EP1488185B1 - W rmetauscher - Google Patents

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Publication number
EP1488185B1
EP1488185B1 EP03729917A EP03729917A EP1488185B1 EP 1488185 B1 EP1488185 B1 EP 1488185B1 EP 03729917 A EP03729917 A EP 03729917A EP 03729917 A EP03729917 A EP 03729917A EP 1488185 B1 EP1488185 B1 EP 1488185B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
exchanger according
chamber
tube
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03729917A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1488185A1 (de
Inventor
Georg Kämmler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1488185A1 publication Critical patent/EP1488185A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1488185B1 publication Critical patent/EP1488185B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0236—Header boxes; End plates floating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2230/00—Sealing means

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger having at least one tube which can be flowed through by a first medium and which is connected at a first end region to a first closure element and at its second end region to a second closure element.
  • a heat exchanger is particularly suitable for use as an exhaust gas heat exchanger, but also for cooling other media.
  • Exhaust heat exchangers are for example by the DE 196 54 368 known.
  • Exhaust gas flows through a plurality of pipes. These tubes are surrounded by a tube jacket through which a coolant flows to cool the exhaust gas.
  • an exhaust gas heat exchanger in which a plurality of inner tubes are connected to tubesheets and with these an outer jacket is connected, wherein between the outer jacket and first tubes, a coolant is flowable.
  • Such heat exchangers have the disadvantage that at the temperature differences of the flowing through the inner tubes exhaust gas and the coolant temperature, the inner tubes show a much greater thermal expansion than the outer tube, so that by the thermal cycles by warming and cooling of the heat exchanger to crack in the Tube sheets comes.
  • the object of the invention is to improve exhaust gas heat exchanger according to the prior art such that the heat exchangers are simple and inexpensive to manufacture and yet it does not come to cracks due to different thermal expansion of the inner tubes and the outer jacket over a longer period of operation.
  • this is achieved in a heat exchanger above, characterized in that with the first and the second closure element in each case a first or a second tube part or a tubular part is connected, wherein the two tube parts extend radially into each other at least over a partial region of its axial extent and with at least one sealing element in the space between the pipe parts.
  • At least one chamber is formed between the first tube part and the second tube part. Between means in the space between the two pipe parts. This may relate to the radial orientation as well as to the axial alignment. This chamber serves to receive a sealing element.
  • the at least one chamber is formed by the first pipe part and the second pipe part.
  • the at least one chamber has at least one substantially ring-like, radially projecting or extended one Given the boundary of the chamber through the inner or outer wall of the pipe parts and at least one ring-like element.
  • the at least one chamber has at least two elements which project essentially radially in the manner of a ring and which are arranged at a distance in the axial direction.
  • a chamber may be defined, which is preferably annular.
  • the chamber can also be divided by the inclusion or formation of axial webs in ring segments viewed in the circumferential direction.
  • At least one ring-like radially projecting element is an integral part of one of the pipe parts. It may also be advantageous if a plurality of ring-like parts is provided, which are then optionally also connected to a respective tube part.
  • the ring-like protruding elements are integrally formed with the one and / or other pipe part.
  • At least one ring-like protruding element is an additional component which is arranged between the one and the other pipe part and is optionally connected to the one or the other pipe part.
  • the chamber is at least substantially sealed by the ring-like elements. In another embodiment, it is advantageous if the chamber is not substantially sealed by the ring-like elements.
  • the ring-like protruding elements serves as considered in the radial direction support of the pipe parts. This can advantageously be achieved that the pipe parts do not tilt against each other. It is also expedient if the ring-like protruding elements serve as thrust bearings. As a result, the two tube parts can at least slightly shift or move against each other, which can be caused by the thermal expansion in temperature differences.
  • the chamber is at least partially filled with an elastic means. Furthermore, it is expedient if the chamber is filled so that a ring-like element of the elastic medium is formed in the chamber, which extends between the radially inner and the radially outer tube part. This ring-like element can only be created by filling the medium into a chamber.
  • the elastic element can be introduced into the chamber as pasty or gelatinous medium.
  • the plurality of tubes are each connected at their first end region with a first closure element and are connected at its second end region with the second closure element.
  • the at least one tube through which a first medium flows is connected to at least one end region with a connection element for supplying and / or discharging from a first medium.
  • At least one terminating element is connected to at least one connecting element for supplying and / or discharging from a first medium.
  • the tube parts connected to the respective closure elements form a substantially dense space region with elastic means provided in the chamber, wherein at least two connection elements are provided and the space region can be flowed through by a second medium through the connection elements.
  • the second medium flows around the tubes through which the first medium flows.
