EP1903207A1 - Heat exchanger, in particular exhaust gas heat exchanger - Google Patents

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EP1903207A1
EP1903207A1 EP07011347A EP07011347A EP1903207A1 EP 1903207 A1 EP1903207 A1 EP 1903207A1 EP 07011347 A EP07011347 A EP 07011347A EP 07011347 A EP07011347 A EP 07011347A EP 1903207 A1 EP1903207 A1 EP 1903207A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
exchanger according
expansion
compensation element
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.)
Withdrawn
Application number
EP07011347A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Prill
Sven Dr. Thumm
Eric P. Wolf
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.)
Modine Manufacturing Co
Original Assignee
Modine Manufacturing Co
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 Modine Manufacturing Co filed Critical Modine Manufacturing Co
Publication of EP1903207A1 publication Critical patent/EP1903207A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/11—Manufacture or assembly of EGR systems; Materials or coatings specially adapted for EGR systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
    • 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
    • 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
    • F28F9/0239—Header boxes; End plates floating elements floating header boxes
    • 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
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular exhaust gas heat exchanger, according to the preamble of patent claim 1.
  • a heat exchanger in particular exhaust gas heat exchanger
  • Such heat exchangers are known (US Pat. WO03 / 036214 A1 ), wherein in this heat exchanger, the heat exchanger contained in the housing shell has a tube bundle with double-ended tube plates, in which the tubes are taken with their tube ends.
  • the tube bundle of a first medium for. B. exhaust gas of an internal combustion engine of a motor vehicle
  • a second medium On the outside of this tube bundle is flowed around and cooled by a second medium, the z. B. is removed from the coolant circuit of the engine.
  • Such heat exchangers used as exhaust gas coolers are used in connection with the exhaust gas recirculation for cooling the exhaust gas.
  • the tube ends of the tube bundle are each welded into a tubesheet and connected to this solid and fluid-tight.
  • a second medium for. B. coolant, leading space formed between the housing shell and the heat exchanger is completed fluid-tight.
  • This fluid-tight seal between the housing shell and heat exchanger is formed in a known manner, that the housing shell is connected to the tube plates by welding or soldering.
  • the housing jacket has for the second medium, for.
  • coolant an inlet opening and outlet opening, via which the second medium is introduced or removed.
  • the tubes of the tube bundle are flowed through on the inside by the hot exhaust gas and are surrounded on the outside by the coolant, which also flows around the inside of the housing jacket.
  • the tubes reach due to the hot exhaust gas passed through a much higher temperature than the housing shell, resulting in different strains between the housing shell on the one hand and the heat exchanger, in particular tube bundle with tube sheets, on the other hand. This leads to thermal stresses, causing deformation or damage to the joints in the heat exchanger and between the shell and the heat exchanger, with the risk that the exhaust gas cooler will leak and mix both media, which may cause further damage.
  • the housing shell into two shell parts to divide telescopically pushed together with a circumferential seal in the sliding area.
  • the heat exchanger can be arranged at at least one end of the housing shell to this relatively displaceable, the conclusion by means of a heat exchanger comprehensive peripheral seal takes place, which closes the fluid leading the second medium space ( EP 1498 585 A2 ).
  • a sliding seat at least at one end of the heat exchanger ( DE 102 15 21 A1 ).
  • the tubesheet is provided at one end with a tubular extension which is covered by the interposition of O-rings of the housing shell and is relatively axially displaceable.
  • the invention has for its object to improve a heat exchanger, in particular exhaust gas heat exchanger, of the type mentioned in that due to different strains resulting thermal stresses are turned off as far as possible, at least reduced, and the heat exchanger easy to build, inexpensive and durable with high life.
  • the invention provides that instead of a degree in the form of z. B. a weld between the housing shell on the one hand and the heat exchanger on the other hand, for. B. a tube sheet at one end of a tube bundle, at least one expansion compensation element between the housing shell and the heat exchanger is provided, which allows at least substantially elastic deformation axial compensation, the shape that the heat exchanger, z. B. a tube bundle with tube bottom thereto, in relation to the non-movable housing jacket is axially movable to compensate for corresponding strains. It is understood that such a strain compensation element can equally be provided in such heat exchangers, which are designed as a plate heat exchanger, which can flow through the first medium and the second medium umströmbare plates whose interior is interconnected.
  • the expansion compensation element is formed on the one hand as a holder of the heat exchanger and on the other hand at the same time as a seal with respect to at least one of the two media.
  • the expansion compensation element in the radial direction of the heat exchanger is substantially rigid and in the axial direction of this flexible.
  • connection cap is attached to the heat exchanger fluid-tight, z. B. by welding or soldering, the supply or discharge of the first medium, for. B. exhaust gas, is used. It may be advantageous if this connection hood is designed as a strain compensation element or contains such in its course.
  • the expansion compensation element is attached to the heat exchanger on the fluid-tight side thereof.
  • the expansion compensation element can be made of a tubular part, e.g. a metal bellows, z. Example, a corrugated pipe, or have designed as such a metal bellows section.
  • the expansion compensation element may extend axially or at least have an axial extension component. This is z. B. realized in an approximately cylindrical metal bellows or truncated metal bellows, as it can be used with advantage.
  • the expansion compensation element is on the one hand on the housing shell and on the other hand on the heat exchanger, z. B. on a tube bundle or a tube sheet, or instead of the connection cap, as far as such is present, by welding, soldering. The like. Fluid-tight manner.
  • the at least one expansion compensation element is designed as at least substantially radially directed membrane, which is attached on the one hand on the housing shell and on the other hand to the heat exchanger or the connection cap fluid-tight, z. B. by welding, soldering od.
  • the membrane can be round or square, z. B. square, disc may be formed. Other contours for the membrane are within the scope of the invention.
  • the expansion compensation element includes a central opening, which is penetrated by a connection cap, which adjoins the heat exchanger.
  • the fluid-tight attachment to the connection hood can in this case be provided in the region of the central opening.
  • the expansion compensation element can have a radially outer edge region, which is designed for attachment to the housing shell.
  • the expansion compensation element can between a housing shell edge or flange and an edge or flange of a housing part, for. B. a diffuser, clamped and tightly attached, which connects to the housing shell.
  • the at least one expansion compensation element is formed of metal, for. B. stainless steel.
  • the housing shell may be formed of metal, for. B. of stainless steel or instead of aluminum, cast od.
  • the tube sheets and / or the tube bundle, and / or the housing shell and / or any connection hoods and / or the at least one expansion compensation element is as a metal as well a hot and corrosion resistant metallic alloy of advantage.
  • the fluid-tight attachment of the expansion compensation element is carried out by welding, soldering od. Like ..
  • the expansion compensation element in particular in the form of a membrane, is formed as a flat plane disc.
  • On the disk surface are advantageously od beads.
  • od beads Like. Straight and / or curved running, a flexible behavior in the axial direction imparting distortions provided.
  • Several beads arranged in concentric circles can be provided. Instead, an approximately spiral-shaped bead may be provided. It may also be advantageous if several individual beads, z. B. approximately radially or radially from inside to outside directed beads, or each approximately parallel to the side edges extending, respectively rectilinear beads and / or arcuately curved beads od. Like. Are provided.
  • the first medium for. B. exhaust gas, for example, in each case via an end cap at a first end in the heat exchanger introduced and at the other end of this ausleitbar.
  • the at least one expansion compensation element is arranged at the second, colder end. Instead, an arrangement may also be provided at the first, hotter end. In both cases this is at least one Expansion compensation element and the connection cap from the second medium, z. As coolant, flows around and is cooled by this.
  • a heat exchanger 10 is shown schematically, for. B. in the form of a Abgastage modules and in this case an exhaust gas cooler, the can be used in connection with the exhaust gas recirculation for cooling the exhaust gases of a Brennkaftmaschine particular of a motor vehicle.
  • the heat exchanger 10 has a heat exchanger 20 which is contained in a housing shell 30 while leaving a space 31 therebetween.
  • the heat exchanger 20 is z. B. only from a tube bundle 21 or he has a tube bundle 21 and at both ends of this tube sheets 22, in which the tubes 23 are fixed fluid-tight with their tube ends, for. B. by welding, soldering.
  • the tubes 23 are formed as flat tubes, round tubes or with respect to the cross section thereof deviating shaped tubes. Depending on their design, they may contain inserts, which are not shown in the interior, for forming ribs or the like.
