DE102011076641A1 - Heat transfer arrangement for transferring heat between e.g. exhaust gas supplying warm pipe and thermoelectric generator of heat exchanger in motor car, has pipe wall exhibiting larger rigidity in contact region than in wall portions - Google Patents

Abstract

The arrangement (1) has a contact body (3) i.e. thermoelectric generator (15), comprising a contact surface (4) that is provided in contact with a counter-contact surface (5) of a pipe body (2) e.g. cold pipe (14) and warm pipe (13). A pipe wall (22) encloses an inner space (21) of the pipe body and exhibits larger rigidity and larger wall thickness (25) in a contact region (23) than in wall portions (24) that are arranged adjacent to the contact region. A supporting structure (8) is arranged at the inner space of the pipe body and comprises a spring element. An independent claim is also included for a heat exchanger.

Description

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

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

Bei modernen Anwendungen kommen thermoelektrische Wandler bzw. thermoelektrische Generatoren zum Einsatz, die eine Temperaturdifferenz in eine Spannungsdifferenz wandeln bzw. einen Wärmestrom in einen elektrischen Strom wandeln. Derartige thermoelektrische Generatoren arbeiten nach dem sogenannten Seebeck-Effekt, der dem umgekehrten Peltier-Effekt entspricht. Dementsprechend funktionieren thermoelektrischen Generatoren analog zu Peltier-Elementen. In einem Wärmeübertrager können nun derartige thermoelektrische Generatoren jeweils zwischen einem Warmrohr, das ein wärmeabgebendes Fluid führt, und einem Kaltrohr angeordnet sein, dass ein wärmeaufnehmendes Fluid führt. Die Temperaturdifferenz zwischen Warmrohr und Kaltrohr liegt dann am jeweiligen Generator bzw. Wandler an und kann in elektrischen Strom gewandelt werden.In modern applications, thermoelectric converters or thermoelectric generators are used which convert a temperature difference into a voltage difference or convert a heat flow into an electrical current. Such thermoelectric generators work according to the so-called Seebeck effect, which corresponds to the reverse Peltier effect. Accordingly, thermoelectric generators function analogously to Peltier elements. In a heat exchanger, such thermoelectric generators can now be arranged in each case between a hot tube, which carries a heat-emitting fluid, and a cold tube, which leads to a heat-absorbing fluid. The temperature difference between the hot tube and the cold tube is then applied to the respective generator or converter and can be converted into electrical current.

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

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

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

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

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

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Rohrwand im Kontaktbereich eine größere Wandstärke aufweisen als in den daran angrenzenden Wandbereichen. Beispielsweise kann die Wandstärke der Rohrwand im Kontaktbereich zumindest zweimal so groß sein wie die Wandstärke der Rohrwand in den angrenzenden Wandbereichen. Durch die erhöhte Wandstärke ergibt sich automatisch eine erhöhte Steifigkeit, was mit vergleichsweise wenig Aufwand realisierbar ist. Insbesondere wird dadurch die erhöhte Steifigkeit innerhalb der Wandstruktur realisiert. According to an advantageous embodiment, the pipe wall in the contact region may have a greater wall thickness than in the wall regions adjacent thereto. For example, the wall thickness of the pipe wall in the contact region can be at least twice as large as the wall thickness of the pipe wall in the adjacent wall regions. The increased wall thickness automatically results in increased rigidity, which can be achieved with relatively little effort. In particular, the increased rigidity within the wall structure is thereby realized.

