DE19907163C2 - Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher - Google Patents
Wärmetauscher, insbesondere AbgaswärmetauscherInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Abgas
wärmetauscher, mit an beiden Enden in Rohrböden gehaltenen Rohren zur
Führung eines gasförmigen Mediums und mit einem an die Rohrböden an
schließenden und die Rohre umschließenden Gehäuse zum Führen eines
flüssigen Kühlmediums, wobei die Rohrböden, die Rohre und das Gehäuse
aus hitzebeständigen austenitischen Stahlblechen geformt sind, die Rohre in
die aus einem Blech gestanzten Rohrböden eingeschweißt sind und das
Gehäuse mit den Rohrböden verschweißt ist.
Ein Wärmetauscher der eingangs genannten Art ist aus der DE 195 40 683 A1
bekannt.
Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der ein
gangs genannten Art so zu gestalten, dass er kostengünstig und schweiß
technisch vorteilhaft hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 da
durch gelöst, dass die Rohrböden als tiefgezogene Teile geformt sind, die
jeweils eine umlaufende, die Enden der Rohre des Rohrbündels nach außen
überragende Wand aufweisen, die mit dem Gehäuse verschweißt ist und an
die jeweils ein Diffusor anschließt.
Die erfindungsgemäße Gestaltung des Wärmetauschers ermöglicht
ein Verschweißen, bei welchem insbesondere beim Verschweißen
der Teile des Gehäuses mit den Rohrböden möglichst wenig Wär
me in die Rohrböden eingeleitet wird, so daß dabei eine Wär
meverformung der Rohrböden weitgehend verhindert wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen,
daß das Gehäuse und die Rohrböden im Bereich der umlaufenden
Wände nach dem Herstellen der Schweißverbindungen abgelängt
sind. Auf diese Weise läßt sich ein Wärmetauscher schaffen,
der mit hoher Genauigkeit die geforderten Einbautoleranzen
einhält, die insbesondere bei Kraftfahrzeugen gefordert wer
den.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß
das Gehäuse und die Rohrböden mittels einer umlaufenden
Hilfsnaht und mittels einer näher zu den Rohrenden angebrach
ten Dichtnaht miteinander verschweißt sind, und daß das Ge
häuse und die Rohrböden im Bereich der Hilfsnaht abgelängt
sind. Das Gehäuse und die Rohrböden bilden somit einen dicht
geschlossenen Rand. Da die eigentliche Dichtnaht relativ nahe
an dem die Rohrenden aufnehmenden Bereich des Rohrbodens ge
legt werden kann, wird weitgehend ausgeschlossen, daß in dem
Bereich zwischen Rohrboden und Gehäuse eine Spaltkorrosion
auftritt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird weiter vorgesehen,
daß an den umlaufenden, abgelängten Rand jeweils ein Diffusor
stumpf angeschweißt ist. Dadurch wird eine vorteilhafte
Schweißverbindung zwischen dem Diffusor und dem Rand geschaf
fen, bei welcher zum Teil auch noch Längentoleranzen ausge
glichen werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß
das Gehäuse jeweils anschließend an die Rohrböden einen grö
ßeren Querschnitt aufweist als in dem dazwischenliegenden Be
reich, in welchem es die Rohre mit geringem Abstand umhüllt.
Im Bereich der größeren Querschnitte wird somit jeweils eine
Art Wasserkasten geschaffen, in welchem sich das flüssige
Kühlmedium über den gesamten Querschnitt des Wärmetauschers
verteilt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß
die Rohre mit nach außen ragenden, noppenartigen Vorsprüngen
versehen sind, mittels welchen sie untereinander und an der
Innenwand des Gehäuses abgestützt sind. Damit wird eine er
höhte Stabilität des gesamten Wärmetauschers erhalten, wobei
gleichzeitig das Entstehen von Geräuschen aufgrund von einge
leiteten Schwingungen oder Vibrationen weitgehend ausge
schlossen wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß
das Gehäuse, das aus wenigstens zwei Blechformteilen zusam
mengesetzt ist, mittels parallel zu den Rohren verlaufenden
Schweißnähten verschweißt ist. Auch beim Anbringen dieser
Schweißnähte werden nur geringe Wärmemengen in die Rohre oder
Rohrböden eingeleitet. Vorteilhaft wird dabei vorgesehen, daß
die Schweißnähte im Bereich des größeren Gehäusequerschnittes
als I-Naht ausgeführt sind. Damit ergibt sich in diesem Be
reich eine weitgehend glatte Außenkontur des Wärmetauschers.