  • the heat exchanger 20 is instead designed as a plate heat exchanger conventional type.
  • the housing shell 30 is cylindrical or angular in cross-section or has another round or non-circular cross-sectional shape.
  • the heat exchanger 20 is of a first medium, for. As exhaust gas, flowed through and is also on the outside of a second medium, for. B. coolant, which can flow around, which is located in the space 31 and is supplied by means not shown further inlet openings and outlet openings in the housing shell 30 and discharged.
  • a fluid-tight closure of the space containing the second medium 31 is provided by the first medium and the second medium are reliably separated from each other.
  • connection cap 24 for supplying or discharging the first medium, for. B. exhaust gas, fluid-tight fastened, z. B. by welding, soldering. The like., Which is part of this financial statements.
  • the connection cap 24 is z. For example diffuser-shaped.
  • a connecting flange 25 is fixed fluid-tight or integrally formed.
  • connection cap 24 is not absolutely necessary, as z. B. from the embodiment shown in Fig. 9 results.
  • known heat exchangers without such a connection cap 24 of the heat exchanger 20 ends z. B. with the tube bundle 21 or with the tube sheet 22 in the region of the end of the housing shell 30, wherein at this point a fluid-tight closure of the space 31 is made by the fact that the housing shell 30 is fluid-tightly connected to the tube bundle 21 or tube plate 22, for.
  • due to different temperatures of the housing shell 30 on the one hand and the heat exchanger 20 on the other hand resulting thermal stresses to deformations and damage with the risk that the heat exchanger 10 is leaking and in the other two Mix media.
  • this conclusion between the housing shell 30 and the heat exchanger 20 at least one end portion of the housing shell 30 has at least one expansion compensation element 40 which is fluid-tightly and firmly connected to the housing shell 30 and an axial relative movement of the heat exchanger 20 with respect to allows the non-movable housing shell 30 by elastic deformation of the expansion compensation element 40. Because of this at least one expansion compensating element 40, it is possible for the heat exchanger 20, due to different temperatures resulting thermal stresses due to axial movement of the heat exchanger 20 relative to the non-movable housing shell 30 compensate.
  • the expansion compensation element 40 is on the one hand as a holder of the heat exchanger 20 and on the other hand as a seal with respect to at least one of the two media, here the second medium, which is guided in the space 31 formed.
  • the expansion compensation element 40 is substantially in the radial direction of the heat exchanger 20 stiff, in the axial direction, however, this flexible.
  • the expansion compensation element 40 is provided between the housing part 30 and the connection cap 24 and attached to the latter fluid-tight, z. B. by welding, soldering. The like .. The same is also in the embodiments in Fig. 4 to Fig. 8 of the case.
  • the expansion compensation element 40 is an integral part of the connection hood 24.
  • connection hood 24 is at the same time designed as a expansion compensation element 40 or formed by such.
  • connection cap 24 can be connected to the cylindrical portion 26 of the connection cap 24 an attached or thus integral, approximately tubular expansion compensation element 40 similar to that in Fig. 9 and 10.
  • the expansion compensation element 10 is provided in the embodiments in FIGS. 1 to 9 with a radially outer edge region 41, with which the expansion compensation element 40 in the embodiments of FIGS. 1 to 9 on the housing shell 30, z. B. at its frontal end, is attached fluid-tight, z.
  • the space 31 is closed by an end disk 32, which is tightly and firmly connected on the one hand to the housing shell 30 and on the other hand to the expansion compensator element 40 acting as a connection hood 24 at the same time is.
  • the local expansion compensation element 40 is attached to the heat exchanger 20 side facing the heat exchanger 20 fluid-tight, z. B. by soldering, welding od.
  • the expansion compensation element 40 is designed as a special pipe part 42.
  • This pipe part 42 is z. B. from a metal bellows, z. B. corrugated pipe, or has such.
  • the expansion compensation element 40 extends axially corresponding to FIG. 9 or has at least one axial extension component, as is the case with the frusto-conical configuration of the tube part 42 according to FIG.
  • the expansion compensation element is designed as an at least substantially radially directed membrane 43, which is integral with the connection cap 24 as shown in FIG. 2 and 3 or fixed according to FIG. 1, 4 to 8 with the connection cap 24 and is tightly connected. Particularities of such a membrane 43 are illustrated in particular also with reference to FIGS. 11 to 16.
  • the membrane 43 is adapted with respect to its peripheral contour and extension of the housing shell 30 and the corresponding end of the heat exchanger 10 with connection cap 24.
  • the membrane 43 has accordingly z. B. circular or instead is angular. It consists advantageously of a disc.
  • the expansion compensation element 40 includes a longitudinal center axis of the heat exchanger 10 z. B.
  • an approximately cylindrical ring 45 may extend, with which the membrane 43 is seated on the cylindrical part 26 of the connection cap 24, wherein the attachment by welding, soldering. Like. Between the ring 45 and the cylindrical part 26, z. B. in the annular gap in between, can take place.
  • the ring 45 facilitates the centering between the expansion compensation element 40 and connected to the connection cap 24 heat exchanger 20, allows a large-scale plant and z. B. soldering in this area.
  • an additional diffuser 33 is attached to the end of the housing shell 30, wherein the expansion compensation element 40 is clamped and secured with its outer edge region 41 between the mutually facing ends of the housing shell 30 and the diffuser 33.
  • the housing shell 30 may be made of cast material
  • the diffuser 33 special, radially projecting mounting flanges 34, 35 are formed, between which the edge portion 41 of the expansion compensation element 40 is clamped and secured.
  • Embodiments includes the integral with the connection cap 24 membrane 43 to the cylindrical portion 26 of the connection cap 24 at.
  • the first medium for. B. exhaust gas, respectively at one end of the heat exchanger 10 via a local connection cap analogous to the connection cap 24 in the heat exchanger 20, in particular the interior of the tubes 23, introduced and passed therethrough, said first medium from the tube ends shown in the drawings at this Exits the end of the heat exchanger 20 and discharged and discharged by means of the connection cap 24 and the pipe part 42 as shown in FIG. 9 and 10, z. B. on the subsequent in Fig. 2 and 3 diffuser 33.
  • the second medium for.
  • the interior of the housing shell 30 and the exterior of the heat exchanger 20 surrounds the connection cap 24, as far as such is provided, and z. B. discharged at the right end of the heat exchanger 10 shown in the drawings via an outlet not shown.
  • This end may be the colder end of the heat exchanger 10 at this end.
  • the heat exchanger 10, the at least one expansion compensation element 40 is arranged at this colder end. In another embodiment, not shown, the at least one expansion compensation element 40 may also be arranged at the other, hotter end of the heat exchanger 10.
  • the membrane 43 is formed as a flat-plane disc, which can be designed to be flat according to FIG. 4 and 16. With a corresponding elastic behavior of such a membrane 43, this satisfies the requirements for expansion compensation. Instead, the expansion compensation element 40 in the other embodiments z. As shown in FIG. 1 to 15 beads 46 od. Like. Straight and / or curved running, a flexible behavior in the axial direction imparting faults. These beads 46 consist of formations in the form of elevations and depressions of the material of the expansion compensation element 40, z. As the membrane 43 and the pipe part 42 shown in FIGS.
  • the at least one bead 46 may be approximately arcuate in cross-section or, as shown in Fig. 8, be formed approximately U-shaped, wherein according to FIG. 8, the bulge is also directed to the side facing away from the space 31.
  • An opposite bulging analogous to FIG. 5 is also possible.
  • These examples illustrate that in the membrane 43 to form at least one bead 46th Various cross-sectional shapes are possible and are within the scope of the invention. The same is also the case with regard to the arrangement and distribution of the beads 46 on the surface of the membrane 43, as shown in FIGS. 11 to 15. According to FIG. 12, an approximately spirally running bead 46 is provided. In the example according to FIG.
  • a plurality of individual beads 46 are provided, namely those which each run approximately parallel to the side edges of the here square-shaped membrane 43.
  • a plurality of beads 46 which are directed approximately radially or in a star shape from the inside to the outside, are provided.
  • individual beads 46 are also shown, which are each curved approximately arcuately, namely two beads 46 arranged on both sides and an upper and lower bead 46th
  • the at least one expansion compensation element 40 which closes the space 31 and is fluid-tightly secured to the end region of the housing shell 30, allows axial relative movement of the heat exchanger 20 within the space 31 relative to the non-movable housing shell 30, and although by elastic deformation of the at least one expansion compensation element 40. In this way, otherwise different thermal stresses are compensated by different temperatures and expansions of the housing shell 30 on the one hand and the heat exchanger 20, since the heat exchanger 20 can move axially to compensate. Since the expansion compensation element 40 is formed at the same time for holding the heat exchanger 20 and on the other hand at the same time for sealing with respect to at least one of the two media, characterized the heat exchanger 10 is particularly simple, inexpensive, stable and leads to a long service life.
  • the housing shell 30 need not be made of stainless steel, but instead may be formed of aluminum.

