EP1488185A1 - W rmetauscher - Google Patents

W rmetauscher

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EP1488185A1
EP1488185A1 EP03729917A EP03729917A EP1488185A1 EP 1488185 A1 EP1488185 A1 EP 1488185A1 EP 03729917 A EP03729917 A EP 03729917A EP 03729917 A EP03729917 A EP 03729917A EP 1488185 A1 EP1488185 A1 EP 1488185A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
exchanger according
chamber
ring
elements
Prior art date
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Granted
Application number
EP03729917A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1488185B1 (de
Inventor
Georg Kämmler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1488185A1 publication Critical patent/EP1488185A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1488185B1 publication Critical patent/EP1488185B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0236—Header boxes; End plates floating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2230/00—Sealing means

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger with at least one tube through which a first medium can flow and which is connected at a first end region to a first end element and at its second end region to a second end element.
  • a heat exchanger is particularly suitable for use as an exhaust gas heat exchanger, but also for cooling other media.
  • Exhaust gas heat exchangers have become known, for example, from DE 196 54 368.
  • exhaust gas heat exchangers according to DE 196 54 368 exhaust gas flows through a plurality of tubes. These pipes are surrounded by a pipe jacket through which a coolant flows to cool the exhaust gas.
  • an exhaust gas heat exchanger has become known in which a plurality of inner tubes are connected to tube sheets and an outer jacket is connected to them, a coolant being able to flow between the outer jacket and the first tubes.
  • Such heat exchangers have the disadvantage that, given the temperature differences between the exhaust gas flowing through the inner tubes and the coolant temperature, the inner tubes exhibit a substantially greater thermal expansion than the outer tube, so that the thermal cycles caused by heating and cooling of the heat exchanger lead to cracks in the Tube sheets comes.
  • the object of the invention is to improve exhaust gas heat exchangers according to the prior art in such a way that the heat exchangers are simple and inexpensive to produce and yet there are no cracks over a longer operating time due to different thermal expansions of the inner tubes and the outer jacket.
  • this is achieved in an above-mentioned heat exchanger by connecting a first or a second pipe part or a pipe-like part to the first and the second terminating element, the two pipe parts running radially into one another at least over a partial area of their axial extent and with at least one sealing element in the space between the pipe parts.
  • At least one chamber is formed between the first tube part and the second tube part. Between means advantageously in the space between the two pipe parts. This can refer to the radial alignment as well as the axial alignment. This chamber expediently serves to accommodate a sealing element. It is also particularly expedient if the at least one chamber is formed by the first tube part and the second tube part.
  • the loading boundary of the chamber given by the inner or outer wall of the tube parts and at least one ring-like element.
  • the at least one chamber has at least two essentially ring-like, radially protruding elements which are spaced apart in the axial direction.
  • a chamber can thereby be defined, which is preferably of annular design.
  • the chamber can also be divisible in the circumferential direction by the inclusion or formation of axial webs in ring segments.
  • At least one radially projecting element is an integral part of one of the tube parts. It can also be advantageous here if a plurality of ring-like parts is provided, where these are then optionally also connected to a tube part.
  • the ring-like protruding elements are formed in one piece with one and / or other tube part.
  • At least one ring-like protruding element is an additional component which is arranged between the one and the other tube part and is optionally connected to the one or the other tube part.
  • Chamber is at least substantially sealed by the ring-like elements. In another embodiment, it is advantageous if the chamber is essentially not sealed by the ring-like elements. Furthermore, it is expedient if the ring-like protruding elements serve as a support for the tubular parts, viewed in the radial direction. This can advantageously be achieved that the pipe parts do not tilt against each other. It is also expedient if the elements which protrude in the manner of a ring serve as axial bearings. As a result, the two pipe parts can at least slightly shift or move relative to one another, which can be caused by the thermal expansion in the case of temperature differences.
  • the chamber is at least partially filled with an elastic means. Furthermore, it is expedient if the chamber is filled in such a way that a ring-like element is formed from the elastic medium in the chamber, which extends between the radially inner and the radially outer tube part. This ring-like element can only be created by filling the medium into a chamber.
  • the elastic element can be inserted into a chamber as a ring element.
  • the elastic element can be introduced into the chamber as a pasty or gel-like medium.
  • the plurality of tubes are each connected to a first end element at their first end region and are connected to the second end element at their second end region. Furthermore, it is expedient if the at least one tube through which a first medium flows is connected at least at one end region to a connecting element for supplying and / or discharging a first medium.
  • At least one closure element is connected to at least one connection element for supply and / or discharge from a first medium.