  • the Fig. 1 shows a heat exchanger at least partially, wherein a plurality of flow-through of a first medium tubes 2 are provided. These tubes are arranged according to embodiment in rows, wherein a plurality of rows of tubes are in turn arranged side by side. However, according to a further embodiment, it is also possible that at least only one tube is provided or that a plurality of these tubes are arranged in a different configuration.
  • the tubes 2 are preferably made of metal, such as aluminum or stainless steel.
  • the tubes can also be made of a different material that is suitable to ensure heat transfer from the medium flowing through the tube to another medium.
  • these pipes can also be made of plastic, for example.
  • the tubes 2 have a first end portion 2a and a second end portion 2b, which are respectively arranged at its two axial end portions. With these end regions, the tubes are each connected to a first closure element 3 and a second closure element 4.
  • the closure elements advantageously have flat regions, are introduced into the window.
  • the closure elements are connected to the tubes 2 in such a way that the medium flowing through the tubes 2 can escape through the windows in the closure elements and the tubes are sealed at their end regions to the window frames of the closure elements. This is expediently carried out by welding or soldering or by another fastening or connecting process.
  • a jacket 5 is arranged according to the invention, which in the FIG. 1 However, only partially visible.
  • this jacket which is sealingly connected to the closure elements at its respective two end regions, connecting elements 6, 7 are provided, through which a second medium can be flowed, in such a way that the medium according to arrow 8 in the space around or between the Tubes 2 can flow and according to the arrows 9 in this area can continue to flow before it can flow out through the terminal 7 according to arrow 10.
  • 3 or 4 further connecting elements are provided to the end elements, which serve to forward the first flowing through the tubes 2 medium to the heat exchanger and to derive from this.
  • these connection elements are in the FIG. 1 also not shown.
  • FIGS. 2a and 2b each show parts of a heat exchanger 100, wherein the central tube-fin block 101 is not fully shown. In this regard, however, is on the FIG. 1 referenced by way of example.
  • a connection element 110 can be seen, which has two connecting pieces 111 and 112. Through these connecting pieces 111 and 112 flows a first medium, such as an exhaust gas in the case of an exhaust gas heat exchanger, in the heat exchanger on or off, depending on the arrangement of the heat exchanger in the flow of the first medium.
  • a first medium such as an exhaust gas in the case of an exhaust gas heat exchanger
  • connection element 110 is connected to the closure element 120, the closure element being connected to the tubes 101 as already shown in FIG.
  • first tube part 130 Radially outside the at least one tube 101 and radially outside the tubes 101, two tube parts 130 and 131 are arranged.
  • the first tube part 130 is suitably sealed to the closure element 120.
  • the first tube part 130 has an opening through which the second medium can flow into the heat exchanger or out of the heat exchanger.
  • a connecting element such as pipe socket 140, is expediently connected to the first pipe part 130.
  • the connection element 110 may be connected to the closure element 120 or the pipe socket 140 to the first pipe part 130 through the welds 121 and 132, respectively.
  • the first tube part 130 can be designed in an advantageous manner as a round tube or as a square tube.
  • the choice of the geometry of the first tube part viewed in cross-section advantageously depends on the arrangement of the tubes 101 in the interior of the first tube part.
  • the second pipe part 131 may assume a corresponding geometry.
  • the second pipe part 131 is formed so that it is connected at its one end portion with a closure element 122, wherein further a connection element such as pipe stub 141 is connected to the pipe part 131.
  • a connection element such as pipe stub 141
  • the tube part 131 expediently has an opening for the inflow and outflow of the second medium.
  • a connecting element 115 is further connected, which has a pipe socket 116 for inflow and outflow of the first medium.
  • first tube part in its axial extent and the second tube part in its axial extent are dimensioned such that over a portion of the axial extent of the heat exchanger, a part of the first tube part is disposed radially outside of a part of the second tube part.
  • the two tube parts are arranged radially extending one inside the other.
  • a sealing element 150 is provided in the region in which the two pipe parts 130 and 131 extend radially into each other over a portion of their axial extent.
  • This sealing element 150 is formed such that the two tube parts 130 and 131 are at least slightly movable relative to each other in the axial direction and yet the space area are radially sealed within the tube parts by the seal.
  • first pipe part 130 or the second pipe part 131 in the radial direction protruding elements, which are designed such that a relative tilting of the two pipe parts to each other is prevented as much as possible.
  • the protruding elements in the radial direction such as rings 160 and 161 are advantageously dimensioned such that they touch the other part of the tube or almost touch and are optionally sealing or not sealing.
  • FIG. 3a shows this again in detail.
  • the tube part 130 is suitably connected by a weld 201 to the closure element 120 along the circumference of the closure element and tube part sealingly connected. With the pipe part 130 of the connecting piece 140 is still connected.
  • the first pipe part 130 is in the embodiment of FIG. 3a radially outside of the second tube part 131. However, this can also be reversed in another embodiment.