Abstract

The heat exchanger (10) has a heat transducer (20) streamed by exhaust gas, and a housing outer cover (30) surrounding the heat transducer. The housing outer cover is streamed by a refrigerant, and a fluid-sealed connection of a chamber contains the refrigerant provided between the housing outer cover and the heat transducer. The fluid-sealed connection has an expansion compensation unit (40) permitting an axial relative movement of the heat transducer with respect to non-movable housing outer cover by an elastic deformation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher, insbesondere Abgaswärmeaustauscher, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Wärmeaustauscher sind bekannt ( WO03/036214 A1 ), wobei bei diesem Wärmeaustauscher der im Gehäusemantel enthaltene Wärmeübertrager ein Rohrbündel mit beidendigen Rohrböden aufweist, in denen die Rohre mit ihren Rohrenden aufgenommen sind.The invention relates to a heat exchanger, in particular exhaust gas heat exchanger, according to the preamble of patent claim 1. Such heat exchangers are known (US Pat. WO03 / 036214 A1 ), wherein in this heat exchanger, the heat exchanger contained in the housing shell has a tube bundle with double-ended tube plates, in which the tubes are taken with their tube ends.

Bei derartigen Wärmeaustauschern wird das Rohrbündel von einem ersten Medium, z. B. Abgas eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges, im Inneren durchströmt. Auf der Außenseite ist dieses Rohrbündel von einem zweiten Medium umströmt und gekühlt, das z. B. dem Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors entnommen wird. Derartige, als Abgaskühler eingesetzte Wärmeaustauscher werden im Zusammenhang mit der Abgasrückführung zur Kühlung des Abgases verwendet. Die Rohrenden des Rohrbündels sind jeweils in einen Rohrboden eingeschweißt und mit diesem fest und fluiddicht verbunden. Zwischen dem Gehäusemantel und dem Rohrbündel ist ein das zweite Medium, z. B. Kühlmittel, führender Raum gebildet, der zwischen dem Gehäusemantel und dem Wärmeübertrager fluiddicht abgeschlossen ist. Dieser fluiddichte Abschluss zwischen Gehäusemantel und Wärmeübertrager ist in bekannter Weise dadurch gebildet, dass der Gehäusemantel mit den Rohrböden durch Schweißen oder Löten verbunden ist. Der Gehäusemantel weist für das zweite Medium, z. B. Kühlmittel, eine Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung auf, über die das zweite Medium eingeleitet bzw. abgeführt wird. Im Betrieb eines derartigen Wärmeaustauschers in der Gestaltung als Abgaskühler werden die Rohre des Rohrbündels auf der Innenseite vom heißen Abgas durchströmt und auf der Außenseite vom Kühlmittel umspült, das auch die Innenseite des Gehäusemantels umspült. Die Rohre erreichen aufgrund des hindurchgeführten heißen Abgases eine wesentlich höhere Temperatur als der Gehäusemantel, wodurch sich unterschiedliche Dehnungen zwischen dem Gehäusemantel einerseits und dem Wärmeübertrager, insbesondere Rohrbündel mit Rohrböden, andererseits ergeben. Dies führt zu thermischen Spannungen, wodurch Verformungen oder Beschädigungen der Verbindungen beim Wärmeübertrager und zwischen dem Gehäusemantel und dem Wärmeübertrager verursacht werden, mit der Gefahr, dass dadurch der Abgaskühler undicht wird und sich beide Medien vermischen, was weitere Schäden nach sich ziehen kann.In such heat exchangers, the tube bundle of a first medium, for. B. exhaust gas of an internal combustion engine of a motor vehicle, flows through the interior. On the outside of this tube bundle is flowed around and cooled by a second medium, the z. B. is removed from the coolant circuit of the engine. Such heat exchangers used as exhaust gas coolers are used in connection with the exhaust gas recirculation for cooling the exhaust gas. The tube ends of the tube bundle are each welded into a tubesheet and connected to this solid and fluid-tight. Between the housing shell and the tube bundle is a second medium, for. B. coolant, leading space formed between the housing shell and the heat exchanger is completed fluid-tight. This fluid-tight seal between the housing shell and heat exchanger is formed in a known manner, that the housing shell is connected to the tube plates by welding or soldering. The housing jacket has for the second medium, for. As coolant, an inlet opening and outlet opening, via which the second medium is introduced or removed. During operation of such a heat exchanger in the design as an exhaust gas cooler, the tubes of the tube bundle are flowed through on the inside by the hot exhaust gas and are surrounded on the outside by the coolant, which also flows around the inside of the housing jacket. The tubes reach due to the hot exhaust gas passed through a much higher temperature than the housing shell, resulting in different strains between the housing shell on the one hand and the heat exchanger, in particular tube bundle with tube sheets, on the other hand. This leads to thermal stresses, causing deformation or damage to the joints in the heat exchanger and between the shell and the heat exchanger, with the risk that the exhaust gas cooler will leak and mix both media, which may cause further damage.

Es ist bekannt ( WO03/036214 A1 , DE 102 04 107 A1 ), beim Gehäusemantel zum Dehnungsausgleich quer gerichtete und zur Abdichtung von einem Metallbalg umfasste Schlitze vorzusehen oder den Gehäusemantel mit mindestens einer umlaufenden Dehnungssicke zu versehen. Dies verleiht dem Gehäusemantel eine gewisse Elastizität und gestattet eine axiale Bewegung des Gehäusemantels relativ zum nicht beweglichen Wärmeübertrager, gebildet aus endseitigen Rohrböden und dazwischen verlaufendem Rohrbündel. Hierbei ist der zwischen dem Gehäusemantel und dem Wärmeübertrager vorgesehene, fluiddichte Abschluss des dortigen, das zweite Medium enthaltenden Raumes dadurch verwirklicht, dass der jeweilige Rohrboden umfangsseitig mit dem Ende des Gehäusemantels verschweißt ist. Bekannt ist es ferner ( DE 102 11 635 A1 , 102 18 521 A1 ), den Gehäusemantel in zwei Mantelteile zu unterteilen, die teleskopartig ineinandergeschoben sind unter Anordnung einer Umfangsdichtung im Schiebebereich. Stattdessen kann der Wärmeübertrager an zumindest einem Ende des Gehäusemantels zu diesem relativ verschiebbar angeordnet sein, wobei der Abschluss mittels einer den Wärmeübertrager umfassenden Umfangsdichtung erfolgt, die den das zweite Medium führenden Raum fluiddicht abschließt ( EP 1498 585 A2 ). Ferner ist es bekannt, zumindest an einem Ende des Wärmeübertragers einen Schiebesitz zu verwirklichen ( DE 102 15 21 A1 ). Hierbei ist der Rohrboden an einem Ende mit einer rohrförmigen Verlängerung versehen, die unter Zwischenfügung von O-Ringen vom Gehäusemantel umfasst ist und relativ dazu axial verschiebblich ist. Bei einer ähnlichen bekannten Lösung ( DE 103 12 788 A1 ) ist an zumindest einem Ende des Wärmeübertragers am Rohrboden eine Abgassammelglocke angeschweißt, die am Ende fest und dicht mit einem aufgesetzten und damit verschweißten Zwischenring versehen ist, über den der Wärmeübertrager mit Schiebesitz unter Einfügung von Umfangsdichtungen axial verschiebbar in Bezug auf eine mit dem Gehäusemantel verbundene Anlagehülse aufgenommen ist. Ferner ist zwischen dem Zwischenring und der Anlagehülse eine axiale Balgdichtung zur Abdichtung vorgesehen.It is known ( WO03 / 036214 A1 . DE 102 04 107 A1 ) to provide the housing shell for expansion compensation transversely directed and included for sealing of a metal bellows slots or to provide the housing shell with at least one circumferential expansion bead. This gives the housing shell a certain elasticity and allows axial movement of the housing shell relative to the non-movable heat exchanger, formed from end tube sheets and intervening tube bundle. Here, the provided between the housing shell and the heat exchanger, fluid-tight closure of the local, the second medium-containing space is realized by the fact that the respective tube sheet is circumferentially welded to the end of the housing shell. It is also known ( DE 102 11 635 A1 . 102 18 521 A1 ), the housing shell into two shell parts to divide telescopically pushed together with a circumferential seal in the sliding area. Instead, the heat exchanger can be arranged at at least one end of the housing shell to this relatively displaceable, the conclusion by means of a heat exchanger comprehensive peripheral seal takes place, which closes the fluid leading the second medium space ( EP 1498 585 A2 ). Furthermore, it is known to realize a sliding seat at least at one end of the heat exchanger ( DE 102 15 21 A1 ). Here, the tubesheet is provided at one end with a tubular extension which is covered by the interposition of O-rings of the housing shell and is relatively axially displaceable. In a similar known solution ( DE 103 12 788 A1 ) is welded to at least one end of the heat exchanger at the tube bottom an exhaust manifold, which is provided at the end firmly and tightly with an attached and thus welded intermediate ring over which the heat exchanger with sliding seat with the inclusion of circumferential seals axially displaceable with respect to a connected to the housing shell Investment sleeve is added. Furthermore, an axial bellows seal is provided for sealing between the intermediate ring and the contact sleeve.

Die beschriebenen bekannten Lösungen haben nicht befriedigt, sei es wegen des damit verbundenen großen Aufwandes oder mangelnder Betriebssicherheit und Standfestigkeit.The described known solutions have not satisfied, either because of the associated high cost or lack of reliability and stability.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher, insbesondere Abgaswärmeaustauscher, der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass aufgrund unterschiedlicher Dehnungen sich ergebende thermische Spannungen soweit wie möglich ausgeschaltet werden, zumindest reduziert werden, und der Wärmeaustauscher einfach im Aufbau, kostengünstig und langlebig mit hoher Lebensdauer ist.The invention has for its object to improve a heat exchanger, in particular exhaust gas heat exchanger, of the type mentioned in that due to different strains resulting thermal stresses are turned off as far as possible, at least reduced, and the heat exchanger easy to build, inexpensive and durable with high life.

Die Aufgabe ist bei einem Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Danach sieht die Erfindung vor, dass statt eines Abschlusses in Form z. B. einer Schweißnaht zwischen dem Gehäusemantel einerseits und dem Wärmeübertrager andererseits, z. B. einem Rohrboden am einen Ende eines Rohrbündels, zumindest ein Dehnungsausgleichselement zwischen dem Gehäusemantel und dem Wärmeübertrager vorgesehen ist, das durch zumindest im wesentlichen elastische Verformung einen axialen Ausgleich ermöglicht, der Gestalt, dass der Wärmeübertrager, z. B. ein Rohrbündel mit Rohrboden daran, in Bezug auf den nicht beweglichen Gehäusemantel axial beweglich ist, um entsprechende Dehnungen auszugleichen. Hierbei versteht sich, dass ein derartiges Dehnungsausgleichselement gleichermaßen auch bei solchen Wärmeaustauschern vorgesehen werden kann, die als Plattenwärmeaustauscher ausgebildet sind, der vom ersten Medium durchströmbare und vom zweiten Medium umströmbare Platten aufweist, deren Inneres miteinander verbunden ist.The object is achieved in a heat exchanger of the type mentioned according to the invention by the features in claim 1. Thereafter, the invention provides that instead of a degree in the form of z. B. a weld between the housing shell on the one hand and the heat exchanger on the other hand, for. B. a tube sheet at one end of a tube bundle, at least one expansion compensation element between the housing shell and the heat exchanger is provided, which allows at least substantially elastic deformation axial compensation, the shape that the heat exchanger, z. B. a tube bundle with tube bottom thereto, in relation to the non-movable housing jacket is axially movable to compensate for corresponding strains. It is understood that such a strain compensation element can equally be provided in such heat exchangers, which are designed as a plate heat exchanger, which can flow through the first medium and the second medium umströmbare plates whose interior is interconnected.

Von Vorteil kann es sein, wenn das Dehnungsausgleichselement einerseits als Halterung des Wärmeübertragers und andererseits zugleich als Abdichtung in Bezug auf zumindest eines der beiden Medien ausgebildet ist.It may be advantageous if the expansion compensation element is formed on the one hand as a holder of the heat exchanger and on the other hand at the same time as a seal with respect to at least one of the two media.