Bei einer anderen Ausführungsform, die zusätzlich oder alternativ realisierbar ist, kann die Rohrwand im Kontaktbereich aus einem anderen Material bestehen als in den daran angrenzenden Wandbereichen. Beispielsweise können zur Realisierung des Kontaktbereichs und der daran angrenzenden Wandbereiche unterschiedliche Legierungen verwendet werden, die sich durch ihre Federsteifigkeit voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann der Kontaktbereich vergleichsweise steif sein, während die angrenzenden Wandbereiche vergleichsweise biegeweich realisiert sein können. In another embodiment, which is additionally or alternatively feasible, the tube wall in the contact region may be made of a different material than in the adjoining wall regions. For example, different alloys can be used to realize the contact region and the adjoining wall regions, which differ from one another by their spring stiffness. For example, the contact region can be comparatively stiff, while the adjacent wall regions can be implemented comparatively pliable.

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

Insbesondere können somit die an den Kontaktbereich angrenzenden Wandbereiche durch Federbereiche gebildet sein, die in der Vorspannrichtung federelastisch verformbar sind. Alternativ dazu kann die Rohrwand in den an den Kontaktbereich angrenzenden Wandbereichen jeweils zumindest einen Federbereich aufweisen, der in einer Vorspannrichtung federelastisch ist, in welcher eine Vorspannkraft in einem verspannten Zustand der Anordnung den Kontaktkörper gegen den Rohrkörper andrückt. Ein derartiger Federbereich kann beispielsweise im Profil nach Art eines Wellbalgs ausgestaltet sein, also ein Wellenprofil besitzen. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Rohrwand aus mehreren Wandabschnitten, welche den jeweiligen Kontaktbereich und den jeweiligen daran angrenzenden Wandbereich bilden, zusammengebaut sein. Hierdurch lassen sich innerhalb der Rohrwand die Bereiche unterschiedlicher Steifigkeit besonders einfach realisieren, indem unterschiedlich steife Wandabschnitte zur Rohrwand zusammengebaut werden. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Weiterbildung, bei welcher der Rohrkörper als sogenanntes „Tailored Tube“ konzipiert ist. Bei einem Tailored Tube wird der Rohrkörper mit Hilfe eines Tailored Blanks hergestellt, nämlich aus einem Blech, das quer zu seiner Längsrichtung wenigstens zwei Bereiche unterschiedlicher Materialstärke und/oder Materialart aufweist. Aus einem derartigen Tailored Blank wird dann in üblicher Weise ein Rohrkörper geformt, indem der Blechkörper um eine parallel zu seiner Längsachse verlaufende Biegeachse gebogen wird, bis seine Seitenränder als Umfangsenden tangential auf Stoß gebracht sind und im Stoß miteinander verbunden werden. Auf diese Weise lassen sich innerhalb des Rohrkörpers vergleichsweise einfach in der Umfangsrichtung Bereiche mit unterschiedlicher Wandstärke und/oder aus unterschiedlichen Materialien bzw. Werkstoffen herstellen.In particular, the wall regions adjoining the contact region can thus be formed by spring regions which are resiliently deformable in the pretensioning direction. Alternatively, the pipe wall in the wall regions adjoining the contact region may each have at least one spring region, which is resilient in a biasing direction in which a biasing force in a strained state of the assembly presses the contact body against the pipe body. Such a spring region may for example be configured in the profile in the manner of a corrugated bellows, that is to say have a corrugated profile. In another advantageous embodiment, the tube wall can be assembled from a plurality of wall sections, which form the respective contact area and the respective adjoining wall area. As a result, the areas of different rigidity can be realized particularly easily within the pipe wall by assembling wall sections of different stiffness to the pipe wall. Particularly advantageous is a development in which the tubular body is designed as a so-called "tailored tube". In the case of a tailored tube, the tubular body is produced with the aid of a tailored blank, namely a sheet which has at least two regions of different material thickness and / or material type transversely to its longitudinal direction. From such a tailored blank, a tubular body is then formed in a conventional manner by the sheet metal body is bent about a bending axis extending parallel to its longitudinal axis until its side edges are brought as a tangential tangent to the perimeter and are joined together in the joint. In this way, regions with different wall thickness and / or made of different materials or materials can be produced within the tubular body comparatively easily in the circumferential direction.