Zweckmäßig wird weiter vorgesehen, daß die Schweißnähte im
Bereich des geringeren Gehäusequerschnittes als Bördelnaht
ausgeführt sind. Dadurch ist es möglich, die Schweißnaht ins
gesamt auf einem Niveau durchlaufen zu lassen. Besonders vor
teilhaft ist es, wenn die Gehäuseteile elastisch vorgespannt
verschweißt sind. Die elastische Vorspannung, die zum einen
ein dichtes Anlegen der zu verschweißenden Ränder der Blech
teile herbeiführt, sorgt ferner dazu, daß die Gehäuseteile
nach dem Schweißen im Bereich des geringeren Gehäusequer
schnittes sich unter Vorspannung gegen die Noppen der äußeren
Rohre des Rohrbündels anlegen, so daß die Gefahr einer Ge
räuschbildung aufgrund von Vibrationen weiter vermindert ist.
Diese elastische Vorspannung besteht im wesentlichen im Be
reich der Bördelnähte.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgese
hen, daß das Gehäuse aus einem Rohrstück gebildet ist, dessen
beide Endbereiche aufgeweitet sind. Damit wird ein einteili
ger Gehäusemantel geschaffen, der bei der Montage gut zu
handhaben ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß
die Rohre mittels Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahl
schweißen in die Rohrböden eingeschweißt sind. Um dieses
Schweißen exakt durchführen zu können, wird weiter vorgese
hen, daß die Rohrböden mit an vorbestimmten Stellen ange
brachten Positionierhilfen versehen sind. Dadurch ist es mög
lich, die Rohrböden mit den Rohren während des Schweißens ex
akt auszurichten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß
die Rohre mit einem vorgegebenen Überstand in die Rohrböden
eingesteckt sind, und daß die Schweißnähte unmittelbar neben
den Rohraußenwänden mittels schräg einfallendem Laser- oder
Elektronenstrahl angebracht sind. Diese Maßnahme ist insbe
sondere bei größeren Wärmetauschern von Vorteil, d. h. bei
Wärmetauschern mit einem Rohrbündel aus einer Vielzahl von
Rohren. Bei einer großen Anzahl von Rohren läßt es sich kaum
ausschließen, daß bei dem Einstecken der Rohre in die Ausspa
rung der Rohrböden letztere etwas deformiert werden. Dieser
Deformation kann durch das Schweißen mit schräg einfallendem
Strahl begegnet werden, so daß die Gefahr einer unvollkomme
nen oder undichten Schweißung weitgehend vermieden wird.
In weiterer Ausgestaltung wird vorgesehen, daß das Gehäuse in
einem Bereich mit dem größeren Querschnitt mit einem An
schlußrohr für eine Kühlmittelzufuhr und in dem anderen Be
reich mit größerem Querschnitt mit einem Anschlußrohr für ei
ne Kühlmittelabfuhr versehen ist, wobei das Gehäuse mit nach
außen gerichteten Durchzügen versehen ist, an die die Anschlußrohre an
geschweißt sind. Auch hierdurch ergibt sich eine kostengünstige und
schweißtechnisch vorteilhafte Lösung für das Anbringen der Anschlüsse für
das Kühlmittel.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol
genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Wärmetauschers,
Fig. 2 einen Teilschnitt durch das Gehäuse des Wärmetauschers
entlang der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch das Gehäuse des Wärmetauschers
entlang der Linie III-III der Fig. 1,
Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht auf den Endbereich eines er
findungsgemäßen Wärmetauschers vor Abschluss seiner Her
stellung,
Fig. 5 einen Teilschnitt entlang der Linie V-V der Fig. 4,
Fig. 6 einen Teilschnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 1,
Fig. 7 einen Teilschnitt im Bereich der Verbindung zwischen Rohren
und Rohrboden eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
Fig. 8 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 7 mit einem planmäßigen Über
stand der Rohre über den zugehörigen Rohrboden,
Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX der Fig. 1,
Fig. 10 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 9 einer abgewandel
ten Ausführungsform,
Fig. 11 eine Ansicht eines aus einem einteiligen Rohrstück
gebildeten Gehäusemantels und
Fig. 12 eine Ansicht des Gehäusemantels in axialer Rich
tung.