Vorteilhaft kann es sein, wenn das Dehnungsausgleichselement in radialer Richtung des Wärmeübertragers im wesentlichen steif und in axialer Richtung dieses flexibel ist.It may be advantageous if the expansion compensation element in the radial direction of the heat exchanger is substantially rigid and in the axial direction of this flexible.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist an dem Wärmeübertrager eine Anschlusshaube fluiddicht befestigt, z. B. durch Schweißen oder Löten, die der Zuführung bzw. Abführung des ersten Mediums, z. B. Abgas, dient. Von Vorteil kann es sein, wenn diese Anschlusshaube als Dehnungsausgleichselement ausgebildet ist oder in ihrem Verlauf ein solches enthält.In one embodiment, a connection cap is attached to the heat exchanger fluid-tight, z. B. by welding or soldering, the supply or discharge of the first medium, for. B. exhaust gas, is used. It may be advantageous if this connection hood is designed as a strain compensation element or contains such in its course.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Dehnungsausgleichselement umfangsseitig des Wärmeübertragers an diesem fluiddicht befestigt. Das Dehnungsausgleichselement kann aus einem Rohrteil, z.B. einem Metallbalg, z. B. einem Wellrohr, gebildet sein oder einen als derartiger Metallbalg gestalteten Abschnitt aufweisen. Das Dehnungsausgleichselement kann sich axial erstrecken oder zumindest eine axiale Erstreckungskomponente aufweisen. Dies ist z. B. bei einem etwa zylindrischen Metallbalg oder kegelstumpfförmigen Metallbalg verwirklicht, wie er mit Vorteil zur Anwendung kommen kann.In a further embodiment, the expansion compensation element is attached to the heat exchanger on the fluid-tight side thereof. The expansion compensation element can be made of a tubular part, e.g. a metal bellows, z. Example, a corrugated pipe, or have designed as such a metal bellows section. The expansion compensation element may extend axially or at least have an axial extension component. This is z. B. realized in an approximately cylindrical metal bellows or truncated metal bellows, as it can be used with advantage.

Das Dehnungsausgleichselement wird dabei einerseits am Gehäusemantel und andererseits am Wärmeübertrager, z. B. an einem Rohrbündel oder einem Rohrboden, oder stattdessen an der Anschlusshaube, soweit eine solche vorhanden ist, durch Schweißen, Löten od. dgl. fluiddicht befestigt.The expansion compensation element is on the one hand on the housing shell and on the other hand on the heat exchanger, z. B. on a tube bundle or a tube sheet, or instead of the connection cap, as far as such is present, by welding, soldering. The like. Fluid-tight manner.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das mindestens eine Dehnungsausgleichselement als zumindest im Wesentlichen radial gerichtete Membran ausgebildet ist, die einerseits am Gehäusemantel und andererseits an dem Wärmeübertrager oder der Anschlusshaube fluiddicht befestigt ist, z. B. durch Schweißen, Löten od. dgl.. Die Membran kann als runde oder eckige, z. B. viereckige, Scheibe ausgebildet sein. Auch andere Konturen für die Membran liegen im Rahmen der Erfindung.A further advantageous embodiment provides that the at least one expansion compensation element is designed as at least substantially radially directed membrane, which is attached on the one hand on the housing shell and on the other hand to the heat exchanger or the connection cap fluid-tight, z. B. by welding, soldering od. Like. The membrane can be round or square, z. B. square, disc may be formed. Other contours for the membrane are within the scope of the invention.

Von Vorteil kann es ferner sein, wenn das Dehnungsausgleichselement eine zentrale Öffnung enthält, die von einer Anschlusshaube durchsetzt ist, die an den Wärmeübertrager anschließt. Die fluiddichte Befestigung an der Anschlusshaube kann hierbei im Bereich der zentralen Öffnung vorgesehen sein. Das Dehnungsausgleichselement kann radial außen einen Randbereich aufweisen, der zur Befestigung am Gehäusemantel ausgebildet ist. Das Dehnungsausgleichselement kann dabei zwischen einem Gehäusemantelrand oder Flansch und einem Rand oder Flansch eines Gehäuseteils, z. B. eines Diffusors, eingespannt und dicht befestigt sein, der an den Gehäusemantel anschließt.It may also be advantageous if the expansion compensation element includes a central opening, which is penetrated by a connection cap, which adjoins the heat exchanger. The fluid-tight attachment to the connection hood can in this case be provided in the region of the central opening. The expansion compensation element can have a radially outer edge region, which is designed for attachment to the housing shell. The expansion compensation element can between a housing shell edge or flange and an edge or flange of a housing part, for. B. a diffuser, clamped and tightly attached, which connects to the housing shell.

Von Vorteil ist es, wenn das mindestens eine Dehnungsausgleichselement aus Metall gebildet ist, z. B. Edelstahl. Auch der Gehäusemantel kann aus Metall gebildet sein, z. B. aus Edelstahl oder auch stattdessen aus Aliumium, Guss od. dgl.. Für den Wärmeübertrager, insbesondere die Rohrböden und/oder das Rohrbündel, und/oder den Gehäusemantel und/oder etwaige Anschlusshauben und/oder das mindestens eine Dehnungsausgleichselement ist als Metall auch eine warm- und korrosionsfeste metallische Legierung von Vorteil.It is advantageous if the at least one expansion compensation element is formed of metal, for. B. stainless steel. Also, the housing shell may be formed of metal, for. B. of stainless steel or instead of aluminum, cast od. Like. For the heat exchanger, in particular the tube sheets and / or the tube bundle, and / or the housing shell and / or any connection hoods and / or the at least one expansion compensation element is as a metal as well a hot and corrosion resistant metallic alloy of advantage.

Die fluiddichte Befestigung des Dehnungsausgleichselements erfolgt durch Schweißen, Löten od. dgl..The fluid-tight attachment of the expansion compensation element is carried out by welding, soldering od. Like ..

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Dehnungsausgleichselement, insbesondere in Gestalt einer Membran, als flachebene Scheibe ausgebildet. Auf der Scheibenfläche sind mit Vorteil Sicken od. dgl. geradlinig und/oder gekrümmt verlaufende, ein flexibles Verhalten in Axialrichtung verleihende Verwerfungen vorgesehen. Es können mehrere in zueinander konzentrischen Kreisen angeordnete Sicken vorgesehen sein. Stattdessen kann auch eine etwa spiralförmig verlaufende Sicke vorgesehen sein. Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn mehrere einzelne Sicken, z. B. etwa radial oder sternförmig von innen nach außen gerichtete Sicken, oder jeweils etwa parallel zu den Seitenrändern verlaufende, jeweils geradlinige Sicken und/oder bogenförmig gekrümmte Sicken od. dgl. vorgesehen sind.In a further embodiment, the expansion compensation element, in particular in the form of a membrane, is formed as a flat plane disc. On the disk surface are advantageously od beads. Like. Straight and / or curved running, a flexible behavior in the axial direction imparting distortions provided. Several beads arranged in concentric circles can be provided. Instead, an approximately spiral-shaped bead may be provided. It may also be advantageous if several individual beads, z. B. approximately radially or radially from inside to outside directed beads, or each approximately parallel to the side edges extending, respectively rectilinear beads and / or arcuately curved beads od. Like. Are provided.

Bei einem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher ist das erste Medium, z. B. Abgas, beispielsweise jeweils über eine endseitige Anschlusshaube an einem ersten Ende in den Wärmeübertrager einleitbar und am anderen Ende aus diesem ausleitbar. Hierbei kann es von Vorteil sein, wenn das mindestens eine Dehnungsausgleichselement an dem zweiten, kälteren Ende angeordnet ist. Stattdessen kann auch eine Anordnung an dem ersten, heißeren Ende vorgesehen sein. In beiden Fällen ist das mindestens eine Dehnungsausgleichselement und die Anschlusshaube vom zweiten Medium, z. B. Kühlmittel, umströmt und wird durch dieses gekühlt.In a heat exchanger according to the invention, the first medium, for. B. exhaust gas, for example, in each case via an end cap at a first end in the heat exchanger introduced and at the other end of this ausleitbar. It may be advantageous if the at least one expansion compensation element is arranged at the second, colder end. Instead, an arrangement may also be provided at the first, hotter end. In both cases this is at least one Expansion compensation element and the connection cap from the second medium, z. As coolant, flows around and is cooled by this.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
einen schematischen axialen Längsschnitt eines Endbereichs eines Wärmeaustauschers in der Ausbildung als Abgaskühler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2
einen schematischen axialen Längsschnitt entsprechend demjenigen in Fig. 1 eines Wärmeaustauschers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3
einen schematischen axialen Längsschnitt entsprechend demjenigen in Fig. 1 eines Wärmeaustauschers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4-10
jeweils verschiedene Darstellungen etwa entsprechend Fig. 1 von weiteren Ausführungsbeispielen eines Wärmeaustauschers,
Fig. 11 - 16
jeweils stirnseitige Ansichten eines als Membran ausgebildeten Dehnungsausgleichselements entsprechend verschiedenen Ausführungsbeispielen.
The invention is explained in more detail with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show it:
Fig. 1
FIG. 2 a schematic axial longitudinal section of an end region of a heat exchanger in the form of an exhaust gas cooler according to a first exemplary embodiment, FIG.
Fig. 2
a schematic axial longitudinal section corresponding to that in Fig. 1 of a heat exchanger according to a second embodiment,
Fig. 3
a schematic axial longitudinal section corresponding to that in Fig. 1 of a heat exchanger according to a third embodiment,
Fig. 4-10
different representations approximately corresponding to FIG. 1 of further embodiments of a heat exchanger,
Fig. 11 - 16
in each case frontal views of a membrane designed as a strain compensation element according to various embodiments.