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

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Stützstruktur in der Vorspannrichtung federelastisch ausgestaltet sein. Dementsprechend nimmt die Stützstruktur die Vorspannkraft elastisch auf. Insbesondere können dadurch auch sich ändernde Vorspannkräfte kompensiert werden.In an advantageous development, the support structure can be designed resiliently in the biasing direction. Accordingly, the support structure elastically receives the biasing force. In particular, thereby changing biasing forces can be compensated.

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

Bei einer anderen Ausführungsform können die Kontaktfläche und die Gegenkontaktfläche eben ausgestaltet sein. Hierdurch vereinfacht sich die Montage, während gleichzeitig die gewünschte optimale flächige Kontaktierung realisierbar ist. Bemerkenswert ist, dass die Steifigkeit des Kontaktbereichs zweckmäßig so gewählt ist, dass seine Gegenkontaktfläche auch im unverspannten Zustand der Wärmeübertragungsanordnung eben ist. In another embodiment, the contact surface and the mating contact surface may be configured just. This simplifies assembly, while at the same time the desired optimal surface contact can be realized. It is noteworthy that the rigidity of the contact region is expediently chosen so that its mating contact surface is even in the unstressed state of the heat transfer arrangement.

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

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

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

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

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

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

Es zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 einen stark vereinfachten Querschnitt durch eine Wärmeübertragungsanordnung im verspannten Zustand, 1 a greatly simplified cross section through a heat transfer arrangement in the clamped state,

2 einen stark vereinfachten Querschnitt durch einen Wärmeübertrager, 2 a greatly simplified cross section through a heat exchanger,

3 einen Querschnitt wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform, 3 a cross section as in 1 but in another embodiment,

4 einen Querschnitt wie in 3, jedoch im unverspannten Zustand, 4 a cross section as in 3 but in the unstressed state,

5 einen Querschnitt wie in 3, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform. 5 a cross section as in 3 but in another embodiment.

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

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

In einem Innenraum 21 des Rohrkörpers 2 kann eine Stützstruktur 8 angeordnet sein. Im verspannten Zustand gemäß 1 stützt sich die Stützstruktur 8 an zwei Innenseiten 9 und 10 des Rohrkörpers 2, die einander gegenüberliegen, in der Vorspannrichtung 7 ab. Eine effektive Abstützung bzw. Kraftübertragung kann zwischen den einander gegenüberliegenden Innenseiten 9, 10 realisiert werden. In an interior 21 of the tubular body 2 can be a support structure 8th be arranged. In the tensioned state according to 1 supports the support structure 8th on two insides 9 and 10 of the tubular body 2 which are opposed to each other in the biasing direction 7 from. An effective support or power transmission can between the opposite inner sides 9 . 10 will be realized.

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

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

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

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

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

Im gezeigten Beispiel der 2 sind sowohl die Kaltrohre 14 als auch die Warmrohre 13 Rohrkörper 2 im Sinne der Anordnung 1, wobei die dazwischen angeordneten thermoelektrischen Generatoren 15 jeweils einen Kontaktkörper 3 im Sinne der Anordnung 1 bilden. Da sich hier Warmrohre 13 und Kaltrohre 14 mit dazwischen angeordnetem thermoelektrischen Generator 15 abwechseln, bildet der jeweilige thermoelektrische Generator 15 gleichzeitig in zwei Anordnungen 1 den Kontaktkörper 3. Dementsprechend sind in 2 auf der rechten Seite vier Anordnungen 1 mit oben liegendem Rohrkörper 2 und unten liegenden Kontaktkörper 3 erkennbar, während in 2 links vier Anordnungen 1 mit oben liegendem Kontaktkörper 3 und unten liegendem Rohrkörper 2 erkennbar sind. In the example shown the 2 are both the cold tubes 14 as well as the warm pipes 13 pipe body 2 in the sense of the arrangement 1 , wherein the interposed thermoelectric generators 15 each a contact body 3 in the sense of the arrangement 1 form. There are warm pipes here 13 and cold tubes 14 with interposed thermoelectric generator 15 alternate, forms the respective thermoelectric generator 15 at the same time in two arrangements 1 the contact body 3 , Accordingly, in 2 on the right four orders 1 with overhead tube body 2 and bottom contact body 3 recognizable while in 2 left four orders 1 with top contact body 3 and bottom tube body 2 are recognizable.

