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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmetauscher für
den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für
ein Abgasrückführsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1, ein Verfahren zur Herstellung eines Abgaswärmetauschers
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 18 sowie ein zur
Anwendung im Rahmen des Herstellungsverfahrens geeignetes Montagewerkzeug
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 28.
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Aufgrund
der stetig verschärften gesetzlichen Vorschriften in Bezug
auf die Abgasimmission von Kraftfahrzeugen, insbesondere in Bezug
auf die Immission von Stickoxyden, ist im Bereich der Verbrennungskraftmaschine
eine Rückführung von Verbrennungsabgasen auf die
Einlassseite der Verbrennungskraftmaschine Stand der Technik. Die
Verbrennungsgase nehmen selbst nicht noch einmal an dem Verbrennungsvorgang
im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine teil und stellen so einen
Inertgas dar, welches das Gemisch aus Verbrennungsluft und Kraftstoff
im Brennraum verdünnt und für eine innigere Vermischung
sorgt. Auf diese Weise ist es möglich, das Auftreten sogenannter
Hot Spots während des Verbrennungsvorgangs zu minimieren,
die sich durch lokal extrem hohe Verbrennungstemperaturen auszeichnen.
Solche sehr hohen Verbrennungstemperaturen begünstigen
die Bildung von Stickoxyden und müssen daher unbedingt
vermieden werden.
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Da
der Wirkungsgrad einer Verbrennungsmaschine typisch von der Temperatur
der dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeführten
Verbrennungsluft abhängig ist, können die Verbrennungsgase
nach ihrem Austritt aus dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine
nicht unmittelbar wieder der Ansaugseite zugeführt werden. Vielmehr
ist eine deutliche Absenkung der Verbrennungsgastemperatur erforderlich.
Typische Austrittstemperaturen der Verbrennungsgase aus dem Brennraum
der Verbrennungskraftmaschine liegen im Bereich von 900°C
und darüber, die Temperatur der eingangsseitig dem Brennraum
der Verbrennungskraftmaschine zugeführten Verbrennungsluft sollte
hingegen nicht über 150° betragen, vorzugsweise
deutlich darunter liegen. Zur Abkühlung der rückgeführten
Verbrennungsgase ist aus dem Stand der Technik bekannt, sogenannte
Abgasrückführkühler einzusetzen. Aus
dem Stand der Technik sind die verschiedensten Konstruktionen bekannt,
bei denen in der Regel die zu kühlenden Verbrennungsgase durch
Tauschrohre geführt werden, die außenseitig von
einem Kühlmittel umströmt werden, wobei es sich
bei dem Kühlmittel in der Regel um das Kühlwasser
des Kraftfahrzeugs handelt. Zur Erhöhung der Effizienz
wird im Stand der Technik vorgeschlagen, die zu kühlenden
Verbrennungsgase durch ein Bündel von strömungstechnisch
parallel geschalteten Tauschrohren zu leiten, die insgesamt vom
Kühlmittel umspült werden.
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Aus
der
DE 10 2005
055 482 A1 ist ein Abgaswärmetauscher für
einen Verbrennungsmotor bekannt, bei dem diejenigen Oberflächen,
welche mit den heißen Verbrennungsgasen in Berührung
kommen, als korrosionsbeständige Stahloberflächen ausgeführt
sind. Die Wärmetauscherrohre und das Gehäuse,
in dem die Wärmetauscherrohre angeordert sind als separate
Teile ausgebildet, die im Rahmen des Herstellungsprozesses zusammengefügt werden
müssen.
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Allgemeine
Informationen zur Technik der Abgasrückführung
bei Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen können
beispielsweise der
DE 100
119 54 A1 entnommen werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher
für den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs anzugeben, der
gegenüber den aus dem Stand der Technik vorbekannten Abgaswärmetauschern
Vorteile in Bezug auf die Herstellung aufweist. Weiterhin ist Aufgabe
der Erfindung, ein Verfahren zur Montage eines Abgaswärmetauschers
anzugeben. Schließlich soll ein zur Anwendung im Rahmen
des Montageverfahrens geeignetes Montagewerkzeug angegeben werden.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen
des Hauptanspruchs. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher
ist für den Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Er weist zumindest ein separat ausgebildetes abgasführendes
Tauscherrohr aus, das in einem separat ausgebildeten geschlossenen
Gehäuse angeordnet ist. Dieses Gehäuse wird seinerseits
von einem Kühlmittel geströmt, welches damit auch
das Tauscherrohr außenseitig umströmt. Das Kühlmittel kann
beispielsweise das Kühlmittel der Verbrennungskraftmaschine
selbst sein, d. h. der Abgaswärmetauscher kann im Kühlmittelkreislauf
des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Der Einlass und/oder der Auslass
des zumindest einen Tauscherrohrs sind außerhalb des Gehäuses
des Wärmetauschers angeordnet, wobei das Tauscherrohr an
zumindest einem Durchführungspunkt durch eine Wandung des
Gehäuses kühlmittel- und oder abgasdicht hindurchgeführt
ist. Gegebenfalls können die Medien Kühlmittel und
Abgas auch vertauscht sein.
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Erfindungsgemäß ist
nun eine im Innenraum des Gehäuses liegende mechanische
Auflagestruktur an der Außenfläche des Tauscherrohrs
ausgebildet, und eine außerhalb des Gehäuses liegende
mechanische Haltestruktur am außenliegenden Ende des Tauscherrohrs.
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Diese
beiden Auflage bzw. Haltestrukturen vereinfachen das zur Herstellung
des erfindungsgemäßen Wärmetauschers
erforderliche Montageverfahren wesentlich und erlauben damit eine
deutliche Kosteneinsparung. Darüber hinaus sorgen sie für eine
erhöhte Zuverlässigkeit der Kühlmittel-
bzw. Abgasdichten Durchführung des zumindest einen Tauscherrohrs
durch die Wandung des Gehäuses des Wärmetauschers.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung wird im Innenraum des Gehäuses
liegende mechanische Auflagestruktur ausgebildet in Form eines oder
mehrerer expandierter Rohrabschnitte. Alternativ ist es auch möglich,
eine separat ausgebildete Auflagestruktur außenseitig auf
das Tauscherrohr aufzubringen und dort mittels geeigneter mechanischer
Mittel festzulegen. Beispielhaft genannt sei hier ein ringförmiger
Kragen, der auf die Außenseite des Tauscherrohrs aufgeschoben
und dort festgeklemmt, mittels Schweißpunkten festgelegt
oder verlötet wird.
