EP0772018B1 - Wärmeübertrager zum Kühlen von Abgas - Google Patents

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EP0772018B1
EP0772018B1 EP96115729A EP96115729A EP0772018B1 EP 0772018 B1 EP0772018 B1 EP 0772018B1 EP 96115729 A EP96115729 A EP 96115729A EP 96115729 A EP96115729 A EP 96115729A EP 0772018 B1 EP0772018 B1 EP 0772018B1
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EP
European Patent Office
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heat
exchanger according
tube
sheet
welded
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EP96115729A
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English (en)
French (fr)
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EP0772018A3 (de
EP0772018A2 (de
Inventor
Herbert Dr.-Ing. Damsohn
Conrad Dr.-Ing. Pfender
Thomas Dipl.-Ing. Karbach (Th)
Jan Wenzelburger
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP0772018A3 publication Critical patent/EP0772018A3/de
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/04—Tubular elements of cross-section which is non-circular polygonal, e.g. rectangular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
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    • Y10T29/49391—Tube making or reforming

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger for cooling Exhaust gas from an internal combustion engine with a plurality of channels for guiding the exhaust gas, which is inclined to the flow direction of the exhaust gas arranged in pairs, from at least one wall of the channels protruding tabs and on the outside with a liquid Coolant can flow around.
  • the invention has for its object a heat exchanger to create the type mentioned, which at essentially same structure can be manufactured in different sizes is, for the individual components none too high dimensional tolerances must be observed.
  • This object is achieved in that as channels for the exhaust gas a bundle of rectangular tubes is provided, the ends of which are welded into grid-shaped tube sheets that the bundle is surrounded by rectangular tubes with a sheet metal jacket, which the Contour of the bundle follows, which enters with a cooling medium and is provided with a cooling medium outlet and with the Tube sheets is welded, and that the ends of the sheet metal jacket are provided with welded flange plates, each through a central opening to the bundle of rectangular tubes are open and with fasteners for fastening are provided on pipe sections of an exhaust pipe.
  • the heat exchanger according to the invention consists in essentially made of sheet metal components that are manufactured in a simple manner can be. Welding is preferred as laser welding or micro TIG welding.
  • the lattice-shaped Tube sheets made of sheet steel from about 1mm to 3mm thickness are punched, according to the number and Arrangement of rectangular tubes breakthroughs.
  • the distances of the Rectangular tubes and thus the web width of the tube sheet varies depending on the mass flow of the coolant and is also in the range between 1mm and 3mm.
  • the outer contour the tube sheets result from the number and arrangement of the flat tubes.
  • the sheet metal jacket also becomes easier Made of sheet steel, the one of the tube sheets has similar sheet thickness.
  • the sheet metal jacket can be in Steps according to the contour of the tube sheets in simple Way be edged.
  • the provided with fasteners Flange plates allow an arrangement of the Heat exchanger between two pipe sections of an exhaust pipe, for example in a manner similar to the arrangement of a catalyst.
  • the rectangular tubes each made of two welded together Pipe shells are formed.
  • the pair of tabs can be attached directly to the rectangular tube or Be part of this rectangular tube.
  • the flange plates in diametrically opposite one another Areas are provided with threaded sleeves. This is a screw connection with a simple Counter flange of a pipe section of an exhaust pipe possible.
  • the sheet metal jacket near the in the flow direction of the Exhaust front flange plate with a coolant inlet and near the rear flange plate with a coolant outlet is provided. It is first achieved that the cooling medium in direct current to the exhaust gas through the heat exchanger is directed. This ensures that the danger of Vapor formation on the inlet side of the exhaust gas is reduced is because here the cooling medium is the relatively lowest temperature having.
  • cooling medium inlet and the cooling medium outlet on opposite Sides of the sheet metal jacket are arranged. Because of this arrangement are the flow paths of the individual Current paths for the cooling medium around the rectangular tubes in the essentially the same length, so that a uniform flow this rectangular tubes is guaranteed.
  • the sheet metal jacket is composed of two preformed sheet metal shells is that by means of joint connections to the tube sheets connect.