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

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

Generell kann bei allen Anordnungen 1 eine derartige Wärmeleitschicht 19 zwischen der Kontaktfläche 4 und der Gegenkontaktfläche 5 angeordnet sein. In diesem Fall kann die Wärmeleitschicht 19 dann als separates Bauteil, z.B. eine Folie, zwischen Kontaktkörper 3 und Rohrkörper 2 angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, die Wärmeleitschicht 19, z.B. in Form einer Beschichtung, als Bestandteil des Rohrkörpers 2 an dessen Gegenkontaktfläche 5 anzubringen. Zusätzlich oder alternativ kann eine solche Wärmeleitschicht 19, z.B. in Form einer Beschichtung, als Bestandteil des Kontaktkörpers 3 an dessen Kontaktfläche 4 angebracht sein. Soweit die Wärmeleitschicht 19 einen Bestandteil des Kontaktkörpers 3 oder der Kontaktfläche 4 bildet bzw. einen Bestandteil des Rohrkörpers 2 oder der Gegenkontaktfläche 5 bildet, erfolgt die Kontaktierung zwischen Rohrkörper 2 und Kontaktkörper 3 wieder direkt.Generally speaking, with all arrangements 1 such a heat conducting layer 19 between the contact surface 4 and the mating contact surface 5 be arranged. In this case, the heat conducting layer 19 then as a separate component, such as a film, between contact body 3 and tubular body 2 be arranged. It is also possible, the heat conducting layer 19 , eg in the form of a coating, as part of the tubular body 2 at its mating contact surface 5 to install. Additionally or alternatively, such a heat-conducting layer 19 , eg in the form of a coating, as part of the contact body 3 at its contact surface 4 to be appropriate. As far as the heat conducting layer 19 a component of the contact body 3 or the contact surface 4 forms or a part of the tubular body 2 or the mating contact surface 5 forms, the contacting takes place between tubular body 2 and contact body 3 again directly.

Sofern die jeweilige Wärmeleitschicht 19 als separates Element oder Bauteil realisiert ist, kann sie zum Beispiel aus einer Kohlenstofffolie oder aus einer Graphitfolie hergestellt sein oder bestehen, die zum Beispiel auf einer Glimmerbasis beruht. Ebenso kann die jeweilige Wärmeleitschicht 19 auf einer Silikonbasis beruhen. Alternativ sind auch Wärmeleitschichten 19 aus Kaptonfolien oder Aramidgewebe denkbar. Geeignet zur Herstellung einer solchen Wärmeleitschicht 19 ist grundsätzlich jedes Material mit vergleichsweise hoher Wärmeleitfähigkeit. Bevorzugt soll das jeweilige Material der Wärmeleitschicht 19 eine vergleichsweise hohe Nachgiebigkeit besitzen, beispielsweise um Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können, was den flächigen Kontakt und dementsprechend den Wärmeübergang zwischen den über die Wärmeleitschicht 19 miteinander kontaktierten Flächen 4, 5 verbessert.If the respective heat conducting layer 19 is realized as a separate element or component, it may be made of, for example, a carbon film or a graphite foil, which is based for example on a mica base. Likewise, the respective Wärmeleitschicht 19 based on a silicone base. Alternative are also heat conducting layers 19 conceivable from Kapton foils or aramid fabric. Suitable for producing such a heat conducting layer 19 is basically any material with comparatively high thermal conductivity. Preferably, the respective material of the heat conducting layer 19 have a comparatively high flexibility, for example, to compensate for manufacturing tolerances, which the area contact and accordingly the heat transfer between the on the Wärmeleitschicht 19 contacted surfaces 4 . 5 improved.

