EP3027998A1 - Verdampferwärmeübertrager - Google Patents

Verdampferwärmeübertrager

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EP3027998A1
EP3027998A1 EP13745400.5A EP13745400A EP3027998A1 EP 3027998 A1 EP3027998 A1 EP 3027998A1 EP 13745400 A EP13745400 A EP 13745400A EP 3027998 A1 EP3027998 A1 EP 3027998A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
leakage
channel
heat exchanger
disk
Prior art date
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Granted
Application number
EP13745400.5A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3027998B1 (de
Inventor
Peter Geskes
David MERCADER QUINTANA
Gerd Schleier
Michael Schmidt
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP3027998A1 publication Critical patent/EP3027998A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3027998B1 publication Critical patent/EP3027998B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/005—Arrangements for preventing direct contact between different heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F25B39/022—Evaporators with plate-like or laminated elements
    • F25B39/024—Evaporators with plate-like or laminated elements with elements constructed in the shape of a hollow panel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/16—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing leakage

Definitions

  • the present invention relates to an evaporator heat exchanger for
  • Exhaust gas cooler is used, heat is removed from the exhaust gas to evaporate the working fluid.
  • the exhaust gas is cooled by the evaporation of the fluid to be evaporated and then returned to the engine together with the fresh air.
  • the main exhaust gas flow is to be used as a heat source, here in a so-called
  • Main exhaust evaporator also vaporize working medium.
  • Such a main exhaust gas evaporator is usually from the vehicle manufacturers behind the muffler or behind the entire exhaust aftertreatment arranged in the exhaust system.
  • the charge air can be used as a heat source in turbocharged engines.
  • Evaporator heat exchanger for vaporizing liquid working fluid and the use of waste heat of an internal combustion engine known.
  • an introduction of the working medium in the known system an introduction of the working medium in the known system.
  • Combustion engine supplied combustion air due to leakage or leakage at the evaporator heat exchanger substantially
  • At least one first flow channel is formed by at least one first limiting component and at least one second flow channel of at least one second limiting component, wherein at least one of these limiting components is a fluid-conducting connection in the environment or in a receiving space, so that at a leakage at the boundary components Working medium in the environment or in the receiving space can be introduced.
  • Evaporator heat transfer provide to reduce the risk of mixing gas and working fluid. For example, if a fluorinated refrigerant flows into the exhaust gas and is supplied to the internal combustion engine and burned in the latter, hydrofluoric acid is produced, which can escape from an exhaust pipe and cause damage there. If, for example, an alcohol is used instead of this refrigerant, then in the event of leakage the alcohol would be in the
  • the present invention therefore deals with the problem of an improved for an evaporator heat exchanger of the generic type
  • the present invention is based on the general idea, a
  • the inventive evaporator heat exchanger for vaporizing liquid working medium in this case has a housing in which said first flow channel for passing the working medium and the second flow channel to
  • Passage of the gas are arranged.
  • the gas for example, charge air or exhaust gas
  • an evaporation of the same whereby this then in a
  • Expansion machine for example, in a turbine, can be relaxed and thereby performs mechanical work.
  • Disk package thus the first flow channel and the at least one fluidly separated from it leakage channel or leakage chamber accommodated.
  • the connection between the two cover plates and the interposed fluid disc is cohesively, for example via a solder joint.
  • a second flow channel is arranged between two adjacent disk packages, in which the heat-transferring gas, for example exhaust gas or charge air, flows. If the fluid disk breaks and / or the solder seam between the fluid disk and the cover plate fails, the working medium is passed from the first one
  • Flow channel in the leakage channel or in the leakage chamber can be removed from there, without leading to a direct mixing with the flowing gas in the second flow channel, such as exhaust gas leads.
  • the leakage channel or the leakage chamber also for
  • Discharging discharged from the second flow channel undesirably gas used for example, if a loosening of a solder joint between the fluid disk and the cover plate or breaking a wall of the fluid disk would lead to a fluidic connection between the leakage channel and the second flow channel.
  • the gas now flowing into the leakage channel or into the leakage chamber can be removed, thereby avoiding direct mixing with the working medium in the first flow channel.
  • Leakage space thus forms a natural, between the two
  • the leakage channel or the leakage chamber is usually filled with air.
  • the strength of a material of the fluid disk is less than the strength of a cover plate arranged on the fluid disk. This causes a kind of predetermined breaking point of the fluid disk, so that in case of overload of the
  • Evaporator heat exchanger in the region of the first flow passage is a passage of the guided in the first flow channel working fluid into the leakage channel. For example, breaks the fluid disk and expands Under circumstances, the cover plate delimiting the first flow channel and compresses the arranged, for example, in the second flow channel
  • Solder fluid disk with this cover plate connecting solder seam, whereby a fluidic connection between the first flow channel and the
  • Leakage channel is created. From this, the working medium can be removed without mixing with the gas flowing in the second flow channel. In the same way, such a predetermined breaking point can also be formed by a smaller wall thickness or material thickness of the fluid disk in comparison to the cover plates connected thereto. It is always important that, in the event of an overload, the fluid disk first breaks or tears and not the
  • leakage channel or leakage chamber for discharging the working medium or the gas can be used.
  • the leakage channel or the leakage chamber are preferably embossed circumferentially on the fluid disk, larger areas being designated as a leakage space and a smaller one as a leakage channel.
  • the evaporator heat exchanger has a plurality of stacked one above the other
  • Disk packages with each arranged therebetween second flow channel wherein the leakage channel and / or the leakage chamber of a fluid disk having a first opening and a plurality of opposing cover plates of two adjacent disk packages each having a second opening, wherein between the second openings a leakage bushing to form a (leakage -) outlet channel is arranged.
  • the housing has a housing opening, which is connected via a housing cover bushing to the first or the second opening in the cover plate of a disk package arranged adjacent to the housing.
  • Housing corner bushing and all other leakage bushing thereby form an outlet channel, also called leak discharge passage, for the passage of the leakage fluid, wherein at the housing cover bushing a line in the
  • the fluid disk breaks and / or tears and thus an outlet of working medium from the first flow channel or gas from the second flow channel into the leakage channel, the pressure, the temperature and / or the pressure change in this chemical composition, since the leakage fluid, whether exhaust or working fluid, other physical and / or chemical properties than air.