Die Teilschnitte sind jeweils in größerem Maßstab darge
stellt.
Der in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher 11 wird insbesondere
als Abgaswärmetauscher eingesetzt, in welchem Abgas gekühlt
wird. Das Abgas strömt durch einen Diffusor 12 ein und wird
im Innern des Wärmetauschers 11 mittels eines Rohrbündels 13
aus Rechteckrohren zu einem Diffusor 14 geführt, aus dem es
abströmt. Im Bereich zwischen den Diffusoren 12, 14 ist das
Rohrbündel 13 mit einem aus zwei Teilen 15, 16 zusammenge
setzten Gehäuse umgeben, in welchem ein flüssiges Kühlmittel
geführt wird, das die Rohre des Rohrbündels 13 umströmt. Das
Kühlmittel wird an einem Kühlmittelzulaufanschluß 17 zuge
führt und an einem Kühlmittelablaufanschluß 18 abgeführt, die
im wesentlichen diametral angeordnet sind. Das Kühlmittel
strömt in Gleichstrom zu dem zu kühlenden Abgas.
Das Rohrbündel 13 besteht aus Rechteckrohren, wie sie bei
spielsweise aus der DE 195 40 683 A1 bekannt sind. Die Recht
eckrohre besitzen von gegenüberliegenden Innenwänden abragen
de, V-förmige Laschenpaare, die abwechselnd an gegenüberlie
genden Wandungen vorgesehen sind. Die Rechteckrohre sind fer
ner auf ihrer Außenseite mit noppenartigen Vorsprüngen verse
hen, an denen sie sich untereinander und gegenüber dem Gehäu
se 15, 16 abstützen. Die Enden der Rechteckrohre des Rohrbün
dels 13 sind in Rohrböden 19 dicht eingeschweißt.
Als Rohrböden 19 dienen topfartige, tiefgezogene Blechform
teile, deren Boden mit einer gestanzten Lochung zur Aufnahme
der Rohre des Rohrbündels 13 versehen ist. Ferner bilden die
Rohrböden 19 eine umlaufende Wandung 20, die in Richtung zu
den Diffusoren 12, 14 über die Enden der Rohre des Rohrbün
dels 13 übersteht. Wie im Nachstehenden noch näher erläutert
wird, sind die das Gehäuse bildenden Blechformteile 15, 16
mit dieser Wandung 20 der Rohrböden 19 verschweißt.
Das Gehäuse ist aus zwei Blechformteilen 15, 16 zusammenge
setzt. Es besitzt jeweils an die Diffusoren 12, 14 anschlie
ßende Bereiche 21, 22 mit größerem Querschnitt, die jeweils
einen ringkanalartigen Wasserverteilkasten bilden, in dessen
Bereich einerseits der Zulaufanschluß 17 und andererseits der
Ablaufanschluß 18 angeordnet sind. Der mittlere Bereich des
Gehäuses zwischen den beiden äußeren Bereichen 21 und 22 hat
einen geringeren Querschnitt. In diesem Bereich hält das Ge
häuse einen Abstand zu den Rohren des Rohrbündels 13 ein, der
durch die noppenartigen Vorsprünge der Rohre bestimmt wird.
