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Patent Searching and Data


Title:
EVAPORATOR HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/014406
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an evaporator heat exchanger (1) for evaporating liquid working medium (2), comprising a housing (3), in which a first flow channel (4) for conducting the working medium (2) and a second flow channel (5) for conducting a gas (6) are arranged, wherein heat can be transferred from the gas (6) to the working medium (2). It is essential to the invention that the first flow channel (4) is formed by two cover plates (7, 8) and a profiled fluid plate (9) arranged therebetween, wherein the fluid plate (9), together with the two cover plates (7, 8), bounds at least one leakage channel (10) and/or leakage space (11) at the same time, the at least one leakage channel and/or leakage space being separated from the two flow channels (4, 5). Thus reliable operation can be achieved.

Inventors:
GESKES PETER (DE)
MERCADER QUINTANA DAVID (DE)
SCHLEIER GERD (DE)
SCHMIDT MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/066248
Publication Date:
February 05, 2015
Filing Date:
August 02, 2013
Export Citation:
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Assignee:
BEHR GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
F25B39/02; F28F3/00
Foreign References:
DE202010015374U12011-02-10
US2846198A1958-08-05
GB1214219A1970-12-02
EP0889298A21999-01-07
Attorney, Agent or Firm:
BRP RENAUD & PARTNER (DE)
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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.

*****

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.