  • Two members protruding in the radial direction are connected to the second pipe part 131 as integrally formed, such as 160 and 161.
  • the second pipe part 131 In the space between the first pipe part 130 and the second pipe part 131 and between the radially protruding parts 160 and 161, there is a chamber 170 formed between the first and the second pipe part.
  • a sealing element is advantageously introduced.
  • At least only one radially projecting element is provided or that a plurality of such elements such as three or more are provided, thereby forming, for example, a plurality of chambers or space regions be arranged between the first and the second pipe part.
  • the elements 160 and 161 are advantageously designed as ring-like elements which project in the radial direction.
  • the radially projecting elements serve to define a chamber and can be used as a radially acting support of the pipe parts. This is particularly useful in the event that at least two such elements 160 and 161 are provided, and they are spaced apart, so that with a suitable dimensioning of these elements compared to the other pipe part tilting of the respective pipe parts is limited or reduced to each other.
  • a sealing member may be introduced.
  • This element may be formed as an elastic element, such as an elastomer, silicone or other material.
  • the elastic element can be introduced as prefabricated ring-like element in this space area or according to a further embodiment of the invention after the assembly of the two pipe parts are introduced by introduced into the radially outer pipe part openings at a later date. Such a filling process can be done for example by injection. It may well be useful if at least one, but advantageously also a plurality of openings are provided on the outer circumference of the radially outer tube part, through which the elastic means is introduced into the space area.
  • the chamber 170 is not completely filled by the elastic means, but is only partially filled thereof. This may have the advantage that the elastic medium due to the axial displaceability of the two tube parts 130 and 131 is not destroyed by shear forces.
  • the introduction of the elastic means may conveniently take place in such a way that the elastic means can be introduced into the chamber as pasty or gel-like medium.
  • the means may be arranged such that the means is arranged as a prefabricated element. It may preferably be prefabricated and arranged as an annular element,
  • FIG. 4a shows a modification of the arrangement of the elastic element according to the preceding figures, wherein the end portions of the chamber are formed by radially inwardly or radially outwardly projecting ends of the tube parts 201, 202 and thereby the elastic element 203 between these projections, which advantageously rotate radially , Can be brought under axial prestress.
  • FIG. 4b is not part of the invention.
  • the elastic element can also be joined or arranged between two tube parts 211, 212 which have no projections in the radial direction in order to define a chamber.
  • the elastic member 213 is preferably arranged so as to adhere to the two pipe inner and outer walls so as to be sealingly arranged.
  • FIG. 5 is not part of the invention.
  • the FIG. 5 shows a further embodiment of two tube parts 250, 260 which extend in a partial region of its axial extent radially outward.
  • the tube part 250 is arranged radially inside the tube part 260.
  • the tube part 260 has a radially outwardly projecting region 261, which thereby forms a free space for forming a receiving space for a sealing element.
  • the tube part 250 has the radially inwardly projecting portion 253rd on, which forms together with the region 261, the chamber for receiving the sealing element.
  • radially outwardly projecting portions are arranged, which come to support on the radially outer tube part for support or can come, so that the tube parts can not tilt relative to each other.
  • these support elements 4 can also be arranged on the radially inner and / or outer tube part.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit zumindest einem von einem ersten Medium durchströmbaren Rohr, das oder die an einem ersten Endbereich mit einem ersten Abschlußelement und an seinem zweiten Endbereich mit einem zweiten Abschlußelement verbunden ist. Ein solcher Wärmetauscher eignet sind insbesondere zur Anwendung als Abgaswärmetauscher, aber auch zur Kühlung anderer Medien.
  • Abgaswärmetauscher sind beispielsweise durch die DE 196 54 368 bekannt geworden. Bei Abgaswärmetauschern gemäß der DE 196 54 368 wird eine Mehrzahl von Rohren von Abgas durchströmt. Diese Rohre sind von einem Rohrmantel umgeben, durch den ein Kühlmittel strömt, um das Abgas zu kühlen.
  • Gemäß der DE 296 22 411 ist ein Abgaswärmetauscher bekannt geworden, bei welchem eine Mehrzahl von inneren Rohren mit Rohrböden verbunden sind und mit diesen ein Außenmantel verbunden ist, wobei zwischen Außenmantel und ersten Rohren ein Kühlmittel strömbar ist.
  • Solche Wärmetauscher haben den Nachteil, daß bei den Temperaturunterschieden des durch die inneren Rohre strömenden Abgases und der Kühlmitteltemperatur die inneren Rohre eine wesentlich größere thermische Ausdehnung zeigen als das Außenrohr, so daß durch die thermischen Zyklen durch Aufwärmen und Abkühlen des Wärmetauschers es zu Rissen in den Rohrböden kommt.