  • the sensor which indicates a leak, it can for example control a pump or an exhaust gas recirculation valve conveying the working medium as a function of the signal detected by the sensor.
  • the output of a warning signal which visually and / or acoustically indicates a malfunction of the user of the motor vehicle
  • Evaporator heat exchanger indicates. As described above, the ambient air pressure of approximately 1 bar is usually applied to the sensor. If the evaporator heat exchanger is put into operation, the pressure rises in the
  • Leakage chamber has a leak, via which a pressure reduction takes place can. If the pressure increases significantly during operation of the evaporator heat exchanger, this usually indicates a leakage of the first
  • Fig. 1 is a view of an inventive
  • Fig. 2 is a sectional view through the evaporator heat exchanger in
  • Range of first and second flow channels in intact condition 3 is a representation as in FIG. 2, but with a broken fluid disk and the passage of working fluid into a leakage channel, FIG.
  • FIG. 4 shows a representation as in FIG. 3, but with a transfer of gas from the second flow channel into the leakage channel, FIG.
  • Fig. 7 is a sectional view through the evaporator heat exchanger in
  • FIG. 8 shows a representation as in FIG. 7, but in the region of an outlet channel for leakage fluid, FIG.
  • Fig. 9 is a pressure-time diagram with different curves on
  • Evaporator heat exchanger 1 for evaporating liquid working medium 2 (see also Figs., 2 to 4), a housing 3, in which a first
  • Flow channel 4 for passing the working medium 2 and a second flow channel 5 are arranged for passing a gas 6.
  • a heating of the working medium 2 takes place by a heat transfer of the gas 6, for example, exhaust gas or charge air.
  • the first flow channel 4 is now formed by two cover plates 7 and 8 and an interposed and profiled fluid disk 9, wherein the fluid disk 9 together with the two cover plates 7 and 8 at least one of the two flow channels 4, 5 separate leakage channel 10 and
  • Leakage chamber 1 1 limited.
  • the respective leakage channel 10 and the leakage chamber 1 1 are laterally next to or
  • the leakage channel 10 creates a barrier between the two flow channels 4, 5, so that no direct mixing of the working medium 2 with the gas 6 and thus damage to an internal combustion engine can take place.
  • evaporator heat exchanger flows to be evaporated
  • a fluorinated refrigerant such as e.g. R245fa is used in the
  • Combustion engine are burned, resulting in toxic hydrofluoric acid. This would leak at the exhaust and could cause damage there. If, instead of such a refrigerant, alcohol, e.g. Ethanol or methanol used, it would be burned in a leakage of this in the internal combustion engine, which would be reflected in a sudden increase in power of the engine. In particular, inexperienced drivers would be exposed to an increased risk of accidents.
  • alcohol e.g. Ethanol or methanol
  • Leakage space 1 can be reliably prevented at a virtually any failure of the fluid disk 9, a mixing of the gas 6 with the working medium 2.
  • the strength of the material for the fluid disk 9 is less than the strength of the fluid disk 9 connected to the cover plates 7, 8, so that the Fluid disk 9 generally a kind of predetermined breaking point in the system of
  • Disk package 12 represents. Similarly, such
  • Predetermined breaking point can also be realized by a smaller wall thickness or material thickness of the fluid disk 9 with respect to the wall thickness or material thickness of the cover plates 7, 8.
  • Fig. 2 is the evaporator heat exchanger 1 in normal
  • gas in particular exhaust gas
  • a rib structure 13 may be arranged in the second flow channel 5, i. between two disc packages 12.
  • a connection of the fluid disk 9 with the two cover plates 7, 8 and also a connection of the rib structure 13 with the respective cover plates 7, 8 takes place preferably cohesively, in particular via a solder joint 14.
  • Fig. 3 now a failure of the fluid disk 9 is shown, in which the mean fluid disk 9 is broken and thereby has led to a deformation or an upward bending of the larger-sized cover plate 7. The deformation of the cover plate 7 in turn leads to a release of
  • Solder connection 14 whereby the existing in the first flow channel 4 working fluid 2 can flow into the leakage channel 10.
  • FIG. 4 a case is shown in which the fluid disk 9 has also been broken due to an overload, thereby creating a fluidic connection between the second flow channel 5 and the leakage channel 10.
  • the gas 6 passing from the second flow channel 5 can be removed via the leakage channel 10, without interfering with the working medium 2 in the first flow channel 4 to mix.
  • Leakage channel 10 and intervening leakage chambers 1 1 recognize.
  • a fluid supply 15 and a fluid discharge 16 via which the fluid disk 9 working medium 2 can be supplied or discharged from this again.
  • the fluid disk 9 has a first opening 17, via which the leakage channel 10 or the leakage chamber 11 are connected to a (leakage) outlet channel 18 (see FIG.
  • a plurality of opposing cover plates 7, 8 of two adjacent disk packs 12 additionally each have a second opening 19, wherein between two second
  • the cover plates 7, 8 each have a third opening 21 for the passage of the working medium 2 through the first flow channel 4, wherein the third openings 21 between opposing cover plates 7, 8 of two adjacent each disc packs 12 are interconnected by a fluid sleeve 22 and the fluid sockets 22 have an at least partially circumferential, separated from the first flow channel 4 Fluidbuchsenringkanal 23 which is connected to the leakage channel 10 and / or the leakage chamber 1 1 of the fluid disk 9 of the disk package 12 , This can also be done a backup against from the fluid sockets 22 undesirable emerging working medium 2 are created.
  • the third openings 21 together with the fluid bushes 22 arranged therebetween and the fluid supply 15 or fluid discharge 16 arranged in alignment therewith form a corresponding fluid supply channel 24 or fluid discharge channel 25 in the fluid disks 9.
  • FIG. 7 shows a sectional view through the evaporator heat exchanger 1 according to the invention in the region of the fluid feed channel 24 and the fluid discharge channel 25, respectively.
  • the uppermost fluid bushing 22 is welded to the housing 3 via a welded joint 26 in a fluid-tight manner. Between each two adjacent fluid bushings 22, a disk pack 12 with two cover plates 7, 8 and interposed or soldered fluid disk 9 can be seen.
