CN111836969A - 用于燃料电池系统的用于输送和/或压缩气态介质的侧通道压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于燃料电池系统(37)的用于输送和/或压缩气态介质、尤其是氢气的侧通道压缩机(1)，具有：壳体(3)和驱动装置(6)，其中，壳体(3)具有壳体上部分(7)和壳体下部分(8)；在壳体(3)中环绕旋转轴线(4)走向的压缩机室(30)，该压缩机室具有至少一个环绕的侧通道(19、21)；位于壳体(3)中的压缩机轮(2)，该压缩机轮能围绕旋转轴线(4)旋转地布置并且通过驱动装置(6)驱动，其中，压缩机轮(2)在它的周边处具有布置在压缩机室(30)的区域中的叶片(5)；和分别构造在壳体(3)上的气体进入开口(14)和气体排出开口(16)，它们经由压缩机室(30)、尤其至少一个侧通道(19、21)相互流体连通，其中，至少一个侧通道(19、21)具有中断区域(15)，其中，壳体(3)在中断区域(15)中具有经过至少一个侧通道(19、21)走向的隔片(25)，其中，相应的隔片(25)与压缩机轮(2)借助于面配对关于旋转轴线(4)轴向地形成密封的分隔区域(47)。根据本发明，在气体进入开口(14)和气体排出开口(16)之间至少暂时地和/或根据侧通道压缩机(1)的运行状态建立另外的流动连接(18)、尤其是旁通流动连接，其中，该旁通流动连接(18)尤其至少近似直接地构造在气体进入开口(14)和气体排出开口(16)之间。

Description

用于燃料电池系统的用于输送和/或压缩气态介质的侧通道 压缩机

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池系统的侧通道压缩机，用于输送和/或压缩气态介质、尤其是氢气，所述燃料电池系统尤其设置为用于使用在具有燃料电池驱动装置的车辆中。

背景技术

在汽车领域中，除液态燃料外，气态燃料在未来也越来越重要。尤其在具有燃料电池驱动装置的车辆中必须控制氢气流。在此，气流不再如在喷射液态燃料时那样不连续地被控制，而是将气体从至少一个高压箱取出并且经由中压管路系统的流入管路引导到喷射器单元上。该喷射器单元将气体经由低压管路系统的连接管路导向燃料电池。在气体流过燃料电池之后，该气体经由回流管路被引回到喷射器单元。在此，侧通道压缩机可以被连接在中间，该侧通道压缩机在流体技术和效率技术方面辅助气体再循环。此外，侧通道压缩机被用于尤其在一定停机时间之后(冷)启动车辆时辅助燃料电池驱动装置中的流动建立。该侧通道压缩机的驱动通常通过电动机实现，该电动机在车辆中运行时通过车辆电池被供给电压。

由DE 10 2015 000 264 A1已知一种用于燃料电池系统的侧通道压缩机，在该侧通道压缩机中气态介质被输送和/或压缩。在此，侧通道压缩机具有壳体和驱动装置，其中，壳体具有壳体上部分和壳体下部分。此外，在壳体中布置有环绕旋转轴线走向的压缩机室，该压缩机室具有至少一个环绕的侧通道。在壳体中存在压缩机轮，该压缩机轮围绕旋转轴线可旋转地布置并且通过驱动装置驱动，其中，压缩机轮在其周边上具有布置在压缩机室的区域中的叶片。此外，由DE 10 2015 000 264 A1已知的侧通道压缩机相应地具有构造在壳体上的气体进入开口和气体排出开口，它们通过压缩机室、尤其是至少一个侧通道相互流体连通。

由DE 10 2015 000 264 A1已知的侧通道压缩机可以具有一定的缺点。

在侧通道压缩机和/或压缩机轮由于侧通道压缩机的故障和/或损坏的停止状态中，通过燃料电池系统、尤其是阳极回路要输送的气态介质完整地通过至少一个环绕的侧通道流经侧通道压缩机。替代地，侧通道压缩机和/或压缩机轮的停止状态可以基于，燃料电池系统处于有意地关断侧通道压缩机的运行状态中，以便确保通过另外的部件、如喷射泵的改善的输送速率。在此，侧通道压缩机在关断状态中形成流动阻力，一方面由于所述至少一个侧通道的几何成形并且另一方面由于压缩机室中的压缩机轮的几何形状、尤其由于压缩机轮的叶片几何形状。因为由此气态介质在所述情况中在压缩机轮停止时必须沿第一流动方向流经侧通道压缩机的整个所述至少一个侧通道，所以侧通道压缩机形成在燃料电池系统中的流动阻力，由此使整个燃料电池系统的效率和/或输送速率变差。