In Fig. 1 ist schematisch ein Endbereich eines Wärmeaustauschers 10 gezeigt, z. B. in Form eines Abgaswärmeaustauschers und hierbei eines Abgaskühlers, der im Zusammenhang mit der Abgasrückführung zur Kühlung der Abgase einer Brennkaftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeuges zum Einsatz kommen kann. Der Wärmeaustauscher 10 weist einen Wärmeübertrager 20 auf, der in einem Gehäusemantel 30 unter Belassung eines Raumes 31 dazwischen enthalten ist. Der Wärmeübertrager 20 besteht z. B. lediglich aus einem Rohrbündel 21 oder er weist ein Rohrbündel 21 und an beiden Enden dieses Rohrböden 22 auf, in denen die Rohre 23 mit ihren Rohrenden fluiddicht befestigt sind, z. B. durch Schweißen, Löten od. dgl.. Die Rohre 23 sind als Flachrohre, Rundrohre oder hinsichtlich des Querschnitts davon abweichend geformte Rohre ausgebildet. Sie können je nach Gestaltung im Inneren nicht gezeigte Einsätze zur Bildung von Rippen od. dgl. enthalten.In Fig. 1, an end portion of a heat exchanger 10 is shown schematically, for. B. in the form of a Abgaswärmeaustauschers and in this case an exhaust gas cooler, the can be used in connection with the exhaust gas recirculation for cooling the exhaust gases of a Brennkaftmaschine particular of a motor vehicle. The heat exchanger 10 has a heat exchanger 20 which is contained in a housing shell 30 while leaving a space 31 therebetween. The heat exchanger 20 is z. B. only from a tube bundle 21 or he has a tube bundle 21 and at both ends of this tube sheets 22, in which the tubes 23 are fixed fluid-tight with their tube ends, for. B. by welding, soldering. The like. The tubes 23 are formed as flat tubes, round tubes or with respect to the cross section thereof deviating shaped tubes. Depending on their design, they may contain inserts, which are not shown in the interior, for forming ribs or the like.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Wärmeübertrager 20 stattdessen als Plattenwärmeaustauscher üblicher Art gestaltet.In another embodiment, not shown, the heat exchanger 20 is instead designed as a plate heat exchanger conventional type.

Der Gehäusemantel 30 ist im Querschnitt zylindrisch oder eckig oder hat eine sonstige runde oder unrunde Querschnittsform. Der Wärmeübertrager 20 ist von einem ersten Medium, z. B. Abgas, durchströmbar und ist ferner auf der Außenseite von einem zweiten Medium, z. B. Kühlmittel, umströmbar, das sich im Raum 31 befindet und mittels nicht weiter gezeigter Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen im Gehäusemantel 30 zugeführt bzw. abgeführt wird. Zwischen dem Gehäusemantel 30 einerseits und dem Wärmeübertrager 20 andererseits ist ein fluiddichter Abschluss des das zweite Medium enthaltenden Raumes 31 vorgesehen, durch den das erste Medium und das zweite Medium zuverlässig voneinander getrennt sind. Auf diese Weise ist eine Dichtheit des Wärmeaustauschers 10 gewährleistet und sichergestellt, dass keine Vermischung der Medien vorkommen kann mit sich daraus ergebenden Schäden. An dem Wärmeübertrager 20, z. B. am Rohrbündel 21 oder Rohrboden 22, ist eine Anschlusshaube 24 zum Zuführen bzw. Abführen des ersten Mediums, z. B. Abgas, fluiddicht befestigt, z. B. durch Schweißen, Löten od. dgl., die Teil dieses Abschlusses ist. Die Anschlusshaube 24 ist z. B. etwa diffusorförmig. An ihrem axialen Ende ist ein Anschlussflansch 25 fluiddicht befestigt oder einstückig ausgebildet.The housing shell 30 is cylindrical or angular in cross-section or has another round or non-circular cross-sectional shape. The heat exchanger 20 is of a first medium, for. As exhaust gas, flowed through and is also on the outside of a second medium, for. B. coolant, which can flow around, which is located in the space 31 and is supplied by means not shown further inlet openings and outlet openings in the housing shell 30 and discharged. Between the housing shell 30 on the one hand and the heat exchanger 20 on the other hand, a fluid-tight closure of the space containing the second medium 31 is provided by the first medium and the second medium are reliably separated from each other. In this way, a tightness of the heat exchanger 10 is ensured and ensured that no mixing of the media can occur with resulting damage. At the heat exchanger 20, z. B. on the tube bundle 21 or tube sheet 22, a connection cap 24 for supplying or discharging the first medium, for. B. exhaust gas, fluid-tight fastened, z. B. by welding, soldering. The like., Which is part of this financial statements. The connection cap 24 is z. For example diffuser-shaped. At its axial end, a connecting flange 25 is fixed fluid-tight or integrally formed.

Es wird schon an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Anschlusshaube 24 nicht zwingend erforderlich ist, wie sich z. B. aus dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ergibt. Bei bekannten Wärmeaustauschern ohne eine derartige Anschlusshaube 24 endet der Wärmeübertrager 20 z. B. mit dem Rohrbündel 21 oder mit dem Rohrboden 22 im Bereich des Endes des Gehäusemantels 30, wobei an dieser Stelle ein fluiddichter Abschluss des Raumes 31 dadurch hergestellt ist, dass der Gehäusemantel 30 mit dem Rohrbündel 21 oder Rohrboden 22 fluiddicht verbunden ist, z. B. durch Schweißen, Löten od. dgl. In einem solchen Fall führen aufgrund unterschiedlicher Temperaturen des Gehäusemantels 30 einerseits und des Wärmeübertragers 20 andererseits sich ergebende thermische Spannungen zu Verformungen und Beschädigungen mit der Gefahr, dass der Wärmeaustauscher 10 undicht wird und sich im übrigen beide Medien mischen. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass dieser Abschluss zwischen dem Gehäusemantel 30 und dem Wärmeübertrager 20 an zumindest einem Endbereich des Gehäusemantels 30 mindestens ein Dehnungsausgleichselement 40 aufweist, das mit dem Gehäusemantel 30 fluiddicht und fest verbunden ist und eine axiale Relativbewegung des Wärmeübertragers 20 in Bezug auf den nicht beweglichen Gehäusemantel 30 durch elastische Verformung des Dehnungsausgleichselements 40 ermöglicht. Aufgrund dieses mindestens einen Dehnungsausgleichselements 40 ist es für den Wärmeübertrager 20 möglich, aufgrund unterschiedlicher Temperaturen entstehende thermische Spannungen durch axiale Bewegung des Wärmeübertragers 20 relativ zum nicht beweglichen Gehäusemantel 30 auszugleichen. Das Dehungsausgleichselement 40 ist einerseits als Halterung des Wärmeübertragers 20 und andererseits als Abdichtung in Bezug auf zumindest eines der beiden Medien, hier des zweiten Mediums, das im Raum 31 geführt wird, ausgebildet. Das Dehnungsausgleichselement 40 ist in radialer Richtung des Wärmeübertragers 20 im Wesentlichen steif, in axialer Richtung dieses hingegen flexibel. Beim gezeigten ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist das Dehnungsausgleichselement 40 zwischen dem Gehäuseteil 30 und der Anschlusshaube 24 vorgesehen und an letzterer fluiddicht befestigt, z. B. durch Schweißen, Löten od. dgl.. Gleiches ist auch bei den Ausführungsbeispielen in Fig. 4 bis Fig. 8 der Fall. Beim Ausführungsbeispiel in Fig. 2 und 3 hingegen ist das Dehnungsausgleichselement 40 einstückiger Bestandteil der Anschlusshaube 24. Bei dem in Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anschlusshaube 24 zugleich als Dehnungsausgleichselement 40 ausgebildet bzw. durch ein solches gebildet. Bei einem demgegenüber abgewandelten Ausführungsbeispiel kann sich an den zylindrischen Teil 26 der Anschlusshaube 24 ein angesetztes oder damit einstückiges, etwa rohrförmiges Dehnungsausgleichselement 40 ähnlich demjenigen in Fig. 9 und 10 anschließen.It is already pointed out at this point that the connection cap 24 is not absolutely necessary, as z. B. from the embodiment shown in Fig. 9 results. In known heat exchangers without such a connection cap 24 of the heat exchanger 20 ends z. B. with the tube bundle 21 or with the tube sheet 22 in the region of the end of the housing shell 30, wherein at this point a fluid-tight closure of the space 31 is made by the fact that the housing shell 30 is fluid-tightly connected to the tube bundle 21 or tube plate 22, for. In such a case, due to different temperatures of the housing shell 30 on the one hand and the heat exchanger 20 on the other hand, resulting thermal stresses to deformations and damage with the risk that the heat exchanger 10 is leaking and in the other two Mix media. According to the invention it is provided that this conclusion between the housing shell 30 and the heat exchanger 20 at least one end portion of the housing shell 30 has at least one expansion compensation element 40 which is fluid-tightly and firmly connected to the housing shell 30 and an axial relative movement of the heat exchanger 20 with respect to allows the non-movable housing shell 30 by elastic deformation of the expansion compensation element 40. Because of this at least one expansion compensating element 40, it is possible for the heat exchanger 20, due to different temperatures resulting thermal stresses due to axial movement of the heat exchanger 20 relative to the non-movable housing shell 30 compensate. The expansion compensation element 40 is on the one hand as a holder of the heat exchanger 20 and on the other hand as a seal with respect to at least one of the two media, here the second medium, which is guided in the space 31 formed. The expansion compensation element 40 is substantially in the radial direction of the heat exchanger 20 stiff, in the axial direction, however, this flexible. In the first embodiment shown in FIG. 1, the expansion compensation element 40 is provided between the housing part 30 and the connection cap 24 and attached to the latter fluid-tight, z. B. by welding, soldering. The like .. The same is also in the embodiments in Fig. 4 to Fig. 8 of the case. In contrast, in the embodiment in FIGS. 2 and 3, the expansion compensation element 40 is an integral part of the connection hood 24. In the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the connection hood 24 is at the same time designed as a expansion compensation element 40 or formed by such. In a modified embodiment on the other hand can be connected to the cylindrical portion 26 of the connection cap 24 an attached or thus integral, approximately tubular expansion compensation element 40 similar to that in Fig. 9 and 10.