  • tubular parts connected to the respective end elements form an essentially dense spatial area with elastic means provided in the chamber, at least two connecting elements being provided and a second medium through which the connecting elements can flow.
  • FIG. 2a shows a partial view of a heat exchanger
  • FIG. 2b shows a partial view of a heat exchanger
  • 3b is a partial section through a heat exchanger
  • FIG. 4b shows a partial section through a heat exchanger
  • FIG. 5 shows a partial section through a heat exchanger.
  • 1 shows a heat exchanger at least partially, a plurality of tubes 2 through which a first medium can flow being provided.
  • these tubes are arranged in rows, several rows of tubes in turn being arranged next to one another.
  • the tubes 2 are preferably made of metal, such as aluminum or stainless steel. However, the tubes can also be made of another material that is suitable to ensure heat transfer from the medium flowing through the tube to another medium. Depending on the application, these tubes can also be made of plastic, for example.
  • the tubes 2 have a first end region 2a and a second end region 2b, which are each arranged at their two axial end regions.
  • the tubes are each connected to a first end element 3 or a second end element 4 with these end regions.
  • the end elements advantageously have flat areas into which windows are inserted.
  • the end elements are so with the
  • a jacket 5 is arranged around the pipes 2, but this can only be seen in part in FIG. 1.
  • connection elements 6, 7 are provided, through which a second medium can flow, in such a way that the medium according to arrow 8 moves into or around the space region. can flow between the tubes 2 and can continue to flow in this area according to the arrows 9 before it can flow out through the connection 7 according to arrow 10.
  • connection elements are provided on the end elements 3 and 4, which serve to direct the first medium flowing through the pipes 2 to the heat exchanger or to derive it from the latter.
  • these connection elements are also not shown in FIG. 1.
  • FIGS. 2a and 2b each show parts of a heat exchanger 100, the central tube-fin block 101 not being shown completely. In this regard, however, reference is made to FIG. 1 by way of example.
  • FIG. 2a shows a connection element 110 which has two connection pieces 111 and 112.
  • a first medium such as an exhaust gas in the case of an exhaust gas heat exchanger, flows into or out of the heat exchanger through these connection pieces 111 and 112, depending on the arrangement of the heat exchanger in the flow of the first medium.
  • connection element 110 is connected to the termination element 120, the termination element being connected to the tubes 101 as already explained in accordance with FIG. 1.
  • the first tube part 130 is expediently connected to the end element 120 in a sealed manner.
  • the first tube part 130 has an opening through which the second medium can flow into the heat exchanger or out of the heat exchanger.
  • a connecting element such as pipe socket 140, is expediently connected to the second pipe part 131.
  • the components are made of stainless steel, it is expedient if connections are made by welding processes.
  • connection element 110 can be connected to the end element 120 or the pipe socket 140 to the first pipe part 130 by means of the weld seams 121 or 132.
  • the first tube part 130 can advantageously be designed as a round tube or as an angular tube.
  • the choice of the geometry of the first tube part viewed in cross section advantageously depends on the arrangement of the tubes 101 in the interior of the first tube part.
  • the second pipe part 131 can assume a corresponding geometry.
  • the second tube part 131 is designed such that it is at one
  • the pipe part 131 expediently has an opening for the inflow or outflow of the second medium.
  • connection element 115 which has a pipe socket 116 for the inflow or outflow of the first medium, is also connected to the closure element 122.
  • the axial dimension of the first tubular part and the axial dimension of the second tubular part are such that part of the first tubular part is arranged radially outside a part of the second tubular part over a part of the axial extent of the heat exchanger , Thus, in this partial area of their axial extension, the two tube parts are arranged to run radially into one another.
  • a sealing element 150 Extend radially into one another, a sealing element 150 is provided.
  • This sealing element 150 is designed in such a way that the two tube parts 130 and 131 can be moved at least slightly relative to one another in the axial direction and yet the space area is sealed radially inside the tube parts by the seal.
  • first tube part 130 or the second tube part 131 has elements which protrude in the radial direction and are designed such that relative tilting of the two tube parts to one another is prevented as far as possible.
  • the elements protruding in the radial direction such as rings 160 and 161 are advantageously dimensioned in such a way that they touch or almost touch the other tube part and are, if appropriate, sealing or not sealing.
  • FIG. 3a shows this again in detail.
  • the tube part 130 is expediently provided by a weld seam 201 with the end element 120 along the circumference of the end element and tube part sealingly connected.
  • the connecting piece 140 is also connected to the pipe part 130.
  • the first tubular part 130 is radially outside the second tubular part 131.
  • this can also be interchanged.
  • a chamber 170 is formed between the first and the second pipe part.