发明内容

参照权利要求1，提出一种侧通道压缩机，在所述侧通道压缩机中至少暂时地和/或根据侧通道压缩机的运行状态建立气体进入开口和气体排出开口之间的另外的流动连接，其中，该旁通流动连接尤其至少近似直接构造在气体进入开口和气体排出开口之间。以该方式能够在压缩机轮的停止状态中由于通过侧通道压缩机的较小的流动阻力实现改善的通流，由此侧通道压缩机形成在燃料电池系统中的降低的流动阻力、尤其是节流。由此能够实现以下优点：能够改善整个燃料电池系统的效率和/或输送速率。因为旁路流动连接还近似直接地位于气体进入开口和气体排出开口之间，可以实现以下优点：气态介质通过侧通道必须流经的长度、尤其是管路长度短得多。由此，尤其相比于不具有旁路流动连接的侧通道压缩机，能够在旁路流动连接打开的情况下减小侧通道压缩机的流动阻力。因为能够暂时地和/或根据运行状态建立另外的流动连接、尤其是旁路流动连接，能够与开启或关断状态和/或燃料电池的运行状态无关地实现侧通道压缩机到燃料电池系统中的优化接入。在此，在燃料电池系统的确定运行状态中，尤其当仅借助于喷射泵输送通过燃料电池系统而旁路流动连接打开时，例如可以关断侧通道压缩机。在另外的运行状态中，尤其当要实现在燃料电池系统中的高输送体积时，可以接通侧通道压缩机。在所述情况中关闭旁路流动连接，使得气态介质借助于压缩机轮的叶片沿第一流动方向输送通过压缩机室的侧通道，并且侧通道压缩机提升在燃料电池系统中的气态介质的输送体积。以该方式能够实现的另外的优点是侧通道压缩机的紧凑的结构方式，因为旁通流动连接可以在结构空间相同的情况下集成到侧通道压缩机中并且不需要在侧通道压缩机的结构空间外部的构件。

从属权利要求涉及本发明的优选扩展方案。

根据有利的构型，旁通流动连接通过相应的隔片从中断区域运动出来而形成，由此取消在压缩机轮和壳体之间的密封的分隔区域。以该方式可以实现以下优点：能够实现旁通流动连接的有效的和快速的形成，其方式是，仅一个相应的隔片必须从中断区域运动出来。由此能够借助于旁通流动连接的形成实现侧通道压缩机对燃料电池系统的变换的运行状态的快速的响应行为，由此能够改善整个燃料电池系统的效率。此外，仅需要使用小的能量总量，以便能够形成旁通流动连接，由此尤其在燃料电池系统的运行状态经常变换时，可以降低燃料电池系统的运行费用，其中，必须实施侧通道压缩机的经常的开启和关断。由此能够减小整个燃料电池系统的运行费用。此外，以该方式可以实现以下优点：能够实现旁路流动连接的快速的响应行为，使得一旦根据燃料电池系统的运行状态开启或关断侧通道压缩机，能够以小的时间耗费打开或关闭旁路流动连接。由此能够根据燃料电池系统中的运行状态实现侧通道压缩机的优化的流动适配，由此可以提高燃料电池系统和/或车辆的效率和/或可靠性。

根据特别有利的构型，壳体具有壳体上部分和壳体下部分，其中，壳体下部分具有气体进入开口和气体排出开口，其中，盘形元件沿旋转轴线的方向位于压缩机轮和壳体下部分之间，其中，盘形元件环绕旋转轴线地构造，其中，盘形元件围绕旋转轴线可旋转地支承在压缩机轮毂的毂座和/或驱动轴上。此外，盘形元件沿旋转轴线的方向位于压缩机轮和壳体上部分之间，其中，盘形元件环绕旋转轴线地构造，其中，盘形元件围绕旋转轴线可旋转地支承在压缩机轮毂的毂座和/或驱动轴上。以该方式，能够实现具有集成的盘形元件的侧通道压缩机的紧凑构造形式。此外，不需要另外的构件来使盘形元件可旋转地支承在壳体中。具有分开的壳体上部分和壳体下部分的壳体的实施方案提供侧通道压缩机的快速和由此成本有利的装配的优点，其方式尤其是，在壳体上部分和壳体下部分相互连接、尤其拧紧之前可以预装配内置的构件、如压缩机轮和/或盘形元件。通过盘形元件在压缩机轮毂的毂座和/或驱动轴上的可旋转的支承，可以确保旁通流动连接的快速和能量有效的形成，由此能够改善旁通流动连接的响应行为并且能够减小燃料电池系统的运行费用。

根据有利的构型，相应的盘形元件具有至少一个侧通道，其中，该侧通道沿旋转轴线的方向构造在盘形元件的面向压缩机轮、尤其是叶片的一侧上，和/或，盘形元件构造隔片。以该方式，可以实现以下优点：与壳体、尤其与壳体上部分和壳体下部分流动相关的元件、尤其是侧通道和/或隔片至少部分地转移到所述至少一个盘形元件中。由此一方面能够实现侧通道压缩机和构件壳体上部分、壳体下部分和盘形元件的紧凑的结构方式。以该方式，还可以实现以下优点：仅相应的盘形元件由相对于要输送的介质不敏感的、例如相对于腐蚀和/或相对于氢脆不敏感的材料组成。对于壳体、尤其是壳体上部分和/或壳体下部分可以使用更有利的材料。然而，构造在壳体、尤其是壳体上部分和/或壳体下部分中的气体进入开口和气体排出开口有可能必须相应地设有嵌件，该嵌件分别由不能受到要输送的介质损害的材料组成。由此能够减小壳体的材料费用，由此又能够减小整个侧通道压缩机的产品成本。

