 und 4 zeigen einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher senkrecht zur Schnittebene von 1, wobei 4 im Gegensatz zu 3 eine Aufweitung des Gehäusemantels 2 an den Enden bzw. dem Randbereich des Wärmetauschers zeigt. In beiden Zeichnungen kann sich das elastische Formteil 3.1, wobei 3.1(K) der unverformte Zustand und 3.1(L) der verformte Zustand darstellt, um eine Längenänderung ΔL/L verformen, um die thermischen Spannungen in Längsrichtung der Rohre 1 aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen zwischen Gehäusemantel 2 und Rohren 1 auszugleichen. Der Rohrboden 3 kann bis auf das Formteil 3.1 starr ausgeführt oder ebenfalls flexibel ausgeführt sein, so dass er Wärmeausdehnungen zwischen den einzelnen Rohren 1 bzw. Rohrbündeln ebenfalls auffangen kann. Die jeweils notwendige Längenänderung ΔL/L ist in ihrer Größenordnung abhängig vom verwendeten Material des Formteils 3.1 bzw. Rohrbodens 3. Die Rohre 1, die durch die heißen Abgase in Strömungsrichtung der Pfeile durchströmt werden, werden durch das in den Kühlmittelkanälen 9 strömende Kühlmittel, welches bevorzugt in Strömungsrichtung der Abgase (Gleichstromprinzip) strömt, gekühlt. Wird der Abgaskühler im Gleichstromprinzip betrieben, befinden sich Gaseintritt und Kühlmitteleintritt am gleichen Ende, bevorzugt angeordnet im thermisch hochbeanspruchten Bereich, d.h. am Gaseintritt. Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße Wärmetauscher auch im Gegenstromprinzip betrieben werden. Bei Gegenstromkühlern befindet sich dagegen der Gaseintritt und der Wasseraustritt am gleichen Ende, wobei auch diese bevorzugt im thermisch hochbeanspruchten Bereich, d.h. am Gaseintritt angeordnet sind. 3 and 4 show a longitudinal section through a heat exchanger according to the invention perpendicular to the cutting plane of 1 , in which 4 in contrast to 3 a widening of the housing shell 2 at the ends or the edge region of the heat exchanger shows. In both drawings, the elastic molded part 3.1 , in which 3.1 (K) the undeformed state and 3.1 (L) the deformed state is to deform a change in length .DELTA.L / L, the thermal stresses in the longitudinal direction of the tubes 1 due to the different thermal expansions between housing shell 2 and pipes 1 compensate. The tube sheet 3 can except for the molding 3.1 be executed rigid or also flexible, so that he thermal expansion between the individual tubes 1 or bundles of tubes can also catch. The respectively necessary change in length ΔL / L is in its order of magnitude dependent on the material used for the molded part 3.1 or tube bottom 3 , The pipes 1 , which are flowed through by the hot exhaust gases in the direction of flow of the arrows are through which in the coolant channels 9 flowing coolant, which preferably flows in the flow direction of the exhaust gases (DC principle), cooled. If the exhaust gas cooler operated in the DC principle, are gas inlet and coolant inlet at the same end, preferably arranged in the thermally highly stressed area, ie at the gas inlet. In principle, the heat exchanger according to the invention can also be operated in the countercurrent principle. In countercurrent coolers, however, is the gas inlet and the water outlet at the same end, whereby these are preferably arranged in the thermally highly stressed area, ie at the gas inlet.