  • Aus der US 2,607,567 ist ein Wassererhitze bekannt, bei dem Wasser unten eingespeist wird, das aufgrund eines aufgebrachten Drucks durch die Rohre unter Überwindung der Schwerkraft nach oben fließt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, Abgaswärmetauscher nach dem Stand der Technik derart zu verbessern, daß die Wärmetauscher einfach und kostengünstig herzustellen sind und es dennoch über eine längere Betriebszeit nicht zu Rissen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen der inneren Rohre und dem Außenmantel kommt.
  • Erfindungsgemäß wird dies bei einem oben genannten Wärmetauscher dadurch erreicht, daß mit den ersten und dem zweiten Abschlußelement jeweils ein erstes bzw. ein zweites Rohrteil oder ein rohrartiges Teil verbunden ist, wobei die beiden Rohrteile zumindest über einen Teilbereich ihrer axialen Erstreckung radial ineinander verlaufen und mit zumindest einem Dichtelement im Raumbereich zwischen den Rohrteilen.
  • Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten Rohrteil und dem zweiten Rohrteil zumindest eine Kammer gebildet. Zwischen bedeutet im Raumbereich zwischen den beiden Rohrteilen. Dies kann sich auf die radiale Ausrichtung als auch auf die axiale Ausrichtung beziehen. Diese Kammer dient der Aufnahme eines Dichtelementes. Die zumindest eine Kammer wird durch das erste Rohrteil und das zweite Rohrteil gebildet.
  • Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die zumindest eine Kammer zumindest ein im wesentlichen ringartiges radial hervorstehendes oder ausgedehntes grenzung der Kammer durch die Innen- bzw. Außenwandung der Rohrteile und zumindest ein ringartiges Element gegeben.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zumindest eine Kammer zumindest zwei im wesentlichen ringartig radial hervorstehende Elemente, die in axialer Richtung beabstandet angeordnet sind, aufweist. Dadurch kann eine Kammer definiert sein, die vorzugsweise ringförmig ausgebildet ist. Die Kammer kann jedoch auch durch die Aufnahme oder Ausbildung von axialen Stegen in Ringsegmente in Umfangsrichtung betrachtet aufteilbar sein.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn zumindest ein ringartig radial hervorstehendes Element integraler Bestandteil eines der Rohrteile ist. Dabei kann es auch vorteilhaft sein, wenn eine Mehrzahl von ringartigen Teilen vorgesehen ist, wobei diese dann gegebenenfalls auch mit jeweils einem Rohrteil verbunden sind.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn die ringartig hervorstehenden Elemente mit dem einen und/oder anderen Rohrteil einteilig ausgebildet sind.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn zumindest ein ringartig hervorstehendes Element ein zusätzliches Bauteil ist, das zwischen dem einen und dem anderen Rohrteil angeordnet ist und gegebenenfalls mit dem einen oder dem anderen Rohrteil verbunden ist.
  • Dabei kann es bei einem Ausführungsbeispiel vorteilhaft sein, wenn die Kammer durch die ringartigen Elemente zumindest im wesentlichen abgedichtet ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die Kammer durch die ringartigen Elemente im wesentlichen nicht abgedichtet ist.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die ringartig hervorstehenden Elemente als in radialer Richtung betrachtete Abstützung der Rohrteile dient. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, daß die Rohrteile sich nicht gegeneinander verkippen. Auch ist es zweckmäßig, wenn die ringartig hervorstehenden Elemente als Axiallager dienen. Dadurch können die beiden Rohrteile sich zumindest geringfügig gegeneinander verlagern bzw. bewegen, was durch die thermische Ausdehnung bei Temperaturunterschieden verursacht sein kann.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Kammer zumindest teilweise mit einem elastischen Mittel gefüllt ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Kammer derart gefüllt ist, daß ein ringartiges Element aus dem elastischen Medium in der Kammer gebildet ist, die sich zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Rohrteil erstreckt. Dieses ringartige Element kann durch das Einfüllen des Mediums in eine Kammer erst entstehen.
  • Vorteilhaft ist es bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch, wenn das elastische Element als Ringelement in eine Kammer einlegbar ist.
  • Auch kann es vorteilhaft sein, wenn das elastische Element als pastöses oder gelartiges Medium in die Kammer einbringbar ist.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn eine Mehrzahl von von einem ersten Medium durchströmten Rohren oder Kanälen im wesentlichen parallel zueinander radial innerhalb von Rohrteilen angeordnet sind.
  • Dabei kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Mehrzahl von Rohren jeweils an ihrem ersten Endbereich mit einem ersten Abschlußelement verbunden sind und an ihrem zweiten Endbereich mit dem zweiten Abschlußelement verbunden sind.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das zumindest eine von einem ersten Medium durchströmte Rohr an zumindest einem Endbereich mit einem Anschlußelement zur Zuleitung und/oder Ableitung von einem ersten Medium verbunden ist.