根据特别有利的扩展方案，所述至少一个盘形元件在所述至少一个侧通道的区域中关于旋转轴线轴向走向地具有第一孔和/或第二孔和/或第三孔，其中，隔片构造在第一孔和第二孔之间。此外，盘形元件这样定位在第一旋转位置中，使得第一孔与气体排出开口重叠并且第二孔与气体进入开口重叠，其中，第三孔在背离压缩机轮的开口上通过壳体上部分遮盖。在此，盘形元件这样定位在第二旋转位置中，使得第二孔与气体排出开口重叠并且第三孔与气体进入开口重叠，其中，第一孔在背离压缩机轮的开口上通过壳体上部分遮盖。以该方式，能够实现以下优点，借助于小的能量耗费可以在气体进入开口和气体排出开口之间构造旁通流动连接。在此，支承在压缩机轮毂的毂座和/或驱动轴上的盘形元件仅需围绕旋转轴线转动小的程度，以便从第一旋转位置运动到第二旋转位置中。在此，侧通道压缩机在第一旋转位置中开启，使得借助于旋转的压缩机轮将气态介质沿第一流动方向主动地输送通过侧通道压缩机和侧通道压缩机的所述至少一个侧通道。盘形元件的第一孔在此位于壳体的气体排出开口上，盘形元件的第二孔在此位于壳体的气体进入开口上并且盘形元件的第三孔通过壳体遮盖并且因此封闭。一旦燃料电池系统的运行状态这样改变，使得气态介质通过侧通道压缩机的主动输送不再是有利的，那么盘形元件旋转并且定位在第二旋转位置中，使得盘形元件的第二孔位于壳体的气体排出开口上。此外，盘形元件的第三孔位于壳体的气体进入开口上并且盘形元件的第一孔通过壳体遮盖并且因此封闭。由此打开旁通流动连接并且气态介质仅还可以沿第二流动方向通过旁通流动连接流经侧通道压缩机。为了打开或关闭旁通流动连接，盘形元件必须围绕旋转轴线旋转。由此可以实现以下优点：根据燃料电池系统的运行状态可以确保旁通流动连接的快速的和能量有效的打开和关闭。由此能够改善旁通流动连接的响应行为并且可以减小燃料电池系统的运行费用。

根据有利的构造方案，盘形元件的第二旋转位置在侧通道压缩机关断时、尤其当压缩机轮处于停止状态中时出现。在此，盘形元件通过弹簧元件加载以复位力，其中，复位力使盘形元件沿第一旋转方向定位到第二旋转位置中，其中，第一旋转方向围绕旋转轴线走向。在此，弹簧元件可以在示例性的实施方式中构造为盘簧(Spiralfeder)，其中，盘簧在此位于壳体下部分和盘形元件之间。在另外的示例性实施方式中，弹簧元件可以构造为螺旋弹簧(Schraubenfeder)，其中，螺旋弹簧关于旋转轴线径向地位于壳体的开口中。在此，螺旋弹簧沿第一方向通过销这样作用到盘形元件上，使得该盘形元件被加载以复位力，其中，螺旋弹簧沿第二方向支撑在拧入到壳体中的调节螺栓上。在此，作用到盘形元件上的复位力可以借助于调节螺栓的拧入深度和螺旋弹簧的由此引起的改变的弹簧预紧力而改变。以该方式，可以实现以下优点：盘形元件总是借助于弹簧力运动回到旁通流动连接打开的这种初始位置中。这提供以下优点：在侧通道压缩机停止运转时，例如在侧通道压缩机短路时，其中，仅燃料电池系统中的部件侧通道压缩机不被供给以电流，侧通道压缩机自动地形成旁通流动连接，因为弹簧力与电流供给无关地将盘形元件定位在第二旋转位置中。

以该方式，在侧通道压缩机停止运转、尤其在压缩机轮的停止状态中可能的是，弹簧元件使盘形元件运动到旁通流动连接打开的位置中。因此，能够减小在不通电的状态中的侧通道压缩机的流动阻力，使得在气态介质流经旁通流动连接时几乎不出现值得注意的流动阻力。由此能够减小燃料电池系统的运行费用。

通过将弹簧元件实施为螺旋弹簧，能够实现侧通道压缩机的紧凑的构造方式，因为螺旋弹簧可以在壳体不变大和/或改变的情况下集成到侧通道压缩机中。此外，可以通过弹簧元件借助于调节螺栓在壳体中的调节可能性实现以下优点：盘形元件的到侧通道压缩机中的初始位置中的复位力可以优化地适配于燃料电池系统中的相应的运行状态、如存在的压力和/或体积流。

