DE102010039082A1 - Method for producing an exhaust gas heat exchanger for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Abgaswärmetauschers für ein Kraftfahrzeug, bei welchem in ein vorgefertigtes Gehäuse (1) ein Abgas des Kraftfahrzeuges aufnehmendes Rohrbündel (6) befestigt wird und anschließend mit dem Gehäuse (1) verlötet wird. Um auf ein teures Lötgestell verzichten zu können, wird das Gehäuse (1) durch eine flächig angreifende Kraft (7) elastisch verformt, wobei das Rohrbündel (6) während des Angreifens der Kraft (7) in das Gehäuse (1) eingeführt wird und nach dem Positionieren des Rohrbündels (6) im Gehäuse (1) dieses von der Kraft (7) entlastet wird, wobei das Rohrbündel (6) im Inneren des Gehäuses (1) verspannt wird.Method for producing an exhaust gas heat exchanger for a motor vehicle, in which in a prefabricated housing (1) an exhaust gas of the motor vehicle receiving tube bundle (6) is attached and then with the housing (1) is soldered. In order to dispense with an expensive soldering frame, the housing (1) by a surface engaging force (7) is elastically deformed, wherein the tube bundle (6) during the engagement of the force (7) is inserted into the housing (1) and after the positioning of the tube bundle (6) in the housing (1) of the force (7) is relieved, wherein the tube bundle (6) is clamped in the interior of the housing (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abgaswärmetauschers für ein Kraftfahrzeug, bei welchem in ein vorgefertigtes Gehäuse ein Abgas des Kraftfahrzeuges aufnehmendes Rohrbündel eingeführt und anschließend mit dem Gehäuse verlötet wird.The invention relates to a method for producing an exhaust gas heat exchanger for a motor vehicle, in which introduced into a prefabricated housing an exhaust gas of the motor vehicle receiving tube bundle and then soldered to the housing.

Es ist bekannt, dass ein Abgaswärmetauscher aus einem Gehäuse und einem Rohrbündel besteht, wobei durch das Rohrbündel nach dem Einbau des Abgaswärmetauschers in das Kraftfahrzeug ein Teil des Abgases eines Verbrennungsmotors geführt wird, welches dann abgekühlt wieder dem Verbrennungsmotor zugeführt wird. Zur Herstellung des Abgaswärmetauschers wird das Rohrbündel in das Gehäuse eingefügt, wobei der so zusammengesetzte Abgaswärmetauscher in einem Lötgestell kassettiert und verspannt wird. Anschließend werden das Gehäuse und das Rohrbündel bei einer Temperatur von annähernd 1000°C verlötet.It is known that an exhaust gas heat exchanger consists of a housing and a tube bundle, wherein a part of the exhaust gas of an internal combustion engine is passed through the tube bundle after installation of the exhaust gas heat exchanger in the motor vehicle, which is then fed back cooled the internal combustion engine. To produce the exhaust gas heat exchanger, the tube bundle is inserted into the housing, wherein the thus assembled exhaust gas heat exchanger is cassetted and braced in a soldering frame. Subsequently, the housing and the tube bundle are soldered at a temperature of approximately 1000 ° C.