  • Auch kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest ein Abschlußelement mit zumindest einem Anschlußelement zur Zuleitung und/oder Ableitung von einem ersten Medium verbunden ist.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die an den jeweiligen Abschlußelementen verbundenen Rohrteile mit in der Kammer vorgesehenem elastischen Mittel einen im wesentlichen dichten Raumbereich bilden, wobei zumindest zwei Anschlußelemente vorgesehen sind und der Raumbereich durch die Anschlußelemente von einem zweiten Medium durchströmbar ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Medium die von dem ersten Medium durchströmten Rohre umströmt.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    einen Teil eines Wärmetauschers,
    Fig. 2a
    eine Teilansicht eines Wärmetauschers,
    Fig. 2b
    eine Teilansicht eines Wärmetauschers,
    Fig. 3a
    einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher,
    Fig. 3b
    einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher,
    Fig. 4a
    einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher,
    Fig. 4b
    (nicht Teil der Erfindung) einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher und
    Fig. 5
    (nicht Teil der Erfindung)einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher.
  • Die Fig. 1 zeigt einen Wärmetauscher zumindest teilweise, wobei eine Mehrzahl von von einem ersten Medium durchströmbare Rohre 2 vorgesehen sind. Diese Rohre sind gemäß Ausführungsbeispiel in Reihen angeordnet, wobei mehrere Reihen von Rohren wiederum nebeneinander angeordnet sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, daß zumindest lediglich ein Rohr vorgesehen ist oder daß eine Mehrzahl dieser Rohre in einer anderen Konfiguration angeordnet sind.
  • Die Rohre 2 sind vorzugsweise aus Metall hergestellt, wie beispielsweise aus Aluminium oder Edelstahl. Die Rohre können jedoch auch aus einem anderen Material hergestellt sein, das geeignet ist, um einen Wärmeübergang von dem das Rohr durchströmenden Medium zu einem weiteren Medium zu gewährleisten. Je nach Anwendungsfall können diese Rohre auch beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein.
  • Die Rohre 2 weisen einen ersten Endbereich 2a und einen zweiten Endbereich 2b auf, die jeweils an ihren beiden axialen Endbereichen angeordnet sind. Mit diesen Endbereichen sind die Rohre jeweils mit einem ersten Abschlußelement 3 bzw. einem zweiten Abschlußelement 4 verbunden.
  • Die Abschlußelemente weisen dabei vorteilhaft ebene Bereiche auf, in die Fenster eingebracht sind. Die Abschlußelemente sind derart mit den Rohren 2 verbunden, daß das Medium, das durch die Rohre 2 strömt, durch die Fenster in den Abschlußelementen austreten kann und die Rohre an ihren Endbereichen dicht mit den Fensterrahmen der Abschlußelemente verbunden sind. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch Schweißen oder Löten oder durch einen anderen Befestigungs- bzw. Verbindungsprozeß.
  • Um die Rohre 2 ist erfindungsgemäß ein Mantel 5 angeordnet, der in der Figur 1 jedoch nur teilweise zu erkennen ist. Mit diesem Mantel, der mit den Abschlußelementen an seinen jeweiligen beiden Endbereichen abdichtend verbunden ist, sind Anschlußelemente 6, 7 vorgesehen, durch welches ein zweites Medium strömbar ist, in der Art, daß das Medium gemäß Pfeil 8 in den Raumbereich um bzw. zwischen die Rohre 2 einströmen kann und gemäß der Pfeile 9 in diesem Bereich weiter strömen kann bevor es durch den Anschluß 7 aus gemäß Pfeil 10 ausströmen kann.
  • Zweckmäßigerweise sind an die Abschlußelemente 3 bzw. 4 weitere Anschlußelemente vorgesehen, die dazu dienen, daß erste durch die Rohre 2 strömende Medium zu dem Wärmetauscher hinzuleiten bzw. von diesem abzuleiten. Diese Anschlußelemente sind jedoch in der Figur 1 ebenfalls nicht dargestellt.
  • Die Figuren 2a und 2b zeigen jeweils Teile eines Wärmetauschers 100, wobei der zentrale Rohr-Rippen-Block 101 nicht vollständig dargestellt ist. Diesbezüglich wird jedoch auf die Figur 1 beispielhaft verwiesen. In der Figur 2a ist ein Anschlußelement 110 zu erkennen, welches zwei Anschlußstutzen 111 und 112 aufweist. Durch diese Anschlußstutzen 111 und 112 strömt ein erstes Medium, wie beispielsweise ein Abgas im Falle eines Abgaswärmetauschers, in den Wärmetauscher ein oder aus, je nach Anordnung des Wärmetauschers im Strom des ersten Mediums.