根据特别有利的构造方案，盘形元件的第一旋转位置在侧通道压缩机开启时、尤其当压缩机轮处于围绕旋转轴线的旋转运动中时出现。在此，盘形元件借助于以通过旋转的压缩机轮引起的压力对第一作用面的加载尤其抵抗复位力地保持在第一旋转位置中，其中，第一作用面尤其位于侧通道的沿第一流动方向面向中断区域的一侧中。此外，盘形元件可以借助于以通过在抽吸运行中从外部流入的并且流经旁通流动连接的气态介质引起的压力对第二作用面的加载保持在第二旋转位置中，尤其附加于通过弹簧元件已经起作用的复位力。在此，第二作用面位于侧通道的沿第一流动方向背离中断区域的一侧中。以该方式，可以实现以下优点：在侧通道压缩机启动时，其中，旁通流动连接由于位于第二旋转位置中的盘形元件而存在，使压缩机轮处于运动中。在此，在压缩机轮沿第二旋转方向旋转时气态介质在压缩机轮的输送腔和至少一个侧通道的区域中压缩，由此在盘形元件的侧通道的第一作用面的区域中形成压力。借助于作用到第一作用面上的该压力产生围绕旋转轴线沿第二旋转方向作用到盘形元件上的旋转力，该旋转力对抗尤其沿第一旋转方向的方向起作用的复位力地走向。随着压缩机轮的持续增大的转速，作用到第一作用面上的力和由此旋转力变大，直至盘形元件沿第二旋转方向旋转并且定位和/或保持在第一旋转位置中和/或达到终端位置中。在此，通过压缩机轮、尤其通过对第一作用面的压力加载引起的旋转力抵抗借助于以通过在抽吸运行中从外部流入的并且流经旁通流动连接的气态介质引起的压力对第二作用面的加载和通过弹簧元件起作用的复位力地起作用，其中，通过压缩机轮引起的旋转力高于抵抗该旋转力起作用的力。这提供以下优点：在侧通道压缩机开启时、尤其当这由于燃料电池系统的运行状态有利时，使压缩机轮处于旋转中并且由此使盘形元件间接地通过压缩机轮的旋转和在至少一个侧通道中的压力形成沿第二旋转方向这样旋转，使得旁通流动连接关闭并且形成侧通道压缩机的常规流动连接，在该常规流动连接中盘形元件位于第一旋转位置中。在此，气态介质流经气体进入开口并且进一步流经盘形元件的第二孔，从那里所述气态介质进一步沿第一流动方向流经所述至少一个侧通道，直至所述气态介质达到盘形元件的第一孔。从那里，气态介质从第一孔流到气体排出开口中，回到燃料电池系统中。在此，气态介质通过压缩机轮的旋转压缩并且加速，其中，侧通道压缩机输送气态介质。这提供以下优点：侧通道压缩机自动地建立对于燃料电池系统的运行所需的并且对于燃料电池系统的效率优化的流动连接并且为此不必在侧通道压缩机中或在燃料电池系统中安装另外的传感器和/或执行器。由此可以减小构件费用，由此可以减小侧通道压缩机和/或燃料电池系统的产品费用。此外，可以与相应的运行状态无关地改善燃料电池系统的效率。

附图说明

下面参照附图详细描述本发明。

在附图中：

图1示出了根据本发明的侧通道压缩机的示意性剖视图，

图2示出了具有盘形元件的侧通道压缩机的示意性剖视图。

图3以放大示图示出了在图2中以A-A标明的侧通道压缩机的剖视图，其中，盘形元件定位在第一旋转位置中

图4以放大示图示出了在图2中以A-A标明的侧通道压缩机的剖视图，其中，盘形元件定位在第二旋转位置中

图5以放大示图示出了在图2中以A-A标明的侧通道压缩机的剖视图，其中，弹簧元件构造为集成到壳体中的螺旋弹簧

具体实施方式

由根据图1的示图得出关于旋转轴线4旋转对称地构造的根据本发明提出的侧通道压缩机1的纵剖面。

在此，侧通道压缩机1具有压缩机轮2，该压缩机轮尤其构造为封闭的盘状压缩机轮2并且绕着水平走向的旋转轴线4可旋转地支承在壳体3中。在此，驱动装置6、尤其是电驱动装置6用作压缩机轮2的旋转驱动装置6。在此，驱动装置6尤其实施为轴向场电动机6并且可以具有冷却肋33。壳体3包括相互连接的壳体上部分7和壳体下部分8，其中，在壳体上部分7和壳体下部分8之间布置有环绕着旋转轴线4的第一密封元件29、尤其是O形环。在此，第一密封元件29引起侧通道压缩机1的压缩机室30的尤其针对外部的污染或湿气的密封。此外，压缩机轮2抗扭地布置在驱动轴9上并且被壳体上部分7和壳体下部分8包围。压缩机轮2具有内压缩机轮毂10，其中，压缩机轮毂10具有槽，驱动轴9穿过该槽插入，并且其中，压缩机轮毂10尤其借助压配合与驱动轴9连接。此外，压缩机轮毂10在背离旋转轴线4的一侧上被毂座12环绕地限界。压缩机轮2从毂座12向外远离旋转轴线4地形成环绕的圆形毂盘13。此外，压缩机轮2形成在外侧衔接到毂盘13上的输送腔28。压缩机轮2的该输送腔28环绕着旋转轴线4在壳体3的环绕的压缩机室30中走向。此外，在图1中，在输送腔28的区域中可看出叶片5的剖开的轮廓。该叶片5可以具有V形轮廓。此外，各个输送腔28沿压缩机轮2的旋转方向由两个叶片5限界，其中，一定数量的叶片5环绕着旋转轴线4关于旋转轴线4径向地布置在压缩机轮2上。此外，在壳体3和驱动装置6之间可以布置有环绕的第二密封元件31、尤其是O形环。在此，第二密封元件31引起驱动装置6的电构件针对外部的污染或湿气的密封。

此外，壳体3、尤其是壳体上部分7和/或壳体下部分8在压缩机室30的区域中具有至少一个环绕的侧通道19、21。在此，所述至少一个侧通道19、21在壳体3中沿旋转轴线4的方向这样走向，使得该侧通道关于输送腔28轴向地在单侧或双侧走向。在此，所述至少一个侧通道19、21可以至少在壳体3的部分区域中环绕着旋转轴线4地走向，其中，在壳体3中未构造有所述至少一个侧通道19、21的部分区域中形成在壳体3中的中断区域15(参见图3)。