  • Fig. 8 is a sectional view through the invention
  • Evaporator heat exchanger 1 shown in the region of the outlet channel 18, wherein the uppermost leakage bushing 20 is in turn welded fluid-tightly to the housing 3 via a welded joint 26.
  • the individual disk packs 12, in turn consisting of the two cover plates 7, 8 and the fluid disk 9 arranged therebetween, are soldered in a fluid-tight manner both to one another and to the individual leakage bushings 20 via a respective solder joint 14.
  • the uppermost leakage bushing 20 is also called
  • Housing cover bushing 27 denotes. Connected to the housing cover bushing 27 is a line 28 (see FIG. 1) extending further from the evaporator heat exchanger 1 into the environment or the periphery. In line 28 and the outlet channel 18, a sensor 29 may be provided to the
  • Control device 30 which is used to evaluate a signal detected by the sensor 29, in particular the pressure, the flow and / or chemical composition of the fluid, in particular the leakage fluid, in the line 28 and for controlling / regulating a pump or the pumping medium which is not shown in the drawing a likewise not shown
  • Exhaust gas recirculation valve is formed in response to the detected signal.
  • At the sensor 29 is usually the ambient air pressure of about 1 bar, if the evaporator heat exchanger 1 is turned off and
  • Vaporiser 1 put into operation and the pressure does not rise, which is also shown with the curve A in Fig. 9, either the sensor 29 is defective or the line 28 and the leakage channel 10 have a leak.
  • the pressure increases significantly when the working medium 2 enters the leakage channel 10, which is shown in FIG. 9 with the curve C, and slightly less, if the fluid disk 9 in the direction of the second flow channel 5 breaks and thus a passage of gas 6 takes place in the leakage channel 10, which is shown in FIG. 9 with the curve D.
  • the operation of the leakage channel 10 can be checked at each restart of the engine or the system, which also a high reliability can be guaranteed. Also, due to the curve can be closed directly on the failure mode.
  • the evaporator heat exchanger 1 according to the invention has the following advantages:

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampferwärmeübertrager (1 ) zum Verdampfen von flüssigem Arbeitsmedium (2), mit einem Gehäuse (3), in dem ein erster Strömungskanal (4) zum Durchleiten des Arbeitsmediums (2) und ein zweiter Strömungskanal (5) zum Durchleiten eines Gases (6) angeordnet sind, wobei Wärme von dem Gas (6) auf das Arbeitsmedium (2) übertragbar ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der erste Strömungskanal (4) durch zwei Deckplatten (7,8) und eine dazwischen angeordnete und profilierte Fluidscheibe (9) gebildet ist, wobei die Fluidscheibe (9) zusammen mit den beiden Deckplatten (7,8) zugleich zumindest einen von den beiden Strömungskanälen (4,5) getrennten Leckagekanal (10) und/oder Leckageraum (1 1 ) begrenzt. Hierdurch kann ein sicherer Betrieb erreicht werden.

Description

Verdampferwärmeübertrager
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampferwärmeübertrager zum
Verdampfen von flüssigem Arbeitsmedium gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 .
Zur weiteren Absenkung des Kraftstoffverbrauchs bei Nutzkraftfahrzeugen und Personenkraftwagen wird versucht, einen Teil der Energie des Abgases zurückzugewinnen. Dies kann thermisch erfolgen, d.h. die Energie des Abgases wird beispielsweise zur Beheizung eines Fahrgastinnenraums oder zur
Beheizung des Verbrennungsmotors bzw. des Getriebes verwendet. In einer seit einiger Zeit diskutierten Variante wird dem Abgas zwar auch thermische Energie entnommen, diese wird dem Verbrennungsmotor jedoch in mechanischer Form wieder zurückgeführt. Dieses Verfahren basiert dabei auf einem
Dampfkraftprozess, bei dem ein bestimmtes Arbeitsmedium in einem Verdampfer verdampft und überhitzt wird und in einem sich daran anschließenden Expander, beispielsweise einer Turbine, entspannt wird, wodurch mechanische Energie erzeugt wird. Die Verdampfung erfolgt dabei mittels Beheizung über das Abgas. Das zu verdampfende Arbeitsmedium wird dabei üblicherweise zuerst in einem Verdampfer auf Siedetemperatur aufgeheizt, dann verdampft und anschließend überhitzt. Dies kann in einem Kraftfahrzeug prinzipiell an zwei unterschiedlichen Orten erfolgen. Zum einen kann in einem Verdampfer, der anstelle eines
Abgaskühlers eingesetzt wird, Wärme aus dem Abgas entzogen werden, um das Arbeitsmedium zu verdampfen. Hierbei wird das Abgas durch die Verdampfung des zu verdampfenden Fluides abgekühlt und dann zusammen mit der Frischluft wieder dem Motor zugeführt. Zum anderen soll auch der Hauptabgasstrom als Wärmequelle genutzt werden, um hier in einem sogenannten
Hauptabgasverdampfer ebenfalls Arbeitsmedium zu verdampfen. Ein derartiger Hauptabgasverdampfer wird dabei üblicherweise von den Fahrzeugherstellern hinter dem Schalldämpfer bzw. hinter die gesamte Abgasnachbehandlung im Abgasstrang angeordnet. Alternativ kann auch die Ladeluft bei aufgeladenen Motoren als Wärmequelle genutzt werden.
Aus der WO 2012/010349 A1 ist ein gattungsgemäßer
Verdampferwärmeübertrager zum Verdampfen von flüssigem Arbeitsmedium und zur Nutzung von Abwärme eines Verbrennungsmotors bekannt. Bei dem bekannten System soll ein Einleiten des Arbeitsmediums in die dem
Verbrennungsmotor zugeführte Verbrennungsluft aufgrund einer Undichtigkeit oder Leckage an dem Verdampferwärmeübertrager im Wesentlichen
ausgeschlossen sein. Hierzu ist wenigstens ein erster Strömungskanal von wenigstens einer ersten Begrenzungskomponente gebildet und wenigstens ein zweiter Strömungskanal von wenigstens einer zweiten Begrenzungskomponente, wobei von zumindest einer dieser Begrenzungskomponenten eine fluidleitende Verbindung in die Umgebung oder in einen Aufnahmeraum besteht, so dass bei einer Leckage an den Begrenzungskomponenten das Arbeitsmedium in die Umgebung oder in den Aufnahmeraum einleitbar ist.