  • the two sheet metal shells result after welding a rigid and pressure-resistant housing.
  • the provision of joint connections has the advantage that those to be welded Elements a certain cohesion even before welding have, so that the welding process is relatively simple can be carried out.
  • the heat exchanger shown in Figures 1 and 2 has one Bundle of flat tubes (10) that have a wall thickness in the area have from 0.3mm to 0.4mm.
  • the ends of the rectangular tubes (10) are inserted into grid-shaped tube sheets (11) and welded to them.
  • These tube sheets (11) are made punched a steel sheet that is a sheet thickness of the order of magnitude from 1mm to 3mm.
  • the bridges between the Have breakthroughs that serve to accommodate the flat tubes a width that is approximately the wall thickness of the rectangular tubes (10) corresponds.
  • the arrangement of the breakthroughs and thus the The webs of the tube sheets (11) are selected so that they are roughly approximated a circular or oval cross section is created.
  • the webs surrounding the external rectangular tubes have the same web width, so that the outer contour of the Tube sheets of the contour of the tube bundle - enlarged by the Bridge width - corresponds.
  • the tube sheets (11) are in the ends of a sheet metal jacket (12) welded, which is also indicated by dashed lines in Fig. 7.
  • the sheet metal jacket (12) consists of two half-shells made of sheet steel, the one essentially the thickness of the tube sheets (11) has the appropriate thickness.
  • the half shells are corresponding the outer contour of the tube sheets (11) shaped, for example folded or using a high pressure forming process.
  • the two half-shells of the sheet metal jacket (12) are Longitudinal weld seams (13) joined together.
  • the tube sheets (11) with a total of four somewhat widened approaches (14) provided the corresponding Cutouts at the end of the two half-shells of the sheet metal jacket (12) are assigned, so that hereby a joint connection is created.
  • flange sheets (15) At the two ends of the sheet metal jacket (12) are flange sheets (15) welded, which are also stamped from sheet metal and which is a sheet thickness similar to the sheet thickness of the tube sheets (11) exhibit.
  • the flange plates (15) are diametrically divided opposite areas laterally over the contour of the Sheet metal over. In this area the sheet metal jacket (12) extended in the axial direction beyond the tube sheets (11) and with these extended approaches into slit-shaped recesses (17) of the flange plates (15) are inserted. In this A weld is made from the outside of the area Flange plates (15) ago, while in the remaining area a weld is provided from the other side.
  • the Flange plates (15) a medium, preferably circular Recess (18), the dimensions of which precede and follow, Pipe pieces, not shown, of an exhaust system or exhaust system of a vehicle.
  • the threaded sleeves (20) shown in Fig. 8, on their open side assigned to the flange plates (15) with a Ring collar (22) are also provided on their closed Side with a ring collar (23) with which they are each inserted into a connecting pipe (24).
  • the connecting pipe (24) and the threaded sleeve (20) are each with a weld seam (25) welded together. The outside the weld seam (25) is ground off. After that, in the connecting pipe (24) milled into a lateral recess (26).
  • the threaded sleeves (20) are with their ring collar (23) welded into recesses in the flange plates (15) and with welded the flange plates (15).
  • the connecting pipes (24) are additionally attached to the sheet metal jacket by means of retaining webs (27) welded on.
  • the respective outer edges of the holding webs (27) extend tangentially to the connecting pipe (24) to a plane Surface of the sheet metal jacket. They are made of welded cover plates (28) covered on the sheet metal jacket (12), the Retaining webs (27), the connecting tube (24), the threaded sleeves (20) and the flange plate (15) are welded. So that will in the area of the recesses (26) between the holding webs (27) and the flange plates (15) form a kind of water tank, in its area the sheet metal jacket with an entry opening is provided.
  • the rectangular tubes are in pairs arranged, facing each other from opposite walls protruding tabs (32) provided obliquely to the direction of flow of the exhaust gas are arranged so that they of diverge at a narrow point at an angle of about 40 °.
  • the rectangular tubes each consist of two tube shells (10 ') welded together, each on their Narrow sides are welded together.
  • the pipe shells have a sheet thickness of about 0.3mm to 0.4mm.