驱动轴9关于旋转轴线4轴向地、至少以万向节的方式与驱动装置6连接。此外，轴承27在驱动轴9的外直径处轴向地位于壳体下部分8和压缩机轮2之间的区域中。驱动轴9在该驱动轴的背离驱动装置6的一侧上关于旋转轴线4轴向地构造有轴承销36，其中，在轴承销36的区域中存在轴承27。此外，在驱动轴9的外直径处、尤其关于旋转轴线4轴向地在毂座12和驱动装置6之间并且关于旋转轴线4径向地在驱动轴9和壳体上部分7之间布置有至少一个环绕着旋转轴线4的密封件23。在此，密封件23一方面防止要输送的气态介质能够从壳体3侵入到驱动装置中。另一方面，通过密封件23还使壳体3内部的区域针对外部的污染或湿气密封。在此，密封件23例如可以实施为迷宫式密封件23。

在一个可能的实施方式中，驱动轴9具有轴肩，所述轴肩在轴向方向上从该驱动轴的外直径区域出发向两个轴端部走向，在该外直径区域上安装有压缩机轮2。与驱动轴9和压缩机轮2连接的、较大的轴直径区域相比，在对应的轴肩和对应的轴端部之间的区域中，驱动轴9的直径尤其变小。轴承27可以是滚动轴承27、尤其是滚珠轴承27。驱动装置6可以与侧通道压缩机1的壳体3、尤其与壳体上部分7连接，其方式是，驱动装置6通过至少一个端面关于旋转轴线4轴向地贴靠在壳体3的端面上。

此外，壳体3、尤其是壳体下部分8构造有气体进入开口14和气体排出开口16。在此，气体进入开口14和气体排出开口16尤其经由所述至少一个侧通道19、21相互流体连通。

转矩从驱动装置6通过驱动轴9和压缩机轮毂10传递到压缩机轮2上。在此，压缩机轮2被置于旋转运动中，并且输送腔28以环绕着旋转轴线4的旋转运动穿过壳体3中的压缩机室30沿第一旋转方向20的方向运动(参见图2)。在此，已经位于压缩机室30中的气态介质随着输送腔28运动，并且在此被输送和/或压缩。此外，在输送腔28和所述至少一个侧通道19、21之间发生气态介质的运动、尤其是流动交换。此外，侧通道压缩机1通过气体进入开口14和气体排出开口16与燃料电池系统37连接，其中，气态介质、尤其是来自燃料电池39的未消耗的再循环介质经由气体进入开口14流入到侧通道压缩机1的压缩机室30中和/或被供应给侧通道压缩机1和/或从位于气体进入开口14前面的区域被抽吸。在此，气态介质在完成通流之后通过侧通道压缩机1的气体排出开口16被导出并且尤其沿流出方向41流向燃料电池系统37。

此外，在图1中示出，气态介质沿流入方向39例如从燃料电池堆流入到侧通道压缩机1中。在此，随着沿着压缩机轮2的旋转方向从气体进入开口14至气体排出开口16所进行的运转，在输送腔28中、尤其在压缩机轮2的输送腔28中和在侧通道19中的气态介质的压缩和/或压力和/或流动速度增大。在此，气态介质完成通流之后通过侧通道压缩机1的气体排出开口16被导出并且沿流出方向41、尤其是朝着燃料电池系统37的喷射泵41的方向流出。通过中断区域15引起压力侧和抽吸侧的分隔，其中，抽吸侧位于气体进入开口14的区域中，并且压力侧位于气体排出开口16的区域中。

在图2中是具有至少一个盘形元件11的侧通道压缩机1的示意性剖视图，其中，盘形元件11沿旋转轴线4的方向位于压缩机轮2和壳体上部分7之间和/或压缩机轮2和壳体下部分8之间。在此，所述至少一个盘形元件11环绕旋转轴线4地构造，其中，所述至少一个盘形元件11围绕旋转轴线4可旋转地支承在压缩机轮毂10的毂座12和/或驱动轴9上。在此，壳体上部分7和壳体下部分8例如借助于旋拧装置48相互连接。

根据第一实施例，第一盘形元件11a沿旋转轴线4的方向位于压缩机轮2和壳体下部分8之间，如图2中示出的那样。根据第二实施例，另外的盘形元件11b(在图2中未示出)可以沿旋转轴线4的方向位于压缩机轮2和壳体上部分7之间。在此，该第二盘形元件11b也围绕旋转轴线4可旋转地支承在压缩机轮毂10的毂座12和/或驱动轴9上。在此，相应的盘形元件11具有至少一个侧通道19、21，其中，该侧通道沿着旋转轴线4的方向构造在盘形元件11的面向压缩机轮2、尤其是叶片5的一侧上。在此，两个盘形元件11a、b分别具有至少一个侧通道19、21并且在中断区域15中分别具有隔片25，由此一方面在压缩机轮2和壳体下部分8之间并且另一方面在压缩机轮2和壳体上部分7之间分别借助于隔片25构造密封的分隔区域47。通过各个隔片25引起相应的侧通道19、21尤其在气体进入开口14和气体排出开口16之间的区域中的流体分隔。

