Wärmetauscher für Abgasleitungen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Abgasleitungen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Wärmetauscher weist einen inneren Strömungsraum für ein erstes Medium und einen äußeren Strömungsraum für ein zweites Medium auf, wobei der innere Strömungsraum von einer gewellten Schlauchleitung und der äußere Strömungsraum zwischen der gewellten Schlauchleitung und einer Mantelleitung gebildet sind. Die gewellte Schlauchleitung ist ringgewellt und erstreckt sich entlang der Mantelleitung auf deren radialer Innenseite und insbesondere im Wesentlichen konzentrisch zu der Mantelleitung, wobei im äußeren Strömungsraum zwischen der Mantelleitung und der gewellten Schlauchleitung über die axiale Länge der gewellten Schlauchleitung ein oder mehrere an der Mantelleitung und der gewellten Schlauchleitung anliegende Abstandselemente angeordnet sind.

[0002] Es ist beispielsweise aus der EP-A 1 096 131 bekannt, das Abgas von Dieselfahrzeugen über das Wasser des Motorkühlkreislaufs herunterzukühlen, um dadurch die Stickoxidgrenzwerte des Abgases abzusenken. Der aus der genannten Schrift bekannte Wärmetauscher besteht aus einem inneren Bündel von wendelgewellten Schlauchleitungen und einer äußeren teilweise gewellten Mantelleitung. Die gewellten Schlauchleitungen sind über eine Vielzahl von Platten aneinander festgelegt und die Kombination der genannten Platten ist zusammen mit dem Schlauchleitungsbündel in die mehrere Biegeabschnitte aufweisende Mantelleitung eingesteckt und dort festgelegt.

[0003] Die US 4,203,312 A offenbart einen gattungsgemäßen Wärmetauscher, bei dem parallele Wellschlauchleitungen zwischen endständigen Wandungen einer Wärmeaustauschkammer gehalten sind.

[0004] Die EP 1 136 780 A2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers für Abgasleitungen mit einer inneren gewellten Schlauchleitung und einer äußeren zumindest teilweise gewellten Schlauchleitung.

[0005] Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher für Abgasleitungen der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der sich durch einen einfacheren Aufbau, eine einfachere Montage und ein besseres Arbeitsverhalten auszeichnet.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abstandselemente im Wesentlichen ringförmig, wendelförmig, über den Umfang umlaufend und/oder über den Umfang segmentiert ausgebildet sind.

[0007] Auf diese Weise erreicht der erfindungsgemäße Wärmetauscher einen verbesserten Wärmeübergang zwischen erstem und zweitem Strömungsmedium, zu welchem Zweck die im äußeren Strömungsraum zwischen der Mantelleitung und der gewellten Schlauchleitung angeordneten Abstandselemente erfindungsgemäß in Form von umlaufenden oder segmentierten ring- oder wendelförmigen Elementen, z. B. in Form von Drahtpressringen oder Drahtpresswendeln ausgebildet sind. Diese Abstandselemente sorgen für eine Verwirbelung des durch diesen äußeren Strömungsraum fließenden zweiten Mediums, also des Kühlwassers, um den Wirkungsgrad des Wärmetauschers zu erhöhen und gleichzeitig eine Schwingung der inneren gewellten Schlauchleitung zu bedämpfen. Alternativ können die Abstandselemente auch aus Blechformteilen, temperaturbeständigen Kunststoffelementen und dergleichen mit entsprechendem Aufbau und entsprechender Anordnung bestehen.

[0008] Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Wärmetauschers liegt in der Ringwellung der inneren gewellten Schlauchleitung, die Dehnungen beim Montieren der inneren gewellten Schlauchleitung in die äußere Mantelleitung sowie Dehnungen aufgrund von Temperaturänderungen beim Gebrauch des Wärmetauschers torsionsfrei mitmacht und so lediglich Relativbewegungen zwischen innerer gewellter Schlauchleitung und äußerer Mantelleitung in Axial- und gegebenenfalls auch in Radialrichtung zulässt, nicht jedoch in Torsionsrichtung. Hierdurch werden die Anschlussverbindungen, also die Anschlüsse an benachbarte Leitungen zum Transport des ersten und des zweiten Mediums frei von Torsionskräften gehalten, wodurch die Lebensdauer und die Qualität der Anschlussverbindung entsprechend erhöht ist.