6a zeigt eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit an den Enden 2.1 bzw. dem Randbereich nicht aufgeweiteten Gehäusemantel 2, an dessen Ende, benachbart zur Eintrittsöffnung 7 eines Gasdiffusors 8 ein Kühlmitteleinlassstutzen 6 aufgesetzt ist. Der Wärmetauscher besteht aus mindestens einem von einem hier bevorzugt gasförmigen Medium durchströmten und von einem hier bevorzugt flüssigen Kühlmittel umströmten Rohrbündel 1.2, dessen Rohre 1 mit ihren Rohrenden in den Rohrböden 3 aufgenommen und stoffschlüssig mit diesen verbunden sind, wobei der Gehäusemantel 2, der endseitig stoffschlüssig mit den Rohrböden 3 verbunden ist, vom Kühlmittel durchströmt wird. Die beiden hier gezeigten Rohrbündel 1.2 sind somit von den Rohrböden 3 umfasst und durch die integrierten elastischen Formteile 3.1, welche eine Sicke 10 aufweisen, mit einem Abstand L vom Gehäusemantel 2 beabstandet. Aufgrund der integrierten Dehnungsausgleichseinrichtung 3, 3.1 ergibt sich eine große Standfestigkeit und lange Lebensdauer des erfindungsgemäßen Wärmetauschers, da die Dehnungsausgleichseinrichtung 3, 3.1 in der Lage ist, kritische Bauteilspannungen im Bereich des Kraftflusses zwischen „Gehäusemantel 2 – Rohren 1 bzw. Rohrbündeln 1.2 – Rohrböden 3" auszugleichen und dadurch in vorteilhafter Weise etwaige durch die thermische Ausdehnung bedingte Schäden am Wärmetauscher zuverlässig zu verhindern. Einteilige hochbeanspruchte Abgaswärmetauscher mit großen Abmessungen sind somit dauerfest darstellbar. Im Gegensatz zu Lösungen mit elastischen Gehäusemantel besteht hier der Vorteil, dass der Abgaswärmetauscher und angeschlossene Abgas- und Kühlmitteleitungen beliebig steif an den Motor angebracht werden können, während ein dehnbares Gehäuse immer die Anbindungsmöglichkeiten an den Motor einschränkt und die entsprechende Elastizität in den Leitungen erfordert. Die hier vorliegende erfindungsgemäße Lösung integriert somit den Längenausgleich in das Innere des Wärmetauschers und ist daher unabhängig von der äußeren Peripherie. 6a shows a perspective view of the heat exchanger according to the invention with at the ends 2.1 or the edge area not expanded housing shell 2 , at the end, adjacent to the entrance opening 7 a gas diffuser 8th a coolant inlet nozzle 6 is attached. The heat exchanger consists of at least one of a preferably gaseous medium here flowed through and flows around a preferably here liquid coolant tube bundle 1.2 whose pipes 1 with their tube ends in the tubesheets 3 recorded and materially connected to these, wherein the housing shell 2 , the end cohesively with the tube sheets 3 is connected, flows through the coolant. The two tube bundles shown here 1.2 are thus of the tube sheets 3 includes and through the integrated elastic moldings 3.1 which a bead 10 have, with a distance L from the housing shell 2 spaced. Due to the integrated expansion compensation device 3 . 3.1 results in a high stability and long life of the heat exchanger according to the invention, since the expansion compensation device 3 . 3.1 is able to withstand critical component stresses in the field of force flux between "housing jacket 2 - pipes 1 or tube bundles 1.2 - tube sheets 3 In this way, in contrast to solutions with an elastic housing jacket, there is the advantage that the exhaust gas heat exchanger and connected exhaust gas exchanger have a high dimensional stability. and coolant lines can be attached as rigidly as possible to the engine, while an expandable housing always restricts the possibilities of connection to the motor and requires the corresponding elasticity in the lines.The present inventive solution thus integrates the length compensation into the interior of the heat exchanger and is therefore independent of the outer periphery.

6b zeigt das elastische Formteil 3.1, welches mit Ausnehmungen 11 versehen ist, die die Enden der nicht gesondert gezeigten Rohre 1 aufnehmen. Die im Bereich des Formteils 3.1 befindliche Sicke 10 verleiht der Dehnungsausgleicheinrichtung 3, 3.1 eine hinreichende Elastizität, um die in Längsrichtung der Rohre 1 erfolgende thermische Ausdehnung oder Verformung ausgleichen zu können, so dass das Formteil 3.1 durch elastische Dehnung der stärkeren Dehnung der Abgasrohre folgen kann, ohne dass es dabei zu einer unzulässigen Verformung und damit zu einer Beeinträchtigung der Verbindung zwischen Rohren 1 – Rohrböden 3 und Gehäusemantel 2 kommt. Die Dehnungsausgleichseinrichtung 3, 3.1 ist zudem einfach und ohne große Kosten herstellbar und eignet sich gleichermaßen zur Abdichtung zwischen dem flüssigem und gasförmigen Bereich des Abgaswärmetauschers. 6b shows the elastic molding 3.1 , which with recesses 11 is provided, which are the ends of the pipes not shown separately 1 take up. The in the area of the molding 3.1 located bead 10 gives the expansion compensation device 3 . 3.1 a sufficient elasticity to the longitudinal direction of the tubes 1 be able to compensate for thermal expansion or deformation, so that the molded part 3.1 can follow by elastic stretching of the greater expansion of the exhaust pipes, without causing an impermissible deformation and thus to an impairment of the connection between pipes 1 - tube sheets 3 and housing jacket 2 comes. The expansion compensation device 3 . 3.1 Moreover, it can be produced easily and without great expense and is equally suitable for sealing between the liquid and gaseous regions of the exhaust gas heat exchanger.