Das Dehnungsausgleichselement 10 ist bei den Ausführungsbeispielen in Fig. 1 bis 9 mit einem radial außen verlaufenden Randbereich 41 versehen, mit dem das Dehnungsausgleichselement 40 bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 9 am Gehäusemantel 30, z. B. an dessen stirnseitigem Ende, fluiddicht befestigt ist, z. B. durch Löten, Schweißen od. dgl.. Abweichend davon ist beim Beispiel in Fig. 10 der Raum 31 durch eine Stirnscheibe 32 abgeschlossen, die einerseits mit dem Gehäusemantel 30 und andererseits mit dem zugleich als Anschlusshaube 24 wirkenden Dehnungsausgleichselement 40 dicht und fest verbunden ist. Bei den in Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispielen ist das dortige Dehnungsausgleichselement 40 auf der dem Wärmeübertrager 20 zugewandten Seite am Wärmeübertrager 20 fluiddicht befestigt, z. B. durch Löten, Schweißen od. dgl.. Hierbei ist das Dehnungsausgleichselement 40 als besonderer Rohrteil 42 gestaltet. Dieser Rohrteil 42 besteht z. B. aus einem Metallbalg, z. B. Wellrohr, oder weist einen solchen auf. Bei dieser Gestaltung als Rohrteil 42 erstreckt sich das Dehnungsausgleichselement 40 axial entsprechend Fig. 9 oder hat zumindest eine axiale Erstreckungskomponente, wie sich dies bei der kegelstumpfförmigen Gestaltung des Rohrteils 42 gemäß Fig. 10 ergibt.The expansion compensation element 10 is provided in the embodiments in FIGS. 1 to 9 with a radially outer edge region 41, with which the expansion compensation element 40 in the embodiments of FIGS. 1 to 9 on the housing shell 30, z. B. at its frontal end, is attached fluid-tight, z. Deviating from this, in the example in FIG. 10, the space 31 is closed by an end disk 32, which is tightly and firmly connected on the one hand to the housing shell 30 and on the other hand to the expansion compensator element 40 acting as a connection hood 24 at the same time is. In the embodiments shown in FIGS. 9 and 10, the local expansion compensation element 40 is attached to the heat exchanger 20 side facing the heat exchanger 20 fluid-tight, z. B. by soldering, welding od. Like .. In this case, the expansion compensation element 40 is designed as a special pipe part 42. This pipe part 42 is z. B. from a metal bellows, z. B. corrugated pipe, or has such. In this design as a tube part 42, the expansion compensation element 40 extends axially corresponding to FIG. 9 or has at least one axial extension component, as is the case with the frusto-conical configuration of the tube part 42 according to FIG.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 8 ist das Dehnungsausgleichselement als zumindest im wesentlichen radial gerichtete Membran 43 ausgebildet, die gemäß Fig. 2 und 3 mit der Anschlusshaube 24 einstückig ist oder gemäß Fig. 1, 4 bis 8 mit der Anschlusshaube 24 fest und dicht verbunden ist. Besonderheiten einer solchen Membran 43 sind insbesondere auch anhand von Fig. 11 bis 16 verdeutlicht. Die Membran 43 ist hinsichtlich ihrer Umfangskontur und Erstreckung an den Gehäusemantel 30 und das entsprechende Ende des Wärmeaustauschers 10 mit Anschlusshaube 24 angepasst. Die Membran 43 hat demgemäß z. B. Kreisform oder ist stattdessen eckig. Sie besteht in vorteilhafter Weise aus einer Scheibe. Das Dehnungsausgleichselement 40 enthält eine zur Längsmittelachse des Wärmeaustauschers 10 z. B. etwa koaxiale zentrale Öffnung 44, wie dies bei den Ausführungsbeispielen in Fig. 1 sowie Fig. 4 bis 8 gegeben ist. Im Bereich dieser Öffnung 44 kann sich ein etwa zylindrischer Ring 45 erstrecken, mit dem die Membran 43 auf dem zylindrischen Teil 26 der Anschlusshaube 24 aufsitzt, wobei die Befestigung durch Schweißen, Löten od. dgl. zwischen dem Ring 45 und dem zylindrischen Teil 26, z. B. im Ringspalt dazwischen, erfolgen kann. Der Ring 45 erleichtert die Zentrierung zwischen dem Dehnungsausgleichselement 40 und dem mit der Anschlusshaube 24 verbundenen Wärmeübertrager 20, ermöglicht eine großflächige Anlage und z. B. eine Lötung in diesem Bereich.In the embodiments according to FIGS. 1 to 8, the expansion compensation element is designed as an at least substantially radially directed membrane 43, which is integral with the connection cap 24 as shown in FIG. 2 and 3 or fixed according to FIG. 1, 4 to 8 with the connection cap 24 and is tightly connected. Particularities of such a membrane 43 are illustrated in particular also with reference to FIGS. 11 to 16. The membrane 43 is adapted with respect to its peripheral contour and extension of the housing shell 30 and the corresponding end of the heat exchanger 10 with connection cap 24. The membrane 43 has accordingly z. B. circular or instead is angular. It consists advantageously of a disc. The expansion compensation element 40 includes a longitudinal center axis of the heat exchanger 10 z. B. approximately coaxial central opening 44, as is given in the embodiments in Fig. 1 and Fig. 4 to 8. In the region of this opening 44, an approximately cylindrical ring 45 may extend, with which the membrane 43 is seated on the cylindrical part 26 of the connection cap 24, wherein the attachment by welding, soldering. Like. Between the ring 45 and the cylindrical part 26, z. B. in the annular gap in between, can take place. The ring 45 facilitates the centering between the expansion compensation element 40 and connected to the connection cap 24 heat exchanger 20, allows a large-scale plant and z. B. soldering in this area.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist an das Ende des Gehäusemantels 30 ein zusätzlicher Diffusor 33 angesetzt, wobei das Dehnungsausgleichselement 40 mit seinem äußeren Randbereich 41 zwischen den einander zugewandten Enden des Gehäusemantels 30 und des Diffusors 33 eingespannt und befestigt ist. Beim Ausführungsbeispiel in Fig. 3, bei dem der Gehäusemantel 30 aus Gussmaterial bestehen kann, sind am Gehäusemantel 30 und am Diffusor 33 besondere, radial überstehende Befestigungsflansche 34, 35 ausgebildet, zwischen denen der Randbereich 41 des Dehnungsausgleichselements 40 eingespannt und befestigt ist. Bei beiden in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen schließt die mit der Anschlusshaube 24 einstückige Membran 43 an den zylindrischen Teil 26 der Anschlusshaube 24 an.In the embodiment of FIG. 2, an additional diffuser 33 is attached to the end of the housing shell 30, wherein the expansion compensation element 40 is clamped and secured with its outer edge region 41 between the mutually facing ends of the housing shell 30 and the diffuser 33. In the embodiment in Fig. 3, in which the housing shell 30 may be made of cast material, on the housing shell 30 and the diffuser 33 special, radially projecting mounting flanges 34, 35 are formed, between which the edge portion 41 of the expansion compensation element 40 is clamped and secured. In both shown in Figs. 2 and 3 Embodiments includes the integral with the connection cap 24 membrane 43 to the cylindrical portion 26 of the connection cap 24 at.

Der Gehäusemantel 30 sowie der Wärmeübertrager 20, z. B. in der Gestaltung als Rohrbündel 21 oder als Rohrbündel 21 mit beidendigen Rohrböden 22, ferner die Anschlusshaube 24 und insbesondere das Dehnungsausgleichselement 40 bestehen aus Metall, z. B. Edelstahl. Überall, wo zwischen den einzelnen Komponenten eine fluiddichte Befestigung vorgesehen ist, erfolgt diese durch Schweißen, Löten od. dgl..The housing shell 30 and the heat exchanger 20, z. B. in the design as a tube bundle 21 or as a tube bundle 21 with double-ended tube sheets 22, also the connection cap 24 and in particular the expansion compensation element 40 are made of metal, for. B. stainless steel. Wherever a fluid-tight fastening is provided between the individual components, this is done by welding, soldering od. Like ..

Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 10 wird das erste Medium, z. B. Abgas, jeweils an einem Ende des Wärmeaustauschers 10 über eine dortige Anschlusshaube analog der Anschlusshaube 24 in den Wärmeübertrager 20, insbesondere das Innere der Rohre 23, eingeleitet und durch diese hindurchgeleitet, wobei dieses erste Medium aus den in den Zeichnungen gezeigten Rohrenden an diesem Ende des Wärmeübertragers 20 austritt und mittels der Anschlusshaube 24 bzw. des Rohrteils 42 gemäß Fig. 9 und 10 ausgeleitet und abgeführt wird, z. B. über den in Fig. 2 und 3 anschließenden Diffusor 33. Das zweite Medium, z. B. Kühlmittel, wird über eine nicht dargestellte Eintrittsöffnung an einem Ende des Wärmeaustauschers 10 in den Raum 31 zwischen dem Gehäusemantel 30 und dem Wärmeübertrager 20 eingeleitet, umspült das Innere des Gehäusemantels 30 und das Äußere des Wärmeübertragers 20 einschließlich der Anschlusshaube 24, soweit eine solche vorgesehen ist, und wird z. B. an dem in den Zeichnungen gezeigten rechten Ende des Wärmeaustauschers 10 über eine nicht gezeigte Austrittsöffnung abgeführt. Hierbei kann es sich bei diesem Ende um das kältere Ende des Wärmeaustauschers 10 handeln. Mit Vorteil ist beim Wärmeaustauscher 10 das mindestens eine Dehnungsausgleichselement 40 an diesem kälteren Ende angeordnet. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann das mindestens eine Dehnungsausgleichselement 40 auch am anderen, heißeren Ende des Wärmeaustauschers 10 angeordnet sein.In the embodiments shown in FIG. 1 to 10, the first medium, for. B. exhaust gas, respectively at one end of the heat exchanger 10 via a local connection cap analogous to the connection cap 24 in the heat exchanger 20, in particular the interior of the tubes 23, introduced and passed therethrough, said first medium from the tube ends shown in the drawings at this Exits the end of the heat exchanger 20 and discharged and discharged by means of the connection cap 24 and the pipe part 42 as shown in FIG. 9 and 10, z. B. on the subsequent in Fig. 2 and 3 diffuser 33. The second medium, for. As coolant is introduced via an inlet opening, not shown, at one end of the heat exchanger 10 in the space 31 between the housing shell 30 and the heat exchanger 20, the interior of the housing shell 30 and the exterior of the heat exchanger 20 surrounds the connection cap 24, as far as such is provided, and z. B. discharged at the right end of the heat exchanger 10 shown in the drawings via an outlet not shown. This end may be the colder end of the heat exchanger 10 at this end. Advantageously, the heat exchanger 10, the at least one expansion compensation element 40 is arranged at this colder end. In another embodiment, not shown, the at least one expansion compensation element 40 may also be arranged at the other, hotter end of the heat exchanger 10.