  • the tabs (32) have approximately the same strength and a length of about ten times their sheet thickness. You run from one narrowest point where they are about 1.2mm apart, apart at an angle of 40 °.
  • the height of the tabs (32) is about a quarter to a third of the total amount of the flat tubes.
  • the tube halves (10 ') are provided with slots, into which the tabs (32) are inserted and then with the pipe halves (10 ') are welded.
  • the tabs (32) on their the tube halves (10 ') facing side with one or more ridges be provided so that they with the known stud welding technology are welded to the tube halves (10 '), so that the sealing welding is omitted.
  • the tabs (32) of the two tube halves are opposite one another arranged.
  • the tabs (32) of the two tube halves (10 ') are arranged off-center such that the tabs (32) the upper tube and the lower tube (10 ') are offset to one another in the transverse direction.
  • the distance the tabs (32) in the flow direction of the exhaust gas is approximately 30mm.
  • a component which is a folded Sheet metal part (34), which forms pairs of tabs (35).
  • This Component (34) can be in the area of the tabs (35) connecting Webs by means of spot welding on the tube halves (10 ') be attached. This also eliminates sealing welding.
  • the one connecting the tabs (35) Web of the component (34) with beveled to the opposite side Straps are provided in the slots of the tube half (10 ') are inserted and welded and the outside protrude to spacers to the adjacent rectangular tubes (10) form.
  • FIG. 6 shows an embodiment of rectangular tubes, the two in the longitudinal direction in the area of the larger Walls divided tube halves (36) are formed.
  • a metal sheet (37) is inserted into both tube halves (36) S-shaped and Z-shaped, successive sections deformed is.
  • Each parallel to the longer walls of the tube half (36) trending parts are with pairs of tabs (38) provided, which correspond to the explanations for Fig. 3a and 3b are arranged and formed.
  • the Pipe Halves (36) are by laser welding or micro TIG welding with each other connected, the inserted sheet (37) with the help a weld-through is fixed.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager zum Kühlen von Abgas eines Verbrennungsmotors mit einer Vielzahl von Kanälen zum Führen des Abgases, die mit schräg zur Strömungsrichtung des Abgases paarweise angeordneten, von wenigstens einer Wand der Kanäle abragenden Laschen versehen und außen mit einem flüssigen Kühlmedium umströmbar sind.
Bei einem bekannten Wärmeübertrager der eingangs genannten Art sind die Kanäle aus scheibenförmigen Wärmetauschelementen gebildet, zwischen denen jeweils eine Turbulenzeinlage angeordnet ist, die die schräg zur Strömungsrichtung verlaufenden, paarweise angeordneten Laschen aufweist. Dieser aus dem DE-U 94 06 197.1 bekannte Wärmeübertrager erfüllt die an ihn gestellte Aufgabe in befriedigender Weise. Es erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand, Wärmeübertrager unterschiedlicher Baugröße für verschiedene Fahrzeuge zu realisieren, da dann die einzelnen Elemente maßgenau in den unterschiedlichen Größen gefertigt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei im wesentlichen gleichem Aufbau in unterschiedlichen Größen herstellbar ist, wobei für die einzelnen Bauelemente keine allzu hohen Maßtoleranzen eingehalten werden müssen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Kanäle für das Abgas ein Bündel von Rechteckrohren vorgesehen ist, deren Enden in gitterförmige Rohrböden eingeschweißt sind, daß das Bündel von Rechteckrohren mit einem Blechmantel umgeben ist, der der Kontur des Bündels folgt, der mit einem Kühlmediumeintritt und mit einem Kühlmediumaustritt versehen ist und der mit den Rohrböden verschweißt ist, und daß die Enden des Blechmantels mit angeschweißten Flanschblechen versehen sind, die jeweils mittels einer zentralen Öffnung zu dem Bündel von Rechteckrohren offen sind und die mit Befestigungsmitteln zum Befestigen an Rohrstücken einer Abgasleitung versehen sind.
Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager besteht im wesentlichen aus Blechbauteilen, die in einfacher Weise hergestellt werden können. Das Schweißen wird bevorzugt als Laserschweißen oder Mikro-WIG-Schweißen durchgeführt. Die gitterförmigen Rohrböden, die aus Stahlblech von etwa 1mm bis 3mm Dicke gestanzt werden, weisen entsprechend der Anzahl und Anordnung der Rechteckrohre Durchbrüche auf. Die Abstände der Rechteckrohre und damit die Stegbreite des Rohrbodens variiert je nach Massenstrom des Kühlmittels und liegt ebenfalls in der Größenordnung zwischen 1mm und 3mm. Die Außenkontur der Rohrböden ergibt sich aus der Anzahl und der Anordnung der Flachrohre. Der Blechmantel wird ebenfalls in einfacher Weise aus einem Stahlblech hergestellt, das eine den Rohrböden ähnliche Blechdicke aufweist. Der Blechmantel kann in Stufen entsprechend der Kontur der Rohrböden in einfacher Weise gekantet werden. Die mit Befestigungsmitteln versehenen Flanschbleche erlauben in einfacher Weise eine Anordnung des Wärmetauschers zwischen zwei Rohrstücken einer Abgasleitung, beispielsweise in ähnlicher Weise wie die Anordnung eines Katalysators.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Rechteckrohre jeweils aus zwei miteinander verschweißten Rohrschalen gebildet werden. Die paarweise vorhandenen Laschen können unmittelbar an dem Rechteckrohr befestigt oder Bestandteil dieses Rechteckrohres sein. Sie können jedoch auch Bestandteil von in den Rechteckrohren angeordneten Einlagen sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Flanschbleche in einander im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Bereichen mit Gewindehülsen versehen sind. Dadurch ist in einfacher Weise eine Verschraubung mit einem Gegenflansch eines Rohrstückes einer Abgasleitung möglich.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Blechmantel in der Nähe des in Strömungrichtung des Abgases vorderen Flanschbleches mit einem Kühlmediumeintritt und in der Nähe des hinteren Flanschbleches mit einem Kühlmediumaustritt versehen ist. Damit wird zunächst erreicht, daß das Kühlmedium im Gleichstrom zum Abgas durch den Wärmeübertrager geleitet wird. Damit wird erreicht, daß die Gefahr der Dampfbildung an der Eintrittsseite des Abgases verringert ist, da hier das Kühlmedium die relativ niedrigste Temperatur aufweist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Kühlmediumeintritt und der Kühlmediumaustritt auf gegenüberliegenden Seiten des Blechmantels angeordnet sind. Aufgrund dieser Anordnung sind die Strömungswege der einzelnen Strompfade für das Kühlmedium um die Rechteckrohre herum im wesentlichen gleich lang, so daß eine gleichmäßige Umströmung dieser Rechteckrohre gewährleistet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Blechmantel aus zwei vorgeformten Blechschalen zusammengesetzt ist, die mittels Fügeverbindungen an die Rohrböden anschließen. Die beiden Blechschalen ergeben nach dem Verschweißen ein steifes und druckfestes Gehäuse. Das Vorsehen von Fügeverbindungen hat den Vorteil, daß die zu verschweißenden Elemente bereits vor dem Schweißen einen gewissen Zusammenhalt aufweisen, so daß der Schweißvorgang relativ einfach durchgeführt werden kann.
Zu dem gleichen Zweck wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Flanschbleche mittels Fügeverbindungen an dem Blechmantel anschließen. Ferner wird zu dem gleichen Zweck vorgesehen, daß die Gewindehülsen mittels einer Fügeverbindung an die Flanschbleche anschließen. Damit läßt sich der Schweißvorgang relativ einfach durchführen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen.
Fig. 1
zeigt eine Außenansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers,
Fig. 2
eine Ansicht auf den Wärmeübertrager der Fig. 1 in axialer Richtung,
Fig. 3a bis Fig. 6
verschiedene Lösungen zum Anbringen von paarweise angeordneten Laschen im Inneren von Rechteckrohren,
Fig. 7
eine Axialansicht auf einen gitterförmigen Rohrboden mit nur angedeutetem Blechmantel, und
Fig. 8
einen axialen Schnitt durch eine Gewindehülse und ein Anschlußrohr für einen Kühlmediumeintritt oder einen Kühlmediumaustritt.