[0009] Darüber hinaus ist auch die Verwendung nur einer inneren gewellten Schlauchleitung - im Gegensatz zu dem Schlauchleitungsbündel des Standes der Technik - von Vorteil. Zum einen wird zwischen äußerer Mantelleitung und innerer gewellter Schlauchleitung mit Hilfe der Abstandselemente ein definierter Strömungsraum zur Verfügung gestellt, der beim Schlauchleitungsbündel des Standes der Technik nicht bzw. nur kaum gewährleistet werden kann. Und zum anderen sorgt die Verwendung nur einer gewellten Schlauchleitung für einen gleichmäßigen Wärmeaustausch über den Strömungsquerschnitt sowie für einen gleichmäßigen Kräfteverlauf über den Leitungsquerschnitt bei Relativbewegungen zwischen Mantelleitung und innerer Schlauchleitung, wohingegen bei einem Bündel von Schlauchleitungen mit - aufgrund der in der Leitung vorgesehenen Biegeabschnitte - unterschiedlichen axialen Längen, Biegebereichen und Positionen innerhalb der Mantelleitung unterschiedliche Kräfte auftreten, die an die Anschlussenden entsprechend ungleichmäßig verteilt weitergegeben werden und diese zusätzlichen Kräften und Momenten unterwerfen.

[0010] Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Wärmetauschers lässt sich dadurch erzielen, dass der Wärmetauscher zumindest einen axialen Krümmungsbereich aufweist, in dem er seine axiale Erstreckungsrichtung ändert, dass die Mantelleitung zumindest in diesem Krümmungsbereich mit Wellungen versehen ist und dass der zumindest eine Krümmungsbereich des Wärmetauschers durch dornloses Umformen von gewellter Schlauchleitung und Mantelleitung gebildet ist. Es wird also zunächst die innere gewellte Schlauchleitung in die Mantelleitung eingeschoben, wobei sich beide in gerader bzw. nahezu gerader Axialerstreckung befinden und wobei zwischen Schlauchleitung und Mantelleitung Abstandselemente angeordnet sind. Werden dann die Krümmungsbereiche in die gewellten Abschnitte der Mantelleitung eingebracht, um den Wärmetauscher an die Einbauverhältnisse anzupassen, so kann dies in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass die Mantelleitung im Bereich der vorgesehenen Krümmung gebogen wird und die Abstandselemente diese Biegung auf die innere Schlauchleitung übertragen, ohne dass hierfür ein Dorn oder ein ähnliches Hilfswerkzeug erforderlich wäre. Dies reduziert den Montage- und Herstellungsaufwand deutlich, zumal bei bestimmten Erstreckungsformen der Mantelleitung bzw. des Wärmetauschers ein nachträgliches Einschieben der gewellten Schlauchleitung teilweise nur mit sehr großem Aufwand oder gar nicht möglich wäre.

[0011] Was die gewellten Bereiche der Mantelleitung betrifft, so können sich die Wellungen ausgehend vom benachbarten glattzylindrischen Verlauf nach radial innen und/oder nach radial außen erstrecken. Im Falle einer Erstreckung nach radial innen reduziert sich der Querschnitt des ersten Strömungsraums, wobei der Außendurchmesser der Mantelleitung demjenigen in den glattzylindrischen Bereichen entspricht, was insbesondere bei beengtem Einbauraum von Vorteil ist. Erstrecken sich dagegen die Wellen im wesentlichen nach radial außen, so entspricht der Querschnitt des ersten Strömungsraums im wesentlichen demjenigen des glattzylindrischen Verlaufs, jedoch ist der Außendurchmesser der Mantelleitung und damit des Wärmetauschers in diesem Bereich entsprechend vergrößert.

[0012] Des weiteren ist es von besonderem Vorteil, wenn die gewellte Schlauchleitung semiflexibel ausgebildet ist, so dass sie beim Informbringen des Wärmetauschers insbesondere durch Biegen zumindest nahezu in der umgeformten Erstreckung verbleibt, also nicht aufgrund der Elastizität versucht, den Wärmetauscher wieder in die gerade Erstreckungsrichtung zurückzubiegen. Eine solche semiflexible Schlauchleitung könnte beispielsweise dadurch hergestellt sein, dass man einen herkömmlichen Ringwellschlauch einem Streck- bzw. Reckvorgang unterwirft, wodurch die Flanken entsprechend flacher verlaufen und die Wellenkrempen weiter gewellt werden. Hierbei wird der Bereich der flexiblen Bereiche reduziert, wobei die Schlauchleitung aber weiterhin ausreichend flexibel bleibt, um zum einen die erforderlichen Wärmedehnungen aufnehmen zu können und andererseits um das Einbauen und insbesondere das Einschieben in die Mantelleitung nicht zu behindern. Ein ähnliches Ergebnis lässt sich alternativ dadurch erzielen, dass man die Schlauchleitung gleich in einem ersten Umformvorgang mit einer entsprechenden semiflexiblen Wellung versieht.