Die Blechformteile 15, 16 sind mittels in Längsrichtung ver
laufenden Schweißnähten 23 verbunden. Jede Schweißnaht 23 ist
in den Bereichen 21, 22 mit größerem Querschnitt als eine I-
Naht (Fig. 3) und in dem dazwischenliegenden Bereich mit ge
ringerem Querschnitt als eine Bördelnaht (Fig. 2) ausgebil
det. Dadurch wird erreicht, daß jede Schweißnaht 23 auf einem
gleichbleibenden Höhenniveau verläuft und somit in einfacher
Weise in einem Zug gelegt werden kann. Während des Schweißens
der Schweißnähte 23 werden die beiden Blechformteile 15 ge
geneinander gepreßt, so daß die Blechformteile im Bereich der
I-Naht und auch im Bereich der Bördelnaht dicht aneinander
liegen. Dabei werden die Blechformteile 15, 16 im Bereich der
Bördelnaht etwas elastisch verformt, so daß das Gehäuse in
dem mittleren, einen geringeren Querschnitt aufweisenden Be
reich nach dem Schweißen mit einer elastischen Vorspannung an
den noppenartigen Vorsprüngen der Rohre des Rohrbündels 13
anliegt.
Vor dem Schweißen der Längsnähte 23 werden die Blechformteile
15, 16 an die Wandungen 20 der Rohrböden 19 angelegt (Fig. 4
und 5) die mit dem Rohrbündel 13 versehen sind. Das Schweißen
der Längsnähte 23 erfolgt auch im Bereich der Wandung 20 der
Rohrböden 19, so daß mit dem Anbringen der Schweißnähte 23
die Rohrböden 19 mit dem aus den beiden Blechformteilen 15,
16 gebildeten Gehäuse verheftet werden. Anschließend wird das
aus den zwei Blechformteilen 15, 16 gebildete Gehäuse mit den
Rohrböden 19 im Bereich der Wandungen 20 verschweißt. Hierbei
wird zunächst eine Hilfsnaht 24 in größerem Abstand zu dem
Boden der Rohrböden 19 angebracht. Anschließend wird eine
Dichtnaht 25 geschweißt, die näher an den Böden der Rohrböden
19 liegt und vorzugsweise unmittelbar vor dem Übergang zwi
schen der Wandung 20 und dem Boden der Rohrböden 19.
Das Verschweißen der Recheckrohre des Rohrbündels 13 mit den
Rohrböden 19 erfolgt vor oder auch nach dem Anbringen und
Schweißen des Gehäuses. Die Rohrböden 19 werden auf die Enden
der Recheckrohre des Rohrbündels 13 aufgesteckt. Danach wer
den die Enden der Recheckrohre unter plastischer Deformation
etwas aufgeweitet, so daß nur ein kleiner Spalt zwischen den
gestanzten Aussparungen der Rohrböden 19 und den Rechteckroh
ren vorhanden ist, der ein dichtes Laserstrahlschweißen oder
Elektronenstrahlschweißen erlaubt. Mittels des Aufweitens
wird eine Fügeverbindung zwischen dem Rohrbündel 13 und den
Rohrböden 19 geschaffen, die es erlaubt, das Gehäuse aus den
Blechformteilen 15, 16 anzubringen und zu schweißen, ohne daß
die Rohrböden 19 mit dem Rohrbündel 13 schon verschweißt
sind.
In Fig. 11 und 12 ist ein Gehäusemantel 32 dargestellt, aus
dem in entsprechender Weise ein Wärmetauscher 11 hergestellt
werden kann. Der Gehäusemantel 32 besteht aus einem Rohrstück
eines geschweißten Rechteckrohres. Die beiden Endbereiche 33,
34 sind aufgeweitet, um ringkanalartige Wasserverteilkästen
zu bilden. In diesen aufgeweiteten Bereichen sind Anschlüsse
für die Wasserzuführung und Wasserabführung vorgesehen, bei
spielsweise einfache Stanzlöcher 35, 36 oder nach außen ge
richtete Durchzüge 28. Wenn ein besonders langer Rohrmantel
32 vorgesehen wird, so ist es zweckmäßig, diesen mittels nach
außen ausgeformten Quersicken 37 zu versteifen, wie dies in
Fig. 11 gezeigt ist.