Der in Figur 1 und 2 dargestellte Wärmeübertrager besitzt ein Bündel von Flachrohren (10), die eine Wandstärke in der Gegend von 0,3mm bis 0,4mm aufweisen. Die Enden der Rechteckrohre (10) sind in gitterförmige Rohrböden (11) eingesteckt und mit diesen verschweißt. Ein derartiger Rohrboden (11), der zur Aufnahme von 16 Rechteckrohren dient, ist beispielsweise in Fig. 7 dargestellt. Diese Rohrböden (11) sind aus einem Stahlblech gestanzt, das eine Blechdicke in der Größenordnung von 1mm bis 3mm aufweist. Die Stege zwischen den Durchbrüchen, die zur Aufnahme der Flachrohre dienen, besitzen eine Breite, die etwa der Wanddicke der Rechteckrohre (10) entspricht. Die Anordnung der Durchbrüche und damit der Stege der Rohrböden (11) ist so gewählt, daß in grober Annäherung ein kreisförmiger oder ovaler Querschnitt entsteht. Auch die die außenliegenden Rechteckrohre umfassenden Stege besitzen die gleiche Stegbreite, so daß die Außenkontur der Rohrböden der Kontur des Rohrbündels - vergrößert um die Stegbreite - entspricht.
Die Rohrböden (11) sind in die Enden eines Blechmantels (12) eingeschweißt, der auch in Fig. 7 gestrichelt angedeutet ist. Der Blechmantel (12) besteht aus zwei Halbschalen aus Stahlblech, das eine im wesentlichen der Dicke der Rohrböden (11) entsprechende Dicke aufweist. Die Halbschalen sind entsprechend der Außenkontur der Rohrböden (11) geformt, beispielsweise gekantet oder mittels eines Hochdruckumformverfahrens. Die beiden Halbschalen des Blechmantels (12) sind mittels Längsschweißnähten (13) miteinander verbunden. Wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, sind die Rohrböden (11) mit insgesamt vier etwas verbreiterten Ansätzen (14) versehen, denen entsprechende Aussparungen am Ende der beiden Halbschalen des Blechmantels (12) zugeordnet sind, so daß hiermit eine Fügeverbindung geschaffen ist.
An den beiden Enden des Blechmantels (12) sind Flanschbleche (15) angeschweißt, die ebenfalls aus Blech gestanzt sind und die eine Blechdicke ähnlich der Blechdicke der Rohrböden (11) aufweisen. Die Flanschbleche (15) stehen in zwei diametral gegenüberliegenden Bereichen seitlich über die Kontur des Blechmantels über. In diesem Bereich ist der Blechmantel (12) in axialer Richtung über die Rohrböden (11) hinaus verlängert und mit diesen verlängerten Ansätzen in schlitzförmige Aussparungen (17) der Flanschbleche (15) eingesteckt. In diesem Bereich erfolgt eine Verschweißung von der Außenseite der Flanschbleche (15) her, während im übrigen Bereich eine Verschweißung von der anderen Seite her vorgesehen ist.
Wie insbesondere aus Figur 2 zu ersehen ist, besitzen die Flanschbleche (15) eine mittlere, vorzugsweise kreisförmige Aussparung (18), deren Abmessung den vorausgehenden und nachfolgenden, nicht dargestellten Rohrstücken einer Abgasanlage oder Auspuffanlage eines Fahrzeuges entspricht.
In den diametral gegenüberliegenden, nach außen über den Blechmantel (12) überstehenden Bereichen sind die Flanschbleche (15) mit Gewindehülsen (19, 20) versehen. Die Gewindehülsen (19) sind mit einem auf ihrer offenen Seite befindlichen Ringbund in Bohrungen der Flanschbleche (15) eingesteckt und von der jeweiligen Außenseite der Flanschbleche (15) aus mit diesen verschweißt. Im Bereich ihrer geschlossenen Seite besitzen die Gewindehülsen (19) einen Ringbund, mit dem sie in einen Haltesteg (21) eingesteckt sind. Dieser Haltesteg (21) ist mit den Gewindehülsen (19) und dem Blechmantel (12) verschweißt.