[0013] Im Stand der Technik ist bereits eine für andere Zwecke verwendbare semiflexible Schlauchleitung bekannt, deren geometrische Verhältnisse im vorliegenden Fall ebenfalls verwendet werden könnten. So können die radial außen liegende Wellenberge der Schlauchwellungen der Schlauchleitung einen im wesentlichen glattzylindrischen oder bombierten, d.h. sehr flach gekrümmten Verlauf aufweisen, wobei die axiale Länge der einzelnen Wellenberge größer ist als die axiale Länge der radial innen liegenden Wellentäler derart, dass der Schlauch bezüglich der Größen axiale Länge der einzelnen Wellenberge und axiale Länge der einzelnen Wellentäler innerhalb des gegenseitigen Verhältnisses dieser Größen im Bereich von 2,3 : 1 bis 4,6 : 1 ausgebildet ist, und wobei die axiale Länge der einzelnen Wellenberge größer ist als die radiale Profilhöhe zwischen Wellentälern und Wellenbergen derart, dass die Schlauchleitung bezüglich der Größen axiale Länge der einzelnen Wellenberge und Profilhöhe zwischen Wellental und Wellenberg innerhalb des gegenseitigen Verhältnisses dieser Größen im Bereich von 1,7 : 1 bis 2,8 : 1 ausgebildet ist.

[0014] Die angesprochene weite Wellung der gewellten Schlauchleitung hat aber noch einen weiteren wesentlichen Vorteil: Während beim Stand der Technik die inneren Schlauchleitungen wendelförmig ausgebildet sind, um ein schraubengangförmiges Umströmen insbesondere auch im Bereich der Wellentäler zu ermöglichen, sorgt die weite Wellung im vorliegenden Fall ebenfalls für eine vollständige Umströmung der inneren Schlauchleitung, so dass es keine Schlauchleitungsbereiche gibt, die im Strömungsschatten liegen und damit einen Wärmeübergang zwischen erstem und zweitem Strömungsmedium behindern.

[0015] Die Festlegung der Abstandselemente an äußerer Mantelleitung und innerer Schlauchleitung wird - insbesondere im Fall von aus Metall bestehenden Abstandselementen - dadurch vereinfacht, dass sie Kupfer aufweisen, also beispielsweise die Drahtpressteile teilweise Kupferdrähte enthalten, so dass die Abstandselemente durch einfaches Löten oder Widerstandsschweißen an den benachbarten Bauteilen festgelegt werden können, was zweckmäßigerweise in einem Löt-/Durchlauf-Ofen erfolgen kann. Ähnliche Vorteile ergeben sich, wenn die Abstandselemente Kunststoff enthalten, da dann ein Verkleben oder ein thermisches stoffschlüssiges Verbinden möglich ist.

[0016] Die Vorteile des erfindungsgemäßen Wärmetauschers lassen sich bei allen Arten von Abgasleitungen ausnutzen. Ein bevorzugter Anwendungsfall besteht darin, dass die Abgasleitung eine EGR-Leitung ist, die zur Abgasrückführung dient, und dass der Wärmetauscher in die EGR-Leitung eingebaut ist, so dass der äußere Strömungsraum für ein Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, und der innere Strömungsraum für das Abgas vorgesehen ist. Ebenso ist es aber auch möglich, dass der Wärmetauscher in der Abgasleitung zwischen einem hinsichtlich des Abgasstromes strömungsaufwärts angeordneten Katalysator und einem strömungsabwärts angeordneten Schalldämpfer eingebaut ist. Dies lässt sich sogar in solchem Ausmaß ausnutzen, dass man nahezu den kompletten Verlauf der Abgasleitung mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher versieht. Hierdurch ist es möglich, die Abgastemperaturen in solch großem Maße herunterzukühlen, dass die Abgastemperaturen beim Eintritt in den Schalldämpfer in einem Bereich sind, der nicht mehr den Einsatz von Metall als Werkstoff erforderlich macht, sondern es ermöglicht, Kunststoff oder auch Gummi zumindest für den Endbereich der Abgasleitung (teilweise kann auch die gesamte Mantelleitung aus Kunststoff bestehen) wie auch für den Schalldämpfer als Material einzusetzen. Dadurch lassen sich nicht nur Kosten reduzieren, sondern auch die Schalldämmeigenschaften verbessern.

[0017] Des weiteren ergeben sich durch die reduzierten Temperaturen auch Vorteile im Hinblick auf die Position und Beschaffenheit der Umgebung des Schalldämpfers bzw. des Endes der Abgasleitung. So müssen beispielsweise geringere Sicherheitsabstände zu der Umgebung der Abgasanlage eingehalten werden, was zu einem Bauraumgewinn führt. Außerdem können Halteelemente für die Abgasanlage eingesetzt werden, die nicht so temperaturbeständig sein müssen und damit in der Regel einfacher und kostengünstiger ausfallen können. Schließlich ist es teilweise bei niedrigen Temperaturen möglich, anstelle von Schweißnähten einfache Klebeverfahren einzusetzen.

[0018] Als Wärmetauschermedien kommen verschiedene Stoffe in Frage, wie z.B. Wasser, Kühlwasser, Luft, Druckluft, Feststoffe, die bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ebenfalls verwendet werden können.