Bei dieser Bauart wird ein Rohrbündel 13 aus Rechteckrohren
in den Gehäusemantel 32 eingefügt. Danach werden Rohrböden 19
eingesetzt, die in die aufgeweiteten Endbereiche 33, 34 vor
zugsweise mit leichtem Preßsitz eingepreßt werden. Dadurch
wird vor dem Schweißen schon eine Fügeverbindung erhalten,
die eine gute Handhabung des soweit montierten Gegenstandes
gestattet. Danach erfolgt das Verschweißen der Rohrböden 19
mit dem Gehäusemantel 32 in den Endbereichen 33, 34 mit Hilfe
einer Hilfsnaht 24 und einer Dichtnaht 25. Ebenso werden die
Rechteckrohre des Rohrbündels 13 mit den Rohrböden 19 ver
schweißt. Dabei kann wahlweise vorgesehen werden, daß das
Verschweißen der Rohrböden 19 mit den Rechteckrohren vor oder
nach dem Verschweißen der Rohrböden 19 mit dem Gehäusemantel
32 durchgeführt wird.
Die Rohre des Rohrbündels 13 haben eine relativ geringe Wand
stärke, d. h. eine Wandstärke in der Größenordnung von 0,2 mm
bis 0,6 mm. Es ist daher erforderlich, daß die um die Rohre
des Rohrbündels 13 gelegten Schweißnähte sehr präzise ange
bracht werden. Hierzu ist es notwendig, daß die Rohrböden 19
mit dem Rohrbündel 13 sehr präzise zu einer Schweißvorrich
tung positioniert werden. Um dieses Positionieren zu erleich
tern, können in nicht näher dargestellter Weise die Rohrböden
19 mit Positionierhilfen versehen sein.
Wie schon erwähnt wurde, erfolgt das Einschweißen der Rohre
des Rohrbündels 13 in die Rohrböden 19 bevorzugt als Laser
strahlschweißen oder auch als Elektronenstrahlschweißen. Wenn
in konventioneller Weise das Einschweißen so ausgeführt wird,
daß der Laserstrahl oder Elektronenstrahl, der in Fig. 7 mit
einem Pfeil 26 angedeutet ist, parallel zu den Rohrachsen
ausgerichtet ist, so ist darauf zu achten, daß bei der Monta
ge der Rohrböden 19 aufgrund von Verformungen des Rohrbodens
keine Lagedifferenzen auftreten. Bei Wärmetauschern mit einem
Rohrbündel 13 aus einer großen Anzahl von Rohren werden sich
häufig Durchbiegungen und damit Positionsverlagerungen in
größeren Dimensionen als 0,1 mm nicht vermeiden lassen. In
diesem Fall ist es zweckmäßig, planmäßig bei dem Aufstecken
der Rohrböden 19 auf die Rohrenden des Rohrbündels 13 einen
Überstand zu erzeugen, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. In
diesem Fall erfolgt dann das Einschweißen mittels eines
schräg gerichteten Laserstrahls oder Elektronenstrahls, der
mit dem Pfeil 27 angedeutet ist. Der Strahl ist um einen Win
kel zwischen 5° und 10° zu den Rohrachsen geneigt und auf den
Rohrboden in unmittelbarer Nachbarschaft der Rohraußenwandun
gen gerichtet. Bei dem Einschweißen der Rohre des Rohrbündels
13 in die Rohrböden 19 können die Schweißnähte entsprechend
der Rohrkontur gelegt werden, d. h. als sogenannte Fenster
schweißung, oder entlang der Gitterkontur der Aussparungen
des Rohrbodens als sogenannte Gitterschweißung. Gegebenen
falls ist es sinnvoll, im Bereich der Stege zwischen gegen
überliegenden Ecken der Rechteckrohre eine Ringschweißung als
zusätzliche Dichtschweißung vorzusehen oder gegebenenfalls
auf die Stege der Rohrböden 19 zwischen den Rohren noch eine
Schweißnaht als Decklage aufzubringen.