Im Stand der Technik beschriebene Konzepte eines mit Gas betriebenen
Verdampferwärmeübertragers sehen vor, das Risiko einer Vermischung von Gas und Arbeitsmedium zu verringern. Wenn beispielsweise ein fluoriertes Kältemittel in das Abgas strömt und mit diesem dem Verbrennungsmotor zugeführt und in diesem verbrannt wird, entsteht Flusssäure, die an einem Auspuff austreten und dort Schäden hervorrufen kann. Wird anstelle dieses Kältemittels beispielsweise ein Alkohol verwendet, so würde bei einer Leckage der Alkohol im
Verbrennungsmotor mit verbrannt werden, was sich durch eine schlagartige Leistungserhöhung des Verbrennungsmotors bemerkbar machen würde. Dies ist insbesondere für ungeübte Fahrer unter Umständen nur schwierig handzuhaben. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Verdampferwärmeübertrager der gattungsgemäßen Art eine verbesserte
Ausführungsform anzugeben, bei welchem ein unerwünschtes Vermischen von Arbeitsmedium und Gas, insbesondere Abgas oder Ladeluft, ausgeschlossen werden kann.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des
unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen
Leckagekanal bzw. Leckageraum zwischen einem ersten, Arbeitsmedium führenden Strömungskanal und einem zweiten, Gas, insbesondere Abgas oder Ladeluft, führenden Strömungskanal vorzusehen und dabei sowohl den ersten Strömungskanal als auch den Leckagekanal bzw. den Leckageraum durch zwei Deckplatten sowie eine dazwischen angeordnete und profilierte Fluidscheibe in besonders konstruktiv einfacher Weise auszubilden. Der erfindungsgemäße Verdampferwärmeübertrager zum Verdampfen von flüssigem Arbeitsmedium besitzt dabei ein Gehäuse, in welchem besagter erster Strömungskanal zum Durchleiten des Arbeitsmediums und der zweite Strömungskanal zum
Durchleiten des Gases angeordnet sind. Durch eine Wärmeübertragung von dem Gas, beispielsweise Ladeluft oder Abgas, auf das Arbeitsmedium erfolgt ein Verdampfen desselben, wodurch dieses anschließend in einer
Expansionsmaschine, beispielsweise in einer Turbine, entspannt werden kann und dadurch mechanische Arbeit leistet. Wie erwähnt sind erfindungsgemäß der erste Strömungskanal sowie zumindest ein Leckagekanal und/oder ein
Leckageraum durch zwei vergleichsweise starke Deckplatten sowie eine dazwischen angeordnete und profilierte Fluidscheibe gebildet, wobei ein aus zwei Deckplatten und einer dazwischenliegenden Fluidscheibe gebildetes
Scheibenpaket somit den ersten Strömungskanal sowie den zumindest einen fluidisch davon getrennten Leckagekanal bzw. Leckageraum beherbergt. Die Verbindung zwischen den beiden Deckplatten und der dazwischen angeordneten Fluidscheibe erfolgt stoffschlüssig, beispielsweise über eine Lötverbindung. Zwischen zwei benachbarten Scheibenpaketen ist dabei jeweils ein zweiter Strömungskanal angeordnet, in welchem das wärmeübertragende Gas, beispielsweise Abgas oder Ladeluft, strömt. Bei einem Bruch der Fluidscheibe und/oder bei einem Versagen der Lötnaht zwischen der Fluidscheibe und der Deckplatte erfolgt ein Übertreten des Arbeitsmediums vom ersten
Strömungskanal in den Leckagekanal bzw. in den Leckageraum und kann von dort abgeführt werden, ohne dass es zu einer direkten Vermischung mit dem im zweiten Strömungskanal strömenden Gas, beispielsweise Abgas, führt. In gleicher Weise kann der Leckagekanal bzw. der Leckageraum auch zum
Abführen von aus dem zweiten Strömungskanal in unerwünschter Weise austretenden Gas genutzt werden, sofern beispielsweise ein Lösen einer Lötverbindung zwischen der Fluidscheibe und der Deckplatte oder ein Brechen einer Wand der Fluidscheibe zu einer fluidischen Verbindung zwischen dem Leckagekanal und dem zweiten Strömungskanal führen würde. Auch hierdurch kann das nunmehr in den Leckagekanal bzw. in den Leckageraum strömende Gas abgeführt und dadurch eine direkte Vermischung mit dem Arbeitsmedium im ersten Strömungskanal vermieden werden. Der Leckagekanal bzw. der
Leckageraum bildet somit eine natürliche, zwischen den beiden
Strömungskanälen liegende Sicherungsbarriere. Der Leckagekanal bzw. der Leckageraum ist üblicherweise mit Luft gefüllt.