  • Das Anschlußelement 110 ist mit dem Abschlußelement 120 verbunden, wobei das Abschlußelement mit den Rohren 101 wie bereits gemäß Figur 1 ausgeführt, verbunden ist.
  • Radial außerhalb des zumindest einen Rohres 101 bzw. radial außerhalb der Rohre 101 sind zwei Rohrteile 130 und 131 angeordnet. Dabei ist das erste Rohrteil 130 mit dem Abschlußelement 120 zweckmäßigerweise abgedichtet verbunden. Weiterhin weist das erste Rohrteil 130 eine Öffnung auf, durch welche das zweite Medium in den Wärmetauscher bzw. aus dem Wärmetauscher strömen kann. Zur Zu- bzw. Ableitung dieses Mediums ist mit dem ersten Rohrteil 130 zweckmäßigerweise ein Anschlußelement, wie Rohrstutzen 140, verbunden. Für den Fall, daß die Bauteile aus Edelstahl gefertigt sind, ist es zweckmäßig, wenn Verbindungen durch Schweißprozesse erfolgen. Beispielsweise kann das Anschlußelement 110 mit dem Abschlußelement 120 oder der Rohrstutzen 140 mit dem ersten Rohrteil 130 durch die Schweißnähte 121 bzw. 132 verbunden sein. Das erste Rohrteil 130 kann in vorteilhafter Weise als Rundrohr bzw. als eckiges Rohr ausgeführt sein. Die Wahl der Geometrie des ersten Rohrteiles im Querschnitt betrachtet hängt vorteilhafter Weise von der Anordnung der Rohre 101 im Inneren des ersten Rohrteiles ab. Das zweite Rohrteil 131 kann eine entsprechende Geometrie annehmen.
  • Das zweite Rohrteil 131 ist derart ausgebildet, daß es an seinem einen Endbereich mit einem Abschlußelement 122 verbunden ist, wobei weiterhin ein Anschlußelement wie Rohrstutzen 141 mit dem Rohrteil 131 verbunden ist. Im Bereich des Anschlußelementes 141 weist das Rohrteil 131 zweckmäßigerweise eine Öffnung zur Ein- bzw. Abströmung des zweiten Mediums auf.
  • Mit dem Abschlußelement 122 ist weiterhin ein Anschlußelement 115 verbunden, welche einen Rohrstutzen 116 aufweist zum Ein- bzw. Ausströmen des ersten Mediums.
  • Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn das erste Rohrteil in seiner axialen Ausdehnung und das zweite Rohrteil in seiner axialen Ausdehnung derart bemessen sind, daß über einen Teilbereich der axialen Erstreckung des Wärmetauschers ein Teil des ersten Rohrteiles radial außerhalb eines Teiles des zweiten Rohrteiles angeordnet ist. Somit sind in diesem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung die beiden Rohrteile radial ineinander verlaufend angeordnet.
  • Weiterhin ist in der Figur 2a zu erkennen, daß in dem Bereich, in dem die beiden Rohrteile 130 und 131 über einen Teilbereich ihrer axialen Erstreckung radial ineinander verlaufen, ein Dichtelement 150 vorgesehen ist.
  • Dieses Dichtelement 150 ist derart ausgebildet, daß die beiden Rohrteile 130 und 131 zumindest geringfügig relativ zu einander in axialer Richtung bewegbar sind und dennoch der Raumbereich radial innerhalb der Rohrteile durch die Dichtung abgedichtet sind.
  • Weiterhin weist das erste Rohrteil 130 oder das zweite Rohrteil 131 in radialer Richtung hervorstehende Elemente auf, die derart ausgebildet sind, daß eine relative Verkippung der beiden Rohrteile zueinander möglichst weitestgehend verhindert wird. Dazu sind die in radialer Richtung hervorstehenden Elemente, wie beispielsweise Ringe 160 und 161 vorteilhaft derart bemessen, daß sie das jeweils andere Rohrteil berühren bzw. nahezu berühren und dabei gegebenenfalls abdichtend oder auch nicht abdichtend sind.
  • Die Figur 3a zeigt dies noch einmal im Detail. Das Rohrteil 130 ist zweckmäßigerweise durch eine Schweißnaht 201 mit dem Abschlußelement 120 entlang des Umfanges von Abschlußelement und Rohrteil abdichtend verbunden. Mit dem Rohrteil 130 ist weiterhin der Anschlußstutzen 140 verbunden.
  • Das erste Rohrteil 130 ist in dem Ausführungsbeispiel der Figur 3a radial außerhalb des zweiten Rohrteiles 131. Dies kann jedoch bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch vertauscht sein.