Nachdem der Grundkörper des Wärmetauschers 11 fertiggestellt
ist, d. h. nachdem das Gehäuse aus den Blechformteilen 15, 16
angebracht und angeschweißt worden ist und nachdem auch das
Rohrbündel 13 in die Rohrböden 19 eingeschweißt ist, oder
nachdem der Grundkörper in der erläuterten Weise mit Hilfe
des einteiligen Gehäusemantels 32 nach Fig. 11 und 12 herge
stellt worden ist, wird dieser Grundkörper des Wärmetauschers
11 auf ein vorgegebenes Maß abgelängt, wie dies in Fig. 4 und
5 dargestellt ist. Dieses Ablängen erfolgt bevorzugt im Be
reich der Hilfsnaht 24 mittels eines Laserschneiders. Auf
grund des Ablängens im Bereich der Hilfsnähte 24 verbleibt
ein dicht geschlossener Rand aus den Stirnenden der Blech
formteile 15, 16 und der Wandung 20 der Rohrböden 19. An diesem Rand
werden die Diffusoren 12 und 14 angesetzt. Bevorzugt werden dabei die
Diffusoren 12, 14 stumpf angeschweißt, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Es
ist jedoch auch möglich, die Diffusoren in den umlaufenden Rand einzustec
ken oder außen auf den umlaufenden Rand aufzusetzen und dann innen mit
der Wand 20 der Rohrböden 19 oder außen mit den Blechformteilen 15, 16
zu verschweißen. Die Diffusoren 12, 14 können als Gußteile, Tiefziehteile
oder auch als Schweißteile hergestellt werden. Bei der Anbringung werden
sie so angesetzt, dass die bei ihrer Herstellung entstandenen Toleranzen so
weit ausgeglichen werden, dass die geforderten Einbaumaße für den ge
samten Wärmetauscher 11 eingehalten werden.
Zum Bilden der Kühlmittelanschlüsse 17, 18 sind die Blechformteile 15, 16
mit nach außen gerichteten Durchzügen 28 versehen. An diese Durchzüge
28 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ein Anschlußrohr stumpf an
geschweißt. Dieses Schweißen kann beispielsweise mittels einer WIG-
Schweißung mit einer Orbitalschweißzange durchgeführt werden. Bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist das Anschlußrohr 30 mit einer umlau
fenden Sicke 31 versehen und in den Durchzug 28 eingesteckt. Im Fügebe
reich erfolgt ein Verschweißen. Dieses Verschweißen kann beispielsweise
als WIG-Schweißung mit einem Roboter durchgeführt werden.
Für die Rohre des Rohrbündels 13 und die Rohrböden 19 wird ein hitzebe
ständiger austenitischer Stahl ausgewählt, der speziell gegen in einem Ab
gas enthaltene Schwefelsäure weitgehend korrosionsbeständig ist. Für die
Blechformteile 15, 16 des Gehäuses wird ebenfalls ein hitzebeständiger
austenitischer Stahl vorgesehen. Die Rohre des Rohrbündels 13 haben eine
relativ geringe Wandstärke, beispielsweise in der Größenordnung von 0,2 mm
bis 0,6 mm, da in ihrem Bereich die Wärmeübertragung zwischen dem
Abgas und dem flüssigen Kühlmittel erfolgt. Die Rohrböden 19 und die
Blechformteile 15, 16 oder der Gehäusemantel 32 können dagegen eine
deutlich größere
Wandstärke aufweisen, beispielsweise in der Größenordnung von
1 mm. Das Verschweißen der Blechformteile 15, 16 miteinander
und mit den Rohrböden 19 und das Anschweißen der Diffusoren
12, 14 kann ebenfalls als Laserstrahlschweißen durchgeführt
werden. Es sind aber auch andere Schweißverfahren einsetzbar,
z. B. Elektronenstrahlschweißen, MIG-Schweißen, WIG-Schweißen
oder auch Plasmaschweißen.