Ersichtlich wird durch das im Raum 31 geführte zweite Medium, z. B. Kühlmittel, zusätzlich zum Gehäusemantel 30 und zum Wärmeübertrager 20 auch das mindestens eine Dehnungsausgleichselement 40 und, soweit vorhanden, die Anschlusshaube 24 gekühlt.It can be seen by the guided in space 31 second medium, for. As coolant, in addition to the housing shell 30 and the heat exchanger 20 and the at least one expansion compensation element 40 and, if available, the connection cap 24 cooled.

Nachfolgend sind anhand von Fig. 11 bis 16 weitere Besonderheiten eines als Membran 43 ausgebildeten Dehnungsausgleichselements 40 erläutert. Die Membran 43 ist als flachebene Scheibe ausgebildet, die entsprechend Fig. 4 und 16 durchgehend eben gestaltet sein kann. Bei entsprechendem elastischem Verhalten einer solchen Membran 43 genügt diese den gestellten Anforderungen zum Dehnungsausgleich. Stattdessen weist das Dehnungsausgleichselement 40 bei den übrigen Ausführungsbeispielen z. B. gemäß Fig. 1 bis 15 Sicken 46 od. dgl. geradlinig und/oder gekrümmt verlaufende, ein flexibles Verhalten in Axialrichtung verleihende Verwerfungen auf. Diese Sicken 46 bestehen aus Ausformungen in Form von Erhöhungen und Vertiefungen aus dem Material des Dehnungsausgleichselements 40, z. B. der Membran 43 bzw. des in Fig. 9 und 10 gezeigten Rohrteils 42. Ersichtlich können mehrere Sicken 46 vorgesehen sein, z. B. mehrere solche Sicken 46, die in zueinander konzentrischen Kreisen angeordnet sind, wie dies z. B. in Fig. 11 oder in Fig. 1 bis 3, Fig. 7, und Fig. 10 vorgesehen ist. Beim Beispiel gemäß Fig. 1 bis 3 hat die Membran 43 im Querschnitt aufgrund der Sicken 46 etwa Wellenform. Gleiches ist auch beim Beispiel gemäß Fig. 7 und Fig. 10 der Fall. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist aufgrund der zum Raum 31 hin gerichteten großen Ausbauchung lediglich eine Sicke 46 vorgesehen. Gemäß Fig. 6 ist die Ausbauchung gegensinnig, d. h. zu der dem Raum 31 abgewandten Seite, gerichtet. Die mindestens eine Sicke 46 kann im Querschnitt etwa bogenförmig oder, wie in Fig. 8 gezeigt ist, annähernd U-förmig geformt sein, wobei gemäß Fig. 8 die Ausbauchung ebenfalls zu der dem Raum 31 abgewandten Seite gerichtet ist. Auch eine gegensinnige Ausbauchung analog Fig. 5 ist möglich. Diese Beispiele verdeutlichen, dass bei der Membran 43 zur Bildung mindestens einer Sicke 46 verschiedenste Querschnittsformen möglich sind und im Rahmen der Erfindung liegen. Gleiches ist auch hinsichtlich der Anordnung und Verteilung der Sicken 46 auf der Fläche der Membran 43 der Fall, wie anhand von Fig. 11 bis 15 gezeigt ist. Gemäß Fig. 12 ist eine etwa spiralförmig verlaufende Sicke 46 vorgesehen. Beim Beispiel gemäß Fig. 13 sind mehrere einzelne Sicken 46 vorgesehen, und zwar solche, die jeweils etwa parallel zu den Seitenrändern der hier quadratischen Membran 43 verlaufen. Beim Beispiel gemäß Fig. 14 sind mehrere etwa radial oder sternförmig von innen nach außen gerichtete Sicken 46 vorgesehen. Beim Beispiel gemäß Fig. 15 sind ebenfalls einzelne Sicken 46 dargestellt, die jeweils etwa bogenförmig gekrümmt sind, und zwar zwei beidseitig angeordnete Sicken 46 sowie eine obere und untere Sicke 46.Subsequently, with reference to FIGS. 11 to 16 further features of a designed as a membrane 43 expansion compensation element 40 is explained. The membrane 43 is formed as a flat-plane disc, which can be designed to be flat according to FIG. 4 and 16. With a corresponding elastic behavior of such a membrane 43, this satisfies the requirements for expansion compensation. Instead, the expansion compensation element 40 in the other embodiments z. As shown in FIG. 1 to 15 beads 46 od. Like. Straight and / or curved running, a flexible behavior in the axial direction imparting faults. These beads 46 consist of formations in the form of elevations and depressions of the material of the expansion compensation element 40, z. As the membrane 43 and the pipe part 42 shown in FIGS. 9 and 10, it can be seen that several beads 46 may be provided, for. B. a plurality of such beads 46 which are arranged in mutually concentric circles, as z. B. in Fig. 11 or in Figs. 1 to 3, Fig. 7, and Fig. 10 is provided. In the example according to FIGS. 1 to 3, the membrane 43 has approximately a waveform in cross-section due to the beads 46. The same is also the case in the example according to FIGS. 7 and 10. In the embodiment of FIG. 5, only one bead 46 is provided due to the large bulge directed towards the space 31. According to FIG. 6, the bulge is directed in opposite directions, ie towards the side facing away from the space 31. The at least one bead 46 may be approximately arcuate in cross-section or, as shown in Fig. 8, be formed approximately U-shaped, wherein according to FIG. 8, the bulge is also directed to the side facing away from the space 31. An opposite bulging analogous to FIG. 5 is also possible. These examples illustrate that in the membrane 43 to form at least one bead 46th Various cross-sectional shapes are possible and are within the scope of the invention. The same is also the case with regard to the arrangement and distribution of the beads 46 on the surface of the membrane 43, as shown in FIGS. 11 to 15. According to FIG. 12, an approximately spirally running bead 46 is provided. In the example according to FIG. 13, a plurality of individual beads 46 are provided, namely those which each run approximately parallel to the side edges of the here square-shaped membrane 43. In the example according to FIG. 14, a plurality of beads 46, which are directed approximately radially or in a star shape from the inside to the outside, are provided. In the example of FIG. 15, individual beads 46 are also shown, which are each curved approximately arcuately, namely two beads 46 arranged on both sides and an upper and lower bead 46th

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass das mindestens eine Dehnungsausgleichselement 40, welches den Raum 31 abschließt und am Endbereich des Gehäusemantels 30 fluiddicht befestigt ist, eine axiale Relativbewegung des Wärmeübertragers 20 innerhalb des Raumes 31 relativ zu dem nicht beweglichen Gehäusemantel 30 möglich macht, und zwar durch elastische Verformung des mindestens einen Dehnungsausgleichselements 40. Auf diese Weise werden durch unterschiedliche Temperaturen und Dehnungen des Gehäusemantels 30 einerseits und des Wärmeübertragers 20 andererseits sonst entstehende thermische Spannungen ausgeglichen, da sich der Wärmeübertrager 20 axial zum Ausgleich bewegen kann. Da das Dehnungausgleichselement 40 zugleich zur Halterung des Wärmeübertragers 20 und andererseits zugleich zur Abdichtung in Bezug auf zumindest eines der beiden Medien ausgebildet ist, ist dadurch der Wärmeaustauscher 10 besonders einfach, kostengünstig, standfestig und führt zu einer hohen Lebensdauer. Zur Abdichtung bedarf es keiner Dichtungsringe od. dgl. Umfangsdichtungen, die altern und im Lauf des Betriebes brüchig werden und zu Undichtigkeiten führen könnten. Aufgrund des mindestens einen Dehnungausgleichselements 40 sind größere Toleranzen als bei Verwendung von Umfangsdichtungen od.dgl. möglich. Da keine aufeinanderreibenden Bauteile vorhanden sind, ist auch ein etwaiger Reibungsverschleiss ausgeschlossen. Vorteilhaft ist ferner, dass hinsichtlich des Gehäusemantels 30 sowohl eine Gestaltung, die sich zum Schweißen, Löten od. dgl. eignet, als auch eine Gestaltung als Formteil, z. B. als Gußteil, geeignet ist. Der Gehäusemantel 30 muss nicht aus Edelstahl bestehen, sondern kann stattdessen auch aus Aluminium gebildet sein.From the above description, it is clear that the at least one expansion compensation element 40, which closes the space 31 and is fluid-tightly secured to the end region of the housing shell 30, allows axial relative movement of the heat exchanger 20 within the space 31 relative to the non-movable housing shell 30, and Although by elastic deformation of the at least one expansion compensation element 40. In this way, otherwise different thermal stresses are compensated by different temperatures and expansions of the housing shell 30 on the one hand and the heat exchanger 20, since the heat exchanger 20 can move axially to compensate. Since the expansion compensation element 40 is formed at the same time for holding the heat exchanger 20 and on the other hand at the same time for sealing with respect to at least one of the two media, characterized the heat exchanger 10 is particularly simple, inexpensive, stable and leads to a long service life. To seal it requires no sealing rings od. Like. Perimeter seals that age and become brittle in the course of operation and could lead to leaks. Due to the at least one expansion compensation element 40 larger tolerances than when using circumferential seals or the like. possible. Since there are no sequential components, is also a any friction wear excluded. It is also advantageous that with respect to the housing shell 30 both a design that od for welding, soldering. Like. Is suitable, as well as a design as a molding, z. B. as a casting, is suitable. The housing shell 30 need not be made of stainless steel, but instead may be formed of aluminum.