[0019] Was die Schlauchleitung betrifft, so kann diese zwei- oder mehrlagig aufgebaut sein und - ebenfalls zur Geräuschbeeinflussung - eine sich über ihre Länge ändernde Wellenhöhe aufweisen, wobei also entweder der Außendurchmesser der Wellenberge oder der Innendurchmesser der Wellentäler oder beide sich Ober die Länge der Schlauchleitung insbesondere progressiv ändern können.

[0020] Durch die vorliegende Erfindung wird nicht nur der erfindungsgemäße Wärmetauscher unter Schutz gestellt, sondern auch ein Verfahren zu dessen Herstellung. Dies zeichnet sich in erfindungsgemäßer Art und Weise dadurch aus, dass zwischen gewellter Schlauchleitung und Mantelleitung Abstandselemente angeordnet werden, und dass durch dornloses gleichzeitiges Umformen von Schlauchleitung und Mantelleitung gekrümmte Wärmetauscherbereiche erstellt werden, in denen die Schlauchleitung und die Mantelleitung ihre axiale Erstreckungsrichtung ändern. Dieses dornlose Umformen besteht insbesondere aus einem Biegen der Mantelleitung, wobei dieses Biegen der Mantelleitung über die Abstandselemente auf die Schlauchleitung übertragen wird und die Schlauchleitung entsprechend mitverformt. Das Herstellungsverfahren lässt sich in erfindungsgemäßer Weise auch durch die vorgenannten Vorrichtungsmerkmale des Wärmetauschers weiterbilden.

[0021] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Diese zeigt in den

[0022] Figuren 1 und 2 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1 in geschnittener Seitenansicht, in Figur 1 in der geradlinigen Ausgangsposition und in Figur 2 in zweifach abgebogener Position, und
in Figur 3 einer alternativen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 21 in teilweise geschnittener Seitenansicht.

[0023] Der Wärmetauscher 1 besteht aus einer äußeren Mantelleitung 2, die im dargestellten Beispiel eine geradlinige Axialerstreckung aufweist und aus insgesamt drei rohrzylindrischen Abschnitten 3, 4, 5 und zwei gewellten Bereichen 6, 7 besteht, die als Krümmungsbereiche fungieren können.

[0024] Die Mantelleitung 2 weist einen Zulauf 8 und einen Ablauf 9 auf, wobei diese Zu- und Abläufe in Radialrichtung an die Mantelleitung 2 im Bereich glattzylindrischer Leitungsabschnitte 3, 5 angeschlossen sind.

[0025] Der Wärmetauscher 1 weist darüber hinaus eine sich koaxial zur äußeren Mantelleitung 2 erstreckende innere gewellte Schlauchleitung 10 auf, die an zylindrischen Anschlussenden 11, 12 an benachbarte Abgasleitungsabschnitte 13, 14 angeschlossen sind. Im Bereich der Anschlussenden 11, 12 ist auch die äußere Mantelleitung 2 festgelegt, so dass zwischen äußerer Mantelleitung 2 und innerer gewellter Schlauchleitung 10 ein äußerer Strömungs- bzw. Ringraum 15 belassen ist, durch den Kühlwasser W vom Zulauf 8 in Richtung des Ablaufes 9 fließen kann.

[0026] Hierbei wird die Strömung des Kühlwassers W durch Abstandselemente 16, 17, 18 umgelenkt bzw. behindert, welche zwischen innerer Schlauchleitung 10 und äußerer Mantelleitung 2 angeordnet sind und die konzentrische gegenseitige Position der beiden Leitungen sicherstellen. Diese Abstandselemente 16 bis 18 bestehen beispielsweise aus Drahtpressringen, die vollständig umlaufend, segmentiert umlaufend, schraubengangförmig oder dergleichen zwischen den beiden Leitungen angeordnet sein können, um der Strömung die gewünschte Richtung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung ihrer Abstützung bzw. Abstandssicherungsfunktion zu geben. Das abzukühlende Abgas G strömt hierbei in Gegenstromrichtung von der benachbarten Abgasleitung 14 über das Anschlusselement 12 durch die innere gewellte Schlauchleitung 10 zu dem Anschlusselement 11 und von dort in die Abgasleitung 13, wobei sich über die axiale Länge des Wärmetauschers die Abgastemperatur entsprechend deutlich senken lässt. Der Strömungsraum innerhalb der gewellten Schlauchleitung ist mit Bezugszeichen 19 angedeutet.

[0027] Soll nun der erfindungsgemäße Wärmetauscher zur Anpassung an die jeweiligen Einbauverhältnisse abweichend von seiner axialen Erstreckung verlaufen, so kann er im Bereich der gewellten Bereiche 6, 7 zusammen mit der bereits montierten inneren gewellten Schlauchleitung 10 entsprechend in Radialrichtung abgebogen werden, ohne dass hierfür ein Dorn oder ein ähnliches Hilfswerkzeug erforderlich wäre.