在图2中还示出，弹簧元件35位于壳体3中。在此，弹簧元件35可以布置在壳体下部分8和压缩机轮2之间的区域中。在此，通过弹簧元件35将力、尤其是预紧力施加到盘形元件11上，该预紧力引起盘形元件11围绕旋转轴线4的旋转。在此，弹簧元件35可以构造为盘簧35。

图3以放大示图示出在图2中以A-A标明的侧通道压缩机1的剖面，其中，所述至少一个盘形元件11以围绕旋转轴线4的第一旋转位置定位在壳体3中、尤其是壳体上部分7或壳体下部分8中。

在这里，图3示出根据第一实施例的盘形元件11在压缩机轮2和壳体下部分8之间的布置。在此，第一盘形元件11a在所述至少一个侧通道19、21的区域中关于旋转轴线4轴向走向地具有第一孔40和/或第二孔42和/或第三孔44，其中，隔片25构造在第一孔40和第二孔42之间。如在图3中示出，盘形元件11在第一旋转位置中这样定位在壳体下部分8中，使得第一孔40与气体排出开口16重叠并且第二孔42与气体进入开口14重叠。在此，通过壳体上部分8在背离压缩机轮2的开口上遮盖第三孔44。在盘形元件11的该第一旋转位置中，隔片25位于中断区域15中，由此在盘形元件11和壳体下部分8之间、尤其在中断区域15中构造密封的分隔区域47。在此，隔片25在盘形元件11的该第一旋转位置中关于纵轴46对称地走向，其中，纵轴46垂直于旋转轴线4并且相对于气体进入开口14和气体排出开口16以相同的距离走向。

盘形元件11的该第一旋转位置在侧通道压缩机1开启时、尤其当压缩机轮2处于围绕旋转轴线4的旋转运动中时有利地出现。在此，盘形元件11借助于以通过旋转的压缩机轮2引起的压力对第一作用面32的加载在相应的侧通道19、21中保持在第一旋转位置中，尤其抵抗例如由弹簧元件35引起的弹簧力的复位力，其中，第一作用面32尤其位于所述至少一个侧通道19、21的沿第一流动方向24面向中断区域15的一侧上。在所述至少一个侧通道19、21的背离第一流动方向24的一侧上存在第二作用面34。该第一流动方向24是当盘形元件11位于第一旋转位置中时气态介质在通过气体进入开口14进入之后经由侧通道压缩机1、尤其经由相应侧通道19、21的几乎整个长度所跨越的流动路径。当侧通道压缩机1运行并且因此开启、压缩机轮旋转并且通过侧通道压缩机1应实现气态介质的压缩和输送功率时，尤其是这种情况。在此有助于，气态介质通过压缩机轮2驱动并且流经相应的侧通道19、21的尽可能大的长度。

为了使盘形元件11运动到第一旋转位置中，盘形元件11必须在壳体3、尤其是壳体下部分8中沿第二旋转方向38围绕旋转轴线4旋转，其中，在此盘形元件11相对于固定的侧通道压缩机1和固定的壳体下部分8旋转。对于在开启状态中具有处于旋转中的压缩机轮2的侧通道压缩机1的优化功能而言需要的是，盘形元件11、尤其是盘形元件11的各个侧通道19、21相对于壳体3、尤其相对于壳体上部分7和/或壳体下部分8和/或相对于压缩机轮2尽可能有效地密封，使得气态介质不能或仅少量的气态介质能够从压缩机室30逸出。

根据示例性的第二实施方式，另外的盘形元件11b可以位于压缩机轮2和壳体上部分7之间。在此，该另外的盘形元件11b不必强制地具有第一孔40、第二孔42或第三孔44。

图4以放大示图示出在图2中以A-A标明的侧通道压缩机1的剖视图，其中，所述至少一个盘形元件11以围绕旋转轴线4的第二旋转位置定位在壳体3、尤其是壳体上部分7或壳体下部分8中。在此，在气体进入开口14和气体排出开口16之间至少暂时地和/或根据侧通道压缩机1的运行状态建立另外的流动连接18、尤其是旁通流动连接18，其中，该旁通流动连接18尤其至少近似直接构造在气体进入开口14和气体排出开口16之间。在此，旁通流动连接18通过相应的隔片25从中断区域15运动离开来形成，由此取消在压缩机轮2和壳体3之间、尤其在隔片25和压缩机轮2之间的密封的分隔区域47。在此，盘形元件11在第二旋转位置中这样定位，使得盘形元件11的第二孔42与壳体3、尤其是壳体下部分8的气体排出开口16重叠，并且盘形元件11的第三孔44与壳体3的气体进入开口14重叠，其中，第一孔40在背离压缩机轮2的开口上通过壳体3、尤其是壳体上部分8遮盖。为了达到第二旋转位置中，盘形元件11必须沿第一旋转方向20旋转。

借助于在气体进入开口14和气体排出开口16之间至少暂时地和/或根据侧通道压缩机1的运行状态建立的旁通流动连接18，气态介质可以沿第二流动方向26直接从气体进入开口14流至气体排出开口16并且在此仅需要流经侧通道19的小的部分区域。在此，该旁通流动连接18尤其至少近似直接构造在气体进入开口14和气体排出开口16之间。以该方式，能够在压缩机轮2的停止状态中由于通过侧通道压缩机1的较小的流动阻力实现改善的通流，由此侧通道压缩机1具有燃料电池系统37中的降低的流动阻力、尤其是节流。由此能够实现以下优点：能够改善整个燃料电池系统37的效率和/或输送速率。气态介质沿第一流动方向24从气体进入开口14至气体排出开口16经由流动通道19的流动通过隔片25阻止，使得气态介质仅能够流动至第一作用面32并且在这里尤其在压缩机轮2停止时实现密封。在第一流动方向24中的密封通过所述至少一个隔片25的元件和压缩机轮2的叶片5实现，该隔片因此在该区域中构造中断区域15，其中，在叶片5和隔片25之间构造最小的并且对于气态介质不可透过的缝隙尺寸。