  • a sealing element is advantageously introduced within the chamber 170.
  • At least only one element projecting in the radial direction is provided or that a plurality of such elements, for example three or more, are provided, so that, for example, several chambers or Space areas are formed, which are arranged between the first and the second pipe part.
  • the elements 160 and 161 are advantageously designed as ring-like elements which protrude in the radial direction.
  • these ring-like elements are an integral part of one or the other tube part with which sen are connected or arranged as extra components between these pipe parts.
  • the elements protruding in the radial direction serve on the one hand to define a chamber and on the other hand can be used in the radial direction
  • Pipe parts are limited to each other or reduced.
  • a sealing element can be introduced into the chamber 170.
  • This element can be designed as an elastic element, such as an elastomer, silicone or another material.
  • the elastic element can be introduced as a prefabricated ring-like element in this spatial area or, according to a further exemplary embodiment of the invention, can also be filled in at a later point in time after the assembly of the two tube parts through openings made in the radially outer tube part.
  • a filling process can take place, for example, by injection. It may well be expedient if at least one, but advantageously also a plurality of openings are provided on the outer circumference of the radially outer tube part, through which the elastic means is introduced into the spatial area.
  • the chamber 170 is not completely filled by the elastic means, but is only partially filled by it. This may have the advantage that the elastic medium due to the axial displacement of the two
  • Pipe parts 130 and 131 are not destroyed by shear forces.
  • the elastic means can expediently be introduced in such a way that the elastic means can be introduced into the chamber as a pasty or gel-like medium.
  • the means can also be arranged such that the means is arranged as a prefabricated element. It can preferably be prefabricated and arranged as an annular element.
  • FIG. 4a shows a modification of the arrangement of the elastic element according to the preceding figures, the end regions of the chamber being formed by ends of the tube parts 201, 202 projecting radially inwards and outwards, and thereby the elastic element 203 between these projections advantageously rotate radially, can be brought under axial preload.
  • the elastic element can also be joined or arranged between two tube parts 211, 212 which have no projections in the radial direction in order to define a chamber.
  • the elastic element 213 is preferably arranged such that it adheres to the two inner and outer walls of the tube, so that it is arranged in a sealing manner.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of two pipe parts
  • the pipe part 250 is arranged radially inside the pipe part 260.
  • the tubular part 260 has a region 261 projecting radially outward, which thereby forms a free space for forming a receiving space for a sealing element.
  • Pipe part 250 has the region 253 projecting radially inwards which, together with the area 261, forms the chamber for receiving the sealing element. Furthermore, radially outwardly projecting regions are arranged on the element 250, which come or can come to support on the radially outer tubular part, so that the tubular parts cannot tilt relative to one another.
  • Support elements 4 can also be arranged on the radially inner and / or outer tube part.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Vielzahl von parallel angeordneten Rohren, die an ihren Endbereichen mit einem Rohrboden versehen sind, wobei jeweils ein Rohrabschnitt mit jeweils einem Rohrboden verbunden ist und zwischen den Rohrabschnitten eine Ringkammer zur Aufnahme eines elastischen Mediums ist.

Description

Wärmetauscher
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit zumindest einem von einem ersten Medium durchströmbaren Rohr, das oder die an einem ersten Endbereich mit einem ersten Abschlußelement und an seinem zweiten Endbereich mit einem zweiten Abschlußelement verbunden ist. Ein solcher Wärmetauscher eignet sind insbesondere zur Anwendung als Abgaswärmetauscher, aber auch zur Kühlung anderer Medien.
Abgaswärmetauscher sind beispielsweise durch die DE 196 54 368 bekannt geworden. Bei Abgaswärmetauschem gemäß der DE 196 54 368 wird eine Mehrzahl von Rohren von Abgas durchströmt. Diese Rohre sind von einem Rohrmantel umgeben, durch den ein Kühlmittel strömt, um das Abgas zu kühlen.
Gemäß der DE 296 22 411 ist ein Abgaswärmetauscher bekannt geworden, bei welchem eine Mehrzahl von inneren Rohren mit Rohrböden verbunden sind und mit diesen ein Außenmantel verbunden ist, wobei zwischen Au- ßenmantel und ersten Rohren ein Kühlmittel strömbar ist. Solche Wärmetauscher haben den Nachteil, daß bei den Temperaturunterschieden des durch die inneren Rohre strömenden Abgases und der Kühlmitteltemperatur die inneren Rohre eine wesentlich größere thermische Ausdehnung zeigen als das Außenrohr, so daß durch die thermischen Zyklen durch Aufwärmen und Abkühlen des Wärmetauschers es zu Rissen in den Rohrböden kommt.
