DE102011076641B4

DE102011076641B4 - Heat transfer arrangement and heat exchanger

Info

Publication number: DE102011076641B4
Application number: DE102011076641.3A
Authority: DE
Inventors: Angela Hettel; Jörg Oesterle; Anika Bürkle; Ming Dong; Arnulf Spieth; Georg Wirth
Original assignee: Purem GmbH
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2023-02-23
Anticipated expiration: 2031-05-28
Also published as: DE102011076641A1

Abstract

Anordnung zur Wärmeübertragung zwischen einem zum Führen eines Fluids geeigneten Rohrkörper (2) und einem damit in Kontakt stehenden Kontaktkörper (3),- wobei der Kontaktkörper (3) eine dem Rohrkörper (2) zugewandte Kontaktfläche (4) aufweist, mit welcher der Kontaktkörper (3) mit einer dem Kontaktkörper (3) zugewandten Gegenkontaktfläche (5) des Rohrkörpers (2) in Kontakt steht,- wobei der Rohrkörper (2) eine Rohrwand (22) aufweist, die einen Innenraum (21) des Rohrkörpers (2) umschließt und die einen die Gegenkontaktfläche (5) aufweisenden Kontaktbereich (23) aufweist, dadurch gekennzeichnet,- dass die Rohrwand (22) im Kontaktbereich (23) eine größere Steifigkeit aufweist als in daran angrenzenden Wandbereichen (24), indem die Rohrwand (22) im Kontaktbereich (23) eine größere Wandstärke (25) aufweist und/oder aus einem anderen Material besteht als in den daran angrenzenden Wandbereichen (24),- dass die Rohrwand (22) aus mehreren Wandabschnitten, welche den jeweiligen Kontaktbereich (23) und den jeweiligen daran angrenzenden Wandbereich (24) bilden, zusammengebaut ist.Arrangement for heat transfer between a tubular body (2) suitable for conducting a fluid and a contact body (3) in contact therewith, - the contact body (3) having a contact surface (4) facing the tubular body (2), with which the contact body ( 3) is in contact with a counter-contact surface (5) of the tubular body (2) facing the contact body (3), the tubular body (2) having a tubular wall (22) which encloses an interior space (21) of the tubular body (2) and which has a contact area (23) having the counter-contact surface (5), characterized in that the pipe wall (22) has greater rigidity in the contact area (23) than in the wall areas (24) adjoining it, in that the pipe wall (22) in the contact area (23) has a greater wall thickness (25) and/or consists of a different material than the adjoining wall areas (24), - that the tube wall (22) consists of several wall sections which define the respective contact area ( 23) and the respective adjacent wall area (24) is assembled.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Wärmeübertragung zwischen einem zum Führen eines Fluids geeigneten Rohrkörper und einem damit in Kontakt stehenden Kontaktkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Wärmeübertrager, der mit wenigstens einer derartigen Anordnung zur Wärmeübertragung ausgestattet ist.The present invention relates to an arrangement for heat transfer between a tubular body suitable for conducting a fluid and a contact body in contact therewith according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a heat exchanger which is equipped with at least one such arrangement for heat transfer.

In vielen Bereichen der Technik ist es erforderlich, zwischen einem Rohrkörper, der ein Fluid führt, und einem damit in Kontakt stehenden Kontaktkörper eine möglichst effektive Wärmeübertragung zu erzielen. Beispielsweise soll Wärme aus dem Fluid in den Kontaktkörper eingeleitet werden oder soll umgekehrt Wärme aus dem Kontaktkörper in das Fluid übertragen und abgeführt werden. Somit kommen derartige Wärmeübertragungsanordnungen zum Kühlen oder zum Heizen eines Kontaktkörpers mittels einer Fluidströmung zur Anwendung. Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass es sich beim Kontaktkörper ebenfalls um ein fluidführendes Rohr handelt, so dass über die Anordnung letztlich Wärme von dem einen Fluid in das andere Fluid übertragen werden kann.In many areas of technology, it is necessary to achieve the most effective possible heat transfer between a tubular body that carries a fluid and a contact body that is in contact with it. For example, heat is to be introduced from the fluid into the contact body or, conversely, heat is to be transferred from the contact body into the fluid and dissipated. Such heat transfer arrangements are therefore used for cooling or for heating a contact body by means of a fluid flow. In principle, it is possible for the contact body to also be a fluid-carrying tube, so that heat can ultimately be transferred from one fluid to the other fluid via the arrangement.

Bei modernen Anwendungen kommen thermoelektrische Wandler bzw. thermoelektrische Generatoren zum Einsatz, die eine Temperaturdifferenz in eine Spannungsdifferenz wandeln bzw. einen Wärmestrom in einen elektrischen Strom wandeln. Derartige thermoelektrische Generatoren arbeiten nach dem sogenannten Seebeck-Effekt, der dem umgekehrten Peltier-Effekt entspricht. Dementsprechend funktionieren thermoelektrischen Generatoren analog zu Peltier-Elementen. In einem Wärmeübertrager können nun derartige thermoelektrische Generatoren jeweils zwischen einem Warmrohr, das ein wärmeabgebendes Fluid führt, und einem Kaltrohr angeordnet sein, das ein wärmeaufnehmendes Fluid führt. In modern applications, thermoelectric converters or thermoelectric generators are used, which convert a temperature difference into a voltage difference or a heat flow into an electric current. Such thermoelectric generators work according to the so-called Seebeck effect, which corresponds to the reverse Peltier effect. Accordingly, thermoelectric generators work in the same way as Peltier elements. In a heat exchanger, such thermoelectric generators can each be arranged between a hot tube, which carries a heat-emitting fluid, and a cold tube, which carries a heat-absorbing fluid.

Die Temperaturdifferenz zwischen Warmrohr und Kaltrohr liegt dann am jeweiligen Generator bzw. Wandler an und kann in elektrischen Strom gewandelt werden.The temperature difference between the warm tube and the cold tube is then applied to the respective generator or converter and can be converted into electricity.

Bei all diesen Anwendungen ist es zur Realisierung einer möglichst hohen Effizienz der Wärmeübertragung erforderlich, dass ein flächiger Kontakt zwischen dem jeweiligen Rohrkörper und dem jeweiligen Kontaktkörper vorliegt, und zwar über den gesamten Temperaturbereich, den die Anordnung während eines ordnungsgemäßen Betriebs durchläuft. Um die gewünschte flächige Kontaktierung zu gewährleisten und um den Wärmeübertrag zu verbessern, ist es grundsätzlich möglich, den Rohrkörper und den Kontaktkörper mit Hilfe einer Vorspannkraft aneinander anzudrücken. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei Rohrkörpern häufig eine Beulung eintritt, wenn die Vorspannkraft zu groß gewählt ist. Durch die Beulung kann der Rohrkörper bereichsweise vom Kontaktkörper abheben, so dass der vormals flächige Kontakt zum Kontaktkörper streifenförmig oder linienförmig wird, was die Wärmeübertragung erheblich beeinträchtigt. Hinzu kommen Wärmedehnungseffekte, bei denen sich der jeweilige Rohrkörper, der jeweilige Kontaktkörper sowie Vorspannmittel zum Erzeugen der Vorspannkraft unterschiedlich ausdehnen können, wodurch es zu einer Veränderung der Vorspannkraft kommen kann, so dass die Beulung des Rohrkörpers beispielsweise erst bei höheren Temperaturen auftritt.In all of these applications, in order to achieve the highest possible efficiency of heat transfer, there must be areal contact between the respective tubular body and the respective contact body, specifically over the entire temperature range through which the arrangement runs during proper operation. In order to ensure the desired areal contact and to improve the heat transfer, it is fundamentally possible to press the tubular body and the contact body against one another with the aid of a prestressing force. However, it has been shown that buckling often occurs in tubular bodies if the prestressing force is too large. As a result of the bulging, the tubular body can lift off from the contact body in some areas, so that the previously flat contact with the contact body becomes strip-shaped or linear, which significantly impairs the heat transfer. In addition, there are thermal expansion effects, in which the respective tubular body, the respective contact body and prestressing means for generating the prestressing force can expand differently, which can lead to a change in the prestressing force, so that the buckling of the tubular body only occurs at higher temperatures, for example.