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

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

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

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

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

Bei der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist die Rohrwand 22 in den angrenzenden Wandbereichen 24 in der Vorspannrichtung 7 federelastisch verformbar konzipiert. Dementsprechend zeigt 3 den verspannten Zustand bei anliegenden Vorspannkräften 6, während 4 einen unverspannten Zustand zeigt, bei dem die Vorspannkräfte 6 fehlen. Erkennbar deformieren sich die angrenzenden Wandbereiche 24 beim Aufbringen der Vorspannkräfte 6. Beispielsweise ist ein Biegeradius 28 im unverspannten Zustand gemäß 4 deutlich größer als im verspannten Zustand gemäß 3. In the in the 3 and 4 the embodiment shown is the pipe wall 22 in the adjacent wall areas 24 in the biasing direction 7 designed elastically deformable. Accordingly shows 3 the strained state with adjacent preload forces 6 , while 4 shows a relaxed state in which the biasing forces 6 absence. Visible deform the adjacent wall areas 24 when applying the preload forces 6 , For example, a bend radius 28 in the unstressed condition according to 4 significantly larger than in the tensioned state according to 3 ,

Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist in die an die Kontaktbereiche 23 angrenzenden Wandbereiche 24 jeweils ein Federbereich 29 integriert, der in der Vorspannrichtung 7 federelastisch ist. Beispielsweise ist der Federbereich 29 hier durch eine Wellenstruktur nach Art eines Wellbalgs geformt.At the in 5 shown embodiment is in the contact areas 23 adjacent wall areas 24 one spring area each 29 integrated, in the biasing direction 7 is elastic. For example, the spring area 29 here by a wave structure shaped like a bellows.

Wie bereits mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert, kann im Innenraum 21 des Rohrkörpers 2 eine Stützstruktur 8 angeordnet sein. Bei der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist diese Stützstruktur 8 mit Hilfe von wenigstens zwei Federelementen 30 realisiert. Es ist klar, dass bei einer anderen Ausführungsform auch mehr als zwei Federelemente 30 vorgesehen sein können. Ebenso kann auch ein einziges Federelement 30 ausreichen, um die Stützstruktur 8 zu realisieren. Grundsätzlich ist auch eine andere Gestaltung der Stützstruktur 8 möglich. Zweckmäßig ist die Stützstruktur 8 in der Vorspannrichtung 7 federelastisch. Während die an die Kontaktbereiche 23 angrenzenden Wandbereiche 24 Seitenränder 31 der Kontaktbereiche 23 miteinander verbinden und auch in der Vorspannrichtung 7 aneinander abstützen, kann die Stützstruktur 8 zwischen den Seitenränder 31 eine Abstützung der beiden Kontaktbereiche 23 in der Vorspannrichtung 7 bewirken.As already with respect to the 1 and 2 explained in the interior 21 of the tubular body 2 a support structure 8th be arranged. In the in the 3 and 4 Shown embodiment, this support structure 8th with the help of at least two spring elements 30 realized. It is clear that in another embodiment, more than two spring elements 30 can be provided. Likewise, also a single spring element 30 suffice for the support structure 8th to realize. Basically, another design of the support structure 8th possible. The support structure is expedient 8th in the biasing direction 7 resilient. While at the contact areas 23 adjacent wall areas 24 margins 31 the contact areas 23 connect together and also in the biasing direction 7 support each other, the support structure 8th between the margins 31 a support of the two contact areas 23 in the biasing direction 7 cause.

Durch die hohe Steifigkeit der Kontaktbereiche 23 kann die Gegenkontaktfläche 5 auch im unverspannten Zustand eben ausgestaltet sein, was in 4 erkennbar ist.Due to the high rigidity of the contact areas 23 can the mating contact surface 5 even in the unstrained state just be designed what in 4 is recognizable.