Aufgabe der Erfindung ist es, Abgaswärmetauscher nach dem Stand der Technik derart zu verbessern, daß die Wärmetauscher einfach und kosten- günstig herzustellen sind und es dennoch über eine längere Betriebszeit nicht zu Rissen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen der inneren Rohre und dem Außenmantel kommt.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem oben genannten Wärmetauscher da- durch erreicht, daß mit den ersten und dem zweiten Abschlußelement jeweils ein erstes bzw. ein zweites Rohrteil oder ein rohrartiges Teil verbunden ist, wobei die beiden Rohrteile zumindest über einen Teilbereich ihrer axialen Erstreckung radial ineinander verlaufen und mit zumindest einem Dichtelement im Raumbereich zwischen den Rohrteilen.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn zwischen dem ersten Rohrteil und dem zweiten Rohrteil zumindest eine Kammer gebildet ist. Zwischen bedeutet vorteilhaft im Raumbereich zwischen den beiden Rohrteilen. Dies kann sich auf die radiale Ausrichtung als auch auf die axiale Ausrichtung beziehen. Diese Kammer dient zweckmäßigerweise der Aufnahme eines Dichtelementes. Auch ist es besonders zweckmäßig, wenn die zumindest eine Kammer gebildet wird durch das erste Rohrteil und das zweite Rohrteil.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die zumindest eine Kammer zumindest ein im wesentlichen ringartiges radial hervorstehendes oder ausgedehntes
Element aufweist oder von diesem begrenzt wird. In diesem Fall ist die Be- grenzung der Kammer durch die Innen- bzw. Außenwandung der Rohrteile und zumindest ein ringartiges Element gegeben.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zumindest eine Kammer zumindest zwei im wesentlichen ringartig radial hervorstehende Elemente, die in axialer Richtung beabstandet angeordnet sind, aufweist. Dadurch kann eine Kammer definiert sein, die vorzugsweise ringförmig ausgebildet ist. Die Kammer kann jedoch auch durch die Aufnahme oder Ausbildung von axialen Stegen in Ringsegmente in Umfangsrichtung betrachtet aufteilbar sein.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn zumindest ein ringartig radial hervorstehendes Element integraler Bestandteil eines der Rohrteile ist. Dabei kann es auch vorteilhaft sein, wenn eine Mehrzahl von ringartigen Teilen vorgesehen ist, wobei diese dann gegebenenfalls auch mit jeweils einem Rohrteil ver- bunden sind.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die ringartig hervorstehenden Elemente mit dem einen und/oder anderen Rohrteil einteilig ausgebildet sind.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn zumindest ein ringartig hervorstehendes Element ein zusätzliches Bauteil ist, das zwischen dem einen und dem anderen Rohrteil angeordnet ist und gegebenenfalls mit dem einen oder dem anderen Rohrteil verbunden ist.
Dabei kann es bei einem Ausführungsbeispiel vorteilhaft sein, wenn die
Kammer durch die ringartigen Elemente zumindest im wesentlichen abgedichtet ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die Kammer durch die ringartigen Elemente im wesentlichen nicht abgedichtet ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die ringartig hervorstehenden Elemente als in radialer Richtung betrachtete Abstützung der Rohrteile dient. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, daß die Rohrteile sich nicht gegeneinander verkippen. Auch ist es zweckmäßig, wenn die ringartig hervorstehenden Elemente als Axiallager dienen. Dadurch können die beiden Rohrteile sich zumindest geringfügig gegeneinander verlagern bzw. bewegen, was durch die thermische Ausdehnung bei Temperaturunterschieden verursacht sein kann.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Kammer zumindest teilweise mit einem elastischen Mittel gefüllt ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Kammer derart gefüllt ist, daß ein ringartiges Element aus dem elastischen Medium in der Kammer gebildet ist, die sich zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Rohrteil erstreckt. Dieses ringartige Element kann durch das Einfüllen des Mediums in eine Kammer erst entstehen.
Vorteilhaft ist es bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch, wenn das elastische Element als Ringeiement in eine Kammer einlegbar ist.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn das elastische Element als pastöses oder gelartiges Medium in die Kammer einbringbar ist.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn eine Mehrzahl von von einem ersten Medium durchströmten Rohren oder Kanälen im wesentlichen parallel zuein- ander radial innerhalb von Rohrteilen angeordnet sind.
Dabei kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Mehrzahl von Rohren jeweils an ihrem ersten Endbereich mit einem ersten Abschlußelement verbunden sind und an ihrem zweiten Endbereich mit dem zweiten Abschluße- lement verbunden sind. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das zumindest eine von einem ersten Medium durchströmte Rohr an zumindest einem Endbereich mit einem Anschlußelement zur Zuleitung und/oder Ableitung von einem ersten Medium verbunden ist.