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Die
außerhalb des Gehäuses liegende mechanische Haltestruktur
am außenliegenden Ende des Tauscherrohrs kann vorteilhaft
gebildet werden wiederum von einem oder mehreren expandierten Rohrabschnitten.
Insbesondere kann hierzu das außenliegende Ende des Tauscherrohrs
ganz oder teilweise umgebördelt werden, um eine kragenartige Haltestruktur
auszubilden. Auch hier ist es selbstverständlich möglich,
eine separat ausgebildete mechanische Haltestruktur beispielsweise
in Form eines Rings vorzusehen, der bei der Montage des erfindungsgemäßen
Wärmetauschers auf das außenliegende Ende des
Tauscherrohrs aufgeschoben und dort auf geeignete Weise mechanisch
festgelegt wird.
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Die
getrennte Ausbildung von Gehäuse und Tauscherrohr im erfindungsgemäßen
Wärmetauscher erlaubt eine besonders einfache Fertigung desselben
und ermöglicht es darüber hinaus, Materialien
für den erfindungsgemäßen Wärmetauscher einzusetzen,
die an die jeweils lokal vorherrschenden Anforderungen bezüglich
der Korrosionsfestigkeit und der Hitzebeständigkeit der
Materialien angepasst sind.
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So
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das oder die Tauscherrohre
aus einem korrosionsbeständigen und hitzefesten Werkstoff
wie beispielsweise Edelstahl bestehen. Edelstahl weist darüber
hinaus den Vorteil auf, flexibel zu sein, so dass sich ohne weiteres
die erfindungsgemäße Krümmung des Strömungspfads
im Tauscherrohr/in den Tauscherrohren realisieren lässt.
Werden weniger hohe Anforderungen an die Korrosionsfestigkeit bzw. an
die Hitzebeständigkeit gestellt, so kann eine Ausführung
des/der Tauscherrohre aus Aluminium oder Aluminiumlegierung ausreichend
sein. Bevorzugt werden nahtlos gezogene Rohre verwendet.
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Das
Gehäuse des erfindungsgemäßen Abgaswärmetauschers
kann selbstverständlich ebenfalls aus Edelstahl bestehen,
beispielsweise aus einem nahtlos gezogenen Edelstahlrohr mit eingesetztem
Bodenstück. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das Gehäuse
als Gussteil ausgebildet ist, d. h. aus einem gussfähigen
Werkstoff wie beispielsweise Aluminium, Magnesium, Grauguss oder
aus einem Kunststoff besteht, der eine ausreichende Temperaturfestigkeit
aufweist. Da das Gehäuse des erfindungsgemäßen
Abgaswärmetauschers aber nicht mit den korrosiven Verbrennungsabgasen
in Berührung kommt und die Temperaturen auf typische Kühlmitteltemperaturen,
wie im Bereich von unter 150°C liegen, ausgesetzt ist,
kann auf die hier vorgenannten deutlich günstigeren Werkstoffe
ausgewichen werden. Insbesondere kann das Gehäuse im Gusverfahren
hergestellt werden, beispielsweise mittels Kunststoff oder Metall,
Spritzguss. Neben den bereits erwähnten Kostenvorteilen
und der einfacheren Herstellbarkeit eines gegossenen Gehäuses
können mittels gegossenen Gehäusen gegenüber
Edelstahlgehäusen darüber hinaus wesentliche Gewichtseinsparungen
reduziert werden, was einen weiteren Vorteil des erfindungsgemäßen
Abgaswärmetauschers darstellt, da ein unerwünschter
Nebeneffekt der zunehmenden Komplexität von Kraftfahrzeugen
deren stetige Gewichtszunahme ist, was den Bemühungen der Kraftfahrzeugherstellern
zuwider läuft, die Verbrauchs- und Emissionswerte der Kraftfahrzeuge
zu vermindern.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Wärmetauscher
ein zumindest zweiteilig ausgebildetes Gehäuse auf. Insbesondere
kann das Gehäuse einen Gehäusedeckel und ein Mantelteil
ausbilden, wobei das Mantelteil topförmig ausgestaltet
sein kann und durch den Gehäusedeckel dicht verschlossen
werden kann.
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In
dieser bevorzugten Ausgestaltung ist dann das Tauscherrohr gas-
und flüssigkeitsdicht durch zumindest eines der beiden
Gehäuseteile, beispielsweise durch den Gehäusedeckel
hindurchgeführt. Auf diese Weise sind somit der Einlass
und der Auslass des Tauscherrohrs außerhalb des Gehäuses angeordnet.
Insbesondere kann das Tauscherrohr an den Punkten, an denen es durch
das Gehäuseteil hindurchgeführt ist, mechanisch
fest mit diesem Gehäuseteil verbunden sein, so dass sich
das Tauscherrohr vollständig mechanisch an diesem Gehäuseteil abstützt.
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Die
beiden Gehäuseabschnitte, insbesondere also der Gehäusedeckel
und das Mantelteil sind bevorzugt als separate Teile ausgebildet,
die mittels mechanischer Haltemittel, wie beispielsweise Schrauben
oder Nieten miteinander verbunden sind.
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Da
der Gehäusedeckel oder derjenige Gehäuseabschnitt,
durch den das zumindest eine Tauscherrohr hindurchgeführt
ist, in thermischem Kontakt mit dem Tauscherrohr steht, ergeben
sich weitere Vorteile, wenn auch dieser Gehäuseabschnitt,
also beispielsweise der Gehäusedeckel, aus einem korrosionsbeständigen
und hitzefestem Werkstoff wie Edelstahl besteht. Mit gewissen Einschränkungen
ist auch hier die Verwendung von Aluminium oder Aluminiumlegierung
bzw. anderen metallischen Werkstoffen mit geeigneter Hitzebeständigkeit
geeignet, sofern sich dieses auf geeignete Weise gas- und flüssigkeitsdicht
mit dem hindurch geführten Tauscherrohr verbinden lässt,
beispielsweise mittels Verlöten, verschweißen
oder ggf. auch verkleben.