[0028] Ist beispielsweise die innere gewellte Schlauchleitung 10 semiflexibel ausgeführt, so kann die innere gewellte Schlauchleitung nach dem Biegen den gesamten Wärmetauscher in der abgebogenen Position halten, wie es beispielhaft in Figur 2 dargestellt ist, selbst wenn die äußere Mantelleitung und deren gewellte Bereiche 6, 7 aufgrund der ihnen eigenen Elastizität dazu neigen würden, in die axiale Ausgangserstreckung zurückzukehren. Auch hierbei sorgen die Abstandselemente 16 bis 18 wieder für die nötige Abstützung.

[0029] In Figur 3 ist ein Wärmetauscher 21 dargestellt, der aus zwei Teilen 21a und 21 b besteht, die in Strömungsrichtung des Abgases G hintereinander zwischen einem Katalysator 22 und einem Endschalldämpfer 23 in einer Abgasleitung 24 angeordnet sind. Der Abgasstrom G wird - wie auch aus dem Detail A ersichtlich ist - von einem Abgaseinlass 25 zum Katalysator 22 und von dort durch eine gewellte Schlauchleitung 26 zum Endschalldämpfer 23 befördert, den der Abgasstrom G über einen Abgasauslass 27 verlässt.

[0030] Die Schlauchleitung 26 ist wie die Schlauchleitung 10 aus den Figuren 1 und 2 aufgebaut und über Abstandselemente 28, 29 an der die Schlauchleitung auf ihrer radialen Außenseite mit Abstand umgebenden Mantelleitung 30 abgestützt, so dass sich zwischen Schlauchleitung 26 und Mantelleitung 30 ein Strömungs- bzw. Ringraum 31 gebildet ist, durch den das Kältemittel bzw. das zu erwärmende Wasser W strömt.

[0031] Die Mantelleitung 30 weist einen glattwandig gekrümmten Bereich 30a auf, bei dem sich die Axialerstreckungsrichtung der Mantelleitung ändert, und einen gewellten Bereich 30b, der ähnlich den gewellten Bereichen 6, 7 aus den Figu-ren 1 und 2 einen Biegebereich bildet, in welchem die Abgasleitung zum Ausgleich von Montageungenauigkeiten etc. nachgiebig ausgebildet ist. Da wegen der großen Gesamtlänge der beiden Wärmetauscherteile 21 a und 21 b die Gesamtwärmetauscheroberfläche sehr groß ist, ist es möglich, den Abgasstrom G in beträchtlichem Maße herunterzukühlen, so dass schließlich im Bereich des Endschalldämpfers 23 und auch im Bereich des Abgasleitungsendes Materialien eingesetzt werden können, die sonst in Abgasleitungen nicht möglich sind. Anstelle von Metall und insbesondere verzinktem Stahl oder Edelstahl kann beispielsweise Kunststoff verwendet werden, das hinsichtlich Formgebungsmöglichkeiten und Herstellungskosten Metall überlegen ist.

[0032] Zusammenfassend wird durch die vorliegende Erfindung der wesentliche Vorteil zur Verfügung gestellt, dass Wärmetauscher für EGR-Leitungen einfacher zu montieren sind und aufgrund der Verwendung einer inneren ringgewellten Schlauchleitung auch ein besseres Arbeitsverhalten aufweisen.

Ansprüche

1. Wärmetauscher für Abgasleitungen mit einem inneren Strömungsraum (19) für ein erstes Medium (G) und einem äußeren Strömungsraum (15) für ein zweites Medium (W), wobei der innere Strömungsraum von einer gewellten Schlauchleitung (10, 26) gebildel ist und der äußere Strömungsraum zwischen der gewellten Schlauchleitung und einer Mantelleitung (2, 30) gebildet ist, wobei die gewellte Schlauchleitung (10, 26) ringgewellt ist und sich entlang der Mantelleitung (2, 30) auf deren radialer Innenseite erstreckt, und wobei im äußeren Strömungsraum (15) zwischen der Mantelleitung und der gewellten Schlauchleitung über die axiale Länge der gewellten Schlauchleitung ein oder mehrere an der Mantelleitung und der gewellten Schlauchleitung anliegende Abstandselemente (16, 17, 18, 28, 29) angeordnet sind, welche Abstandselemente (16 bis 18, 28, 29) im Wesentlichen ringförmig, über den Umfang umlaufend und/oder über den Umfang segmentiert ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstandselemente (16 bis 18, 28, 29) jeweils zumindest teilsweise in einem Wellental der gewellten Schlauchleitung (10, 26) angeordnet sind.