Die Verspannung in einem Lötgestell ist notwendig, da infolge der thermischen Ausdehnung des Gehäuses und des Rohrbündels während des Lötprozesses diese Teile in einer gewünschten Form zueinander gehalten werden müssen. Solche Lötgestelle sind aufwändig und sehr teuer, da sie aus einer Kohlefaser, aus Keramik oder aus Graphitplatten bestehen. Außerdem muss dieses Lötgestell mit in den Lötofen eingeführt werden, weshalb zusätzlich Gewicht und Masse in den Ofen eingeführt wird. Um das Gehäuse mit dem Rohrbündel richtig zu verlöten, ist es auf Grund der Verwendung des Lötgestells notwendig, dass der vormontierte Abgaswärmetauscher in Lötofen in zwei Richtungen gelötet wird.The bracing in a soldering frame is necessary because due to the thermal expansion of the housing and the tube bundle during the soldering process, these parts must be kept in a desired shape to each other. Such solder racks are complex and very expensive, since they consist of a carbon fiber, ceramic or graphite plates. In addition, this soldering frame must be introduced into the brazing furnace, which is why weight and mass are additionally introduced into the furnace. In order to properly solder the housing to the tube bundle, it is necessary, due to the use of the soldering stand, that the pre-assembled exhaust gas heat exchanger be brazed in a brazing furnace in two directions.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Abgaswärmetauschers anzugeben, bei welchem der Einsatz der aufwändigen Lötgestelle reduziert wird.The invention is therefore based on the object to provide a method for producing an exhaust gas heat exchanger, in which the use of the elaborate solder racks is reduced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Gehäuse durch eine flächig angreifende Kraft elastisch verformt wird, wobei das Rohrbündel während des Angreifens der Kraft in das Gehäuse eingeführt wird und nach dem Positionieren des Rohrbündels im Gehäuse dieses von der Kraft entlastet wird, wobei das Rohrbündel im Inneren des Gehäuses gespannt wird. Dies hat den Vorteil, dass durch das Zusammendrücken des Gehäuses ein Fügespalt erzeugt wird, welcher den Querschnitt des Gehäuses vergrößert, so dass das Rohrbündel kraftlos in das Gehäuse eingefügt werden kann. Nach Entfernen der Kraft ist das Rohrbündel in dem Gehäuse fest eingeklemmt, wobei die Eigenspannung des Gehäuses ausreichend ist, um das Rohrbündel fest in dem Gehäuse zu positionieren. Dadurch wird verhindert, dass sich das Rohrbündel bei der weiteren Verarbeitung innerhalb des Gehäuses verschiebt. Auf Grund dieses Vorgehens kann vollständig auf die Verwendung eines Lötgestells verzichtet werden, wodurch die Kosten für die Herstellung eines Abgaswärmetauschers während des Herstellungsprozesses erheblich reduziert werden. Darüber hinaus erfolgt auch eine Zeiteinsparung bei der Montage des Abgaswärmetauschers, da ein Montieren und Demontieren des Lötgestells entfällt.According to the invention the object is achieved in that the housing is elastically deformed by a surface engaging force, wherein the tube bundle is introduced during engagement of the force in the housing and after the positioning of the tube bundle in the housing this is relieved of the force, wherein the tube bundle is stretched inside the case. This has the advantage that a joint gap is created by the compression of the housing, which increases the cross-section of the housing, so that the tube bundle can be inserted into the housing powerless. After removal of the force, the tube bundle is firmly clamped in the housing, wherein the residual stress of the housing is sufficient to fix the tube bundle firmly in the housing. This prevents the tube bundle from shifting during further processing within the housing. Due to this procedure, the use of a soldering stand can be completely dispensed with, which considerably reduces the costs for producing an exhaust gas heat exchanger during the production process. In addition, there is also a time saving in the installation of the exhaust gas heat exchanger, since a mounting and dismounting of the soldering frame is eliminated.

Vorteilhafterweise greift die Kraft an dem, einen nicht rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Gehäuse an. Aufgrund des nicht rechteckförmigen Querschnittes wird durch die Krafteinwirkung die Erzeugung eines Fügespaltes erleichtert.Advantageously, the force acts on the, a non-rectangular cross-section having housing. Due to the non-rectangular cross-section, the generation of a joint gap is facilitated by the action of force.