  • Mit dem zweiten Rohrteil 131 sind zwei in radialer Richtung hervorstehende Elemente verbunden, da einteilig ausgebildet, wie 160 und 161. Im Raumbereich zwischen dem ersten Rohrteil 130 und dem zweiten Rohrteil 131 sowie zwischen den in radialer Richtung hervorstehenden Elementen 160 und 161 ist eine Kammer 170 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrteil gebildet.
  • Innerhalb der Kammer 170 ist in vorteilhafter Weise ein Dichtelement eingebracht.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, kann es jedoch auch zweckmäßig sein, daß zumindest nur ein in radialer Richtung hervorstehendes Element vorgesehen ist oder daß eine Mehrzahl von solchen Elementen wie beispielsweise drei oder mehr vorgesehen sind, so daß dadurch beispielsweise auch mehrere Kammern oder Raumbereiche ausgebildet werden, die zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrteil angeordnet sind.
  • Die Elemente 160 bzw. 161 sind in vorteilhafter Weise als ringartige Elemente, die in radialer Richtung hervorstehen, ausgebildet.
  • Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn diese ringartigen Elemente integraler Bestandteil des einen oder des anderen Rohrteiles sind, mit diesen verbunden sind oder als extra Bauteile zwischen diesen Rohrteilen angeordnet sind.
  • Die in radialer Richtung hervorstehenden Elemente dienen zum einen der Definition einer Kammer und können zum anderen als in radialer Richtung wirkende Abstützung der Rohrteile verwendet werden. Dies ist besonders zweckmäßig für den Fall, daß zumindest zwei solcher Elemente 160 und 161 vorgesehen sind, und diese voneinander beabstandet sind, so daß bei geeigneter Dimensionierung dieser Elemente im Vergleich zu dem anderen Rohrteil eine Verkippung der jeweiligen Rohrteile zueinander begrenzt bzw. vermindert wird.
  • In die Kammer 170 kann ein abdichtendes Element eingebracht werden. Dieses Element kann als elastisches Element ausgebildet sein, wie beispielsweise aus einem Elastomer, Silikon oder einem anderen Material. Das elastische Element kann als vorgefertigtes ringartiges Element in diesen Raumbereich eingebracht werden oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der Montage der beiden Rohrteile durch in dem radial äußeren Rohrteil eingebrachte Öffnungen auch zu einem späteren Zeitpunkt eingefüllt werden. Ein solcher Einfüllvorgang kann beispielsweise durch Einspritzen erfolgen. Dabei kann es durchaus zweckmäßig sein, wenn am Außenumfang des radial äußeren Rohrteiles zumindest eine, vorteilhaft aber auch mehrere Öffnungen vorgesehen sind, durch welche das elastische Mittel in den Raumbereich eingebracht wird.
  • Besonders zweckmäßig kann es auch sein, daß die Kammer 170 nicht vollständig durch das elastische Mittel ausgefüllt wird, sondern lediglich teilweise davon befüllt wird. Dies hat unter Umständen den Vorteil, daß das elastische Medium auf Grund der axialen Verlagerbarkeit der beiden Rohrteile 130 und 131 nicht durch Scherkräfte zerstört wird.
  • Die Einbringung des elastischen Mittels kann zweckmäßigerweise derart erfolgen, daß das elastische Mittel als pastöses oder gelartiges Medium in die Kammer einbringbar ist.
  • Auch kann das Mittel derart angeordnet werden, daß das Mittel als vorgefertigtes Element angeordnet wird. Dabei kann es vorzugsweise als ringförmiges Element vorgefertigt sein und angeordnet werden,
  • Die Figur 4a zeigt eine Abwandlung der Anordnung des elastischen Elementes gemäß der vorhergehenden Figuren, wobei die Endbereiche der Kammer durch nach radial innen bzw. nach radial außen hervorstehende Enden der Rohrteile 201, 202 gebildet werden und dadurch das elastische Element 203 zwischen diesen Vorsprüngen, die vorteilhaft radial umlaufen, unter axiale Vorspannung bringbar ist.
  • Figur 4b ist nicht Teil der Erfindung.
    Gemäß Figur 4b kann in Abwandlung der vorhergehenden Figuren das elastische Element auch zwischen zwei Rohrteile 211, 212 gefügt oder angeordnet werden, die keine Vorsprünge in radialer Richtung aufweisen, um eine Kammer zu definieren. Das elastische Element 213 ist vorzugsweise so angeordnet, daß es an den beiden Rohrinnen- bzw. Außenwänden haftet, so daß es abdichtend angeordnet ist.
  • Figur 5 ist nicht Teil der Erfindung.