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Besondere
Vorteile ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn der fragliche
Gehäuseabschnitt, also insbesondere der Gehäusedeckel,
und das zumindest eine Tauscherrohr, aus demselben Material, also
beispielsweise Edelstahl, bestehen.
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Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn die Durchführungspunkte, d.
h., diejenigen Punkte, denen das zumindest eine Tauscherrohr einlassseitig und
auslassseitig durch das Gehäuse des Wärmetauschers
hindurchgeführt ist, im Wesentlichen in einer gemeinsamen
Ebene E angeordnet sind. Auch der Einlass und der Auslass des Tauscherrohrs
kann im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene E' angeordnet sein,
die insbesondere mit der vorstehend genannten gemeinsamen Ebene
der Durchführungspunkte zusammenfallen kann. Eine der Ebenen
E bzw. E' kann eine Schnittstelle für einen Anschluss eines
Wärmetauschers an das Abgassystem des Kraftfahrzeugs ausbilden,
wodurch sich eine besonders einfache Montage des erfindungsgemäßen Wärmetauschers
realisieren lässt.
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Diese
Vorteile lassen sich noch erhöhen, indem der Kühlmitteleinlass
und der Kühlmittelauslass für das das Gehäuse
des erfindungsgemäßen Wärmetauschers
durchströmende Kühlmittel ebenfalls in der Ebene
E der Durchführungspunkte des Tauscherrohrs oder in der
Ebene E' des Einlasses und des Auslasses des Tauscherrohrs angeordnet
sind. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung fallen die Ebenen
E und E' zusammen, so dass sowohl die Durchführungspunkte
als auch Ein- und Auslass des Tauscherrohrs als auch Kühlmitteleinlass
und Kühlmittelauslass im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet
sind. Diese gemeinsame Ebene kann dann vorteilhaft eine Schnittstelle
für einen Anschluss des Wärme tauschers an sowohl
das Abgassystem des Kraftfahrzeugs als auch das Kühlmittelsystem
des Kraftfahrzeugs ausbilden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn die Tauscherrohre des erfindungsgemäßen
Wärmetauschers zwischen ihrem Einlass und ihrem Auslass
im Wesentlichen einstückig sind, zumindest aber zwischen
den vorstehend genannten Durchführungspunkten einstückig
sind. Insbesondere kann das zumindest eine Tauscherrohr zwischen
seinem Einlass und seinem Auslass bzw. seine Durchführungspunkten
durch die Wandung des Gehäuses hindurchgeführt
ist, im Wesentlichen halbkreisförmig oder U-förmig
gebogen ist.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung ist anstelle eines einzelnen Tauscherrohrs
im erfindungsgemäßen Wärmetauscher ein
Bündel von Tauscherrohren vorgesehen, welche strömungstechnisch
parallel geschaltet sind. Insbesondere soll dieses Bündel
von Tauscherrohren so ausgestaltet sein, dass die sich in den einzelnen
Tauscherrohren ausbildenden Strömungspfade zwischen ihren
jeweiligen Ein- und Auslässen keinerlei Berührung
mit den Strömungspfaden in den angrenzenden Tauscherrohren haben.
Auf diese Weise wird vermieden, dass der zu kühlende Abgasstrom
bei seinem Durchtritt durch den erfindungsgemäßen
Abgaswärmetauscher mehrfach durch Querschnittsverengungen
hindurch treten muss. Hieraus resultiert einerseits ein deutlich verringerter
Strömungswiderstand des erfindungsgemäßen
Wärmetauschers, andererseits hat es sich im praktischen
Betrieb herausgestellt, das jede Verengung im Strömungspfad
innerhalb eines Abgaswärmetauschers einen Ort bildet, an
dem sich im rückgeführten Verbrennungsabgas enthaltenes
Kondensat ablagert, was längerfristig zu einer teilweisen
bzw. vollständigen Verstopfung eines Wärmetauschers und
damit zum Ausfall des gesamten Abgasrückführungssystems
des Kraftfahrzeugs führen kann.
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Wird
ein Bündel von Tauscherrohren verwendet, so hat es sich
insbesondere bei einer Verwendung von Wasser als Kühlmittel
als optimal herausgestellt, wenn der minimale Abstand d zwischen den
Außenflächen der benachbart angeordneten Tauscherrohre
im Bereich zwischen 0,5 mm und 5 mm liegt. Besonders bevorzugt wird
hier eine spaltweite zwischen 1 und 2 mm, die wiederum insbesondere
in Bezug auf Wasser als Kühlmittel ein Optimum bezüglich
Strömungswiderstand für das Kühlmittel
einerseits und einer Optimierung der umströmten Ober fläche
der Tauscherrohre in Relation zum Kühlmittel durchströmten
Volumen andererseits darstellt.
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Bezüglich
der Abmessungen der Tauscherrohre in einem erfindungsgemäßen
Wärmetauscher hat es sich als günstig erwiesen,
wenn das zumindest eine Tauscherrohr einen Außendurchmesser
D aufweist, der zwischen 1 und 15 mm beträgt. Besonders bevorzugt
ist hierbei der Bereich zwischen 6 und 12 mm, für den sich
das Verhältnis zwischen auftretendem Druckverlust bzw.
Strömungswiderstand für das zurückgeführte
Verbrennungsabgas einerseits und dem thermischen Wirkungsgrad des
erfindungsgemäßen Abgaswärmetauschers
aufgrund des Verhältnisses des Rohrquerschnitts zur inneren
Oberfläche der Wärmetauscherrohre andererseits
als optimal erwiesen hat.