Auch kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest ein Abschlußelement mit zumindest einem Anschlußelement zur Zuleitung und/oder Ableitung von einem ersten Medium verbunden ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die an den jeweiligen Abschlußelementen verbundenen Rohrteile mit in der Kammer vorgesehenem elastischen Mittel einen im wesentlichen dichten Raumbereich bilden, wobei zumindest zwei Anschlußelemente vorgesehen sind und der Raumbereich durch die Anschlußelemente von einem zweiten Medium durchströmbar ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Medium die von dem ersten Medium durchströmten Rohre umströmt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Teil eines Wärmetauschers,
Fig. 2a eine Teilansicht eines Wärmetauschers, Fig. 2b eine Teilansicht eines Wärmetauschers,
Fig. 3a einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher,
Fig. 3b einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher,
Fig. 4a einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher,
Fig. 4b einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher und Fig. 5 einen Teilschnitt durch einen Wärmetauscher. Die Fig. 1 zeigt einen Wärmetauscher zumindest teilweise, wobei eine Mehrzahl von von einem ersten Medium durchströmbare Rohre 2 vorgesehen sind. Diese Rohre sind gemäß Ausführungsbeispiel in Reihen angeordnet, wobei mehrere Reihen von Rohren wiederum nebeneinander angeordnet sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, daß zumindest lediglich ein Rohr vorgesehen ist oder daß eine Mehrzahl dieser Rohre in einer anderen Konfiguration angeordnet sind.
Die Rohre 2 sind vorzugsweise aus Metall hergestellt, wie beispielsweise aus Aluminium oder Edelstahl. Die Rohre können jedoch auch aus einem anderen Material hergestellt sein, das geeignet ist, um einen Wärmeübergang von dem das Rohr durchströmenden Medium zu einem weiteren Medium zu gewährleisten. Je nach Anwendungsfall können diese Rohre auch beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein.
Die Rohre 2 weisen einen ersten Endbereich 2a und einen zweiten Endbereich 2b auf, die jeweils an ihren beiden axialen Endbereichen ange- ordnet sind. Mit diesen Endbereichen sind die Rohre jeweils mit einem ersten Abschlußelement 3 bzw. einem zweiten Abschlußelement 4 verbunden.
Die Abschlußelemente weisen dabei vorteilhaft ebene Bereiche auf, in die Fenster eingebracht sind. Die Abschlußelemente sind derart mit den
Rohren 2 verbunden, daß das Medium, das durch die Rohre 2 strömt, durch die Fenster in den Abschlußelementen austreten kann und die Rohre an ihren Endbereichen dicht mit den Fensterrahmen der Abschlußelemente verbunden sind. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch Schweißen oder Löten oder durch einen anderen Befestigungs- bzw.
Verbindungsprozeß. Um die Rohre 2 ist erfindungsgemäß ein Mantel 5 angeordnet, der in der Figur 1 jedoch nur teilweise zu erkennen ist. Mit diesem Mantel, der mit den Abschlußelementen an seinen jeweiligen beiden Endbereichen ab- dichtend verbunden ist, sind Anschlußelemente 6, 7 vorgesehen, durch welches ein zweites Medium strömbar ist, in der Art, daß das Medium gemäß Pfeil 8 in den Raumbereich um bzw. zwischen die Rohre 2 einströmen kann und gemäß der Pfeile 9 in diesem Bereich weiter strömen kann bevor es durch den Anschluß 7 aus gemäß Pfeil 10 ausströmen kann.
Zweckmäßigerweise sind an die Abschlußelemente 3 bzw. 4 weitere Anschlußelemente vorgesehen, die dazu dienen, daß erste durch die Rohre 2 strömende Medium zu dem Wärmetauscher hinzuleiten bzw. von die- sem abzuleiten. Diese Anschlußelemente sind jedoch in der Figur 1 ebenfalls nicht dargestellt.
Die Figuren 2a und 2b zeigen jeweils Teile eines Wärmetauschers 100, wobei der zentrale Rohr-Rippen-Block 101 nicht vollständig dargestellt ist. Diesbezüglich wird jedoch auf die Figur 1 beispielhaft verwiesen. In der Figur 2a ist ein Anschlußelement 110 zu erkennen, welches zwei Anschlußstutzen 111 und 112 aufweist. Durch diese Anschlußstutzen 111 und 112 strömt ein erstes Medium, wie beispielsweise ein Abgas im Falle eines Abgaswärmetauschers, in den Wärmetauscher ein oder aus, je nach Anordnung des Wärmetauschers im Strom des ersten Mediums.