Eine gattungsgemäße Wärmeübertrageranordnung ist aus der AT 508 401 A1 bekannt und zeichnet sich dadurch aus, dass der Kontaktkörper eine dem Rohrkörper zugewandte Kontaktfläche aufweist, mit welcher der Kontaktkörper mit einer dem Kontaktkörper zugewandten Gegenkontaktfläche des Rohrkörpers in Kontakt steht, und dass der Rohrkörper eine Rohrwand aufweist, die einen Innenraum des Rohrkörpers umschließt und die einen die Gegenkontaktfläche aufweisenden Kontaktbereich aufweist. Bei der bekannten Wärmeübertrageranordnung wird für eine gute Wärmeübertragung eine vorgespannte Abstützung dadurch erzeugt, dass die Gegenkontaktfläche des Rohrkörpers zur Kontaktfläche hin konvex gewölbt ist und durch die Montage elastisch in die Ebene der Kontaktfläche gebogen wird.A generic heat exchanger arrangement is from AT 508 401 A1 known and is characterized in that the contact body has a contact surface facing the tubular body, with which the contact body is in contact with a counter-contact surface of the tubular body facing the contact body, and in that the tubular body has a tubular wall which encloses an interior of the tubular body and which one having the contact area having the counter-contact surface. In the known heat exchanger arrangement, a prestressed support is produced for good heat transfer in that the mating contact surface of the tube body is convexly arched towards the contact surface and is elastically bent into the plane of the contact surface by the assembly.

Eine ähnliche Wärmeübertrageranordnung ist aus der DE 10 2009 013 535 A1 bekannt.A similar heat exchanger arrangement is from DE 10 2009 013 535 A1 known.

Weitere Wärmeübertrageranordnungen sind aus der DE 10 2008 002 096 A1 , aus der DE 10 2005 048 227 A1 und aus der DE 37 04 215 A1 bekannt.More heat exchanger assemblies are from DE 10 2008 002 096 A1 , from the DE 10 2005 048 227 A1 and from the DE 37 04 215 A1 known.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Wärmeübertragungsanordnung bzw. für einen Wärmeübertrager eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine besonders effektive Wärmeübertragung auszeichnet.The present invention deals with the problem of specifying an improved embodiment for a heat transfer arrangement or for a heat exchanger, which is characterized in particular by particularly effective heat transfer.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Wärmeübertragungsanordnung, bei welcher der Kontaktkörper eine dem Rohrkörper zugewandte Kontaktfläche aufweist, mit welcher der Kontaktkörper mit einer den Kontaktkörper zugewandten Gegenkontaktfläche des Rohrkörpers in Kontakt steht, und bei welcher der Kontaktkörper eine Rohrwand aufweist, die einen Innenraum des Rohrkörpers umschließt und die einen die Gegenkontaktfläche aufweisenden Kontaktbereich aufweist, die Rohrwand im Kontaktbereich mit einer größeren Steifigkeit auszustatten als in daran angrenzenden Wandbereichen der Rohrwand. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, dass gegebenenfalls im Rohrkörper auftretende Deformationen aufgrund einer Verspannung der Wärmeübertragungsanordnung bevorzugt in den an dem Kontaktbereich angrenzenden Wandbereichen stattfinden. Die höhere Steifigkeit des Kontaktbereichs schützt somit den Kontaktbereich vor Deformationen, da überhöhte Spannungen durch Verformungen in den angrenzenden Wandbereichen, die gegenüber dem Kontaktbereich eine reduzierte Steifigkeit aufweisen, vorzugsweise elastisch aufgenommen werden. Da sich somit die Gegenkontaktfläche am formstabilen Kontaktbereich befindet, ist die Gefahr reduziert, dass sich die intensive Kontaktierung zwischen Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche aufgrund einer überhöhten Verspannung reduziert oder verschlechtert. Somit kann auch für wechselnde Verspannungen zuverlässig eine effektive flächige Kontaktierung zwischen Rohrkörper und Kontaktkörper gewährleistet werden.The invention is based on the general idea of a heat transfer arrangement in which the contact body has a contact surface facing the tubular body, with which the contact body has a counter-contact surface of the tubular body facing the contact body is in contact, and in which the contact body has a tube wall which encloses an interior space of the tube body and which has a contact area having the counter-contact surface, to provide the tube wall with greater rigidity in the contact area than in wall areas of the tube wall adjoining it. This measure ensures that any deformations that may occur in the tube body due to a distortion of the heat transfer arrangement preferably take place in the wall regions adjacent to the contact region. The greater rigidity of the contact area thus protects the contact area from deformation, since excessive stresses caused by deformations in the adjoining wall areas, which have a reduced rigidity compared to the contact area, are preferably absorbed elastically. Since the counter-contact surface is thus located on the dimensionally stable contact area, the risk is reduced that the intensive contact between the contact surface and counter-contact surface will be reduced or worsened due to excessive tension. Thus, an effective, planar contacting between tubular body and contact body can be reliably ensured even for changing tensions.

Die hier beschriebenen benachbarten Bereiche sind dabei innerhalb eines Querschnitts des jeweiligen Rohrkörpers, der quer zur Längsmittelachse des Rohrkörpers verläuft, in der Umfangsrichtung zueinander benachbart, grenzen also im Profil des Rohrkörpers aneinander an.The adjacent regions described here are adjacent to one another in the circumferential direction within a cross section of the respective tubular body, which runs transversely to the longitudinal central axis of the tubular body, ie border one another in the profile of the tubular body.

Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Lösung weist die Rohrwand im Kontaktbereich eine größere Wandstärke auf als in den daran angrenzenden Wandbereichen. Beispielsweise kann die Wandstärke der Rohrwand im Kontaktbereich zumindest zweimal so groß sein wie die Wandstärke der Rohrwand in den angrenzenden Wandbereichen. Durch die erhöhte Wandstärke ergibt sich automatisch eine erhöhte Steifigkeit, was mit vergleichsweise wenig Aufwand realisierbar ist. Insbesondere wird dadurch die erhöhte Steifigkeit innerhalb der Wandstruktur realisiert.According to a first solution according to the invention, the pipe wall has a greater wall thickness in the contact area than in the wall areas adjoining it. For example, the wall thickness of the pipe wall in the contact area can be at least twice as large as the wall thickness of the pipe wall in the adjacent wall areas. The increased wall thickness automatically results in increased rigidity, which can be achieved with comparatively little effort. In particular, the increased rigidity within the wall structure is realized as a result.

Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung, die zusätzlich oder alternativ zur vorstehend genannten ersten erfindungsgemäßen Lösung realisierbar ist, besteht die Rohrwand im Kontaktbereich aus einem anderen Material als in den daran angrenzenden Wandbereichen. Beispielsweise können zur Realisierung des Kontaktbereichs und der daran angrenzenden Wandbereiche unterschiedliche Legierungen verwendet werden, die sich durch ihre Federsteifigkeit voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann der Kontaktbereich vergleichsweise steif sein, während die angrenzenden Wandbereiche vergleichsweise biegeweich realisiert sein können.According to a second solution according to the invention, which can be implemented in addition or as an alternative to the above-mentioned first solution according to the invention, the pipe wall consists of a different material in the contact area than in the wall areas adjoining it. For example, different alloys can be used to realize the contact area and the wall areas adjoining it, which differ from one another in terms of their spring stiffness. For example, the contact area can be comparatively stiff, while the adjoining wall areas can be made comparatively flexible.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Rohrwand in den an den Kontaktbereich angrenzenden Wandbereichen in einer Vorspannrichtung federelastisch verformbar sein, in welcher eine Vorspannkraft in einem verspannten Zustand der Anordnung den Kontaktkörper gegen den Rohrkörper andrückt. Durch die Federelastizität der an den Kontaktbereich angrenzenden Wandbereichen können die Vorspannkräfte durch elastische Deformation dieser Wandbereiche aufgenommen werden. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass sich die Kontaktbereiche durch die Vorspannung nicht in unerwünschter Weise verformen.According to another embodiment, the tube wall can be elastically deformable in the wall regions adjoining the contact area in a prestressing direction in which a prestressing force presses the contact body against the tube body in a stressed state of the arrangement. Due to the spring elasticity of the wall areas adjoining the contact area, the prestressing forces can be absorbed by elastic deformation of these wall areas. In this way it can be ensured that the contact areas are not deformed in an undesired manner as a result of the prestress.

Insbesondere können somit die an den Kontaktbereich angrenzenden Wandbereiche durch Federbereiche gebildet sein, die in der Vorspannrichtung federelastisch verformbar sind. Alternativ dazu kann die Rohrwand in den an den Kontaktbereich angrenzenden Wandbereichen jeweils zumindest einen Federbereich aufweisen, der in einer Vorspannrichtung federelastisch ist, in welcher eine Vorspannkraft in einem verspannten Zustand der Anordnung den Kontaktkörper gegen den Rohrkörper andrückt. Ein derartiger Federbereich kann beispielsweise im Profil nach Art eines Wellbalgs ausgestaltet sein, also ein Wellenprofil besitzen.In particular, the wall areas adjoining the contact area can thus be formed by spring areas which are elastically deformable in the prestressing direction. Alternatively, the pipe wall can have at least one spring area in the wall areas adjoining the contact area, which is resilient in a prestressing direction in which a prestressing force presses the contact body against the pipe body in a stressed state of the arrangement. Such a spring area can, for example, be configured in profile in the manner of a corrugated bellows, that is to say have a corrugated profile.

Erfindungsgemäß ist die Rohrwand aus mehreren Wandabschnitten, welche den jeweiligen Kontaktbereich und den jeweiligen daran angrenzenden Wandbereich bilden, zusammengebaut. Hierdurch lassen sich innerhalb der Rohrwand die Bereiche unterschiedlicher Steifigkeit besonders einfach realisieren, indem unterschiedlich steife Wandabschnitte zur Rohrwand zusammengebaut werden. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Weiterbildung, bei welcher der Rohrkörper als sogenanntes „Tailored Tube“ konzipiert ist. Bei einem Tailored Tube wird der Rohrkörper mit Hilfe eines Tailored Blanks hergestellt, nämlich aus einem Blech, das quer zu seiner Längsrichtung wenigstens zwei Bereiche unterschiedlicher Materialstärke und/oder Materialart aufweist. Aus einem derartigen Tailored Blank wird dann in üblicher Weise ein Rohrkörper geformt, indem der Blechkörper um eine parallel zu seiner Längsachse verlaufende Biegeachse gebogen wird, bis seine Seitenränder als Umfangsenden tangential auf Stoß gebracht sind und im Stoß miteinander verbunden werden. Auf diese Weise lassen sich innerhalb des Rohrkörpers vergleichsweise einfach in der Umfangsrichtung Bereiche mit unterschiedlicher Wandstärke und/oder aus unterschiedlichen Materialien bzw. Werkstoffen herstellen.According to the invention, the pipe wall is assembled from several wall sections, which form the respective contact area and the respective wall area adjoining it. As a result, the areas of different rigidity can be realized particularly easily within the pipe wall by assembling wall sections of different rigidity to form the pipe wall. A development in which the tubular body is designed as a so-called “tailored tube” is particularly advantageous. In the case of a tailored tube, the tubular body is produced with the aid of a tailored blank, namely from a metal sheet which has at least two areas of different material thickness and/or material type transversely to its longitudinal direction. A tubular body is then formed from such a tailored blank in the usual manner by bending the sheet metal body about a bending axis running parallel to its longitudinal axis until its side edges are brought tangentially to butt as circumferential ends and are connected to one another at the butt. In this way, areas with different wall thicknesses and/or made of different materials can be produced comparatively easily in the circumferential direction within the tubular body.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann im Innenraum des Rohrkörpers eine Stützstruktur angeordnet sein, die sich in einem verspannten Zustand der Anordnung, in dem eine Vorspannkraft den Kontaktkörper in einer Vorspannrichtung gegen den Rohrkörper andrückt, an zwei einander gegenüberliegenden Innenseiten des Rohrkörpers in der Vorspannrichtung abstützt. Während die an den Kontaktbereich angrenzenden Wandbereiche den steifen Kontaktbereich nur entlang seiner Seitenränder abstützen, kann die hier vorgestellte Stützstruktur den Kontaktbereich auch zwischen dessen Seitenrändern abstützen. Hierdurch lässt sich insbesondere eine Durchbiegung des Kontaktbereichs reduzieren. Gleichzeitig wird dadurch die Belastung der an den Kontaktbereich angrenzenden Wandbereiche reduziert.According to another advantageous embodiment, in the interior of the tubular body a support structure may be arranged, which in a clamped state of the arrangement, in which a prestressing force presses the contact body in a prestressing direction against the tubular body, is supported on two opposite inner sides of the tubular body in the prestressing direction. While the wall areas adjoining the contact area only support the rigid contact area along its side edges, the support structure presented here can also support the contact area between its side edges. In this way, in particular, a deflection of the contact area can be reduced. At the same time, this reduces the load on the wall areas adjoining the contact area.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Stützstruktur in der Vorspannrichtung federelastisch ausgestaltet sein. Dementsprechend nimmt die Stützstruktur die Vorspannkraft elastisch auf. Insbesondere können dadurch auch sich ändernde Vorspannkräfte kompensiert werden.In an advantageous development, the support structure can be designed to be resilient in the prestressing direction. Accordingly, the support structure elastically absorbs the prestressing force. In particular, changing prestressing forces can also be compensated for in this way.

Die Kontaktierung zwischen Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche kann unmittelbar bzw. direkt erfolgen. Ebenso ist es möglich, die Kontaktierung mittels einer Wärmeleitschicht mittelbar bzw. indirekt zu realisieren. Dementsprechend kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zwischen der Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche eine Wärmeleitschicht angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher die Kontaktfläche eine derartige Wärmeleitschicht aufweist, nämlich insbesondere in Form einer Beschichtung. Zusätzlich oder alternativ kann die Gegenkontaktfläche eine derartige Wärmeleitschicht aufweisen, nämlich insbesondere in Form einer Beschichtung. Eine derartige Wärmeleitschicht zeichnet sich durch eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit aus und kann die Wärmeübertragung zwischen Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche verbessern. Anstelle einer Beschichtung kann zur Realisierung der Wärmeleitschicht auch eine Paste oder eine Folie aus Wärmeleitmaterial verwendet werden, die zwischen Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche angeordnet ist.The contacting between the contact surface and counter-contact surface can take place immediately or directly. It is also possible to implement the contact directly or indirectly by means of a thermally conductive layer. Accordingly, according to an advantageous embodiment, a thermally conductive layer can be arranged between the contact surface and the counter-contact surface. A development in which the contact surface has such a heat-conducting layer, namely in particular in the form of a coating, is particularly advantageous. In addition or as an alternative, the counter-contact surface can have such a thermally conductive layer, namely in particular in the form of a coating. Such a thermally conductive layer is distinguished by a particularly high level of thermal conductivity and can improve the heat transfer between the contact surface and counter-contact surface. Instead of a coating, a paste or a foil made of thermally conductive material can also be used to implement the thermally conductive layer, which is arranged between the contact surface and counter-contact surface.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Kontaktfläche und die Gegenkontaktfläche eben ausgestaltet sein. Hierdurch vereinfacht sich die Montage, während gleichzeitig die gewünschte optimale flächige Kontaktierung realisierbar ist. Bemerkenswert ist, dass die Steifigkeit des Kontaktbereichs zweckmäßig so gewählt ist, dass seine Gegenkontaktfläche auch im unverspannten Zustand der Wärmeübertragungsanordnung eben ist.In another embodiment, the contact surface and the counter-contact surface can be flat. This simplifies assembly, while at the same time the desired, optimal, planar contact can be realized. It is noteworthy that the rigidity of the contact area is expediently chosen such that its counter-contact surface is flat even when the heat transfer arrangement is not braced.