In einer Ausgestaltung, wird der nicht rechteckförmige Querschnitt des Gehäuses durch zwei nach außen gewölbt ausgebildete Seiten des Gehäuses gebildet, welche einander gegenüber liegen, wobei die Kraft flächig an mindestens einer der gewölbt ausgebildeten Seiten des Gehäuses angreift. Durch das Angreifen der Kraft auf der gewölbten Seite des Gehäuses verschieben sich die Spannungsverhältnisse innerhalb des Gehäuses. Die gezielte Formgebung des Gehäuses ist daher notwendig, um den Fügespalt auszubilden, durch welchen das Rohrbündel, ohne mechanische Widerstände überwinden zu müssen, in horizontaler Richtung in das Gehäuse eingeführt wird. Die auf die gewölbte Fläche einwirkende Kraft muss dabei so gewählt werden, dass das Gehäuse lediglich elastisch verformt wird, so dass nach dem Ablassen der Kraft das Gehäuse seine ursprüngliche Form wieder einnehmen kann. Dies ist insbesondere deshalb von besonderer Bedeutung, da das Rohrbündel anschließend in dem Gehäuse, welches seine ursprüngliche Form wiedererlangt hat, fest positioniert wird, da das Rohrbündel dann das Gehäuse auf seiner Innenseite kontaktiert.In one embodiment, the non-rectangular cross section of the housing is formed by two outwardly curved sides of the housing, which are opposite to each other, wherein the force acts flat on at least one of the curved sides of the housing. By attacking the force on the curved side of the housing, the voltage conditions within the housing move. The targeted shaping of the housing is therefore necessary to form the joint gap through which the tube bundle, without having to overcome mechanical resistance, is introduced in a horizontal direction into the housing. The force acting on the curved surface must be chosen so that the housing is only elastically deformed, so that after the release of the force, the housing can assume its original shape again. This is particularly important because the tube bundle is then firmly positioned in the housing, which has regained its original shape, since the tube bundle then contacts the housing on its inside.

In einer Variante, bei welcher das Verfahren besonders einfach durchführbar ist, ist der Querschnitt des Gehäuses annähernd als Flachoval ausgebildet, dessen die beiden gewölbten Seiten verbindenden Seitenwände annähernd geradlinig geformt sind. Beim Angreifen der Kraft auf die gewölbte Seite des Gehäuses werden die annähernd gerade ausgebildeten Seitenwände einfach nur in horizontaler Richtung verschoben, so dass sich der Fügespalt entlang dieser geradlinig ausgebildeten Seitenwände einstellt.In a variant in which the method is particularly simple to carry out, the cross-section of the housing is approximately designed as a flat oval, whose two arcuate sides connecting side walls are approximately rectilinear. When engaging the force on the curved side of the housing, the approximately straight side walls are simply moved only in the horizontal direction, so that adjusts the joint gap along this rectilinear side walls.

In einer Weiterbildung wird die flächig angreifende Kraft durch eine Presse ausgeübt. Mittels einer solchen Presse lässt sich die Verteilung der Kraft auf der gesamten Oberfläche der gewölbten Seite des Gehäuses besonders einfach ausüben. Durch dieses flächige Angreifen wird sichergestellt, dass sich der Fügespalt durchgehend durch das gesamte unter Druck stehende Gehäuse parallel zu den geradlinig ausgebildeten Seitenwänden ausbildet, wodurch das Rohrbündel kraftlos in das Gehäuse eingefügt werden kann.In a further development, the surface force is exerted by a press. By means of such a press, the distribution of the force on the entire surface of the curved side of the housing can be particularly easy exercise. This surface engagement ensures that the joint gap runs continuously through the entire pressurized housing parallel to the straight line trained side walls, whereby the tube bundle can be inserted powerless in the housing.

In einer besonders einfachen Ausführung ist das Rohrbündel vor dem Einführen in das Gehäuse an seiner dem Innenraum des Gehäuses zugewandten Fläche mit einem Lötmittel versehen und wird nach Entlastung des Gehäuses mit dem Gehäuse verlötet. Aufgrund der festen Verspannung des Rohrbündels im Gehäuse ist nur noch eine Lötrichtung notwendig, da aufgrund des Wegfallens eines Lötgestells weniger Masse in den Lötofen eingebracht wird.In a particularly simple embodiment, the tube bundle is provided with a solder prior to insertion into the housing on its surface facing the interior of the housing and is soldered to the housing after discharge of the housing. Due to the tight tension of the tube bundle in the housing only one direction of soldering is necessary because less mass is introduced into the brazing furnace due to the omission of a soldering frame.