此外，盘形元件11可以通过弹簧元件35加载以复位力，其中，复位力使盘形元件11沿第一旋转方向20定位到第二旋转位置中，其中，第一旋转方向20围绕旋转轴线4走向。有利地，在侧通道压缩机1关断的情况下、尤其当压缩机轮2处于停止状态中时，出现盘形元件11的第二旋转位置。这提供以下优点：一旦侧通道压缩机1不运行、尤其是关断时，由于弹簧元件35的复位力可以自动地形成整个侧通道压缩机1的借助于所构造的旁通流动连接18的流动阻力，在该旁通流动连接中盘形元件11位于第二旋转位置中。相对于在侧通道压缩机1开启时存在的输送运行，在该情况下侧通道压缩机1位于抽吸运行中。在此，盘形元件11借助于以通过在侧通道压缩机1的抽吸运行中从外部流入的和流经旁通流动连接18的气态介质引起的压力对第二作用面34的加载保持在第二旋转位置中，其中，第二作用面34尤其位于侧通道19、21的沿第一流动方向24背离中断区域15的一侧中。

因此，旁通流动连接18在燃料电池运行中在侧通道压缩机1例如由于燃料电池系统37的运行状态改变而经常关断的情况下或者在侧通道压缩机1停止运转时提供以下优点：在不能具有旁通流动连接18的侧通道压缩机1的关断状态中，侧通道压缩机1形成在燃料电池系统37中的高流动阻力，一方面由于所述至少一个侧通道19、21的几何成形并且另一方面由于压缩机室30中的压缩机轮2的几何形状、尤其由于压缩机轮2的叶片几何形状。在此，气态介质必须近似在各个侧通道19、21的整个长度上沿第一流动方向24流经相应的侧通道，这导致侧通道压缩机1的高流动阻力。由此使整个燃料电池系统37的效率和/或输送速率变差。

根据示例性的第二实施方式，第二盘形元件11b可以位于压缩机轮2和壳体上部分7之间。在此，该第二盘形元件11b不必强制地具有第一孔40、第二孔42或第三孔44。在此，能够这样实现旁通流动连接18在气体进入开口14和气体排出开口16之间的建立，使得隔片25b通过第二盘形元件11b围绕旋转轴线4的旋转从中断区域15运动出来。由此，气态介质可以经由气体进入开口14流入到侧通道压缩机1中，其中，气态介质关于旋转轴线4轴向地在叶片2之间穿过第二盘形元件11b地流到第二侧通道21的区域中。因为隔片25b已经从中断区域15运动出来，气态介质可以通过该另外的旁通流动连接18沿第二流动方向26流经所述另外的盘形元件11b的第二侧通道21，其中，相比于在隔片25b位于中断区域15中的情况下可能实现的流动区段，在第二侧通道21中由气态介质必须流经较短的流动区段，以便从气体进入开口14达到气体排出开口16。那么气态介质在第二侧通道21中沿第一流动方向24不必像隔片25b位于中断区域15中的情况那样流经较长的流动区段，以便从气体进入开口14达到气体排出开口16。

此外，侧通道压缩机1可以在示例性的实施方式中具有组合的第一和第二实施方式的特征，使得第一盘形元件11a沿旋转轴线4的方向位于压缩机轮2和壳体下部分8之间并且第二盘形元件11b沿旋转轴线4的方向位于压缩机轮2和壳体上部分7之间。

在图5中示出弹簧元件35在壳体中的示例性实施和布置，弹簧元件35构造为螺旋弹簧35，其中，螺旋弹簧35关于旋转轴线4径向地位于壳体3的开口中，其中，螺旋弹簧35沿第一方向定向，其中，第一方向尤其平行于纵轴46地走向，通过销45这样作用到盘形元件11上，使得盘形元件11被加载以复位力，其中，螺旋弹簧35沿第二方向支撑在拧入到壳体3中的调节螺栓43。在此，作用到盘形元件11上的复位力可以借助于调节螺栓43的拧入深度和螺旋弹簧35的由此引起的改变的弹簧预紧力而改变或适配。

弹簧元件35也可以实施为盘簧35并且例如沿旋转轴线4的方向布置在壳体3和盘形元件11之间。

Claims (16)