Zweckmäßig handelt es sich beim Kontaktkörper um einen thermoelektrischen Generator. Über den Rohrkörper kann dann - je nach Positionierung der Wärmeübertragungsanordnung - Wärme dem thermoelektrischen Generator zugeführt werden, nämlich an dessen Warmseite, oder Wärme vom thermoelektrischen Generator abgeführt werden, nämlich an dessen Kaltseite. Dementsprechend kann es sich beim Rohrkörper (je nach Positionierung am thermoelektrischen Generator - um ein Abgas einer Brennkraftmaschine führendes Rohr oder um ein Kühlmittel, insbesondere einer Brennkraftmaschine, führendes Rohr handeln.The contact body is expediently a thermoelectric generator. Depending on the positioning of the heat transfer arrangement, heat can then be supplied to the thermoelectric generator via the tubular body, namely on its warm side, or heat can be removed from the thermoelectric generator, namely on its cold side. Accordingly, the tubular body (depending on the positioning on the thermoelectric generator) can be a pipe carrying an exhaust gas of an internal combustion engine or a pipe carrying a coolant, in particular of an internal combustion engine.

Insbesondere ist es daher auch möglich, am selben Kontaktkörper zwei derartige Wärmeübertragungsanordnungen zu realisieren, nämlich an zwei voneinander abgewandten Kontaktflächen.In particular, it is therefore also possible to implement two such heat transfer arrangements on the same contact body, namely on two contact surfaces facing away from one another.

Die hier vorgestellte Wärmeübertragungsanordnung kann somit insbesondere in einem Wärmeübertrager für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, verwendet werden, um einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager herzustellen. Ein derartiger Wärmeübertrager umfasst zumindest ein Warmrohr zum Führen eines wärmeabgebenden Fluids, wie zum Beispiel Abgas, zumindest ein Kaltrohr zum Führen eines wärmeaufnehmenden Fluids, zum Beispiel ein Kühlmittel, und zumindest einen thermoelektrischen Generator zum Umwandeln einer Temperaturdifferenz in elektrische Spannung. Dabei ist der jeweilige thermoelektrische Generator jeweils zwischen einem Kaltrohr und einem Warmrohr angeordnet und insbesondere mit diesen verspannt. Besagte Anordnung des jeweiligen thermoelektrischen Generators mit dem jeweiligen Rohr ist dabei als erfindungsgemäße Wärmeübertragungsanordnung ausgestaltet, wobei dann der Rohrkörper der Wärmeübertragungsanordnung durch das jeweilige Rohr, also durch ein Warmrohr oder durch ein Kaltrohr gebildet ist, während der Kontaktkörper der Wärmeübertragungsanordnung durch den jeweiligen thermoelektrischen Generator gebildet ist. In diesem Fall besitzt der Kontaktkörper somit zwei voneinander abgewandte Kontaktflächen. Sofern innerhalb des Wärmeübertragers ein Stapel aus einer Abfolge von mehreren Warmrohren und Kaltrohren mit zwischengeschalteten thermoelektrischen Generatoren vorgesehen ist, besitzt auch das jeweilige Rohr zwei voneinander abgewandte Gegenkontaktflächen und dementsprechend zwei voneinander abgewandte Kontaktbereiche, die über zwei dem Profil bzw. im Querschnitt, also in Umfangsrichtung dazwischen angeordnete angrenzende Wandbereiche miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten, in diesem Fall verbindet der jeweilige angrenzende Wandbereich die Seitenränder der beiden Kontaktbereiche miteinander.The heat transfer arrangement presented here can thus be used in particular in a heat exchanger for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, in order to produce a heat exchanger according to the invention. Such a heat exchanger comprises at least one hot pipe for conducting a heat-emitting fluid, such as exhaust gas, at least one cold pipe for conducting a heat-absorbing fluid, for example a coolant, and at least one thermoelectric generator for converting a temperature difference into electrical voltage. In this case, the respective thermoelectric generator is arranged between a cold tube and a warm tube and in particular braced with them. Said arrangement of the respective thermoelectric generator with the respective pipe is designed as a heat transfer arrangement according to the invention, in which case the tubular body of the heat transfer arrangement is formed by the respective pipe, i.e. by a warm pipe or by a cold pipe, while the contact body of the heat transfer arrangement is formed by the respective thermoelectric generator is. In this case, the contact body thus has two contact surfaces facing away from one another. If a stack consisting of a sequence of several hot tubes and cold tubes with thermoelectric generators connected in between is provided within the heat exchanger, the respective tube also has two counter-contact surfaces facing away from one another and accordingly two contact areas facing away from one another, which extend over two the profile or in the cross-section, i.e. in the circumferential direction adjacent wall regions arranged in between are connected to one another. In other words, in this case the respective adjoining wall area connects the side edges of the two contact areas to one another.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to identical or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

1 einen stark vereinfachten Querschnitt durch eine konventionelle Wärmeübertragungsanordnung im verspannten Zustand,
2 einen stark vereinfachten Querschnitt durch einen konventionellen Wärmeübertrager,
3 einen Querschnitt wie in 1, jedoch bei einer erfindungsgemäßen Wärmeübertrageranordnung,
4 einen Querschnitt wie in 3, jedoch im unverspannten Zustand,
5 einen Querschnitt wie in 3, jedoch bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform.

They show, each schematically,

1 a highly simplified cross section through a conventional heat transfer arrangement in the clamped state,
2 a highly simplified cross section through a conventional heat exchanger,
3 a cross section as in 1 , but with a heat exchanger arrangement according to the invention,
4 a cross section as in 3 , but in the unstressed state,
5 a cross section as in 3 , but in a different embodiment of the invention.

Entsprechend 1 umfasst eine Anordnung 1 zur Wärmeübertragung, die im Folgenden auch als Wärmeübertragungsanordnung 1 bezeichnet wird, einen Rohrkörper 2 und einen Kontaktkörper 3. Der Rohrkörper 2 dient zum Führen eines Fluids, bei dem es sich um eine Flüssigkeit oder um ein Gas handeln kann. Der Kontaktkörper 3 ist bevorzugt ein thermoelektrischer Wandler oder thermoelektrischer Generator 15. Grundsätzlich kann es sich hierbei jedoch auch um ein anderes Bauteil handeln, von dem Wärme abgeführt oder dem Wärme zugeführt werden muss. Die Anordnung 1 dient zur Wärmeübertragung zwischen dem Rohrkörper 2 und dem Kontaktkörper 3, der hierzu mit dem Rohrkörper 2 in Kontakt steht, und zwar entweder direkt wie in den 1 und 3 bis 5 oder indirekt wie in 2, nämlich über eine Wärmeleitschicht 19. Rohrkörper 2 und Kontaktkörper 3 sind separate Bauteile, die insbesondere lose aneinander anliegen, also nicht aneinander befestigt sind. Es ist jedoch grundsätzlich auch eine Ausführungsform möglich, bei der Rohrkörper 2 und Kontaktkörper 3 aneinander befestigt sein können, zum Beispiel durch Verklebung, Verlötung, Verschweißung.Accordingly 1 comprises an arrangement 1 for heat transfer, which is also referred to below as heat transfer arrangement 1, a tubular body 2 and a contact body 3. The tubular body 2 is used to conduct a fluid, which can be a liquid or a gas. The contact body 3 is preferably a thermoelectric converter or thermoelectric generator 15. In principle, however, this can also be another component from which heat must be dissipated or to which heat must be supplied. The arrangement 1 is used for heat transfer between the tubular body 2 and the contact body 3, which is in contact with the tubular body 2 for this purpose, either directly as in FIGS 1 and 3 until 5 or indirectly as in 2 , namely via a thermally conductive layer 19. Tubular body 2 and contact body 3 are separate components which in particular rest loosely on one another, that is to say are not fastened to one another. In principle, however, an embodiment is also possible in which the tubular body 2 and the contact body 3 can be fastened to one another, for example by gluing, soldering, or welding.