    Die Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel von zwei Rohrteilen 250, 260, die in einem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung radial außerhalb einander verlaufen. Das Rohrteil 250 ist radial innerhalb des Rohrteiles 260 angeordnet. Das Rohrteil 260 weist einen nach radial außen hervorstehenden Bereich 261 auf, der dadurch einen Freiraum zur Bildung eines Aufnahmeraumes für ein Dichtungselement bildet. Das Rohrteil 250 weist den nach radial innen hervorstehenden Bereich 253 auf, der zusammen mit dem Bereich 261 die Kammer zur Aufnahme des Dichtelementes bildet. Weiterhin sind an dem Element 250 nach radial außen hervorstehende Bereiche angeordnet, die zur Abstützung an dem radial äußeren Rohrteil zur Abstützung kommen oder kommen können, damit sich die Rohrteile nicht relativ zueinander verkippen können. Diese Abstützelemente 4 können aber auch an dem radial inneren und/oder äußeren Rohrteil angeordnet sein.

Claims (19)

  1. Wärmetauscher mit zumindest einem von einem ersten Medium durchströmbaren Rohr (2, 101) , das an einem ersten Endbereich (2a) mit einem ersten Abschlußelement (3) und an seinem zweiten Endbereich (2b) mit einem zweiten Abschlußelement (4) verbunden ist, wobei mit dem ersten und dem zweiten Abschlußelementen (3,4) jeweils ein erstes bzw. ein zweites Rohrteil (130, 131, 201, 202) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrteile (130, 131, 201, 202) zumindest über einen Teilbereich ihrer axialen Erstreckung zwischen den beiden Abschlusselementen radial ineinander verlaufen und zumindest ein Dichtelement (130) in einer Kammer (170) im Raumbereich zwischen den Rohrteilen angeordnet ist, wobei das erste Rohrteil (130,201) oder das zweite Rohrteil (131,202) zwei in radialer Richtung hervorstehende Elemente aufweist, welche die Kammer (170) zwischen den beiden Rohrteilen (130, 131, 201, 202) bilden und als radial wirkende Abstützung dienen.
  2. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Kammer (170) zumindest ein im wesentlichen ringartiges radial hervorstehendes Element aufweist.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Kammer (170) zumindest zwei im wesentlichen ringartig radial hervorstehende Elemente, die in axialer Richtung beabstandet sind, aufweist.
  4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein ringartig radial hervorstehendes Element integraler Bestandteil eines Rohrteils (130, 131, 201, 202) ist.
  5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringartig hervorstehenden Elemente mit dem einen und/oder anderen Rohrteil (130, 131, 201, 202) einteilig ausgebildet sind.
  6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein ringartig hervorstehendes Element ein zusätzliches Bauteil ist, das zwischen dem einen und dem anderen Rohrteil (130, 131, 201, 202) angeordnet ist und gegebenenfalls mit dem einen oder dem anderen Rohrteil (130, 131, 201, 202) verbunden ist.
  7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (170) durch die ringartigen Elemente zumindest im wesentlichen abgedichtet ist.
  8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (170) durch die ringartigen Elemente nicht abgedichtet ist.
  9. Wärmetauscher nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die ringartig hervorstehenden Elemente als Axiallager dienen.
  10. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (170) zumindest teilweise mit einem elastischen Mittel gefüllt ist.
  11. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (170) derart gefüllt ist, daß ein ringartiges Element aus dem elastischen Medium in der Kammer (170) gebildet ist, die sich zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Rohrteil erstreckt.
  12. Wärmetauscher nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element als Ringelement in die Kammer (170) einlegbar ist.
  13. Wärmetauscher nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element als pastöses oder gelartiges Medium in die Kammer einbringbar ist.
  14. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von von einem ersten Medium durchströmten Rohren (2, 101) im wesentlichen parallel zueinander radial innerhalb der Rohrteile (130, 131, 201, 202) angeordnet sind.
  15. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Rohren (2, 101) jeweils an ihrem ersten Endbereich mit einem ersten Abschlußelement verbunden sind und an ihrem zweiten Endbereich mit dem zweiten Abschlußelement verbunden sind.
  16. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine von einem ersten Medium durchströmte Rohr (2, 101) an zumindest einem Endbereich mit einem Anschlußelement (3, 4) zur Zuleitung und/oder Ableitung von einem ersten Medium verbunden ist.
  17. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Abschlußelement mit zumindest einem Anschlußelement (3,4) zur Zuleitung und/oder Ableitung von einem ersten Medium verbunden ist.
  18. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an den jeweiligen Abschlußelementen (3,4) verbundenen Rohrteile (130, 131, 201, 202) mit in der Kammer (170) vorgesehenem elastischen Mittel einen im wesentlichen dichten Raumbereich bilden, wobei zumindest zwei Anschlußelemente (3,4) vorgesehen sind und der Raumbereich durch die Anschlußelemente (3,4) von einem zweiten Medium durchströmbar ist.
  19. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Medium die von dem ersten Medium durchströmten Rohre (2, 101) umströmt.
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