In einer weiteren Ausführungsform wird das Gehäuse aus Edelstahl hergestellt. Durch die Verwendung des Materials Edelstahl erhält man ein Gehäuse, welches aufgrund der speziellen Formgebung des Querschnittes als Flachoval eine ausreichende Eigenspannung aufweist, die eine elastische Verformung des Gehäuses zulässt.In a further embodiment, the housing is made of stainless steel. By using the material stainless steel to obtain a housing which due to the special shape of the cross-section as a flat oval has sufficient residual stress, which allows an elastic deformation of the housing.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

1: Frontansicht eines Abgaswärmetauschers 1 : Front view of an exhaust gas heat exchanger

2: Querschnitt durch ein Gehäuse für einen Abgaswärmetauscher 2 : Cross section through a housing for an exhaust gas heat exchanger

3: Angreifen einer Kraft in der Prinzipdarstellung nach 2 3 : Attacking a force in the schematic representation 2

4: Fügestand des Abgaswärmetauschers nach 2. 4 : Joining the exhaust gas heat exchanger after 2 ,

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical features are identified by the same reference numerals.

In 1 ist eine Frontansicht eines Abgaswärmetauschers für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Lkw, dargestellt. Das Gehäuse 1 weist dabei einen Querschnitt auf, welcher annähernd einem Flachoval entspricht. Die obere Seite 2 und die untere Seite 3 des Gehäuses 1, welche sich gegenüber liegen, sind dabei nach außen gewölbt ausgebildet. Die, die beiden gewölbten Seiten 2 und 3 verbindenden Seitenwände 4 und 5 sind dabei annähernd gerade geformt. Bei dem in 1 dargestellten Abgaswärmetauscher handelt es sich um einen fertiggestellten Abgaswärmetauscher, was man insbesondere an dem Rohrbündel 6, welches in das Innere des Gehäuses 1 eingefügt ist, erkennt. Dieses Rohrbündel 6 dient im Betrieb des Kraftfahrzeuges dazu, das von einem nicht weiter dargestellten Verbrennungsmotor abgegebene Abgas abzukühlen und wieder dem Verbrennungsmotor zuzuführen.In 1 is a front view of an exhaust heat exchanger for a motor vehicle, in particular for a truck shown. The housing 1 has a cross section which corresponds approximately to a flat oval. The upper side 2 and the bottom side 3 of the housing 1 , which are opposite each other, are curved outward. The, the two arched sides 2 and 3 connecting side walls 4 and 5 are almost straight. At the in 1 The exhaust gas heat exchanger shown is a finished exhaust gas heat exchanger, which in particular on the tube bundle 6 which is in the interior of the housing 1 is inserted recognizes. This tube bundle 6 used in the operation of the motor vehicle to cool the exhaust gas emitted by an internal combustion engine, not shown, and feed back to the engine.

2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein unverformtes Gehäuse 1. Dieses Gehäuse 1 ist aus Edelstahl gefertigt und weist aufgrund seiner Formgebung eine hohe Eigenspannung auf. Die sich gegenüberliegende obere und untere Seite 2 und 3 sind nach außen gewölbt, während die, diese beiden Seiten 2 und 3 verbindenden Seitenwände 4 und 5 annähernd gerade ausgebildet sind. 2 shows a schematic cross section through an undeformed housing 1 , This case 1 is made of stainless steel and has a high residual stress due to its shape. The opposite upper and lower side 2 and 3 are arched outward, while the, these two sides 2 and 3 connecting side walls 4 and 5 are formed approximately straight.