Zweckmäßig ist die Festigkeit eines Materials der Fluidscheibe geringer als die Festigkeit einer an der Fluidscheibe angeordneten Deckplatte. Dies bewirkt eine Art Sollbruchstelle der Fluidscheibe, so dass bei einer Überlastung des
Verdampferwärmeübertragers im Bereich des ersten Strömungskanals ein Durchtritt des im ersten Strömungskanals geführten Arbeitsmedium in den Leckagekanal erfolgt. Bricht beispielsweise die Fluidscheibe, dehnt sich unter Umständen die den ersten Strömungskanal begrenzende Deckplatte aus und staucht die beispielsweise im zweiten Strömungskanal angeordnete
Rippenstruktur. Beim Dehnen der Deckplatte kann sich dabei eine die
Fluidscheibe mit dieser Deckplatte verbindende Lötnaht lösen, wodurch eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten Strömungskanal und dem
Leckagekanal geschaffen wird. Von diesem kann das Arbeitsmedium ohne Mischen mit dem im zweiten Strömungskanal strömenden Gas abgeführt werden. In gleicher weise kann eine derartige Sollbruchstelle auch durch eine geringere Wandstärke bzw. Materialdicke der Fluidscheibe im Vergleich zu den damit verbundenen Deckplatten ausgebildet werden. Wichtig ist dabei stets, dass bei einer Überlastung zuerst die Fluidscheibe bricht bzw. reißt und nicht die
Deckplatten. Auf diese Weise kann unabhängig von der Versagensart stets gewährleistet werden, dass der zwischen dem ersten und dem zweiten
Strömungskanal liegende Leckagekanal bzw. Leckageraum zur Abführung des Arbeitsmediums bzw. des Gases genutzt werden kann. Der Leckagekanal bzw. der Leckageraum sind vorzugsweise umlaufend auf der Fluidscheibe eingeprägt, wobei größere Flächen als Leckageraum und kleinere als Leckagekanal bezeichnet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist der Verdampferwärmeübertrager mehrere übereinandergestapelte
Scheibenpakete mit jeweils dazwischen angeordnetem zweitem Strömungskanal auf, wobei der Leckagekanal und/oder der Leckageraum einer Fluidscheibe eine erste Öffnung aufweist und mehrere sich gegenüber angeordnete Deckplatten zweier benachbarter Scheibenpakete jeweils eine zweite Öffnung besitzen, wobei zwischen den zweiten Öffnungen eine Leckagebuchse zur Ausbildung eines (Leckage-)austrittskanals angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Leckagefluid bzw. -gas aus dem zweiten Strömungskanal oder das Arbeitsmedium aus dem ersten Strömungskanal zuverlässig abgeleitet werden. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung besitzt das Gehäuse eine Gehäuseöffnung, die über eine Gehäuseleckagebuchse mit der ersten oder der zweiten Öffnung in der Deckplatte eines zu dem Gehäuse benachbart angeordneten Scheibenpakets verbunden ist. Die
Gehäuseleckagebuchse sowie sämtliche weitere Leckagebuchsen bilden dabei einen Austrittskanal, auch Leckageaustrittskanal genannt, zur Durchleitung des Leckagefluids, wobei an der Gehäuseleckagebuchse eine Leitung in die
Umgebung oder Peripherie anbringbar ist, in deren Bereich ein Sensor
angeordnet ist, der zur Messung des Drucks und/oder des Durchflusses und/oder einer chemischen Zusammensetzung des Fluids in der Leitung ausgebildet ist. In dem Austrittskanal herrscht üblicherweise der Umgebungsluftdruck. Zugleich liegt Luft mit üblicher Beschaffenheit vor. Kommt es, aufgrund einer Überlastung, zu einem Brechen bzw. Reißen der Fluidscheibe und damit zu einem Austritt von Arbeitsmedium aus dem ersten Strömungskanal oder Gas aus dem zweiten Strömungskanal in den Leckagekanal, so verändert sich in diesem der Druck, die Temperatur und/oder die chemische Zusammensetzung, da das Leckagefluid, egal ob Abgas oder Arbeitsmedium, andere physikalische und/oder chemische Eigenschaften aufweist als Luft. Wird von dem Sensor eine entsprechende Änderung erfasst, die auf eine Leckage hinweist, so kann dieser beispielsweise eine das Arbeitsmedium fördernde Pumpe bzw. ein Abgasrückführventil in Abhängigkeit des vom Sensor erfassten Signals steuern. Ebenfalls denkbar ist die Ausgabe eines Warnsignals, welches einen Benutzer des Kraftfahrzeuges optisch und/oder akustisch auf eine Fehlfunktion des
Verdampferwärmeübertragers hinweist. An dem Sensor liegt - wie oben beschrieben - üblicherweise der Umgebungsluftdruck von ca. 1 bar an. Wird der Verdampferwärmeübertrager in Betrieb genommen, steigt der Druck im
Leckagekanal bzw. in dem Leckageraum aufgrund der temperaturbedingten Ausdehnung auf ca. 1 -1 ,5 bar, was normal ist. Steigt der Druck jedoch nicht an, so ist entweder der Sensor defekt oder aber der Leckagekanal bzw.
Leckageraum weist eine Undichtigkeit auf, über die ein Druckabbau erfolgen kann. Steigt der Druck während des Betriebs des Verdampferwärmeübertragers deutlich an, so deutet dies üblicherweise auf eine Leckage des ersten
Strömungskanals bzw. des zweiten Strömungskanals hin. Die Funktionsweise des Leckagekanals wird somit bei jedem Neustart des Kraftfahrzeuges, insbesondere bei jedem Kaltstart, geprüft.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Ansicht auf einen erfindungsgemäßen
Verdampferwärmeübertrager,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den Verdampferwärmeübertrager im
Bereich von ersten und zweiten Strömungskanälen in intaktem Zustand, Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch bei gebrochener Fluidscheibe und Übertritt von Arbeitsmedium in einen Leckagekanal,
Fig. 4 eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch bei einem Übertritt von Gas aus dem zweiten Strömungskanal in den Leckagekanal,
Fig. 5 eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidscheibe,
Fig. 6 eine Explosionsdarstellung des Verdampferwärmeübertragers,
Fig. 7 eine Schnittdarstellung durch den Verdampferwärmeübertrager im
Bereich des Fluidein- oder -austritts,
Fig. 8 eine Darstellung wie in Fig. 7, jedoch im Bereich eines Austrittskanals für Leckagefluid,
Fig. 9 ein Druck-Zeit-Diagramm mit unterschiedlichen Kurven, die auf
unterschiedliche Betriebszustände bzw. Leckagen des
erfindungsgemäßen Verdampferwärmeübertragers hinweisen.
Entsprechend der Fig. 1 , weist ein erfindungsgemäßer
Verdampferwärmeübertrager 1 zum Verdampfen von flüssigem Arbeitsmedium 2 (vgl. auch die Fig. 2 bis 4), ein Gehäuse 3 auf, in welchem ein erster
Strömungskanal 4 zum Durchleiten des Arbeitsmediums 2 sowie ein zweiter Strömungskanal 5 zum Durchleiten eines Gases 6 angeordnet sind. Ein Erhitzen des Arbeitsmediums 2 erfolgt dabei durch einen Wärmeübertrag des Gases 6, beispielsweise von Abgas oder Ladeluft. Erfindungsgemäß ist nun der erste Strömungskanal 4 durch zwei Deckplatten 7 und 8 sowie eine dazwischen angeordnete und profilierte Fluidscheibe 9 gebildet, wobei die Fluidscheibe 9 zusammen mit den beiden Deckplatten 7 und 8 zugleich zumindest einen von den beiden Strömungskanälen 4, 5 getrennten Leckagekanal 10 bzw.