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Wird
ein Bündel von Tauscherrohren eingesetzt, so können
sowohl die Mittelpunkte der Einlässe als auch die Mittelpunkte
der Auslässe der Tauscherrohre auf den Mittelpunkten eines
orthogonalen oder hexagonalen Gitters liegen. Bevorzugt werden sowohl
die Einlässe als auch die Auslässe auf Gitterpunkten äquivalenter
Gitter angeordnet. Alternativ oder auch ergänzend könnten
auch die Durchführungspunkte, an denen die einzelnen Tauscherrohre einlass-
und auslassseitig durch die Wandung des Gehäuses des Wärmetauschers
hindurchgeführt sind, ebenfalls auf Gitterpunkten vergleichbarer
Gitter angeordnet werden. Eine solche Anordnung der Einlässe
bzw. Auslässe der Tauscherrohre bzw. von deren Durchführungspunkten
durch die Wandung des Tauschergehäuses erlauben wiederum
eine besonders effiziente Nutzung des im Inneren des Tauschergehäuses
zur Verfügung stehenden Bauraums.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Wärmetauschers mit einem Bündel von Tauscherrohren
sind die Tauscherrohre so angeordnet, dass sie sich zumindest paarweise überkreuzen.
Auf diese Weise kann eine besonders effiziente Raumnutzung im inneren
des Gehäuses des Wärmetauschers gewährleistet
werden.
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In
einer einfachen ersten Ausgestaltung kann das zumindest eine Tauscherrohr
als glattwandiges Rohr ausgebildet sein, wobei sich glattwandig sowohl
auf dessen Innen- als auch dessen Außenfläche
bezieht. In einer verbesserten Ausgestaltung ist das zumindest eine
Tauscherrohr als Drallrohr ausgebildet, d. h. auf der Innenoberfläche
des Tauscherrohrs ist eine spirale Struktur ausgebildet, die bei Durchströmen
des (gebogenen) Tauscherrohrs den hindurchströmenden Gasstrom
in eine Wirbelbewegung versetzt.
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Insbesondere
kann eine solche Spiralstruktur auch durch Einbringen einer spiraligen
Vertiefungsstruktur in die Wandung eines ansonsten glattwandigen
Rohres z. B. aus Edelstahl hervorgebracht werden.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren ist vorgesehen zur
Montage eines separat ausgebildeten z. B. abgasführenden
Tauscherrohrs eines Wärmetauschers für den Abgasstrang
eines Kraftfahrzeugs. Im Wärmetauscher ist das Tauscherrohr
in einem separat ausgebildeten geschlossenen Gehäuse angeordnet,
welches z. B. von einem Kühlmittel (oder alternativ auch
vom Abgas) durchströmt wird. Dabei umströmt das
das Gehäuse durchströmende Medium das Tauscherrohr
außenseitig. Der Einlass und/oder der Auslass des Tauscherrohrs
sind außerhalb des Gehäuses angeordnet, und das
Tauscherrohr ist an einem Durchführungspunkt durch eine
Wandung des Gehäuses kühlmittel- oder abgasdicht
hindurchgeführt. Das Tauscherrohr selbst kann dabei entweder abgas-
oder kühlmitteldurchströmt sein. Das erfindungsgemäße
Verfahren weist nun die folgenden Verfahrensschritte auf:
- a) Hindurchführen des Tauscherrohrs
durch die Wandung des Gehäuses,
- b) Ausbilden einer im Innenraum des Gehäuses liegenden
mechanischen Auflagestruktur an der Außenfläche
des Tauscherrohrs,
- c) Ausbilden einer außerhalb des Gehäuses
liegenden mechanischen Haltestruktur am außenliegenden
Ende des Tauscherrohrs, und
- d) Herstellen der Kühlmittel- und/oder Abgasdichten
mechanischen Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Tauscherrohr.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden die Schritte b) und c) im Wesentlichen zeitgleich
ausgeführt, beispielsweise unter Anwendung eines geeigneten
Montagewerkzeugs.
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In
einer alternativen, aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schritt
a) nach dem Schritt b), aber vor dem Schritt c) ausgeführt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird zur Ausbildung der im Innenraum des Gehäuses
liegenden mechanischen Auflagestruktur an der Außenfläche
des Tauscherrohrs das Tauscherrohr selbst zumindest abschnittsweise
expandiert, beispielsweise unter Anwendung eines geeigneten, als
Rohrexpansionswerkzeug ausgelegten, Montagewerkzeugs. Weiterhin
kann die außerhalb des Gehäuses liegende mechanische
Haltestruktur am außenliegenden Ende des Tauscherrohrs
ebenfalls vorteilhaft mittels einer zumindest abschnittsweisen Expansion
des Tauscherrohrs erzeugt werden. Insbesondere kann hierzu das außenliegende
(kurze) Ende des Tauscherrohrs auch umgebördelt werden.
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Zur
Ausführung der Schritte b) und/oder c) kann vorteilhaft
ein Rohrexpansionswerkzeug in das Innere des Tauscherrohrs eingeführt
werden.
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Die
Kühlmittel- und/oder Abgasdichte mechanische Verbindung
zwischen dem Gehäuse und dem Tauscherrohr kann in einem
weiteren Verfahrensschritt vorteilhaft beispielsweise mittels einem der
folgenden Verfahren hergestellt werden:
- a)
Löten,
- b) Schweißen,
- c) Crimpen, und/oder
- d) Kleben
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Selbstverständlich
sind alle weiteren, aus dem Stand der Technik als für die
Aufgabe, insbesondere die verwendeten Materialien und den fraglichen Temperaturbereich,
geeignet bekannten Fügeverfahren grundsätzlich
verwendbar.
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Bezüglich
des Herstellens der Kühlmittel- und/oder Abgasdichten mechanischen
Verbindung zwischen Gehäuse und Tauscherrohr mittels Crimpen
sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass bei einer Ausbildung
der mechanischen Auflagestruktur sowie der mechanischen Haltestruktur
durch eine zumindest teilweise Expansion des Tauscherrohrs diese
so ausgeführt werden kann, dass sich unmittelbar ohne Ausführung
weiterer Verfahren eine gas- bzw. flüssigkeitsdichte Verbindung
zwischen dem Gehäuse und dem Tauscherrohr ergibt. Dies
soll als Sonderfall des Crimpens angesehen werden.