Claims (27)

Wärmeaustauscher, insbesondere Abgaswärmeaustauscher für Kraftfahrzeuge, mit einem von einem ersten Medium, z. B. Abgas, durchströmbaren und von einem zweiten Medium, z. B.Kühlmittel, umströmbaren Wärmeübertrager (20), mit einem den Wärmeübertrager (20) umgebenden Gehäusemantel (30), der vom zweiten Medium durchströmbar ist, wobei zwischen dem Gehäusemantel (30) und dem Wärmeübertrager (20) ein fluiddichter Abschluss des dortigen, das zweite Medium enthaltenden Raumes (31) vorgesehen ist, und mit Mitteln für einen Dehnungsausgleich,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abschluss an zumindest einem Endbereich des Gehäusemantels (30) zumindest ein eine axiale Relativbewegung des Wärmeübertrages (20) in Bezug auf den nicht beweglichen Gehäusemantel (30) durch elastische Verformung zulassendes Dehnungausgleichselement (40) aufweist.Heat exchanger, in particular exhaust gas heat exchanger for motor vehicles, with one of a first medium, for. B. exhaust, permeable and from a second medium, for. B. coolant, flow around heat exchanger (20), with a heat exchanger (20) surrounding housing jacket (30) which can be flowed through by the second medium, wherein between the housing shell (30) and the heat exchanger (20) a fluid-tight closure of there, the second medium containing space (31) is provided, and with means for a strain compensation,
characterized,
in that the closure has at least one expansion compensation element (40) which permits axial relative movement of the heat transfer (20) with respect to the non-movable housing shell (30) by means of elastic deformation at at least one end region of the housing jacket (30). Wärmeaustauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) einerseits als Halterung des Wärmeübertragers (20) und andererseits als Abdichtung in Bezug auf zumindest eines der beiden Medien ausgebildet ist.Heat exchanger according to claim 1,
characterized,
that the expansion compensation element (40) on the one hand as a holder of the Heat exchanger (20) and on the other hand as a seal with respect to at least one of the two media is formed. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) in radialer Richtung des Wärmeübertrages (20) im Wesentlichen steif und in axialer Richtung dieses flexibel ist.Heat exchanger according to claim 1 or 2,
characterized,
that the expansion compensating element (40) substantially in the axial direction and this is stiff in the radial direction of the heat discharge (20) flexible. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Wärmeübertrager (20) eine Anschlusshaube (24, 42) zum Zuführen oder Abführen des ersten Mediums fluiddicht befestigt ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 3,
characterized,
is attached that fluid close to the heat exchanger (20) is a connection cap (24, 42) for supplying or discharging of the first medium. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anschlusshaube (24) als Dehnungsausgleichselement (40) ausgebildet ist oder ein solches enthält.Heat exchanger according to claim 4,
characterized,
that the connection cap (24) is formed as expansion compensating element (40) or contains. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) umfangsseitig des Wärmeübertragers (20) an diesem fluiddicht befestigt ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 5,
characterized,
that the expansion compensating element (40) of the heat exchanger (20) to this is fixed in fluid-tight periphery. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) aus einem Rohrteil (42) gebildet ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 6,
characterized,
in that the expansion compensation element (40) is formed from a tube part (42). Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40, 42) aus einem Metallbalg, z. B. Wellrohr, gebildet ist oder einen solchen aufweist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 7,
characterized,
that the expansion compensation element (40, 42) consists of a metal bellows, z. B. corrugated pipe is formed or has such. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40, 42) sich axial erstreckt oder zumindest eine axiale Erstreckungskomponente aufweist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 8,
characterized,
in that the expansion compensation element (40, 42) extends axially or at least has an axial extension component. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) einerseits am Gehäusemantel (30) und andererseits am Wärmeübertrager (20), z. B. an einem Rohrbündel (21) oder einem Rohrboden (22), oder an der Anschlusshaube (24) fluiddicht befestigt ist bzw. Teil dieser ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 9,
characterized,
that the expansion compensation element (40) on the one hand on the housing shell (30) and on the other hand on the heat exchanger (20), z. B. on a tube bundle (21) or a tube bottom (22), or on the connection cap (24) is fixed fluid-tight or is part of this. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) als zumindest im Wesentlichen radial gerichtete Membran (43) ausgebildet ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 10,
characterized,
that the expansion compensating element (40) at least substantially radially directed membrane is formed (43). Wärmeaustauscher nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Membran (43) als runde oder eckige Scheibe ausgebildet ist.Heat exchanger according to claim 11,
characterized,
that the membrane (43) is designed as a round or rectangular pane. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40), insbesondere die Membran (43), eine zentrale Öffnung (44) enthält, die von der Anschlusshaube (24) durchsetzt ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 12,
characterized,
in that the expansion compensating element (40), in particular the membrane (43), contains a central opening (44) which is penetrated by the connection hood (24). Wärmeaustauscher nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die fluiddichte Befestigung des Dehnungsausgleichselements (40) an der Anschlusshaube (24) im Bereich der zentralen Öffnung (44) vorgesehen ist.Heat exchanger according to claim 13,
characterized,
in that the fluid-tight attachment of the expansion-compensation element (40) to the connection hood (24) is provided in the region of the central opening (44). Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) radial außen einen Randbereich (41) aufweist, mit dem diese am Gehäusemantel (30) befestigt ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 14,
characterized,
that the expansion compensating element (40) has a radially outer edge region (41), with which this is fixed on the housing casing (30). Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) zwischen einem Rand oder Flansch (34) des Gehäusemantels (30) und einem Rand oder Flansch (35) eines an den Gehäusemantel (30) anschließenden Gehäuseteils (33), z. B. eines Diffusors, eingespannt und befestigt ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 15,
characterized,
in that the expansion compensation element (40) is connected between an edge or flange (34) of the housing jacket (30) and an edge or flange (35) of a housing part (33) adjoining the housing jacket (30), e.g. B. a diffuser, is clamped and fixed. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) aus Metall, z. B. Edelstahl, gebildet ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 16,
characterized,
that the expansion compensating element (40) made of metal, for. As stainless steel is formed. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gehäusemantel (30) aus Metall, z. B. aus Edelstahl, Aluminium od. dgl. und/oder als Formteil gebildet ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 17,
characterized,
that the housing shell (30) made of metal, for. B. stainless steel, aluminum od. Like. And / or formed as a molded part. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die fluiddichte Befestigung des Dehnungsausgleichselements (40) durch Schweißen, Löten od. dgl. erfolgt.Heat exchanger according to one of claims 1 to 18,
characterized,
that the fluid-tight attachment of the expansion compensation element (40) od by welding, soldering. Like. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40), insbesondere die Membran (43), als flachebene Scheibe ausgebildet ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 19,
characterized,
in that the expansion compensating element (40), in particular the membrane (43), is designed as a flat plane disc. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40), insbesondere die Membran (43), Sicken (46) oder dergleichen geradlinig und/oder gekrümmt verlaufende, ein flexibles Verhalten in Axialrichtung verleihende Verwerfungen aufweist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 20,
characterized,
in that the expansion compensation element (40), in particular the membrane (43), beads (46) or the like, has rectilinear and / or curved faults which impart a flexible behavior in the axial direction. Wärmeaustauscher nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere in zueinander konzentrischen Kreisen angeordnete Sicken (46) vorgesehen sind.Heat exchanger according to claim 21,
characterized,
in that a plurality of beads (46) arranged in concentric circles are provided. Wärmeaustauscher nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine etwa spiralförmig verlaufende Sicke (46) vorgesehen ist.Heat exchanger according to claim 21,
characterized,
that an approximately spirally extending bead (46) is provided. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 21 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere einzelne Sicken (46) vorgesehen sind, z. B.etwa radial oder sternförmig von innen nach außen gerichtete Sicken (46) oder jeweils etwa parallel zu den Seitenrändern der Membran (43) verlaufende geradlinige Sicken (46) und/oder bogenförmig gekrümmte Sicken (46) od.dgl..Heat exchanger according to one of claims 21 to 23,
characterized,
that a plurality of individual beads (46) are provided, for. B.etwa radially or star-shaped from the inside outward directed beads (46) or each approximately parallel to the side edges of the membrane (43) extending rectilinear beads (46) and / or arcuately curved beads (46) or the like. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das erste Medium jeweils über eine Anschlusshaube (24) an einem ersten Ende in den Wärmeübertrager (20) einleitbar und am anderen zweiten Ende ausleitbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) an dem zweiten kälteren Ende angeordnet ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 24, wherein the first medium in each case via a connection hood (24) at a first end in the heat exchanger (20) can be introduced and at the other second end is deflectable,
characterized,
in that the expansion compensation element (40) is arranged at the second, colder end. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das erste Medium jeweils über eine Anschlusshaube (24) an einem ersten Ende in den Wärmeübertrager (20) einleitbar und am anderen zweiten Ende ausleitbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dehnungsausgleichselement (40) an dem ersten heißeren Ende angeordnet ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 24, wherein the first medium in each case via a connection hood (24) at a first end in the heat exchanger (20) can be introduced and at the other second end is deflectable,
characterized,
in that the expansion compensating element (40) is arranged at the first hotter end. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmeübertrager (20) als Plattenwärmeaustauscher ausgebildet ist, der vom ersten Medium durchströmbare und vom zweiten Medium umströmbare, zueinander etwa parallel angeordnete Platten aufweist, deren Inneres miteinander verbunden ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 26,
characterized,
in that the heat exchanger (20) is designed as a plate heat exchanger which has plates which can be flowed through by the first medium and can be flowed around by the second medium and are arranged approximately parallel to one another, the interior of which is connected to one another.
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