2. Wärmetauscher nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmetauscher (1, 21) zumindest einen axialen Krümmungsbereich (6, 7, 30b) aufweist, in dem er seine axiale Erstreckungsrichtung ändert, und dass die Mantelleitung (2, 30) zumindest in diesem Krümmungsbereich mit Wellungen versehen ist.

3. Wärmetauscher nach zumindest Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine Krümmungsbereich (6, 7, 30b) des Wärmetauschers (1, 21) durch dornloses Umformen von gewellter Schlauchleitung (10, 26) und Mantelleitung (2, 30) gebildet ist.

4. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gewellte Schlauchleitung (10, 26) semiflexibel ausgebildet ist,so dass sie beim Informbringen des Wärmetauschers (1, 21) insbesondere durch Biegen zumindest nahezu in der umgeformten Erstreckung verbleibt.

5. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gewellte Schlauchleitung (10, 26) weitgewellt ausgeführt ist.

6. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gewellte Schlauchleitung (10, 26) Wellenberge mit im wesentlichen glattzylindrischem oder bombiertem Verlauf aufweist.

7. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die gewellte Schlauchleitung im Wesentlichen konzentrisch zu der Mantelleitung (2, 30) erstreckt.

8. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstandselemente (16 bis 18, 28, 29) schraubengangförmig im äußeren Strömungsraum (15) entlang der gewellten Schlauchleitung(10, 26) verlaufen.

9. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstandselemente (16 bis 18, 28, 29) segmentiert ausgebildet sind und über den Umfang der gewellten Schlauchleitung (10, 26) verteilt angeordnet sind.

10. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstandselemente (16 bis 18, 28, 29) aus Drahtpressteilen bestehen.

11. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstandselemente (16 bis 18, 28, 29) teilweise Kupfer enthalten zum Fixieren der Abstandselemente an der gewellten Schlauchleitung (10, 26) und/oder der Manteileitung (2, 30) mittels Löten oder Widerstandsschweißen.

12. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstandselemente zumindest teilweise Kunststoff enthalten zum Fixieren der Abstandselemente an der gewellten Schlauchleitung und/oder der Mantelleitung mittels Kleben oder thermische stoffschlüssige Verbindung.

13. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abgasleitung eine EGR-Leitung ist und dass der Wärmetauscher in die EGR-Leitung eingebaut ist, so dass der äußere Strömungsraum (15) für ein Kühlmedium (W), insbesondere Kühlwasser, und der innere Strömungsraum (19) für Abgas (G) vorgesehen ist.

14. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmetauscher in der Abgasleitung zwischen einem hinsichtlich des Abgasstromes strömungsaufwärts angeordneten Katalysator (22) und einem strömungsabwärts angeordneten Schalldämpfer (23) eingebaut ist.

15. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Anspruche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schlauchleitung (10, 26) zwei- oder mehrlagig aufgebaut ist.

16. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schlauchleitung (10, 26) und/oder die Mantelleitung (2,30), insbesondere aus Edelstahl bestehen.

17. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schlauchleitung (10, 26) und/oder die Mantelleitung (2, 30) zumindest im Endbereich der Abgasleitung (24) aus Kunststoff oder Gummi bestehen.

18. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Anspruche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wellung der Schlauchleitung (10, 26) eine sich über ihre Länge ändernde Wellenhöhe aufweist.

19. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers (1, 21) für Abgasleitungen mit einer inneren gewellten Schlauchleitung (10, 26) und einer äußeren zumindest teilweise gewellten Mantelleitung (2, 30),
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen gewellter Schlauchleitung und Mantelleitung Abstandselemente (16, 17, 18, 28, 29) jeweils zumindest teilweise in einem Wellental der geweillten Schlauchleitung angeordnet werden, und dass durch dornloses gleichzeitiges Umformen von Schlauchleitung und Mantelleitung gekrümmte Wärmetauscherbereiche (6, 7, 30b) erstellt werden, in denen die Schlauchleitung und die Mantelleitung ihre Axialerstreckungsrichtung andern.

20. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass das dornlose Umformen aus einem Biegen der Mantelleitung (2, 30) besteht, welches über die Abstandselemente (16 bis 18, 28, 29) auf die Schlauchleitung (10, 26) übertragen wird und diese mit umformt.

Claims

1. Heat exchanger for exhaust gas ducts having an inner flow chamber (19) for a first medium (G) and an outer flow chamber (15) for a second medium (W), wherein the inner flow chamber is formed by a corrugated hose (10, 26) and the outer flow chamber is formed between the corrugated hose and a jacket (2, 30), wherein the corrugated hose (10, 26) is annularly corrugated and extends along the jacket (2, 30) on the radial inner side thereof, and wherein in the outer flow chamber (15) between the jacket and the corrugated hose there is/are arranged over the axial length of the corrugated hose one or more spacer elements (16, 17, 18, 28, 29) which are in contact with the jacket and the corrugated hose, which spacer elements (16 to 18, 28, 29) are substantially annular, extend around the entire circumference and/or are of segmented construction around the circumference,
characterised in that
the spacer elements (16 to 18, 28, 29) are each arranged at least partly in a trough of the corrugated hose (10, 26).