Der Kontaktkörper 3 weist eine dem Rohrkörper 2 zugewandte Kontaktfläche 4 auf. Der Rohrkörper 2 weist eine dem Kontaktkörper 3 zugewandte Gegenkontaktfläche 5 auf. Der Kontaktkörper 3 steht mit seiner Kontaktfläche 4 mit der Gegenkontaktfläche 5 des Rohrkörpers 2 in Kontakt. In dem in 1 gezeigten verspannten Zustand der Anordnung 1 wirkt eine durch Pfeile angedeutete Vorspannkraft 6, die den Kontaktkörper 3 in einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Vorspannrichtung 7 gegen den Rohrkörper 2 andrückt. Hierdurch wird eine flächige Kontaktierung zwischen Kontaktfläche 4 und Gegenkontaktfläche 5 realisiert.The contact body 3 has a contact surface 4 facing the tubular body 2 . The tubular body 2 has a counter-contact surface 5 facing the contact body 3 . The contact body 3 is in contact with its contact surface 4 with the counter-contact surface 5 of the tubular body 2 . in the in 1 shown clamped state of the arrangement 1 is indicated by arrows biasing force 6, which presses the contact body 3 in a biasing direction 7 indicated by a double arrow against the tubular body 2 acts. In this way, a planar contact between the contact surface 4 and the mating contact surface 5 is realized.

In einem Innenraum 21 des Rohrkörpers 2 kann eine Stützstruktur 8 angeordnet sein. Im verspannten Zustand gemäß 1 stützt sich die Stützstruktur 8 an zwei Innenseiten 9 und 10 des Rohrkörpers 2, die einander gegenüberliegen, in der Vorspannrichtung 7 ab. Eine effektive Abstützung bzw. Kraftübertragung kann zwischen den einander gegenüberliegenden Innenseiten 9, 10 realisiert werden.A support structure 8 can be arranged in an interior space 21 of the tubular body 2 . In the clamped state according to 1 the support structure 8 is supported on two opposite inner sides 9 and 10 of the tubular body 2 in the prestressing direction 7 . An effective support or power transmission can be realized between the opposite inner sides 9, 10.

Die Kontaktfläche 4 des Kontaktkörpers 3 kann im verspannten und im unverspannten Zustand im Querschnitt des Kontaktkörpers 3 eben sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Gegenkontaktfläche 5 des Rohrkörpers 2 im verspannten Zustand und insbesondere auch im unverspannten Zustand im Querschnitt des Rohrkörpers 2 eben sein. Im verspannten Zustand bzw. im montierten Zustand liegen die Kontaktfläche 4 und die Gegenkontaktfläche 5 im Querschnitt der Anordnung 1 bzw. im Querschnitt der Körper 2, 3 in einer Ebene 11 flächig aneinander an. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellbarkeit. Gleichzeitig wird eine kompakte Bauform realisiert.The contact surface 4 of the contact body 3 can be flat in the cross section of the contact body 3 in the clamped and in the unclamped state. Additionally or alternatively, the counter-contact surface 5 of the tubular body 2 can be flat in the cross section of the tubular body 2 in the clamped state and in particular also in the unclamped state. In the clamped state or in the mounted state, the contact surface 4 and the counter-contact surface 5 lie flat against one another in a plane 11 in the cross section of the arrangement 1 or in the cross section of the bodies 2, 3. This simplifies manufacturability. At the same time, a compact design is realized.

Gemäß 2 umfasst ein Wärmeübertrager 12, der bei einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Anwendung kommen kann, zumindest ein Warmrohr 13, das zum Führen eines wärmeabgebenden Fluids dient, sowie zumindest ein Kaltrohr 14, das zum Führen eines wärmeaufnehmenden Fluids dient. Beispielsweise können die Warmrohre 13 Abgase führen, die in der Abgasanlage von der Brennkraftmaschine abgeführt werden. Im Unterschied dazu können die Kaltrohre 14 Kühlmittel eines Kühlkreises der Brennkraftmaschine führen, der beispielsweise zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums genutzt werden kann.According to 2 comprises a heat exchanger 12, which can be used in an exhaust system of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, at least one warm pipe 13, which is used to conduct a heat-emitting fluid, and at least one cold pipe 14, which is used to conduct a heat-absorbing fluid. For example, the hot tubes 13 can carry exhaust gases that are discharged from the internal combustion engine in the exhaust system. In contrast to this, the cold pipes 14 can carry coolant of a cooling circuit of the internal combustion engine, which can be used, for example, to heat a vehicle interior.

Ferner umfasst der hier gezeigte Wärmeübertrager 12 zumindest einen thermoelektrischen Generator 15, mit dessen Hilfe eine Temperaturdifferenz in eine elektrische Spannung gewandelt werden kann. Der jeweilige thermoelektrische Generator 15 ist jeweils zwischen einem Kaltrohr 14 und einem Warmrohr 13 angeordnet und mit diesem verspannt. Eine entsprechende Vorspannkraft 6 ist wieder durch Pfeile angedeutet, ebenso wie die zugehörige Vorspannrichtung 7 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist.Furthermore, the heat exchanger 12 shown here comprises at least one thermoelectric generator 15, with the help of which a temperature difference can be converted into an electrical voltage. The respective thermoelectric generator 15 is arranged between a cold tube 14 and a hot tube 13 and braced with this. A corresponding prestressing force 6 is again indicated by arrows, just like the associated prestressing direction 7 is indicated by a double arrow.

In diesem Wärmeübertrager 12 bildet nun der jeweilige thermoelektrische Generator 15 mit dem jeweiligen Warmrohr 13 bzw. mit dem jeweiligen Kaltrohr 14 eine Wärmeübertragungsanordnung 1, die zuvor mit Bezug auf 1 näher erläutert worden ist. Geschweifte Klammern kennzeichnen dabei in 2 die realisierten Wärmeübertragungsanordnungen 1. Innerhalb der jeweiligen Wärmeübertragungsanordnung 1 bildet der thermoelektrische Generator 15 jeweils den Kontaktkörper 3, während das jeweilige Rohr, also entweder das Warmrohr 13 oder das Kaltrohr 14, den zugehörigen Rohrkörper 2 der Anordnung 1 bildet. Analog zu der in 1 gezeigten Ausführungsform ist im jeweiligen Rohr 13, 14 ebenfalls jeweils eine Stützstruktur 8 vorgesehen.In this heat exchanger 12, the respective thermoelectric generator 15 with the respective hot tube 13 or with the respective cold tube 14 now forms a heat transfer arrangement 1, which was previously described with reference to FIG 1 has been explained in more detail. Curly brackets denote in 2 the realized heat transfer arrangements 1. Within the respective heat transfer arrangement 1, the thermoelectric generator 15 forms the contact body 3, while the respective pipe, ie either the hot pipe 13 or the cold pipe 14, forms the associated pipe body 2 of the arrangement 1. Analogous to the in 1 In the embodiment shown, a support structure 8 is also provided in the respective pipe 13, 14.