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Bezüglich
des Verlötens von Tauscherrohr und Gehäuse hat
es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Außenfläche
des Tauscherrohrs vor der Ausführung des Verlötens
zumindest abschnittsweise mit einem geeigneten Lot beschichtet wird. Ebenfalls
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Innen- und/oder
Außenfläche des Gehäuses zusätzlich
oder alternativ vor der Ausführung des Verlötens
zumindest abschnittsweise lotbeschichtet werden. Bei der vorstehend
geschilderten Verfahrensweise kann eine beispielsweise automatisierte Bestückung
des Gehäuses/Gehäusedeckels mit den Tauscherrohren
erfolgen, und diese unter Ausbildung der Auflage- bzw. Haltestrukturen
mechanisch am Gehäuse festgelegt werden. Die so zu einer
mechanischen Einheit zusammengefassten Tauscherrohre und das Gehäuse/der
Gehäusedeckel können dann nachfolgend durch einen
Lötofen geschickt werden, wobei keine zusätzlichen
Maßnahmen erforderlich sind, um das bzw. die Tauscherrohre
während des Lötvorgangs mechanisch am Gehäuse/Gehäusedeckel
festzulegen.
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Ein
im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft
anzuwendendes Montagewerkzeug weist die folgenden Merkmale auf:
- a) Das Werkzeug bildet einen Dorn aus, der
in das Ende eines Tauscherrohrs einführbar ist, und
- b) Bei einer Betätigung des Werkzeugs werden zumindest
zwei verschiedene Rohrabschnitte (zumindest teilweise) expandiert
zur Ausbildung
- i. der mechanischen Auflagestruktur an der Außenfläche
des Tauscherrohrs, und
- ii. der mechanischen Haltestruktur am außenliegenden
Ende des Tauscherrohrs.
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Hierzu
kann beispielsweise der Querschnitt des in das Tauscherrohr einführbaren
Dorns abschnittsweise vergrößerbar sein. Insbesondere
kann diese Querschnittsvergrößerung auf der Expansion eines
flexiblen Körpers, bestehend beispielsweise aus einem synthetischen
Gummi, basieren.
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Weitere
Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Wärmetauschers
ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den Ausführungsbeispielen,
die nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert
werden. In dieser zeigen:
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1:
eine Explosionszeichnung eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Abgaswärmetauschers,
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2:
eine Aufsicht auf die Montageschnittstelle F des Abgaswärmetauschers
gemäß des ersten Ausführungsbeispiels,
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3:
eine Aufsicht auf ein Bündel von Tauscherrohren eines Abgaswärmetauschers
gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels,
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4:
eine schematische Darstellung eines Tauscherrohrs des Wärmetauschers
gemäß 1,
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5:
einen Schnitt durch die Einlass-/Auslassöffnungen von Tauscherrohren
im Bereich eines Gehäusedeckels,
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6:
eine Teilschnittdarstellung der Einlass-/Auslassöffnung
eines Tauscherrohrs,
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7:
eine perspektivische Darstellung eines Rohrexpansionswerkzeugs in
betätigtem Zustand,
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8:
die Teilschnittdarstellung gemäß 6 mit
eingeführtem und betätigtem Rohrexpansionswerkzeug,
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9:
eine Aufsicht auf die von einem Gehäusedeckel ausgebildete
Schnittestelle S, in der die Ein- und Auslassöffnungen
of Gitterplätzen eines orthogonalen Gitters angeordnet
sind,
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10:
eine Aufsicht auf die von einem Gehäusedeckel ausgebildete
Schnittestelle S, in der die Ein- und Auslassöffnungen
of Gitterplätzen eines hexagonalen Gitters angeordnet sind,
und
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11:
eine Explosionszeichnung eines dritten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Abgaswärmetauschers,
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1 zeigt
eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen
Abgaswärmetauschers 1 gemäß eines
ersten Ausführungsbeispiels. Der Wärmetauscher 1 umfasst
ein Gehäuse 40, welches aus einem Mantelteil 50 besteht,
welches mittels eines Gehäusedeckels 60 verschlossen
wird. Das Mantelteil 50 ist als Gussteil ausgebildet und
kann insbesondere aus Aluminiumdruckguss bestehen. Alternativ ist eine
Herstellung des Mantelteils 50 im gezeigten Ausführungsbeispiel
aus jedem Werkstoff möglich, welcher einerseits im Gussverfahren
verarbeitet werden kann und andererseits eine ausreichende thermische
Stabilität aufweist. Da aber das Mantelteil 50 des
erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 nur
mit dem Kühlmittel in Berührung kommt, welches
in der Regel aus dem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs
stammt, ist eine Temperaturbeständigkeit bis zu Temperaturen
bis 150°C für die meisten Anwendungsfälle
ausreichend. Als weitere Materialien für das Mantelteil
haben sich Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen, Grauguss oder auch
hitzebeständige und spritzgussfähige Kunststoffe
erwiesen.
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Vorderseitig
bildet das Mantelteil einen Flansch 59 für eine
Verbindung mit einem Gehäusedeckel 60 aus. Der
Gehäusedeckel 60 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einer gestanzten Edelstahlplatte mit einer Stärke von
wenigen Millimetern, bevorzugt von etwa 2 mm. Das Mantelteil 50 wird
mit dem Gehäuseteil 60 flüssigkeits-
und gasdicht verbunden unter Zwischenfügung einer Dichtung 52,
welche im gezeigten Ausführungsbeispiel als Metalldickendichtung
ausgebildet ist. Der Gehäusedeckel 60 wird dabei
mit dem Flansch 59 des Mantelteils 50 mittels
Schrauben 54 verschraubt, hierzu bildet das Mantelteil 50 eine
Mehrzahl von großen Gewindebohrungen 55 aus. Der
Gehäusedeckel 60 weist an den korrespondierenden
Positionen Durchgangsbohrungen 65 mit großem Durchmesser
auf, durch die passend dimensionierte Schrauben 54 hindurchgeführt
und in die Gewindebohrungen 55 eingeführt werden,
so dass der Gehäusedeckel 60 mit dem Mantelteil 50 verschraubt
werden kann.
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Das
Mantelteil 50 bildet einen Innenraum 42 aus, der
dazu vorgesehen ist, ein Bündel von U-förmig gebogenen
Tauscherrohren 20 in sich aufzunehmen. Dabei sind die Tauscherrohre 20 von
ihren Rohrdimensionen wie Innen- und Außendurchmesser identisch,
jedoch variiert die Öffnungsweite W des U-förmigen
Profils. Die Formgebung des Innenraums 42 und damit auch
des Mantelteils 50 ist aber insgesamt an die Formgebung
des Bündels von Tauscherrohren 20 ange passt, so
dass sich eine möglichst effektive Raumnutzung des Innenraums 42 durch
das Bündel der Tauscherrohre 20 ergibt.