Claims (16)
1. Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher, mit an beiden En
den in Rohrböden gehaltenen Rohren zur Führung eines gasförmigen Mediums und
mit einem an die Rohrböden anschließenden und die Rohre umschließenden Ge
häuse zum Führen eines flüssigen Kühlmediums, wobei die Rohrböden, die Rohre
und das Gehäuse aus hitzebeständigen, austenitischen Stahlblechen geformt sind,
die Rohre in die aus einem Blech gestanzten Rohrböden eingeschweißt sind und
das Gehäuse mit den Rohrböden verschweißt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rohrböden (19) als tiefgezogene Teile geformt sind, die jeweils eine umlaufen
de, die Enden der Rohre des Rohrbündels (13) nach außen überragende Wand (20)
aufweisen, die mit dem Gehäuse (15, 16; 32) verschweißt ist und an die jeweils ein
Diffusor (12, 14) anschließt.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (15, 16; 32) und die Rohrböden (19) im Be
reich der umlaufenden Wände (20) nach dem Herstellen der
Schweißverbindungen abgelängt sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (15, 16; 32) und die Rohrböden (19) mittels
einer umlaufenden Hilfsnaht (24) und mittels einer näher an
den Rohrenden angebrachten Dichtnaht (25) miteinander ver
schweißt sind, und daß das Gehäuse und die Rohrböden (19) im
Bereich der Hilfsnaht (24) abgelängt sind.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem umlaufenden, abgelängten Rand jeweils ein Diffusor
(12, 14) stumpf angeschweißt ist.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15, 16; 32) jeweils an
schließend an die Rohrböden (19) einen Bereich (21, 22; 33,
34) mit einem Querschnitt aufweist, der größer als der Quer
schnitt in dem dazwischenliegenden Bereich ist, in welchem
das Gehäuse die Rohre des Rohrbündels (13) mit geringem Ab
stand umhüllt.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohre des Rohrbündels (13) mit nach außen ragenden,
noppenartigen Vorsprüngen versehen sind, mittels welchen sie
untereinander und an der Innenwand des Gehäuses (15, 16; 32)
abgestützt sind.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse, das aus wenigstens zwei
Blechformteilen (15, 16) zusammengesetzt ist, mittels paral
lel zu den Rohren des Rohrbündels (13) verlaufenden Schweiß
nähten (23) verschweißt ist.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schweißnähte in den Bereichen (21, 22) mit größerem
Querschnitt als I-Naht ausgeführt sind.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schweißnähte (23) im Bereich des geringeren
Gehäusequerschnittes als Bördelnaht ausgeführt sind.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (15, 16) elastisch vor
gespannt verschweißt sind.
11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (32) einen Gehäusemantel aus
einem Rohrstück aufweist, dessen beide Endbereiche (33, 34)
aufgeweitet sind.
12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß die Rohre des Rohrbündels (13) mit
tels Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschweißen in
die Rohrböden (19) eingeschweißt sind.
13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrböden (19) mit an vorbestimmten Stellen ange
brachten Positionierhilfen versehen sind.
14. Wärmetauscher nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rohre des Rohrbündels (13) mit einem vorge
gebenen Überstand in die Rohrböden (19) eingesteckt sind, und
daß die Schweißnähte (23) unmittelbar neben den Rohraußenwän
den mittels schräg einfallendem Laserstrahl oder Elektronen
strahl (27) angebracht sind.
15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15, 16; 32) in einem
Bereich (21, 33) mit größerem Querschnitt mit einem Anschluß
rohr (29, 30) für eine Kühlmittelzufuhr (17) und in dem ande
ren Bereich (22, 34) mit größerem Querschnitt mit einem An
schlußrohr (29, 30) für eine Kühlmittelabfuhr (18) versehen
ist.
16. Wärmetauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (15, 16; 32) mit nach außen gerichteten
Durchzügen (28) versehen ist, an die Anschlußrohre (29, 30)
angeschweißt sind.
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