Leckageraum 1 1 begrenzt. Die zwei Deckplatten 7, 8 bilden zusammen mit einer dazwischen angeordneten Fluidscheibe 9 ein Scheibenpaket 12, wie dies beispielsweise gemäß den Fig. 2 bis 4 illustriert dargestellt ist. Der jeweilige Leckagekanal 10 bzw. der Leckageraum 1 1 sind dabei seitlich neben bzw.
randseitig des ersten Strömungskanals 5 angeordnet, wie dies insbesondere auch der Fig. 5 zu entnehmen ist.
Durch den erfindungsgemäßen Leckagekanal 10 wird eine Barriere zwischen den beiden Strömungskanälen 4, 5 geschaffen, so dass keine direkte Vermischung des Arbeitsmediums 2 mit dem Gas 6 und dadurch eine Beschädigung eines Verbrennungsmotors erfolgen kann. Bei aus dem aus dem Stand der Technik bekannten Verdampferwärmeübertrager strömt das zu verdampfende
Arbeitsmedium im Falle einer Leckage in das Abgas und kann, sofern
beispielsweise ein fluoriertes Kältemittel, wie z.B. R245fa benutzt wird, im
Verbrennungsmotor verbrannt werden, wodurch giftige Flusssäure entsteht. Diese würde am Auspuff austreten und könnte dort Schäden hervorrufen. Wird anstelle eines derartigen Kältemittels Alkohol, z.B. Ethanol oder Methanol, verwendet, so würde bei einer Leckage dieser im Verbrennungsmotor mit verbrannt werden, was sich in einer schlagartigen Leistungserhöhung des Verbrennungsmotors niederschlagen würde. Insbesondere ungeübte Fahrer wären hierdurch einer erhöhten Unfallgefahr ausgesetzt. Durch die
erfindungsgemäße Barriere in der Art des Leckagekanals 10 bzw. des
Leckageraums 1 1 kann jedoch bei einem nahezu beliebigen Versagen der Fluidscheibe 9 ein Mischen des Gases 6 mit dem Arbeitsmedium 2 zuverlässig verhindert werden.
Neben dem Vorsehen des Leckagekanals 10 bzw. des Leckageraums 1 1 (vgl. auch Fig. 5) ist die Festigkeit des Materials für die Fluidscheibe 9 geringer als die Festigkeit der mit der Fluidscheibe 9 verbundenen Deckplatten 7, 8, so dass die Fluidscheibe 9 generell eine Art Sollbruchstelle in dem System des
Scheibenpakets 12 darstellt. In ähnlicher Weise kann eine derartige
Sollbruchstelle auch durch eine geringere Wandstärke bzw. Materialdicke der Fluidscheibe 9 in Bezug auf die Wandstärke bzw. Materialdicke der Deckplatten 7, 8 realisiert werden.
In Fig. 2 ist dabei der Verdampferwärmeübertrager 1 in normalem
Betriebszustand gezeigt, in welchem im zweiten Strömungskanal 5 Gas, insbesondere Abgas, strömt und Wärme an das Arbeitsmedium 2 im ersten Strömungskanal 4 überträgt. Zur besseren Wärmeübertragung kann dabei im zweiten Strömungskanal 5, d.h. zwischen zwei Scheibenpaketen 12, eine Rippenstruktur 13 angeordnet sein. Eine Verbindung der Fluidscheibe 9 mit den beiden Deckplatten 7, 8 bzw. auch eine Verbindung der Rippenstruktur 13 mit den jeweiligen Deckplatten 7, 8 erfolgt dabei vorzugsweise stoffschlüssig, insbesondere über eine Lötverbindung 14.
In Fig. 3 ist nun ein Versagensfall der Fluidscheibe 9 gezeigt, bei welcher die mittlere Fluidscheibe 9 gebrochen ist und dadurch zu einer Deformation bzw. einem nach oben Biegen der stärker dimensionierten Deckplatte 7 geführt hat. Das Deformieren der Deckplatte 7 wiederum führt zu einem Lösen der
Lötverbindung 14, wodurch das im ersten Strömungskanal 4 vorhandene Arbeitsmedium 2 in den Leckagekanal 10 fließen kann. Eine fluidische
Verbindung mit dem zweiten Strömungskanal 5 und damit mit dem Gas 6 erfolgt nicht.
Gemäß der Fig. 4 ist ein Fall gezeigt, bei welchem die Fluidscheibe 9 ebenfalls aufgrund einer Überlastung gebrochen ist und dabei eine fluidische Verbindung zwischen dem zweiten Strömungskanal 5 und dem Leckagekanal 10 geschaffen hat. Das aus dem zweiten Strömungskanal 5 übertretende Gas 6 kann dabei über den Leckagekanal 10 abgeführt werden, ohne sich mit dem Arbeitsmedium 2 im ersten Strömungskanal 4 zu vermischen. In beiden gezeigten
Versagensfällen gemäß den Fig. 3 und 4 kann somit eine unerwünschte
Vermischung des Arbeitsmediums 2 mit dem Gas 6 und den daraus
resultierenden Schwierigkeiten zuverlässig vermieden werden.
Betrachtet man die Fluidscheibe 9 gemäß der Fig. 5, so kann man an dieser sehr schön den ersten Strömungskanal 4 sowie den randseitig verlaufenden
Leckagekanal 10 bzw. dazwischenliegende Leckageräume 1 1 erkennen.