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Die
Tauscherrohre 20 bilden an ihren jeweiligen Enden jeweils
einen Einlass 22 und einen Auslass 24 aus. Die
Enden der Tauscherrohre 20 sind dabei in korrespondierende
Bohrungen im Gehäusedeckel 60 hindurchgeführt,
die Durchführungspunkte 66, 68 für
die Einlässe bzw. die Auslässe der Tauscherrohre 20 ausbilden.
Die Ein- und Auslässe 22, 24 der Tauscherrohre 20 sind
dabei durch die im Gehäusedeckel 60 ausgebildeten
Bohrungen hindurchgeführt, die Tauscherrohre 20 sind
an den Durchführungspunkten 66, 68 glas-
und flüssigkeitsdicht mit dem Gehäusedeckel 60 verbunden,
beispielsweise mittels Verlöten oder Verschweißen.
Hierdurch ergibt sich eine mechanische Abstützung der Tauscherrohre 20 am
Gehäusedeckel 60.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung bestehen die Tauscherrohre 20 aus
dünnwandigen Edelstahlrohren, dabei sind die Tauscherrohre 20 mit
einer geprägten Struktur versehen, so dass sich von der
Innenoberfläche der Tauscherrohre 20 eine Spiralstruktur 26 erhebt.
Das Bündel der Tauscherrohre 20 ist dabei so angeordnet,
dass alle Einlässe 22 und alle Auslässe 24 jeweils
in einer zusammenhängenden Gruppe angeordnet sind, so dass
ein Anschluss des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 an
das Abgassystem des Kraftfahrzeugs auf einfache Weise möglich
ist. Hierzu bildet die Vorderseite des Gehäusedeckels 60 eine
Montageschnittstelle S aus, die aufgrund der planen Ausführung
des Gehäusedeckels 60 im Wesentlichen flanschartig
ausgestaltet ist. Zur Montage des Wärmetauschers 1 am
Kraftfahrzeug sind im Mantelteil 50 weitere Gewindebohrungen 53 ausgebildet,
die einen gegenüber den Gewindebohrungen 55 verringerten
Innendurchmesser aufweisen. In der Metallsickendichtung 52 sowie
in dem Gehäusedeckel 60 sind korrespondierende Durchgangsbohrungen 63 ausgebildet.
Hierüber kann der Wärmetauscher 1 über
eine Mehrzahl von in 1 nicht dargestellten Schrauben
mit dem Abgas- und Kühlmittelsystem des Kraftfahrzeugs
verbunden werden.
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Das
Mantelteil 50 bildet neben dem Innenraum 42, in
dem das Bündel der Tauscherrohre 20 nicht angeordnet
ist, einen Einlasskanal 56 und Auslasskanal 58 für
ein Kühlmittel aus, bei dem es sich beispielsweise um Kühlflüssigkeit
des Kraftfahrzeugs handeln kann. Der Einlasskanal 56 und
Auslasskanal 58 sind da bei so angeordnet, dass sich im
bestimmungsgemäßen Betrieb des Wärmetauschers 1 ein von
oben nach unten (in 1) erstreckender Strömungspfad
durch den Innenraum 42 des Mantelteils 50 ergibt,
so dass das Bündel der Tauscherrohre intensiv vom Kühlmittel
umspült wird. Um eine möglichst intensive Wechselwirkung
des Kühlmittels mit der Oberfläche der abgasführenden
Tauscherrohre 20 zu verwirklichen, ist es weiterhin innerhalb
der Schenkel der U-förmig gestalteten Tauscherrohre 20 ein
Leitblech 36 angeordnet, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel
wiederum bevorzugt aus Edelstahl besteht und stumpf mit dem ebenfalls
aus Edelstahl bestehenden Gehäusedeckels 60 verschweißt oder
verlötet ist. Das Leitblech 36 verlängert
den Strömungspfad des Kühlmittels im Innenraum 42 des Gehäuses 40 und
sorgt somit für einen intensiveren thermischen Austausch
zwischen dem in den Tauscherrohre 20 strömenden
Abgas und dem in Innenraum 42 strömenden Abgas.
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Der
im Mantelteil 50 ausgebildeter Einlasskanal 56 sowie
der Auslasskanal 58 enden ebenfalls im vom Mantelteil 50 ausgebildeten
Flansch 59, wobei an den Enden der Kanäle 56 und 58 Stege 57 ausgebildet
sind, welche eine mechanische Abstützung für die
auf dem Flansch 59 aufliegende Metallsickendichtung 52 ausbilden.
Diese bildet ebenfalls Durchlässe für das den
Wärmetauscher 1 durchströmende Kühlmittel
aus, welche mit den im Gehäusedeckel 60 ausgebildeten
Kühlmitteleinlass 62 und Kühlmittelauslass 64 korrespondieren.
Im zusammengefügten Wärmetauscher 1 kann
daher über die Vorderseite des Gehäusedeckels 60 sowohl
Kühlmittel über den Kühlmitteleinlass 62 zugeführt
als auch über den Kühlmittelauslass 64 abgeführt
werden als auch das zu kühlende Verbrennungsabgas über
die Einlässe 22 der Tauscherrohre 20 zugeführt
und über die Auslässe 24 abgeführt
werden. In der dargestellten Konstruktion ist dies über
eine einzige gemeinsame Montageschnittstelle S möglich.
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Dies
wird insbesondere auch aus der Darstellung gemäß 2 deutlich,
welche eine Aufsicht auf eine Montageschnittstelle des Wärmetauschers 1 in
einer geringfügig abgewandelten Ausführungsform zeigt.
Deutlich zu erkennen sind die im Gehäusedeckel 60 ausgebildete
Kühlmitteleinlass 62 sowie der Kühlmittelauslass 64.
Die Mehrzahl der Einlässe 22 sowie Auslässe 24 der
Tauscherrohre 20 ist hingegen der Darstellung gemäß 2 durch
Gitterstrukturen 23 abgedeckt, die Anordnung der Einlässe 22 sowie Auslässe 24 im
Gehäusedeckel 60 entspricht aber im Wesentlichen
der in 1 dargestellten Konfiguration. Ansons ten unterscheidet
sich der Wärmetauscher gemäß der Darstellung
von 2 im Wesentlichen durch die veränderte
Anordnung von Befestigungspunkten 51 am Mantelteil 50,
wobei diese Befestigungspunkte 51 einer Befestigung des
Wärmetauschers 1 an Montagestrukturen des Kraftfahrzeugs
dienen.