2. Heat exchanger according to at least claim 1,
characterised in that
the heat exchanger (1, 21) has at least one axial curved region (6, 7, 30b) in which it changes axial direction, and the jacket (2, 30) is provided with corrugations at least in that curved region.

3. Heat exchanger according to at least claim 2,
characterised in that
the at least one curved region (6, 7, 30b) of the heat exchanger (1, 21) is formed by mandrel-less deformation of the corrugated hose (10, 26) and the jacket (2, 30).

4. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the corrugated hose (10, 26) is semi-flexible, so that when the heat exchanger (1, 21) is brought to shape, especially by bending, the hose remains at least approximately in the deformed state.

5. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the corrugated hose (10, 26) has wide corrugations.

6. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the corrugated hose (10, 26) has peaks having a substantially plain-cylindrical or convex profile.

7. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the corrugated hose extends substantially concentrically with respect to the jacket (2, 30).

8. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the spacer elements (16 to 18, 28, 29) run helically along the corrugated hose (10, 26) in the outer flow chamber (15).

9. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the spacer elements (16 to 18, 28, 29) are of segmented construction and are distributed around the circumference of the corrugated hose (10, 26).

10. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the spacer elements (16 to 18, 28, 29) consist of compressed wire components.

11. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the spacer elements (16 to 18, 28, 29) partly contain copper for fixing the spacer elements on the corrugated hose (10, 26) and/or the jacket (2, 30) by means of soldering or resistance welding.

12. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the spacer elements at least partly contain plastics for fixing the spacer elements on the corrugated hose and/or the jacket by means of adhesive bonding or a thermal material-bonded connection.

13. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the exhaust duct is an EGR duct, and the heat exchanger is installed in the EGR duct so that the outer flow chamber (15) is provided for a cooling medium (W), especially cooling water, and the inner flow chamber (19) for exhaust gas (G).

14. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the heat exchanger is installed in the exhaust gas duct between a catalytic converter (22) which is arranged upstream in respect of the exhaust gas flow and a silencer (23) which is arranged downstream.

15. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the hose (10, 26) is of two-layered or multi-layered construction.

16. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the hose (10, 26) and/or the jacket (2, 30) consist(s) especially of special steel.

17. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the hose (10, 26) and/or the jacket (2, 30) consist(s) of plastics or rubber, at least in the end region of the exhaust gas duct (24).

18. Heat exchanger according to at least one of the preceding claims,
characterised in that
the peak height of the corrugation of the hose (10, 26) varies over the length thereof.

19. Method of producing a heat exchanger (1, 21) for exhaust gas ducts having an inner corrugated hose (10, 26) and an outer jacket (2, 30) which is at least partly corrugated,
characterised in that
spacer elements (16, 17, 18, 28, 29) are arranged between the corrugated hose and the jacket, each spacer element being arranged at least partly in a trough of the corrugated hose, and by means of mandrel-less simultaneous deformation of hose and jacket there are created curved heat exchanger regions (6, 7, 30b) in which the hose and the jacket change axial direction.

20. Method according to claim 19,
characterised in that
the mandrel-less deformation consists of bending of the jacket (2, 30), which is transmitted by way of the spacer elements (16 to 18, 28, 29) to the hose (10, 26) and deforms the latter therewith.

Revendications

1. Echangeur de chaleur pour conduits d'échappement, comprenant un espace intérieur d'écoulement (19) dévolu à un premier fluide (G) et un espace extérieur d'écoulement (15) dédié à un second fluide (W), l'espace intérieur d'écoulement étant formé d'un conduit souple annelé (10, 26), et l'espace extérieur d'écoulement étant formé entre ledit conduit souple annelé et un conduit d'enveloppement (2, 30), sachant que ledit conduit souple annelé (10, 26) comporte des ondulations annulaires et s'étend le long dudit conduit d'enveloppement (2, 30), sur la face intérieure radiale de ce dernier, et sachant qu'un ou plusieurs élément(s) d'espacement (16, 17, 18, 28, 29), en applique contre le conduit d'enveloppement et contre le conduit souple annelé, est (sont) logé(s) dans l'espace extérieur d'écoulement (15) entre ledit conduit d'enveloppement et ledit conduit souple annelé, sur la longueur axiale dudit conduit souple annelé, lesquels éléments d'espacement (16 à 18, 28, 29) sont pour l'essentiel de réalisation annulaire, avec étendue continue sur le pourtour et/ou avec segmentation sur le pourtour,
caractérisé par le fait
que les éléments d'espacement (16 à 18, 28, 29) sont disposés à chaque fois, au moins en partie, dans un creux d'ondulation du conduit souple annelé (10, 26).