Das Anschlußelement 110 ist mit dem Abschlußelement 120 verbunden, wobei das Abschlußelement mit den Rohren 101 wie bereits gemäß Figur 1 ausgeführt, verbunden ist. Radial außerhalb des zumindest einen Rohres 101 bzw. radial außerhalb der Rohre 101 sind zwei Rohrteile 130 und 131 angeordnet. Dabei ist das erste Rohrteil 130 mit dem Abschlußelement 120 zweckmäßigerweise abgedichtet verbunden. Weiterhin weist das erste Rohrteil 130 eine Öffnung auf, durch welche das zweite Medium in den Wärmetauscher bzw. aus dem Wärmetauscher strömen kann. Zur Zu- bzw. Ableitung dieses Mediums ist mit dem zweiten Rohrteil 131 zweckmäßigerweise ein Anschlußelement, wie Rohrstutzen 140, verbunden. Für den Fall, daß die Bauteile aus Edelstahl gefertigt sind, ist es zweckmäßig, wenn Verbindungen durch Schweißprozesse erfolgen. Beispielsweise kann das Anschlußelement 110 mit dem Abschlußelement 120 oder der Rohrstutzen 140 mit dem ersten Rohrteil 130 durch die Schweißnähte 121 bzw. 132 verbunden sein. Das erste Rohrteil 130 kann in vorteilhafter Weise als Rundrohr bzw. als eckiges Rohr ausgeführt sein. Die Wahl der Geometrie des ersten Rohrteiles im Querschnitt betrachtet hängt vorteilhafter Weise von der Anordnung der Rohre 101 im Inneren des ersten Rohrteiles ab. Das zweite Rohrteil 131 kann eine entsprechende Geometrie annehmen.
Das zweite Rohrteil 131 ist derart ausgebildet, daß es an seinem einen
Endbereich mit einem Abschlußelement 122 verbunden ist, wobei weiterhin ein Anschlußelement wie Rohrstutzen 141 mit dem Rohrteil 131 verbunden ist. Im Bereich des Anschlußelementes 141 weist das Rohrteil 131 zweckmäßigerweise eine Öffnung zur Ein- bzw. Abströmung des zweiten Mediums auf.
Mit dem Abschlußelement 122 ist weiterhin ein Anschlußelement 115 verbunden, welche einen Rohrstutzen 116 aufweist zum Ein- bzw. Ausströmen des ersten Mediums. Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn das erste Rohrteil in seiner axialen Ausdehnung und das zweite Rohrteil in seiner axialen Ausdehnung derart bemessen sind, daß über einen Teilbereich der axialen Erstreckung des Wärmetauschers ein Teil des ersten Rohrteiles radial au- ßerhalb eines Teiles des zweiten Rohrteiles angeordnet ist. Somit sind in diesem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung die beiden Rohrteile radial ineinander verlaufend angeordnet.
Weiterhin ist in der Figur 2a zu erkennen, daß in dem Bereich, in dem die beiden Rohrteile 130 und 131 über einen Teilbereich ihrer axialen
Erstreckung radial ineinander verlaufen, ein Dichtelement 150 vorgesehen ist.
Dieses Dichtelement 150 ist derart ausgebildet, daß die beiden Rohrteile 130 und 131 zumindest geringfügig relativ zu einander in axialer Richtung bewegbar sind und dennoch der Raumbereich radial innerhalb der Rohrteile durch die Dichtung abgedichtet sind.
Weiterhin weist das erste Rohrteil 130 oder das zweite Rohrteil 131 in radialer Richtung hervorstehende Elemente auf, die derart ausgebildet sind, daß eine relative Verkippung der beiden Rohrteile zueinander möglichst weitestgehend verhindert wird. Dazu sind die in radialer Richtung hervorstehenden Elemente, wie beispielsweise Ringe 160 und 161 vorteilhaft derart bemessen, daß sie das jeweils andere Rohrteil berühren bzw. nahezu berühren und dabei gegebenenfalls abdichtend oder auch nicht abdichtend sind.
Die Figur 3a zeigt dies noch einmal im Detail. Das Rohrteil 130 ist zweckmäßigerweise durch eine Schweißnaht 201 mit dem Abschluße- lement 120 entlang des Umfanges von Abschlußelement und Rohrteil abdichtend verbunden. Mit dem Rohrteil 130 ist weiterhin der Anschlußstutzen 140 verbunden.
Das erste Rohrteil 130 ist in dem Ausführungsbeispiel der Figur 3a radial außerhalb des zweiten Rohrteiles 131. Dies kann jedoch bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch vertauscht sein.