Im gezeigten Beispiel sind drei Kaltrohre 14 und zwei Warmrohre 13 vorgesehen, so dass an entgegengesetzten Enden des Wärmeübertragers 12 hier oben und unten, je ein Kaltrohr 14 vorhanden ist. Dies ist im Hinblick auf die Energieübertragung auf die thermoelektrischen Generatoren 15 von Vorteil. Grundsätzlich kann jedes Warmrohr 13 und jedes Kaltrohr 14 einen Rohrkörper 2 der Anordnung 1 bilden. Es ist jedoch eine Ausführungsform möglich, bei der nur die Kaltrohre 14 als Rohrkörper 2 der Anordnung 1 ausgestaltet sind, während die Warmrohre 13 herkömmlich konfiguriert sein können. Alternativ ist es ebenso möglich, nur die Warmrohre 13 als Rohrkörper 2 der Anordnung 1 auszugestalten, während die Kaltrohre 14 herkömmlich konfiguriert sind.In the example shown, three cold tubes 14 and two warm tubes 13 are provided, so that at opposite ends of the heat exchanger 12 there is one cold tube 14 here at the top and at the bottom. This is advantageous with regard to the energy transfer to the thermoelectric generators 15 . In principle, each hot tube 13 and each cold tube 14 can form a tubular body 2 of the arrangement 1 . However, an embodiment is possible in which only the cold tubes 14 are designed as tube bodies 2 of the arrangement 1, while the hot tubes 13 can be conventionally configured. Alternatively, it is also possible to design only the hot tubes 13 as the tube body 2 of the arrangement 1, while the cold tubes 14 are conventionally configured.

Im gezeigten Beispiel der 2 sind sowohl die Kaltrohre 14 als auch die Warmrohre 13 Rohrkörper 2 im Sinne der Anordnung 1, wobei die dazwischen angeordneten thermoelektrischen Generatoren 15 jeweils einen Kontaktkörper 3 im Sinne der Anordnung 1 bilden. Da sich hier Warmrohre 13 und Kaltrohre 14 mit dazwischen angeordnetem thermoelektrischen Generator 15 abwechseln, bildet der jeweilige thermoelektrische Generator 15 gleichzeitig in zwei Anordnungen 1 den Kontaktkörper 3. Dementsprechend sind in 2 auf der rechten Seite vier Anordnungen 1 mit oben liegendem Rohrkörper 2 und unten liegenden Kontaktkörper 3 erkennbar, während in 2 links vier Anordnungen 1 mit oben liegendem Kontaktkörper 3 und unten liegendem Rohrkörper 2 erkennbar sind.In the example shown 2 Both the cold tubes 14 and the warm tubes 13 are tubular bodies 2 within the meaning of arrangement 1, with the thermoelectric generators 15 arranged between them each forming a contact body 3 within the meaning of arrangement 1. Since hot tubes 13 and cold tubes 14 alternate here with a thermoelectric generator 15 arranged in between, the respective thermoelectric generator 15 forms the contact body 3 simultaneously in two arrangements 1. Accordingly, in 2 on the right side four arrangements 1 can be seen with tubular body 2 on top and contact body 3 on the bottom, while in 2 four arrangements 1 with the contact body 3 lying on top and the tubular body 2 lying below can be seen on the left.

Zur Realisierung der Verspannung bzw. zum Einleiten der Vorspannkraft 6 weist der Wärmeübertrager 12 ein Gehäuse 16 auf, das im Beispiel zwei im Profil U-förmige Gehäuseteile 17 und 18 besitzt, die in der Vorspannrichtung 7 ineinander gesteckt sind, so dass nun beispielsweise mittels eines Spannbands oder einer Schweißverbindung oder einer Schraubverbindung oder dergleichen die Vorspannkraft 6 in die Gehäuseteile 17, 18 und über diese auf die Anordnungen 1 aufgebracht werden kann. Es ist klar, dass hier grundsätzlich auch beliebige andere geeignete Profile bzw. Formen für die Gehäuseteile 17, 18 verwendet werden können, wie zum Beispiel C-förmige, I-förmige, L-förmige und T-förmige Gehäuseteile 17, 18, solange das jeweilige Gehäuse 16 die gewünschte interne Vorspannung bzw. Verspannung zum Erzeugen der Vorspannkraft 6 realisieren kann.To realize the tension or to introduce the prestressing force 6, the heat exchanger 12 has a housing 16, which in the example has two housing parts 17 and 18 with a U-shaped profile, which are plugged into one another in the prestressing direction 7, so that now, for example, by means of a Clamping strap or a welded connection or a screw connection or the like, the prestressing force 6 can be applied to the housing parts 17, 18 and via this to the assemblies 1. It is clear that in principle any other suitable profile or shape can be used for the housing parts 17, 18, such as C-shaped, I-shaped, L-shaped and T-shaped housing parts 17, 18, as long as respective housing 16 can realize the desired internal bias or tension for generating the biasing force 6.

Die Anordnungen 1, die im Wärmeübertrager 12 der 2 verwendet werden, zeichnen sich außerdem dadurch aus, dass zwischen dem jeweiligen Rohr 13, 14 bzw. dem Rohrkörper 2 und dem jeweiligen thermoelektrischen Generator 15 bzw. dem Kontaktkörper 3 eine Wärmeleitschicht 19 angeordnet ist. Somit liegen Kontaktkörper 3 und Rohrkörper 2 in diesem Fall nicht direkt, sondern indirekt, nämlich über die jeweilige Wärmeleitschicht 19 aneinander an.The arrangements 1 in the heat exchanger 12 of 2 are also characterized in that between the respective pipe 13, 14 or the tubular body 2 and the respective thermoelectric generator 15 or the contact body 3, a heat conducting layer 19 is arranged. Thus, in this case, the contact body 3 and tubular body 2 do not bear directly against one another, but rather indirectly, namely via the respective heat-conducting layer 19 .

Generell kann bei allen Anordnungen 1 eine derartige Wärmeleitschicht 19 zwischen der Kontaktfläche 4 und der Gegenkontaktfläche 5 angeordnet sein. In diesem Fall kann die Wärmeleitschicht 19 dann als separates Bauteil, z.B. eine Folie, zwischen Kontaktkörper 3 und Rohrkörper 2 angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, die Wärmeleitschicht 19, z.B. in Form einer Beschichtung, als Bestandteil des Rohrkörpers 2 an dessen Gegenkontaktfläche 5 anzubringen. Zusätzlich oder alternativ kann eine solche Wärmeleitschicht 19, z.B. in Form einer Beschichtung, als Bestandteil des Kontaktkörpers 3 an dessen Kontaktfläche 4 angebracht sein. Soweit die Wärmeleitschicht 19 einen Bestandteil des Kontaktkörpers 3 oder der Kontaktfläche 4 bildet bzw. einen Bestandteil des Rohrkörpers 2 oder der Gegenkontaktfläche 5 bildet, erfolgt die Kontaktierung zwischen Rohrkörper 2 und Kontaktkörper 3 wieder direkt.In general, such a thermally conductive layer 19 can be arranged between the contact surface 4 and the counter-contact surface 5 in all arrangements 1 . In this case, the thermally conductive layer 19 can then be arranged as a separate component, e.g. a film, between the contact body 3 and the tubular body 2. It is also possible to attach the thermally conductive layer 19, e.g. in the form of a coating, as a component of the tubular body 2 to its counter-contact surface 5. Additionally or alternatively, such a thermally conductive layer 19, e.g. in the form of a coating, can be attached to the contact surface 4 of the contact body 3 as a component thereof. If the thermally conductive layer 19 forms part of the contact body 3 or the contact surface 4 or forms part of the tubular body 2 or the counter-contact surface 5, the contact between the tubular body 2 and the contact body 3 is again direct.