Die in Fig. 8 dargestellten Gewindehülsen (20), die auf ihrer offenen, den Flanschblechen (15) zugeordneten Seite mit einem Ringbund (22) versehen sind, sind auch auf ihrer geschlossenen Seite mit einem Ringbund (23) versehen, mit welchem sie jeweils in ein Anschlußrohr (24) eingesteckt sind. Das Anschlußrohr (24) und die Gewindehülse (20) sind jeweils mit einer Schweißnaht (25) miteinander verschweißt. Die Außenseite der Schweißnaht (25) wird abgeschliffen. Danach wird in das Anschlußrohr (24) eine seitliche Aussparung (26) eingefräst. Die Gewindehülsen (20) werden mit ihrem Ringbund (23) in Aussparungen der Flanschbleche (15) eingeschweißt und mit den Flanschblechen (15) verschweißt. Die Anschlußrohre (24) sind zusätzlich mittels Haltestegen (27) an dem Blechmantel angeschweißt. Die jeweiligen Außenkanten der Haltestege (27) verlaufen tangential zu dem Anschlußrohr (24) zu einer ebenen Fläche des Blechmantels. Sie werden von angeschweißten Abdeckblechen (28) abgedeckt, die an dem Blechmantel (12), den Haltestegen (27), dem Anschlußrohr (24), den Gewindehülsen (20) und dem Flanschblech (15) angeschweißt sind. Damit wird im Bereich der Aussparungen (26) zwischen den Haltestegen (27) und den Flanschblechen (15) eine Art Wasserkasten gebildet, in dessen Bereich der Blechmantel mit einer Eintrittsöffnung versehen ist.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, liegen die Anschlußrohre (24) und die damit verbundenen Wasserkästen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Blechmantels, so daß ein etwa Z-förmiger Strömungspfad für das mit den Pfeilen (29) angedeutete Kühlmedium geschaffen wird. Dieser Strömungspfad hat im Bereich aller Rechteckrohre (10) annähernd den gleichen Strömungsweg, so daß sich eine sehr gute und gleichmäßige Umströmung der Rechteckrohre (10) ergibt. Wie aus Fig. 1 weiter zu ersehen ist, ist der Kühlmitteleintritt (in Fig. 1 oben) auf der Seite angeordnet, auf der auch der Eintritt des mit dem Pfeil (30) angedeuteten Abgases liegt, während der Kühlmittelaustritt auf der mit dem Pfeil (31) angedeuteten Austrittsseite des Abgases liegt. Das Kühlmedium und das Abgas strömen somit im Gleichstrom innerhalb des Wärmeübertragers.
Wie in Fig. 1 zu ersehen ist und wie in Fig. 3 bis 6 näher erläutert werden wird, sind die Rechteckrohre mit paarweise angeordneten, nach innen jeweils von gegenüberliegenden Wänden abragenden Laschen (32) versehen, die schräg zur Strömungsrichtung des Abgases derart angeordnet sind, daß sie von einer engsten Stelle unter einem Winkel von etwa 40° auseinanderlaufen. Die Rechteckrohre werden jeweils aus zwei Rohrschalen (10') zusammengeschweißt, die an jeweils ihren Schmalseiten miteinander verschweißt sind. Die Rohrschalen haben eine Blechstärke von etwa 0,3mm bis 0,4mm. Die Laschen (32) haben annähernd die gleiche Stärke und eine Länge von etwa dem Zehnfachen ihrer Blechstärke. Sie laufen von einer engsten Stelle, an der sie einen Abstand von etwa 1,2mm haben, unter einem Winkel von 40° auseinander. Die Höhe der Laschen (32) beträgt etwa ein Viertel bis ein Drittel der Gesamthöhe der Flachrohre. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a, 3b sind die Rohrhälften (10') mit Schlitzen versehen, in welche die Laschen (32) eingesteckt und danach mit den Rohrhälften (10') verschweißt sind. Um das Dichtschweißen zu vermeiden, können die Laschen (32) auf ihrer den Rohrhälften (10') zugewandten Seite mit einer oder mehreren Erhöhungen versehen sein, so daß sie mit der bekannten Bolzenschweißtechnik an die Rohrhälften (10') angeschweißt sind, so daß das Dichtschweißen entfällt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a, 3b sind die Laschen (32) der beiden Rohrhälften einander gegenüberliegend angeordnet. Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird vorgesehen, daß die Laschen (32) der beiden Rohrhälften (10') außermittig derart angeordnet sind, daß die Laschen (32) der oberen Rohrhälfte und der unteren Rohrhälfte (10') in Querrichtung zueinander versetzt sind. Der Abstand der Laschen (32) in Strömungsrichtung des Abgases beträgt etwa 30mm.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4a und 4b wird vorgesehen, daß die Laschen (32') durch Tiefziehen und Zusammendrükken jeweils aus der Rohrhälfte (10') herausgeformt sind. Damit entfällt ein Schweißvorgang, insbesondere auch ein Dichtschweißen im Bereich der Laschen (32'). In Fig. 4a ist weiter dargestellt, daß die Rohrhälfte (10') mit einer nach außen gerichteten knopfartigen Ausprägung (33) versehen ist. Diese Ausprägungen (33), die jeweils in Strömungsrichtung zwischen den aufeinanderfolgenden Paaren von Laschen (32') angeordnet sind, dienen als Abstandshalter oder Abstandmittel zu jeweils dem benachbarten Rechteckrohr. Eine derartige Anordnung von Abstandshaltern hat insbesondere bei längeren Wärmeübertragern Vorteile.
In Fig. 5a ist ein Bauelement dargestellt, das ein gekantetes Blechteil (34) ist, das Paare von Laschen (35) bildet. Dieses Bauteil (34) kann im Bereich des die Laschen (35) verbindenden Steges mittels Punktschweißen an den Rohrhälften (10') befestigt werden. Dadurch entfällt ebenfalls ein Dichtschweißen. Bei einer abgewandelten Ausführungsform ähnlich Fig. 5a und 5b wird vorgesehen, daß der die Laschen (35) verbindende Steg des Bauteils (34) mit zur gegenüberliegende Seite abgekanteten Laschen versehen ist, die in Schlitze der Rohrhälfte (10') eingesteckt und eingeschweißt werden und die nach außen abragen, um Abstandshalter zu den benachbarten Rechteckrohren (10) zu bilden.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel von Rechteckrohren dargestellt, die aus zwei in Längsrichtung im Bereich der größeren Wände geteilten Rohrhälften (36) gebildet sind. In die beiden Rohrhälften (36) wird ein Blech (37) einlegt, das in S- und Z-förmige, aufeinanderfolgende Abschnitte verformt ist. Die jeweils parallel zu den längeren Wänden der Rohrhälfte (36) verlaufenden Teile sind mit Paaren von Laschen (38) versehen, die entsprechend den Erläuterungen zu Fig. 3a und 3b angeordnet und ausgebildet sind. Die Rohrhälften (36) werden durch Laserschweißung oder Mikro-WIG-Schweißung miteinander verbunden, wobei das eingelegte Blech (37) mit Hilfe einer Durchschweißung fixiert wird.
Bei der Herstellung des erläuterten Wärmeübertragers werden zunächst die Rohrhälften (10') mit den Laschen (32, 32', 35 oder 38) versehen und dann zusammengeschweißt. Die so gebildeten Rechteckrohre werden mit den gitterförmig ausgestanzten Rohrböden (11) versehen, wonach die Enden der Rechteckrohre (10) mit den Rohrböden verschweißt werden. Anschließend werden die zwei profilierten Blechschalen des Blechmantels (12), die mit vorbereiteten Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen für das Kühlmedium versehen sind, an die Rohrböden (11) angesetzt und mit diesen verschweißt. Danach werden die Flanschbleche (15) angebracht und mit dem Blechmantel (12) verschweißt. Anschließend werden die vorbereiteten Gewindehülsen (19, 20) an die Flanschbleche angesteckt und mit diesen verschweißt sowie mittels der Haltestege (21, 27) mit dem Blechmantel (12) verschweißt. Anschließend werden noch die Abdeckbleche (28) angebracht, die so mit den Haltestegen (27), dem Blechmantel (12), den Anschlußrohren (24), den Gewindehülsen (20) und den Flanschblechen (15) verschweißt werden, daß eine Art von Wasserkasten gebildet wird.