Ebenfalls erkennbar ist eine Fluidzufuhr 15 sowie eine Fluidabfuhr 16, über welche der Fluidscheibe 9 Arbeitsmedium 2 zugeführt bzw. von dieser wieder abgeführt werden kann. Ebenfalls weist die Fluidscheibe 9 eine erste Öffnung 17 auf, über welche der Leckagekanal 10 bzw. der Leckageraum 1 1 mit einem (Leckage-)Austrittskanal 18 (vgl. Fig. 1 ) verbunden sind. Mehrere sich gegenüber angeordnete Deckplatten 7, 8 zweier benachbarter Scheibenpakete 12 besitzen zusätzlich jeweils eine zweite Öffnung 19, wobei zwischen zwei zweiten
Öffnungen 19 eine Leckagebuchse 20 zur Ausbildung des Austrittskanals 18, insbesondere des Leckageaustrittskanals 18, angeordnet ist. Bei einem
zusammengebauten Scheibenpaket 12 fluchten somit die ersten Öffnungen 17 mit den zweiten Öffnungen 19 und den Leckagebuchsen 20 und bilden dadurch den Austrittskanal 18.
Betrachtet man die Fig. 6 weiter, so kann man erkennen, dass die Deckplatten 7, 8 jeweils eine dritte Öffnung 21 zur Durchleitung des Arbeitsmediums 2 durch den ersten Strömungskanal 4 aufweisen, wobei die dritten Öffnungen 21 zwischen sich gegenüberliegenden Deckplatten 7, 8 zweier benachbart zueinander angeordneter Scheibenpakete 12 jeweils durch eine Fluidbuchse 22 miteinander verbunden sind und die Fluidbuchsen 22 einen zumindest teilweise umlaufenden, vom ersten Strömungskanal 4 getrennten Fluidbuchsenringkanal 23 aufweisen, der mit dem Leckagekanal 10 und/oder dem Leckageraum 1 1 der Fluidscheibe 9 des Scheibenpakets 12 verbunden ist. Hierdurch kann ebenfalls eine Sicherung gegen aus den Fluidbuchsen 22 unerwünscht austretendes Arbeitsmedium 2 geschaffen werden. Die dritten Öffnungen 21 bilden dabei zusammen mit den dazwischen angeordneten Fluidbuchsen 22 und der fluchtend dazu angeordneten Fluidzufuhr 15 bzw. Fluidabfuhr 16 in den Fluidscheiben 9 einen entsprechenden Fluidzuführkanal 24 bzw. Fluidabführkanal 25.
Gemäß der Fig. 7 ist eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Verdampferwärmeübertrager 1 im Bereich des Fluidzuführkanals 24 bzw. des Fluidabführkanals 25 gezeigt. Die oberste Fluidbuchse 22 ist dabei mit dem Gehäuse 3 über eine Schweißverbindung 26 fluiddicht verschweißt. Zwischen jeweils zwei benachbarten Fluidbuchsen 22 ist dabei ein Scheibenpaket 12 mit zwei Deckplatten 7, 8 und dazwischen angeordnete bzw. verlöteter Fluidscheibe 9 erkennbar.
In Fig. 8 ist eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen
Verdampferwärmeübertrager 1 im Bereich des Austrittskanals 18 gezeigt, wobei die oberste Leckagebuchse 20 wiederum über eine Schweißverbindung 26 fluiddicht mit dem Gehäuse 3 verschweißt ist. Die einzelnen Scheibenpakete 12, wiederum bestehend aus den beiden Deckplatten 7, 8 und der dazwischen angeordneten Fluidscheibe 9 sind dabei sowohl miteinander als auch mit den einzelnen Leckagebuchsen 20 über eine jeweilige Lötverbindung 14 fluiddicht verlötet. Die oberste Leckagebuchse 20 wird dabei auch als
Gehäuseleckagebuchse 27 bezeichnet. An die Gehäuseleckagebuchse 27 schließt sich eine außerhalb des Verdampferwärmeübertragers 1 weitergehende Leitung 28 (vgl. Fig. 1 ) in die Umgebung oder die Peripherie an. In der Leitung 28 bzw. dem Austrittskanal 18 kann ein Sensor 29 vorgesehen sein, der zur
Messung des Drucks und/oder des Durchflusses und/oder einer chemischen Zusammensetzung des Fluids in der Leitung 28, d.h. insbesondere auch im Leckagekanal 10 bzw. im Austrittskanal 18 ausgebildet ist. Ebenfalls vorgesehen sein kann eine Steuerungs- und/oder
Regelungseinrichtung 30, die zur Auswertung eines von dem Sensor 29 erfassten Signals, insbesondere des Drucks, des Durchflusses und/oder chemischen Zusammensetzung des Fluids, insbesondere des Leckagefluids, in der Leitung 28 und zur Steuerung/Regelung einer das Arbeitsmedium fördernden und nicht gezeigten Pumpe bzw. eines ebenfalls nicht gezeigten
Abgasrückführungsventils in Abhängigkeit von dem erfassten Signal ausgebildet ist.
An dem Sensor 29 liegt üblicherweise der Umgebungsluftdruck von ca. 1 bar an, sofern der Verdampferwärmeübertrager 1 ausgeschaltet ist und
Umgebungstemperatur aufweist. Dies ist gemäß der Fig. 9 mit der Kurve A gezeigt. Wird der Verdampferwärmeübertrager 1 in Betrieb genommen, so steigt der Druck innerhalb der Leitung 28 bzw. innerhalb der Leckagekanäle 10 aufgrund der temperaturbedingten Ausdehnung der Luft auf ca. 1 bis 1 ,5 bar an, was gemäß der Fig. 9 mit der Kurve B dargestellt ist. Wird der
Verdampferwärmeübertrager 1 in Betrieb genommen und steigt der Druck nicht an, was ebenfalls mit der Kurve A in Fig. 9 gezeigt ist, so ist entweder der Sensor 29 defekt oder aber die Leitung 28 bzw. der Leckagekanal 10 weisen ein Leck auf. Im Falle einer Leckage in der Fluidscheibe 9 steigt der Druck erheblich an, wenn das Arbeitsmedium 2 in den Leckagekanal 10 gelangt, was gemäß der Fig. 9 mit der Kurve C dargestellt ist, und etwas weniger, sofern die Fluidscheibe 9 in Richtung des zweiten Strömungskanals 5 reißt und somit ein Durchtritt von Gas 6 in den Leckagekanal 10 erfolgt, was gemäß der Fig. 9 mit der Kurve D dargestellt ist. Generell kann somit die Funktionsweise des Leckagekanals 10 bei jedem Neustart des Verbrennungsmotors bzw. des Systems geprüft werden, wodurch ebenfalls eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet werden kann. Auch kann aufgrund des Kurvenverlaufs unmittelbar auf die Versagensart geschlossen werden. Generell besitzt der erfindungsgemäße Verdampferwärmeübertrager 1 folgende Vorteile:
Vernneidung einer unerwünschten Vernnischung des Arbeitsmediunns 2 mit dem Gas 6, beispielsweise Abgas oder Ladeluft,
keine Gesundheitsgefährdung bei Kältemitteleinsatz,
kein Sicherheitsrisiko bei Gebrauch von alkoholischem Arbeitsmedium 2, laufende Prüfbarkeit der Funktion des Leckagekonzepts.