Sofern die jeweilige Wärmeleitschicht 19 als separates Element oder Bauteil realisiert ist, kann sie zum Beispiel aus einer Kohlenstofffolie oder aus einer Graphitfolie hergestellt sein oder bestehen, die zum Beispiel auf einer Glimmerbasis beruht. Ebenso kann die jeweilige Wärmeleitschicht 19 auf einer Silikonbasis beruhen. Alternativ sind auch Wärmeleitschichten 19 aus Kaptonfolien oder Aramidgewebe denkbar. Geeignet zur Herstellung einer solchen Wärmeleitschicht 19 ist grundsätzlich jedes Material mit vergleichsweise hoher Wärmeleitfähigkeit. Bevorzugt soll das jeweilige Material der Wärmeleitschicht 19 eine vergleichsweise hohe Nachgiebigkeit besitzen, beispielsweise um Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können, was den flächigen Kontakt und dementsprechend den Wärmeübergang zwischen den über die Wärmeleitschicht 19 miteinander kontaktierten Flächen 4, 5 verbessert.If the respective thermally conductive layer 19 is implemented as a separate element or component, it can be made or consist of a carbon foil or a graphite foil, for example, which is based on mica, for example. Likewise, the respective thermally conductive layer 19 can be based on a silicon base. Alternatively, thermally conductive layers 19 made of Kapton foils or aramid fabrics are also conceivable. In principle, any material with a comparatively high thermal conductivity is suitable for producing such a thermally conductive layer 19 . The respective material of the thermally conductive layer 19 should preferably have a comparatively high resilience, for example to be able to compensate for manufacturing tolerances, which improves the surface contact and accordingly the heat transfer between the surfaces 4, 5 that are in contact with one another via the thermally conductive layer 19.

Die Stützstruktur 8 ist den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen aus einem Bahnenmaterial 20 hergestellt, das beispielsweise wellenförmig gefaltet bzw. gewellt sein kann. Die einzelnen Wellen oder Falten des Bahnenmaterials 20 erstrecken sich dabei mit ihrer Erstreckungsrichtung bzw. Längsrichtung parallel zur Längsrichtung des Rohrkörpers 2. Besagte Längsrichtung steht in dem Querschnitt senkrecht auf der Querschnittsebene, also hier auch senkrecht auf der Zeichnungsebene.The support structure 8 is in the 1 and 2 shown embodiments made of a web material 20 which can be folded or corrugated, for example, wavy. The individual waves or folds of the web material 20 extend with their extension direction or longitudinal direction parallel to the longitudinal direction of the tubular body 2. Said longitudinal direction is perpendicular to the cross-sectional plane in the cross section, ie also perpendicular to the plane of the drawing.

Entsprechend den 1 bis 5 besitzt der jeweilige Rohrkörper 2 in den gezeigten Querschnitten eine Rohrwand 22, die den Innenraum 21 des Rohrkörpers 2 in der Umfangsrichtung umschließt. Diese Rohrwand 22 weist für jede Gegenkontaktfläche 5 einen Kontaktbereich 23 auf. Der jeweilige Kontaktbereich 23 erstreckt sich dabei in der Umfangsrichtung. Sofern die Anordnung 1 wie in 2 gezeigt verbaut wird, besitzt die Rohrwand 22 zwei derartige Kontaktbereiche 23, die an einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Innerhalb des Querschnitts liegen sich die beiden Kontaktbereiche 23 somit diametral gegenüber. An die Kontaktbereiche 23 grenzen innerhalb der Rohrwand 22 Wandbereiche 24 an, die sich in der Rohrwand 22 ebenfalls in der Umfangsrichtung erstrecken. Da hier genau zwei Kontaktbereiche 23 vorgesehen sind, sind auch genau zwei daran angrenzende Wandbereiche 24 vorgesehen, die im Querschnitt ebenfalls einander diametral gegenüberliegen. Besagte Wandbereiche 24 grenzen dabei in der Umfangsrichtung an die Kontaktbereiche 23 an und verbinden die Kontaktbereiche 23 miteinander.According to the 1 until 5 has the respective tubular body 2 in the cross sections shown a tube wall 22 which encloses the interior 21 of the tubular body 2 in the circumferential direction. This tube wall 22 has a contact area 23 for each counter-contact surface 5 . The respective contact area 23 extends in the circumferential direction. If arrangement 1 as in 2 shown is installed, the tube wall 22 has two such contact areas 23 which are arranged on opposite sides. The two contact areas 23 are thus diametrically opposed within the cross section. Within the tube wall 22 , wall regions 24 adjoin the contact regions 23 and also extend in the circumferential direction in the tube wall 22 . Since exactly two contact areas 23 are provided here, exactly two wall areas 24 adjoining them are also provided, which are also diametrically opposite one another in cross section. Said wall areas 24 adjoin the contact areas 23 in the circumferential direction and connect the contact areas 23 to one another.

Charakteristisch für alle hier gezeigten Ausführungsformen ist nun, dass die Rohrwand 22 im jeweiligen Kontaktbereich 23 eine größere Steifigkeit aufweist als in den jeweiligen angrenzenden Wandbereichen 24. Dies kann beispielsweise wie in den 1 und 2 angedeutet dadurch realisiert werden, dass die Rohrwand 22 im jeweiligen Kontaktbereich 23 aus einem anderen, nämlich steiferen Werkstoff hergestellt ist als die angrenzenden Wandbereiche 24. Im Unterschied dazu zeigen die 3 bis 5 Ausführungsformen, bei welchen die Rohrwand 22 im jeweiligen Kontaktbereich 23 eine Wandstärke 25 aufweist, die größer ist als eine Wandstärke 26 der Rohrwand 22 im jeweiligen angrenzenden Wandbereich 24. Beispielsweise sind die Wandstärken 25 der beiden Kontaktbereiche 23 hier mindestens doppelt so groß wie die Wandstärken 26 der beiden Wandbereiche 24.It is characteristic of all the embodiments shown here that the pipe wall 22 has a greater rigidity in the respective contact area 23 than in the respective adjoining wall areas 24. This can be done, for example, as in FIGS 1 and 2 indicated by the fact that the pipe wall 22 in the respective contact area 23 is made of a different, namely more rigid, material than the adjacent wall areas 24. In contrast, the 3 until 5 Embodiments in which the tube wall 22 has a wall thickness 25 in the respective contact area 23 that is greater than a wall thickness 26 of the tube wall 22 in the respective adjacent wall area 24. For example, the wall thicknesses 25 of the two contact areas 23 are at least twice as great as the wall thicknesses 26 of the two wall areas 24.

Es ist klar, dass unterschiedliche Wandstärken 25, 26 in den Kontaktbereichen 23 und in den Wandbereichen 24 auch mit den unterschiedlichen Materialien in den Kontaktbereichen 23 und in den Wandbereichen 24 kombinierbar sind, um die gewünschte Versteifung der Kontaktbereiche 23 gegenüber den Wandbereichen 24 zu erzielen.It is clear that different wall thicknesses 25, 26 in the contact areas 23 and in the wall areas 24 can also be combined with the different materials in the contact areas 23 and in the wall areas 24 in order to achieve the desired stiffening of the contact areas 23 in relation to the wall areas 24.