7 und 8 zeigen weitere perspektivische Ansichten eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers. Der Gehäusemantel 2 weist Kühlmitteleintrittsöffnungen 12 und hier nicht gezeigte Kühlmittelaustrittsöffnungen auf und wird vom Kühlmittel durchströmt, wobei im Falle von Gleichstromkühlern die Kühlmitteleintrittsöffnungen 12 bevorzugt im thermisch hochbeanspruchten Teil, d.h. am Gaseintritt angeordnet sind. Der zusätzliche Wasserverteilkanal in Form des Kühlmitteleintrittsstutzens 6 mit Kühlmittelein- und -austrittsöffnungen 12 ermöglicht somit eine optimierte Einströmung und Verteilung von Kühlmittel in den Wärmetauscher und somit eine bessere Kühlwirkung als dies bei nur einer großen Kühlmitteleinlassöffnung der Fall wäre. Beim Betrieb eines Abgaswärmetauschers werden die Abgasrohre 1 auf der Innenseite vom heißen Abgas durchströmt und auf der Außenseite vom Kühlmittel umströmt. Dieses Kühlmittel umspült auch die Innenseite des Gehäusemantels 2. Die Abgasrohre 1 erreichen somit eine wesentlich höhere Temperatur als der Gehäusemantel 2, wodurch sich die unterschiedlichen Dehnungen zwischen Abgasrohren 1 und Gehäusemantel 2 ergeben. Dies führt zu thermischen Spannungen, d.h. zu Druck bzw. Zugspannungen im Gehäusemantel 2 und den Rohren 1. Die Rohre drücken auf die Rohrböden und verursachen Verformungen oder gar Beschädigungen der Rohr/Boden- oder Rohrboden/Gehäuse-Verbindungen, d.h. der Abgaswärmetauscher kann undicht werden. 7 and 8th show further perspective views of a heat exchanger according to the invention. The housing jacket 2 has coolant inlet openings 12 and not shown here coolant outlet openings and is flowed through by the coolant, wherein in the case of DC coolers, the coolant inlet openings 12 preferably in the thermally highly stressed part, that is arranged at the gas inlet. The additional water distribution channel in the form of the coolant inlet nozzle 6 with coolant inlet and outlet openings 12 thus enables an optimized inflow and distribution of coolant in the heat exchanger and thus a better cooling effect than would be the case with only a large coolant inlet opening. When operating an exhaust gas heat exchanger, the exhaust pipes 1 flows through the hot exhaust gas on the inside and flows around on the outside of the coolant. This coolant also flows around the inside of the housing semantels 2 , The exhaust pipes 1 thus achieve a much higher temperature than the housing shell 2 , which causes the different strains between exhaust pipes 1 and housing jacket 2 result. This leads to thermal stresses, ie to pressure or tensile stresses in the housing shell 2 and the pipes 1 , The tubes press on the tubesheets and cause deformation or even damage to the tube / floor or tube bottom / housing connections, ie the exhaust gas heat exchanger can leak.

Claims (7)

Wärmetauscher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Mehrzahl parallel zueinander verlaufender Rohre (1), die zur Durchströmung mit einem ersten Medium ausgelegt sind, einem die Rohre (1) umschließenden Gehäusemantel (2), der zur Durchströmung mit einem zweiten Medium ausgelegt ist, wobei die Rohre (1) durch mindestens zwei, voneinander beabstandete Rohrböden (3) gehalten werden, die wiederum mit der Innenwandung (4) des Gehäusemantels (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Rohrböden (3) über ein elastisches, verformbares Formteil (3.1) mit dem Gehäusemantel (2) verbunden ist, wobei das Formteil (3.1) unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Gehäusemantels (2) einerseits und der Rohre (1) andererseits durch Verformung ausgleicht.Heat exchanger, in particular for a motor vehicle, with a plurality of mutually parallel tubes ( 1 ), which are designed to flow through with a first medium, a the pipes ( 1 ) enclosing housing shell ( 2 ), which is designed to flow through with a second medium, wherein the tubes ( 1 ) by at least two, spaced apart tube sheets ( 3 ), in turn with the inner wall ( 4 ) of the housing shell ( 2 ), characterized in that at least one of the tube sheets ( 3 ) via an elastic, deformable molded part ( 3.1 ) with the housing shell ( 2 ), wherein the molded part ( 3.1 ) different thermal expansions of the housing shell ( 2 ) on the one hand and the tubes ( 1 On the other hand compensated by deformation. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrboden (3) elastisch verformbar ist.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the tubesheet ( 3 ) is elastically deformable. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (3.1) ein integraler Bestandteil des Rohrbodens (3) ist.Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the molded part ( 3.1 ) an integral part of the tube bottom ( 3 ). Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (3.1) eine Sicke (10) aufweist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the molded part ( 3.1 ) a bead ( 10 ) having. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (2) mit einem Abstand (L) zu den Rohren (1) angeordnet ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the housing jacket ( 2 ) with a distance (L) to the tubes ( 1 ) is arranged. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (2) an den Enden (2.1) des Wärmetauschers im Bereich des Rohrbodens (3) aufgeweitet ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the housing jacket ( 2 ) at the ends ( 2.1 ) of the heat exchanger in the region of the tube bottom ( 3 ) is widened. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (2) mehrere Eintrittsöffnungen (12) und/oder Austrittsöffnungen für das Kühlmittel aufweist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the housing jacket ( 2 ) several inlet openings ( 12 ) and / or outlet openings for the coolant.
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