Claims

Ansprüche
1 . Verdampferwärmeübertrager (1 ) zum Verdampfen von flüssigem
Arbeitsmedium (2), mit einem Gehäuse (3), in dem ein erster
Strömungskanal (4) zum Durchleiten des Arbeitsmediums (2) und ein zweiter Strömungskanal (5) zum Durchleiten eines Gases (6) angeordnet sind, wobei Wärme von dem Gas (6) auf das Arbeitsmedium (2) übertragbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Strömungskanal (4) durch zwei Deckplatten (7,8) und eine dazwischen angeordnete und profilierte Fluidscheibe (9) gebildet ist, wobei die Fluidscheibe (9) zusammen mit den beiden Deckplatten (7,8) zugleich zumindest einen von den beiden Strömungskanälen (4,5) getrennten Leckagekanal (10) und/oder Leckageraum (1 1 ) begrenzt.
2. Verdampferwärmeübertrager nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine Leckagekanal (10) und/oder eine Leckageraum (1 1 ) seitlich neben bzw. randseitig des ersten Strömungskanals (4) angeordnet ist.
3. Verdampferwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Festigkeit eines Materials der Fluidscheibe (9) geringer als die Festigkeit einer an der Fluidscheibe (9) angeordneten Deckplatte (7,8) ist, und/oder - dass die Fluidscheibe (9) eine geringere Wandstärke bzw.
Materialdicke aufweist als die an der Fluidscheibe (9) jeweils
angeordneten Deckplatten (7,8).
4. Verdampferwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass jeweils zwei Deckplatten (7,8) mit einer dazwischen angeordneten Fluidscheibe (9) ein Scheibenpaket (12) bilden, das zumindest einen, vorzugsweise zwei, zumindest teilweise im Randbereich umlaufende Leckagekanäle (10) aufweist.
5. Verdampferwärmeübertrager nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Verdampferwärmeübertrager (1 ) mehrere übereinander gestapelte Scheibenpakete (12) mit jeweils dazwischen angeordnetem zweiten Strömungskanal (5) aufweist,
- dass der Leckagekanal (10) und/oder der Leckageraum (1 1 ) einer
Fluidscheibe (9) eine erste Öffnung (17) aufweist,
- dass mehrere sich gegenüber angeordnete Deckplatten (7,8) zweier benachbarter Scheibenpakete (12) jeweils eine zweite Öffnung (19) aufweisen, wobei zwischen den zweiten Öffnungen (19) eine
Leckagebuchse (20) zur Ausbildung eines Austrittskanals (18), insbesondere eines Leckageaustrittskanals (18) angeordnet ist.
6. Verdampferwärmeübertrager nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass auch die erste Öffnung (17) mit der Leckagebuchse (20) unmittelbar verbunden ist.
7. Verdampferwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Deckplatten (7,8) jeweils eine dritte Öffnung (21 ) zur Durchleitung des Arbeitsmediums (2) durch den ersten Strömungskanal (4) aufweisen, wobei die dritten Öffnungen (21 ) zwischen sich
gegenüberliegenden Deckplatten (7,8) zweier benachbart zueinander angeordneter Scheibenpakete (12) jeweils durch eine Fluidbuchse (22) miteinander verbunden sind und die Fluidbuchse (22) einen zumindest teilweise umlaufenden, vom ersten Strömungskanal (4) getrennten Fluidbuchsenringkanal (23) aufweist, der mit dem Leckagekanal (10) und/oder dem Leckageraum (1 1 ) der Fluidscheibe (9) des Scheibenpakets (12) verbunden ist.
8. Verdampferwärmeübertrager nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (3) eine Gehäuseöffnung aufweist, die über eine Gehäuseleckagebuchse (20,27) mit der ersten und/oder zweiten Öffnung (17,19) in der Deckplatte (7,8) eines zu dem Gehäuse (3) benachbart angeordneten Scheibenpakets (12) verbunden ist.
9. Verdampferwärmeübertrager nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gehäuseleckagebuchse (27) und alle weiteren Leckagebuchsen (20) den Austrittskanal (18) zur Durchleitung des Fluids bilden, wobei an der Gehäuseleckagebuchse (27) eine Leitung (28) in die Umgebung oder Peripherie anbringbar ist, die einen Sensor (29) aufweist, der zur Messung des Drucks und/oder des Durchflusses und/oder einer chemischen Zusammensetzung des Fluids in der Leitung (28) ausgebildet ist.
10. Verdampferwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, - dass im zweiten Strömungskanal (5) zwischen jeweils zwei
Scheibenpaketen (12) eine Rippenstruktur (13) angeordnet ist, und/oder
- dass die Fluidscheibe (9) zwischen zwei Deckplatten (7,8) verlötet und/oder verschweißt ist. erdampferwärmeübertrager nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (30) vorgesehen ist, die zur Auswertung eines von dem Sensor (29) erfassten Signals, insbesondere des Drucks, des Durchflusses und/oder der chemischen Zusammensetzung des Fluids in der Leitung (28) und zur
Steuerung/Regelung einer das Arbeitsmedium (2) fördernden Pumpe und/oder eines Abgasrückführungsventil in Abhängigkeit von dem erfassten Signal ausgebildet ist.
*****
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