Claims (12)

Anordnung zur Wärmeübertragung zwischen einem zum Führen eines Fluids geeigneten Rohrkörper (2) und einem damit in Kontakt stehenden Kontaktkörper (3), – wobei der Kontaktkörper (3) eine dem Rohrkörper (2) zugewandte Kontaktfläche (4) aufweist, mit welcher der Kontaktkörper (3) mit einer dem Kontaktkörper (3) zugewandten Gegenkontaktfläche (5) des Rohrkörpers (2) in Kontakt steht, – wobei der Rohrkörper (2) eine Rohrwand (22) aufweist, die einen Innenraum (21) des Rohrkörpers (2) umschließt und die einen die Gegenkontaktfläche (5) aufweisenden Kontaktbereich (23) aufweist, – wobei die Rohrwand (22) im Kontaktbereich (23) eine größere Steifigkeit aufweist als in daran angrenzenden Wandbereichen (24). Arrangement for heat transfer between a tubular body suitable for guiding a fluid ( 2 ) and a contact body in contact therewith ( 3 ), - wherein the contact body ( 3 ) a the tubular body ( 2 ) facing contact surface ( 4 ), with which the contact body ( 3 ) with a contact body ( 3 ) facing counter contact surface ( 5 ) of the tubular body ( 2 ), wherein the tubular body ( 2 ) a pipe wall ( 22 ) having an interior space ( 21 ) of the tubular body ( 2 ) encloses and one the counter contact surface ( 5 ) having contact area ( 23 ), wherein the pipe wall ( 22 ) in the contact area ( 23 ) has a greater rigidity than in adjoining wall areas ( 24 ). Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand (22) im Kontaktbereich (23) eine größere Wandstärke (25) aufweist als in den daran angrenzenden Wandbereichen (24).Arrangement according to claim 1, characterized in that the pipe wall ( 22 ) in the contact area ( 23 ) a larger wall thickness ( 25 ) than in the adjoining wall areas ( 24 ). Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand (22) im Kontaktbereich (23) aus einem anderen Material besteht als in den daran angrenzenden Wandbereichen (24).Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the pipe wall ( 22 ) in the contact area ( 23 ) consists of a different material than in the adjoining wall areas ( 24 ). Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand (22) in den an den Kontaktbereich (23) angrenzenden Wandbereichen (24) in einer Vorspannrichtung (7) federelastisch verformbar ist.Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pipe wall ( 22 ) in the to the contact area ( 23 ) adjacent wall areas ( 24 ) in a biasing direction ( 7 ) is elastically deformable. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand (22) in den an Kontaktbereich (23) angrenzenden Wandbereichen (24) jeweils zumindest einen Federbereich (29) aufweist, der in einer Vorspannrichtung (7) federelastisch ist.Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pipe wall ( 22 ) in the contact area ( 23 ) adjacent wall areas ( 24 ) each at least one spring area ( 29 ), which in a biasing direction ( 7 ) is elastic. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand (22) aus mehreren Wandabschnitten, welche den jeweiligen Kontaktbereich (23) und den jeweiligen daran angrenzenden Wandbereich (24) bilden, zusammengebaut ist. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pipe wall ( 22 ) of a plurality of wall sections, which the respective contact area ( 23 ) and the respective adjoining wall area ( 24 ), is assembled. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (21) des Rohrkörpers (2) eine Stützstruktur (8) angeordnet ist, die sich in einem verspannten Zustand der Anordnung (1), in dem eine Vorspannkraft (6) den Kontaktkörper (3) in einer Vorspannrichtung (7) gegen den Rohrkörper (2) andrückt, an zwei einander gegenüberliegenden Innenseiten (9, 10) des Rohrkörpers (2) in der Vorspannrichtung (7) abstützt.Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the interior ( 21 ) of the tubular body ( 2 ) a support structure ( 8th ) is arranged, which in a strained state of the arrangement ( 1 ), in which a biasing force ( 6 ) the contact body ( 3 ) in a biasing direction ( 7 ) against the tubular body ( 2 ), on two opposite inner sides ( 9 . 