Der jeweilige Rohrkörper 2 kann beispielsweise als Tailored Tube konzipiert sein. Die Rohrwand 22 ist dann zweckmäßig aus mehreren Wandabschnitten zusammengebaut, die den jeweiligen Kontaktbereich 23 und den jeweiligen daran angrenzenden Wandbereich 24 bilden. Im Beispiel umfasst die Rohrwand 22 somit in der Umfangsrichtung einander abwechselnd zwei Kontaktbereiche 23 und zwei Wandbereiche 24, also insgesamt vier Wandabschnitte. Diese Wandabschnitte, also die Kontaktbereiche 23 und die Wandbereiche 24 können über Schweißnähte 27 aneinander befestigt sein bzw. zur in Umfangsrichtung geschlossen umlaufenden Rohrwand 22 gefügt sein.The respective tubular body 2 can be designed as a tailored tube, for example. The tube wall 22 is then expediently assembled from a plurality of wall sections which form the respective contact area 23 and the respective wall area 24 adjoining it. In the example, the tube wall 22 thus comprises two contact areas 23 and two wall areas 24 alternating with one another in the circumferential direction, that is to say a total of four wall sections. These wall sections, that is to say the contact areas 23 and the wall areas 24, can be fastened to one another via weld seams 27 or joined to the pipe wall 22 which is closed in the circumferential direction.

Bei der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist die Rohrwand 22 in den angrenzenden Wandbereichen 24 in der Vorspannrichtung 7 federelastisch verformbar konzipiert. Dementsprechend zeigt 3 den verspannten Zustand bei anliegenden Vorspannkräften 6, während 4 einen unverspannten Zustand zeigt, bei dem die Vorspannkräfte 6 fehlen. Erkennbar deformieren sich die angrenzenden Wandbereiche 24 beim Aufbringen der Vorspannkräfte 6. Beispielsweise ist ein Biegeradius 28 im unverspannten Zustand gemäß 4 deutlich größer als im verspannten Zustand gemäß 3.At the in the 3 and 4 shown embodiment, the tube wall 22 is designed to be resiliently deformable in the adjacent wall regions 24 in the prestressing direction 7 . Accordingly shows 3 the tense state with applied biasing forces 6, while 4 shows an unstressed state in which the prestressing forces 6 are absent. The adjoining wall areas 24 deform noticeably when the prestressing forces 6 are applied. For example, a bending radius 28 in the unstressed state is shown in FIG 4 significantly larger than in the clamped state 3 .

Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist in die an die Kontaktbereiche 23 angrenzenden Wandbereiche 24 jeweils ein Federbereich 29 integriert, der in der Vorspannrichtung 7 federelastisch ist. Beispielsweise ist der Federbereich 29 hier durch eine Wellenstruktur nach Art eines Wellbalgs geformt.At the in 5 In the embodiment shown, a spring area 29 is integrated in each of the wall areas 24 adjoining the contact areas 23 and is spring-elastic in the prestressing direction 7 . For example, the spring area 29 is formed here by a corrugated structure in the manner of corrugated bellows.

Wie bereits mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert, kann im Innenraum 21 des Rohrkörpers 2 eine Stützstruktur 8 angeordnet sein. Bei der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist diese Stützstruktur 8 mit Hilfe von wenigstens zwei Federelementen 30 realisiert. Es ist klar, dass bei einer anderen Ausführungsform auch mehr als zwei Federelemente 30 vorgesehen sein können. Ebenso kann auch ein einziges Federelement 30 ausreichen, um die Stützstruktur 8 zu realisieren. Grundsätzlich ist auch eine andere Gestaltung der Stützstruktur 8 möglich. Zweckmäßig ist die Stützstruktur 8 in der Vorspannrichtung 7 federelastisch. Während die an die Kontaktbereiche 23 angrenzenden Wandbereiche 24 Seitenränder 31 der Kontaktbereiche 23 miteinander verbinden und auch in der Vorspannrichtung 7 aneinander abstützen, kann die Stützstruktur 8 zwischen den Seitenränder 31 eine Abstützung der beiden Kontaktbereiche 23 in der Vorspannrichtung 7 bewirken.As already mentioned with reference to the 1 and 2 explained, a support structure 8 can be arranged in the interior 21 of the tubular body 2 . At the in the 3 and 4 In the embodiment shown, this support structure 8 is implemented with the aid of at least two spring elements 30 . It is clear that in another embodiment more than two spring elements 30 can also be provided. A single spring element 30 can also suffice to implement the support structure 8 . In principle, a different configuration of the support structure 8 is also possible. The support structure 8 is expediently resilient in the prestressing direction 7 . While the wall areas 24 adjoining the contact areas 23 connect side edges 31 of the contact areas 23 to one another and also support one another in the prestressing direction 7 , the support structure 8 between the side edges 31 can support the two contact areas 23 in the prestressing direction 7 .

Durch die hohe Steifigkeit der Kontaktbereiche 23 kann die Gegenkontaktfläche 5 auch im unverspannten Zustand eben ausgestaltet sein, was in 4 erkennbar ist.Due to the high rigidity of the contact areas 23, the counter-contact surface 5 can also be flat in the unstressed state, which is 4 is recognizable.

Claims

Arrangement for heat transfer between a tubular body (2) suitable for conducting a fluid and a contact body (3) in contact therewith, - the contact body (3) having a contact surface (4) facing the tubular body (2), with which the contact body ( 3) is in contact with a counter-contact surface (5) of the tubular body (2) facing the contact body (3), - the tubular body (2) having a tubular wall (22) which encloses an interior space (21) of the tubular body (2) and which has a contact area (23) having the counter-contact surface (5), characterized in that - the tube wall (22) has greater rigidity in the contact area (23) than in the wall areas (24) adjoining it, in that the tube wall (22) in the contact area (23) has a greater wall thickness (25) and/or consists of a different material than the wall regions (24) adjoining it, - that the tube wall (22) consists of several wall sections which the respective contact regions I (23) and the respective adjacent wall area (24) form, is assembled.

arrangement according to claim 1 , characterized in that the tube wall (22) is resiliently deformable in the wall regions (24) adjoining the contact region (23) in a prestressing direction (7).

arrangement according to claim 1 or 2 , characterized in that the tube wall (22) has in each of the wall regions (24) adjoining the contact region (23) at least one spring region (29) which is spring-elastic in a prestressing direction (7).

Arrangement according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that in the interior (21) of the tubular body (2) a support structure (8) is arranged, which in a clamped state of the arrangement (1) in which a prestressing force (6) the contact body (3) in a prestressing direction (7) presses against the tubular body (2), on two opposite inner sides (9, 10) of the tubular body (2) in the prestressing direction (7).

arrangement according to claim 4 , characterized in that the support structure (8) is designed to be resilient in the prestressing direction (7).

arrangement according to claim 5 , characterized in that the support structure (8) has at least one spring element (30).

Arrangement according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that a thermally conductive layer (19) is arranged between the contact surface (4) and the counter-contact surface (5).

Arrangement according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the contact surface (4) and / or the counter-contact surface (5) has a thermally conductive layer (19), in particular integrally in the form of a coating.

Arrangement according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the contact surface (4) and the counter-contact surface (5) are flat.

Arrangement according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that - that the contact body (3) is a thermoelectric generator (15), and/or - that the tubular body (2) is conducting as exhaust gas of an internal combustion engine pipe (13) or as a coolant, in particular of a cooling circuit of an internal combustion engine Tube (14) is designed.

Heat exchanger for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, - with at least one hot tube (13) for conducting a heat-emitting fluid, - with at least one cold tube (14) for conducting a heat-absorbing fluid, - with at least one thermoelectric generator (15) for conversion a temperature difference into electrical voltage, - the respective thermoelectric generator (15) being arranged in each case between a cold tube (14) and a warm tube (13) and being braced with this, - the respective thermoelectric generator (15) having at least one such tube (13, 14) as an arrangement (1) according to one of Claims 1 until 10 is designed, - wherein the tubular body (2) of the arrangement (1) is formed by the respective pipe (13, 14) and the contact body (3) of the arrangement (1) is formed by the respective thermoelectric generator (15).