2. Echangeur de chaleur selon au moins la revendication 1,
caractérisé par le fait
que ledit échangeur de chaleur (1, 21) présente au moins une zone (6, 7, 30b) de courbure axiale, dans laquelle la direction de son étendue axiale varie ; et par le fait que le conduit d'enveloppement (2, 30) est muni d'ondulations, au moins dans cette zone de courbure.

3. Echangeur de chaleur selon au moins la revendication 2,
caractérisé par le fait
que la zone de courbure (6, 7, 30b) dudit échangeur de chaleur (1, 21), à présence minimale, est obtenue par formage sans mandrin du conduit souple annelé (10, 26) et du conduit d'enveloppement (2, 30).

4. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait
que le conduit souple annelé (10, 26) est de réalisation semi-flexible, de sorte qu'il conserve au moins approximativement le tracé mis en forme au cours de la mise en forme dudit échangeur de chaleur (1,21), notamment par cintrage.

5. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que le conduit souple annelé (10,26) est réalisé avec ondulations larges.

6. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que le conduit souple annelé (10, 26) comporte des crêtes d'ondulations à allure essentiellement cylindrique lisse, ou bombée.

7. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que le conduit souple annelé s'étend, pour l'essentiel, concentriquement au conduit d'enveloppement (2, 30).

8. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que les éléments d'espacement (16 à 18, 28, 29) offrent un tracé en pas de vis dans l'espace extérieur d'écoulement (15), le long du conduit souple annelé (10, 26).

9. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que les éléments d'espacement (16 à 18, 28, 29) sont de réalisation segmentée, et sont agencés avec répartition sur le pourtour du conduit souple annelé (10,26).

10. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que les éléments d'espacement (16 à 18, 28, 29) sont constitués par des pièces comprimées en fil métallique.

11. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que les éléments d'espacement (16 à 18, 28, 29) renferment partiellement du cuivre en vue de la consignation à demeure desdits éléments d'espacement sur le conduit souple annelé (10, 26) et/ou sur le conduit d'enveloppement (2, 30), par brasage ou par soudage résistif.

12. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que les éléments d'espacement renferment partiellement une matière plastique en vue de la consignation à demeure desdits éléments d'espacement sur le conduit souple annelé et/ou sur le conduit d'enveloppement, par collage ou par liaison matérielle thermique.

13. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que le conduit d'échappement est un conduit de remise en circulation des gaz d'échappement ; et par le fait que ledit échangeur de chaleur est intégré dans ledit conduit de remise en circulation des gaz d'échappement, de sorte que l'espace extérieur d'écoulement (15) est prévu pour un fluide de refroidissement (W), en particulier de l'eau de refroidissement, et l'espace intérieur d'écoulement (19) est prévu pour des gaz d'échappement (G).

14. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que ledit échangeur de chaleur est intégré, dans le conduit d'échappement, entre un catalyseur (22) implanté en amont vis-à-vis du flux des gaz d'échappement, et un silenceur (23) implanté en aval.

15. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que le conduit souple (10, 26) est structurellement organisé en deux ou plusieurs couches.

16. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que le conduit souple (10, 26), et/ou le conduit d'enveloppement (2, 30), consiste(nt) notamment en de l'acier fin.

17. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que le conduit souple (10, 26) et/ou le conduit d'enveloppement (2, 30) consiste(nt) en une matière plastique ou en du caoutchouc, au moins dans la région extrême du conduit d'échappement (24).

18. Echangeur de chaleur selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé par le fait
que l'ondulation du conduit souple (10, 26) présente une hauteur variant sur sa longueur.

19. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur (1, 21) pour conduits d'échappement, comprenant un conduit souple intérieur annelé (10, 26) et un conduit extérieur d'enveloppement (2, 30) au moins partiellement annelé,
caractérisé par le fait
que des éléments d'espacement (16, 17, 18, 28, 29) interposés entre le conduit souple annelé et le conduit d'enveloppement sont placés à chaque fois, au moins en partie, dans un creux d'ondulation dudit conduit souple annelé ; et par le fait qu'un formage simultané dudit conduit souple et dudit conduit d'enveloppement, exécuté sans mandrin, donne naissance à des zones courbes d'échange thermique (6, 7, 30b) dans lesquelles se produit une variation de la direction de l'étendue axiale dudit conduit souple et dudit conduit d'enveloppement.

20. Procédé selon la revendication 19,
caractérisé par le fait
que le formage sans mandrin consiste en un cintrage du conduit d'enveloppement (2, 30) qui, par l'intermédiaire des éléments d'espacement (16 à 18, 28, 29), est répercuté sur le conduit souple (10, 26) et déforme conjointement ce dernier.

Zeichnung