Mit dem zweiten Rohrteil 131 sind zwei in radialer Richtung hervorstehende Elemente verbunden, da einteilig ausgebildet, wie 160 und 161. Im Raumbereich zwischen dem ersten Rohrteil 130 und dem zweiten
Rohrteil 131 sowie zwischen den in radialer Richtung hervorstehenden Elementen 160 und 161 ist eine Kammer 170 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrteil gebildet.
Innerhalb der Kammer 170 ist in vorteilhafter Weise ein Dichtelement eingebracht.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, kann es jedoch auch zweckmäßig sein, daß zumindest nur ein in radialer Richtung her- vorstehendes Element vorgesehen ist oder daß eine Mehrzahl von solchen Elementen wie beispielsweise drei oder mehr vorgesehen sind, so daß dadurch beispielsweise auch mehrere Kammern oder Raumbereiche ausgebildet werden, die zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrteil angeordnet sind.
Die Elemente 160 bzw. 161 sind in vorteilhafter Weise als ringartige Elemente, die in radialer Richtung hervorstehen, ausgebildet.
Zweckmäßig kann es dabei sein, wenn diese ringartigen Elemente inte- graler Bestandteil des einen oder des anderen Rohrteiles sind, mit die- sen verbunden sind oder als extra Bauteile zwischen diesen Rohrteilen angeordnet sind.
Die in radialer Richtung hervorstehenden Elemente dienen zum einen der Definition einer Kammer und können zum anderen als in radialer
Richtung wirkende Abstützung der Rohrteile verwendet werden. Dies ist besonders zweckmäßig für den Fall, daß zumindest zwei solcher Elemente 160 und 161 vorgesehen sind, und diese voneinander beabstandet sind, so daß bei geeigneter Dimensionierung dieser Elemente im Vergleich zu dem anderen Rohrteil eine Verkippung der jeweiligen
Rohrteile zueinander begrenzt bzw. vermindert wird.
In die Kammer 170 kann ein abdichtendes Element eingebracht werden. Dieses Element kann als elastisches Element ausgebildet sein, wie bei- spielsweise aus einem Elastomer, Silikon oder einem anderen Material.
Das elastische Element kann als vorgefertigtes ringartiges Element in diesen Raumbereich eingebracht werden oder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der Montage der beiden Rohrteile durch in dem radial äußeren Rohrteil eingebrachte Öffnungen auch zu einem späteren Zeitpunkt eingefüllt werden. Ein solcher Einfüllvorgang kann beispielsweise durch Einspritzen erfolgen. Dabei kann es durchaus zweckmäßig sein, wenn am Außenumfang des radial äußeren Rohrteiles zumindest eine, vorteilhaft aber auch mehrere Öffnungen vorgesehen sind, durch welche das elastische Mittel in den Raumbereich eingebracht wird.
Besonders zweckmäßig kann es auch sein, daß die Kammer 170 nicht vollständig durch das elastische Mittel ausgefüllt wird, sondern lediglich teilweise davon befüllt wird. Dies hat unter Umständen den Vorteil, daß das elastische Medium auf Grund der axialen Verlagerbarkeit der beiden
Rohrteile 130 und 131 nicht durch Scherkräfte zerstört wird. Die Einbringung des elastischen Mittels kann zweckmäßigerweise derart erfolgen, daß das elastische Mittel als pastöses oder gelartiges Medium in die Kammer einbringbar ist.
Auch kann das Mittel derart angeordnet werden, daß das Mittel als vorgefertigtes Element angeordnet wird. Dabei kann es vorzugsweise als ringförmiges Element vorgefertigt sein und angeordnet werden.
Die Figur 4a zeigt eine Abwandlung der Anordnung des elastischen Elementes gemäß der vorhergehenden Figuren, wobei die Endbereiche der Kammer durch nach radial innen bzw. nach radial außen hervorstehende Enden der Rohrteile 201 , 202 gebildet werden und dadurch das elastische Element 203 zwischen diesen Vorsprüngen, die vorteilhaft radial umlaufen, unter axiale Vorspannung bringbar ist.
Gemäß Figur 4b kann in Abwandlung der vorhergehenden Figuren das elastische Element auch zwischen zwei Rohrteile 211 , 212 gefügt oder angeordnet werden, die keine Vorsprünge in radialer Richtung aufweisen, um eine Kammer zu definieren. Das elastische Element 213 ist vorzugsweise so angeordnet, daß es an den beiden Rohrinnen- bzw. Außenwänden haftet, so daß es abdichtend angeordnet ist.