In 3 wird durch das Bezugszeichen 7 eine Kraft gekennzeichnet, die vollflächig an der oberen Seite 2 des Gehäuses 1 angreift. Diese Kraft 7 wird dabei durch eine nicht weiter dargestellte Presse auf das Gehäuse 1 aufgebracht. Durch die angreifende Kraft, welche nicht nur die obere Seite 2 des Gehäuses 1 verformt, sondern über das Gehäuse 1 auch auf die entgegengesetzte untere Seite 3 des Gehäuses 1 wirkt, werden die annähernd gerade ausgebildeten Seitenwände 4 und 5 horizontal nach außen verschoben. Wie in 4 dargestellt ist, entsteht dadurch ein Fügespalt 8, wodurch sich das Gehäuse 1 verbreitert. Aufgrund dieser Verbreiterung kann das Rohrbündel 6, ohne eine Kraft überwinden zu müssen, in das Gehäuse 1 eingeführt werden, da durch den Fügespalt 8 seitlich ausreichend Platz für das Rohrbündel 6 vorhanden ist, um dieses innerhalb des Gehäuses 1 zu positionieren.In 3 is denoted by the reference numeral 7 a force marked the whole surface on the upper side 2 of the housing 1 attacks. This power 7 is doing by a press not shown on the housing 1 applied. By the attacking force, which not only the upper side 2 of the housing 1 deformed, but over the housing 1 also on the opposite lower side 3 of the housing 1 acts are the approximately straight sidewalls 4 and 5 moved horizontally outwards. As in 4 is shown, thereby creating a joint gap 8th , which causes the housing 1 widened. Due to this broadening, the tube bundle 6 without having to overcome a force in the housing 1 be introduced, as through the joint gap 8th at the side there is enough space for the tube bundle 6 is present to this within the housing 1 to position.

In einem Beispiel wird bei einer Belastung mit einer Kraft 7 von 17.000 N das Gehäuse 1 um 4 mm in seiner Breite verbreitert. Dabei entsteht zu den Seitenwänden 4 und 5 jeweils eine Verbreiterung des Gehäuses von 0,8 mm, so dass sich ein Fügespalt 8 von annähernd 1,6 mm ergibt. Da sich das Gehäuse 1 unter dem Einwirken der Kraft 7 lediglich elastisch verformt hat, bildet sich dieser Fügespalt 8 nach Ablassen der Kraft 7 wieder zurück, weshalb dann das Rohrbündel 6 fest in dem Gehäuse 1, insbesondere an den Seitenwänden 4 und 5, angeordnet ist.In one example, when loaded with a force 7 of 17,000 N the case 1 widened by 4 mm in width. This creates the sidewalls 4 and 5 each a widening of the housing of 0.8 mm, so that a joint gap 8th of approximately 1.6 mm. Because the case 1 under the influence of force 7 only deformed elastically, this joint gap is formed 8th after releasing the force 7 back, so why the tube bundle 6 firmly in the housing 1 , especially on the side walls 4 and 5 , is arranged.

Das Rohrbündel 6, welches in das Gehäuse 1 eingeführt wird, ist dabei außenseitig von einem Lötmittel umgeben. Nach dem Entfernen der Kraft 7, was erfolgt, wenn das Rohrbündel 6 in dem Gehäuse 1 ausreichend positioniert ist, übt das Gehäuse 1 aufgrund seiner wieder eingenommenen ursprünglichen Form, insbesondere mit den Seitenwänden 4 und 5, eine Spannkraft auf das Rohrbündel 6 aus, so dass das Rohrbündel 6 innerhalb des Gehäuses 1 nicht weiter verrutschen kann. Der so hergestellte Abgaswärmetauscher wird nun in einen Lötofen eingesetzt, wo unter dem Einwirken einer Temperatur von annähernd 1.000°C das Rohrbündel 6 mit dem Gehäuse 1 in eine Richtung verlötet wird.The tube bundle 6 which is in the housing 1 is introduced, it is surrounded on the outside by a solder. After removing the force 7 What happens when the tube bundle 6 in the case 1 is sufficiently positioned, exercises the housing 1 due to its restored original shape, especially with the side walls 4 and 5 , a tension on the tube bundle 6 out, leaving the tube bundle 6 inside the case 1 can not continue to slip. The exhaust gas heat exchanger thus produced is now used in a brazing furnace, where under the action of a temperature of approximately 1000 ° C, the tube bundle 6 with the housing 1 soldered in one direction.