10 ) of the tubular body ( 2 ) in the biasing direction ( 7 ) is supported. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (8) in der Vorspannrichtung (7) federelastisch ausgestaltet ist, wobei die Stützstruktur (8) insbesondere wenigstens ein Federelement (30) aufweist. Arrangement according to claim 7, characterized in that the support structure ( 8th ) in the biasing direction ( 7 ) is designed elastically, wherein the support structure ( 8th ) in particular at least one spring element ( 30 ) having. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass zwischen der Kontaktfläche (4) und der Gegenkontaktfläche (5) eine Wärmeleitschicht (19) angeordnet ist, oder – dass die Kontaktfläche (4) und/oder die Gegenkontaktfläche (5) eine Wärmeleitschicht (19) aufweist, insbesondere integral in Form einer Beschichtung.Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that - between the contact surface ( 4 ) and the mating contact surface ( 5 ) a heat conducting layer ( 19 ), or - that the contact surface ( 4 ) and / or the mating contact surface ( 5 ) a heat conducting layer ( 19 ), in particular integrally in the form of a coating. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (4) und die Gegenkontaktfläche (5) eben sind.Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the contact surface ( 4 ) and the mating contact surface ( 5 ) are just. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, – dass der Kontaktkörper (2) ein thermoelektrischer Generator (15) ist, und/oder – dass der Rohrkörper (2) als Abgas einer Brennkraftmaschine führendes Rohr (13) oder als ein Kühlmittel, insbesondere eines Kühlkreises einer Brennkraftmaschine, führendes Rohr (14) ausgestaltet ist. Arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that - the contact body ( 2 ) a thermoelectric generator ( 15 ), and / or - that the tubular body ( 2 ) as exhaust gas of an internal combustion engine leading tube ( 13 ) or as a coolant, in particular a cooling circuit of an internal combustion engine, leading tube ( 14 ) is configured. Wärmeübertrager für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eine Kraftfahrzeugs, – mit mindestens einem Warmrohr (13) zum Führen eines wärmeabgebenden Fluids, – mit mindestens einem Kaltrohr (14) zum Führen eines wärmeaufnehmenden Fluids, – mit mindestens einem thermoelektrischen Generator (15) zum Wandeln einer Temperaturdifferenz in elektrische Spannung, – wobei der jeweilige thermoelektrische Generator (15) jeweils zwischen einem Kaltrohr (14) und einem Warmrohr (13) angeordnet ist und mit diesem verspannt ist, – wobei der jeweilige thermoelektrische Generator (15) mit zumindest einem solchen Rohr (13, 14) als Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestaltet ist, – wobei der Rohrkörper (2) der Anordnung (1) durch das jeweilige Rohr (13, 14) gebildet ist und der Kontaktkörper (3) der Anordnung (1) durch den jeweiligen thermoelektrischen Generator (15) gebildet ist.Heat exchanger for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, - with at least one hot tube ( 13 ) for guiding a heat-emitting fluid, - with at least one cold tube ( 14 ) for guiding a heat-absorbing fluid, - with at least one thermoelectric generator ( 15 ) for converting a temperature difference into electrical voltage, - wherein the respective thermoelectric generator ( 15 ) between a cold tube ( 14 ) and a hot tube ( 13 ) is arranged and braced with this, - wherein the respective thermoelectric generator ( 15 ) with at least one such tube ( 13 . 14 ) as an arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, - wherein the tubular body ( 2 ) of the arrangement ( 1 ) through the respective tube ( 13 . 14 ) is formed and the contact body ( 3 ) of the arrangement ( 1 ) by the respective thermoelectric generator ( 15 ) is formed.

Images