Die Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel von zwei Rohrteilen
250, 260, die in einem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung radial außerhalb einander verlaufen. Das Rohrteil 250 ist radial innerhalb des Rohrteiles 260 angeordnet. Das Rohrteil 260 weist einen nach radial außen hervorstehenden Bereich.261 auf, der dadurch einen Freiraum zur Bildung eines Aufnahmeraumes für ein Dichtungselement bildet. Das
Rohrteil 250 weist den nach radial innen hervorstehenden Bereich 253 auf, der zusammen mit dem Bereich 261 die Kammer zur Aufnahme des Dichtelementes bildet. Weiterhin sind an dem Element 250 nach radial außen hervorstehende Bereiche angeordnet, die zur Abstützung an dem radial äußeren Rohrteil zur Abstützung kommen oder kommen können, damit sich die Rohrteile nicht relativ zueinander verkippen können. Diese
Abstützelemente 4 können aber auch an dem radial inneren und/oder äußeren Rohrteil angeordnet sein.

Claims

Pa t e n t a n s p r ü c h e
1. Wärmetauscher mit zumindest einem von einem ersten Medium durchströmbaren Rohr, das an einem ersten Endbereich mit einem ersten Ab- Schlußelement und an seinem zweiten Endbereich mit einem zweiten Abschlußelement verbunden ist, wobei mit dem ersten und dem zweiten Abschlußelementen jeweils ein erstes bzw. ein zweites Rohrteil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrteile zumindest über einen Teilbereich ihrer axialen Erstreckung radial ineinander ver- laufen und mit zumindest einem Dichtelement im Raumbereich zwischen den Rohrteilen.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Rohrteil und dem zweiten Rohrteil zumindest eine Kammer gebildet ist.
3. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kammer gebildet wird durch das erste Rohrteil und ein zweites Rohrteil.
4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Kammer zumindest ein im wesentlichen ringartiges radial hervorstehendes Element aufweist.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Kammer zumindest zwei im wesentlichen ringartig ra- diai hervorstehende Elemente, die in axialer Richtung beabstandet sind, aufweist.
6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein ringartig radial hervorstehendes Element integraler Bestandteil eines Rohrteils ist.
7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringartig hervorstehenden Elemente mit dem ei- nen und/oder anderen Rohrteil einteilig ausgebildet sind.
8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein ringartig hervorstehendes Element ein zusätzliches Bauteil ist, das zwischen dem einen und dem anderen Rohrteil angeordnet ist und gegebenenfalls mit dem einen oder dem anderen Rohrteil verbunden ist.
9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer durch die ringartigen Elemente zumin- dest im wesentlichen abgedichtet ist.
10.Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer durch die ringartigen Elemente nicht abgedichtet ist.
11.Wärmetauscher nach einem der hervorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringartig hervorstehenden Elemente als in radialer Richtung betrachtete Abstützung der Rohrteile dient.
12. Wärmetauscher nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die ringartig hervorstehenden Elemente als Axiallager dienen.
13. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer zumindest teilweise mit einem elastischen Mittel gefüllt ist.
14. Wärmetauscher nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer derart gefüllt ist, daß ein ringartiges Element aus dem elastischen Medium in der Kammer gebildet ist, die sich zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Rohrteil erstreckt.
15. Wärmetauscher nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, daß das elastische Element als Ringelement in die Kammer einlegbar ist.
16. Wärmetauscher nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element als pastöses oder gelartiges Medium in die Kammer einbringbar ist.
17. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von von einem ersten Medium durchströmten Rohren im wesentlichen parallel zueinander radial inner- halb der Rohrteile angeordnet sind.
18. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Rohren jeweils an ihrem ersten Endbereich mit einem ersten Abschlußelement verbunden sind und an ihrem zweiten Endbe- reich mit dem zweiten Abschlußelement verbunden sind.
19. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine von einem ersten Medium durchströmte Rohr an zumindest einem Endbereich mit einem Anschlußelement zur Zuleitung und/oder Ableitung von einem ersten Medi- um verbunden ist.
20. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Abschlußelement mit zumindest einem Anschlußelement zur Zuleitung und/oder Ableitung von einem ersten Medium verbunden ist.
2 I .Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an den jeweiligen Abschlußelementen verbundenen Rohrteile mit in der Kammer vorgesehenem elastischen Mittel ei- nen im wesentlichen dichten Raumbereich bilden, wobei zumindest zwei
Anschlußelemente vorgesehen sind und der Raumbereich durch die Anschlußelemente von einem zweiten Medium durchströmbar ist.
22. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Medium die von dem ersten Medium durchströmten Rohre umströmt.
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