Claims (16)

  1. Wärmeübertrager zum Kühlen von Abgas eines Verbrennungsmotors mit einer Vielzahl von Kanälen (10) zum Führen des Abgases, die mit schräg zur Strömungsrichtung des Abgases paarweise angeordneten, von wenigstens einer Wand der Kanäle abragenden Laschen (32, 32', 35) versehen und außen mit einem flüssigen Kühlmedium umströmbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Kanäle für das Abgas ein Bündel von Rechteckrohren (10) vorgesehen ist, deren Enden in gitterförmige Rohrböden (11) eingeschweißt sind, daß das Bündel von Rechteckrohren mit einem Blechmantel (12) umgeben ist, der der Kontur des Bündels folgt, der mit einem Kühlmediumeintritt und einem Kühlmediumaustritt versehen ist und der mit den Rohrböden verschweißt ist, und daß die Enden des Blechmantels (12) mit angeschweißten Flanschblechen (15) versehen sind, die jeweils mittels einer zentralen Öffnung (18) zu dem Bündel von Rechteckrohren (10) offen sind und die mit Befestigungsmitteln (19, 20) zum Befestigen an Rohrstükken einer Abgasleitung versehen sind.
  2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckrohre (10) jeweils aus zwei miteinander verschweißten Rohrhälften (10') gebildet sind.
  3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Rohrhälften mit den Laschen (32, 32', 35) versehen ist.
  4. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (32, 35) an die Rohrhälften (10') angeschweißt sind.
  5. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (32') mittels Tiefziehen und Pressen aus dem Material der Rohrhälften (10') herausgeformt sind.
  6. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (38) Bestandteil von in den Rechteckrohren (10) angeordneten Einlagen (37) sind.
  7. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckrohre (10) mit jeweils benachbarten Rechteckrohren zugewandten Abstandselementen (33) versehen sind.
  8. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschbleche (15) in einander im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Bereichen mit Gewindehülsen (19, 20) versehen sind.
  9. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechmantel (12) in der Nähe des in Strömungsrichtung des Abgases vorderen Flanschbleches (15) mit dem Kühlmediumeintritt und in der Nähe des hinteren Flanschbleches mit dem Kühlmediumaustritt versehen ist.
  10. Wärmeübertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteleintritt und der Kühlmittelaustritt auf gegenüberliegenden Seiten des Blechmantels (12) angeordnet sind.
  11. Wärmeübertrager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteleintritt und der Kühlmittelaustritt jeweils ein Anschlußrohr (24) enthalten, die parallel zu den Rechteckrohren (10) ausgerichtet sind und die jeweils über eine seitliche Öffnung (26) mit einer Öffnung des Blechmantels (12) verbunden sind.
  12. Wärmeübertrager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flanschblech (15) und an den Blechmantel angeschweißten Haltestegen (27) im Bereich der Öffnungen (26) der Anschlußrohre (24) und des Blechmantels (12) jeweils eine Art Wasserkasten gebildet ist.
  13. Wärmeübertrager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußrohre (24) in Verlängerung jeweils einer an ihrem hinteren Ende geschlossenen Gewindehülse (20) angeordnet sind, und daß jeweils zwischen der Gewindehülse und dem Anschlußrohr mittels sich von den Flanschblechen (15) zu den Haltestegen (27) erstreckenden Abdeckblechen (28) der Wasserkasten gebildet ist.
  14. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechmantel (12) aus zwei vorgeformten Blechschalen zusammengesetzt ist, die mittels Fügeverbindungen an die Rohrböden (11) anschließen.
  15. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschbleche (15) mittels Fügeverbindungen (17) an den Blechmantel (12) anschließen.
  16. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindehülsen (19, 20) mittels einer Fügeverbindung an die Flanschbleche (15) anschließen.
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