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3 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Bündels von Tauscherrohren 20 eines
Wärmetauschers 1 in einer dritten Ausgestaltung.
Gegenüber dem Wärmetauscher 1 gemäß 1 unterscheidet
sich das hier gezeigte Bündel von Tauscherrohren 20 im
Wesentlichen dadurch, dass es sich bei den Tauscherrohren 20 um
glatte, nahtlos gezogene dünnwandige Edelstahlrohre handelt,
die keine Spiralstruktur 26 aufweisen, wie sie in 1 dargestellt ist.
Darüber hinaus sind die Tauscherrohre 20 so angeordnet,
dass sie sich jeweils paarweise überkreuzen, was an den
Umkehrpunkten der U-förmig ausgebildeten Tauscherrohre 20 in 3 sichtbar
wird.
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4 zeigt
nun eine Aufsicht auf ein einzelnes Tauscherrohr 20 des
Wärmetauschers 1 gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels. Das Tauscherrohr 20 weist
eine mit L bezeichnete freie Länge auf, die je nach Dimensionierung
des Wärmetauschers 1 im Bereich zwischen zwei
und 30 cm liegen kann, wobei für eine Verwendung in Kraftfahrzeugen
mit Verbrennungsmaschine geringerer Leistung typische Dimensionierungen
von L im Bereich von 5 cm geeignet sind. Für Personenkraftwagen
höherer Leistung von 100 kW und darüber können
Dimensionierungen im Bereich von L zwischen 10 und 15 cm sinnvoll
sein. Für eine Verwendung in Lastkraftwagen können
Dimensionierungen von L = 20 cm und darüber geeignet sein.
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Das
Tauscherrohr 20 weist einen Außendurchmesser D
auf, der typisch im Bereich zwischen 1 und 15 mm beträgt,
bevorzugt einen Bereich zwischen 6 und 12 mm, da sich dieser als
besonders geeignet für die bestimmungsgemäße
Verwendung des Wärmetauschers als Abgaswärmetauscher
für ein Kraftfahrzeug herausgestellt hat. Die aus 4 sowie 5,
welche einen perspektivisch dargestellten Schnitt durch das Tauscherrohr 20 der 4 darstellt,
ersichtlich ist, sind bei einer Verbindung von Edelstahl Werte im
Bereich von 0,1 bis 1 mm geeignet, abhängig insbesondere
auch von der Länge L des Tauscherrohrs im spezifischen
Wärmetauscher 1. Bevorzugt liegt die Wandstärke
WS der Tauscherrohre 20 im Bereich von 0,3 bis 0,6 mm.
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Für
den Abstand W der Schenkel der U-förmig geformten Taucherrohre 20 hat
es sich herausgestellt, dass dieser bevorzugt größer
oder gleich dem Zweifachen des Außendurchmessers D des Tauscherrohrs 20 beträgt.
Insbesondere gilt: W ≥ 2,2 × D,wobei
sich herausgestellt hat, dass die Schenkelweite W, die unmittelbar
mit dem Biegeradius des U-förmig gebogenen Tauscherrohrs 20 korreliert
ist über W = RR, wenn als Tauscherrohr 20 ein
mit einer durchgehenden Spiralstruktur 26 versehenes dünnwandiges
Rohr beispielsweise aus Edelstahl oder aus Aluminium verwendet wird.
Eine besonders kleine Schenkelweite W ist für eine möglichst
effiziente Nutzung des Innenraumvolumen des Gehäuses 40 günstig
und aufgrund des in einem Kraftfahrzeug nur sehr begrenze zur Verfügung
stehenden Bauraums zu bevorzugen.
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5 zeigt
einen Schnitt durch einen Gehäusedeckel 60 im
Bereich der Bohrungen 66, 68, durch die die einlass-
bzw. auslassseitigen Enden 22, 24 verschiedener
Tauscherrohre 20 hindurchgeführt sind. Die Tauscherrohre 20 weisen
an ihren Einlass- bzw. Auslassseitigen Enden jeweils eine Auflagestruktur 27 auf,
die innerhalb des Gehäuseinnenraums angeordnet ist und
eine mechanische Abstützung der Rohrenden gegenüber
dem Gehäusedeckel 60 ausbildet. Diese Auflagestruktur
kann beispielsweise aus einem oder mehreren punktförmigen Vorsprüngen
ausgebildet sein, im Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist
sie aber als umlaufender Wulst ausgeprägt.
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Das
außenseitige Ende des Tauscherrohrs 20 ist zur
Ausbildung der Haltestrukturen 28 vollständig
umlaufend umgebördelt, so dass sich insgesamt eine mechanische
Abstützung des Tauscherrohrs 20 am Gehäusedeckel 60 aus
der Kombination der Auflagestruktur 27 und dem umbördelten
Ende 28 ergibt. Hieraus ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung bei
der Fertigung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1,
da die Tauscherrohre 20 bereits mechanisch im Gehäusedeckel 60 vorfixiert
sind. Auf diese Weise kann auf eine zusätzliche Fixierung
der Tauscherrohre 20 am Gehäusedeckel 60 beispielsweise mittels
(Laser-)Schweißpunkten während eines nachfolgenden
Verlötens oder Verschweißens der Tauscherrohrenden
mit dem Gehäusedeckel 60 verzichtet werden. 6 zeigt
die Auflagestruktur 27 und die Haltestruktur 28 aus 5 zur
Verdeutlichung nochmals in einer Teilschnittdarstellung eines Tauscherrohrs 20.
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Die
in den 6 und 7 dargestellten Auflage- und
Haltestrukturen 27, 28 können auf einfachste
Weise in das Tauscherrohrende eingebracht werden, z. B. indem ein
Tauscherrohr 20 mit gleichförmigen Innen- und
Außendurchmesser durch eine entsprechende Bohrung im Gehäusedeckel 60 hindurchgeführt
wird. Nachfolgend wird dann z. B. unter Anwendung eines geeigneten
Rohrexpansionswerkzeugs 30 der umlaufende Wulst 27 sowie
gleichzeitig der umgebördelte Rand 28 erzeugt.