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines Abgaswärmetauschers für ein Kraftfahrzeug, bei welchem in ein vorgefertigtes Gehäuse (1) ein Abgas des Kraftfahrzeuges aufnehmendes Rohrbündel (6) eingeführt und anschließend mit dem Gehäuse (1) verlötet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) durch eine flächig angreifende Kraft (7) elastisch verformt wird, wobei das Rohrbündel (6) während des Angreifens der Kraft (7) in das Gehäuse (1) eingeführt wird und nach dem Positionieren des Rohrbündels (6) im Gehäuse (1) dieses von der Kraft (7) entlastet wird, wobei das Rohrbündel (6) im Inneren des Gehäuses (1) verspannt wird.Method for producing an exhaust gas heat exchanger for a motor vehicle, in which a prefabricated housing ( 1 ) an exhaust pipe of the motor vehicle receiving tube bundle ( 6 ) and then with the housing ( 1 ), characterized in that the housing ( 1 ) by a surface attacking force ( 7 ) is elastically deformed, wherein the tube bundle ( 6 ) during the attack of the force ( 7 ) in the housing ( 1 ) and after positioning the tube bundle ( 6 ) in the housing ( 1 ) this from the force ( 7 ), whereby the tube bundle ( 6 ) inside the housing ( 1 ) is tightened. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (7) an dem, einen nicht rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Gehäuse (1) angreift.Method according to claim 1, characterized in that the force ( 7 ) at the, a non-rectangular cross-section housing ( 1 ) attacks. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht rechteckförmige Querschnitt des Gehäuses (1) durch zwei nach außen gewölbt ausgebildete Seiten (2, 3) des Gehäuses (1) gebildet wird, welche einander gegenüber liegen, wobei die Kraft (7) flächig an mindestens einer der gewölbt ausgebildeten Seiten (2, 3) des Gehäuses (1) angreift.A method according to claim 2, characterized in that the non-rectangular cross-section of the housing ( 1 ) by two outwardly arched sides ( 2 . 3 ) of the housing ( 1 ), which are opposite each other, wherein the force ( 7 ) flat on at least one of the arched sides ( 2 . 3 ) of the housing ( 1 ) attacks. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Gehäuses (1) annähernd als Flachoval ausgebildet ist, dessen die beiden gewölbten Seiten (2, 3) verbindenden Seitenwänden (4, 5) annähernd gerade geformt sind.Method according to claim 3, characterized in that the cross-section of the housing ( 1 ) is formed approximately as a flat oval, whose two curved sides ( 2 . 3 ) connecting side walls ( 4 . 5 ) are approximately straight. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächig angreifende Kraft (7) durch eine Presse ausgeübt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the surface acting force ( 7 ) is exercised by a press. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrbündel (6) vor dem Einführen in das Gehäuse (1) an seiner dem Innenraum des Gehäuses (1) zugewandten Fläche mit einem Lötmittel versehen wird und nach Entlastung des Gehäuses (1) das Rohrbündel (6) mit dem Gehäuse (1) verlötet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tube bundle ( 6 ) before insertion into the housing ( 1 ) at its the interior of the housing ( 1 ) facing surface is provided with a solder and after discharge of the housing ( 1 ) the tube bundle ( 6 ) with the housing ( 1 ) is soldered. Verfahren flach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Edelstahl hergestellt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 1 ) is made of stainless steel.
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