Ein geeignetes Werkzeug ist exemplarisch in 7 dargestellt.
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Das
Rohrexpansionswerkzeug 30 umfasst einen Dorn 31,
dessen Außendurchmesser angepasst ist an den Innendurchmesser
der Tauscherrohre 20, so dass der Dorn 31 in das
Ende der Tauscherrohre 20 eingeführt werden kann.
Der Dorn 31 ist abschnittsweise aus einem flexiblen inkompressiblen Material
wie synthetischem Gummi ausgebildet. Diese flexiblen Elemente sind
in 7 mit der Bezugsziffer 32 bezeichnet.
Weiterhin weist das Rohrexpansionswerkzeug 30 eine Handhabe 33 auf,
bei deren Betätigung der Dorn 31 in seiner Länge
verkürzt wird, wodurch die flexiblen Element 32 komprimiert
werden. Da es sich bei synthetischem Gummi um ein im Wesentlichen
inkompressibles Material handelt, weicht es nach außen
aus und weitet somit den Außendurchmesser des Dorns 31 abschnittsweise
auf. Dieser Zustand ist in 7 dargestellt.
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8 zeigt
das Rohrexpansionswerkzeug 30 gemäß 7 in
das Rohrende des Tauscherrohrs 20 gemäß 6 eingeführt.
Zugleich befindet sich das Rohrexpansionswerkzeug 30 in
seinem betätigten Zustand. Aus 8 wird ersichtlich,
wie die komprimierten flexiblen Elemente 32 bei einer Bestätigung
des Rohrexpansionswerkzeugs 30 das Tauscherrohr 20 innerhalb
und außerhalb des Gehäuses 40 unmittelbar
angrenzend an den Gehäusedeckel 60 vollständig
umlaufend expandieren und dabei die Auflagestruktur 27 und
die Haltestruktur 28 ausbilden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
gemäß der 5 und 6 handelt
es sich dabei bei der Haltestruktur 28 nicht um ein umgebördeltes
Ende des Tauscherrohrs 20, vielmehr ist in diesem Ausführungsbeispiel
die Haltestruktur 28 analog zur Auflagestruktur 27 in
Form eines abschnittsweise aufgeweiteten Rohrquerschnitts ausgebildet.
Mit dem Rohrexpansionswerkzeug 30 gemäß 7 ist
es aber auch möglich, dass außenliegende Ende
des Tauscherrohrs 20 umzubördeln, unter der Voraussetzung,
dass das Tauscherrohr 20 entsprechend kurz abgelängt
ist.
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9 zeigt
nochmals schematisch eine Aufsicht auf die Einlässe 22 und
die Auslässe 24 von einer Mehrzahl von Tauscherrohren 20,
die als Tauscherrohrbündel im Innenraum 42 eines
Wärmetauschergehäuses 40 angeordnet sind.
Man erkennt, dass sowohl die Einlässe 22 als auch
die Auslässe 24 auf den Gitterpunkten eines orthogonalen
Gitters angeordnet sind.
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Eine
noch effizientere Raumnutzung ergibt sich in der Anordnung der Einlässe 22 bzw.
Auslässe 24 gemäß 10.
Hier sind die Einlässe 22 bzw. Auslässe 24 auf
Gitterpunkten eines hexagonalen Gitters angeordnet, das bedeutet
jeder Einlass 22 bzw. jeder Auslass 24 ist von
sechs benachbarten Einlässen 22 bzw. Auslässen 24 umgeben.
In dieser Konfiguration lässt sich die höchstmögliche
Raumerfüllung im Innenraum 42 des Gehäuses 40 durch
die Tauscherrohre 20 realisieren.
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11 zeigt
schließlich ein drittes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1,
bei dem die Tauscherrohre 20 nicht U-förmig gebogen
ausgebildet sind, sondern vielmehr geradlinig durch den Innenraum
des Gehäuses 40 verlaufen. Entsprechend weist
der Wärmetauscher 1 gemäß 11 zwei
Gehäusedeckel 60 auf, mit welchen das beispielsweise
als Gussteil ausgebildete Mantelteil 50 gas- und flüssigkeitsdicht
verschlossen wird. Durch die aus einem rostfreien Stahl ausgebildeten
Deckelteile 60 sind die Enden der Tauscherrohre 20 hindurchgeführt,
wobei auch hier wieder ein Bündel von Tauscherrohren 20 vorgesehen
ist. In der Explosionsdarstellung gemäß 11 schematisch angedeutet
sind die vor dem Zusammenfügen der dargestellten Komponenten
zum betriebsfertigen Wärmetauscher bereits auf die Außenflächen
der Tauscherrohre 20 im Bereich von deren Enden aufgebrachten
Auflagestrukturen 27, die jedoch im zusammengefügten
Wärmetauscher 1 innerhalb des Gehäuses 40 liegend
angeordnet sind. Diese bestehen im gezeigten Ausführungsbeispiel
aus ringförmigen Elementen, die vor der Endmontage des
Wärmetauschers 1 auf die Enden der Tauscherrohre 20 aufgeschoben
werden und dort vor der Endmontage des Wärmetauschers 1 mechanisch
mittels jeweils eines Schweißpunkts festgelegt werden.
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Zur
Ausbildung der gas- bzw. flüssigkeitsdichten Durchführung
der Tauscherrohre 20 durch den Gehäusedeckel 60 werden
die Tauscherrohre 20 dann mittels des vorstehend bereits
beschriebenen Lötverfahrens gas- und flüssigkeitsdicht
mit dem Gehäusedeckel 60 verlötet. Zumindest
im Bereich eines Gehäusedeckels 60 werden die
Tauscherrohre 20 für den Lötvorgang am
Gehäusedeckel 60 festgelegt durch Ausbildung der
zusätzlichen Haltestruktur 28 am außenliegenden
Ende der Tauscherrohre 20. Auch dies kann wiederum durch
Umbördeln des außenliegenden Tauscherrohrendes
geschehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005055482
A1 [0004]
- - DE 10011954 A1 [0005]