1.用于燃料电池系统(37)的用于输送和/或压缩气态介质、尤其是氢气的侧通道压缩机(1)，所述侧通道压缩机具有：壳体(3)和驱动装置(6)，其中，所述壳体(3)具有壳体上部分(7)和壳体下部分(8)；在所述壳体(3)中环绕旋转轴线(4)走向的压缩机室(30)，该压缩机室具有至少一个环绕的侧通道(19、21)；位于所述壳体(3)中的压缩机轮(2)，该压缩机轮能围绕所述旋转轴线(4)旋转地布置并且通过所述驱动装置(6)驱动，其中，所述压缩机轮(2)在它的周边处具有布置在所述压缩机室(30)的区域中的叶片(5)；和分别构造在所述壳体(3)上的气体进入开口(14)和气体排出开口(16)，所述气体进入开口和所述气体排出开口经由所述压缩机室(30)、尤其所述至少一个侧通道(19、21)相互流体连通，其中，所述至少一个侧通道(19、21)具有中断区域(15)，其中，所述壳体(3)在所述中断区域(15)中具有穿过所述至少一个侧通道(19、21)走向的隔片(25)，其中，相应的隔片(25)与所述压缩机轮(2)借助于面配对关于所述旋转轴线(4)轴向地形成密封的分隔区域(47)，其特征在于，在所述气体进入开口(14)和所述气体排出开口(16)之间至少暂时地和/或根据所述侧通道压缩机(1)的运行状态建立另外的流动连接(18)、尤其是旁通流动连接(18)，其中，该旁通流动连接(18)尤其至少近似直接地构造在所述气体进入开口(14)和所述气体排出开口(16)之间。

2.根据权利要求1所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述旁通流动连接(18)通过相应的隔片(25)从所述中断区域(15)中运动出来而构造，由此取消在所述压缩机轮(2)和所述壳体(3)之间的所述密封的分隔区域(47)。

3.根据权利要求1或2所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述壳体(3)具有所述壳体上部分(7)和所述壳体下部分(8)，其中，所述壳体下部分(8)具有所述气体进入开口(14)和所述气体排出开口(16)，其中，盘形元件(11)沿所述旋转轴线(4)的方向位于所述压缩机轮(2)和所述壳体下部分(8)之间，其中，所述盘形元件(11)环绕所述旋转轴线(4)地构造，其中，所述盘形元件(11)能围绕所述旋转轴线(4)旋转地支承在压缩机轮毂(10)的毂座(12)和/或驱动轴(9)上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述盘形元件(11)沿所述旋转轴线(4)的方向位于所述压缩机轮(2)和所述壳体上部分(7)之间，其中，所述盘形元件(11)环绕所述旋转轴线(4)地构造，其中，所述盘形元件(11)能围绕旋转轴线(4)旋转地支承在所述压缩机轮毂(10)的所述毂座(12)和/或所述驱动轴(9)上。

5.根据权利要求3或4所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述盘形元件(11)具有至少一个侧通道(19、21)，其中，该侧通道沿所述旋转轴线(4)的方向构造在所述盘形元件(11)的面向所述压缩机轮(2)、尤其是叶片(5)的一侧上，和/或，所述盘形元件(11)形成所述隔片(25)。

6.根据权利要求5所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述至少一个盘形元件(11)在所述至少一个侧通道(19、21)的区域中关于所述旋转轴线(4)轴向走向地具有第一孔(40)和/或第二孔(42)和/或第三孔(44)，其中，所述隔片(25)构造在所述第一孔(40)和所述第二孔(42)之间。

7.根据权利要求6所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述盘形元件(11)定位在第一旋转位置中，使得所述第一孔(40)与所述气体排出开口(16)重叠并且所述第二孔(42)与所述气体进入开口(14)重叠，其中，所述第三孔(44)在背离所述压缩机轮(2)的开口上通过所述壳体上部分(8)遮盖。

8.根据权利要求7所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述盘形元件(11)定位在第二旋转位置中，使得所述第二孔(42)与所述气体排出开口(16)重叠并且所述第三孔(44)与所述气体进入开口(14)重叠，其中，所述第一孔(40)在背离所述压缩机轮(2)的开口上通过所述壳体上部分(8)遮盖。

9.根据权利要求3所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述盘形元件(11)通过弹簧元件(35)加载以复位力，其中，所述复位力使所述盘形元件(11)沿第一旋转方向(20)定位到所述第二旋转位置中，其中，所述第一旋转方向(20)围绕所述旋转轴线(4)走向。

10.根据权利要求9所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述弹簧元件(35)构造为盘簧(35)，其中，所述盘簧(35)位于所述壳体下部分(8)和所述盘形元件(11)之间。

11.根据权利要求9所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述弹簧元件(35)构造为螺旋弹簧(35)，其中，所述螺旋弹簧(35)关于所述旋转轴线(4)径向地位于所述壳体(3)的开口中，其中，所述螺旋弹簧(35)沿第一方向通过销(45)作用到所述盘形元件(11)上，使得所述盘形元件(11)被加载以复位力，其中，所述螺旋弹簧(35)沿第二方向支撑在拧入到所述壳体(3)中的调节螺栓(43)上。

12.根据权利要求11所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，作用到所述盘形元件(11)上的所述复位力能够借助于所述调节螺栓(43)的拧入深度和所述螺旋弹簧(35)的由此引起的改变的弹簧预紧力而改变。

13.根据权利要求7所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述盘形元件(11)的所述第一旋转位置在侧通道压缩机(1)开启时、尤其当所述压缩机轮(2)处于围绕所述旋转轴线(4)的旋转运动时出现。

14.根据权利要求8所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述盘形元件(11)的所述第二旋转位置在侧通道压缩机(1)关断时、尤其当所述压缩机轮(2)处于停止状态中时出现。

15.根据权利要求3所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述盘形元件(11)借助于以通过旋转的所述压缩机轮(2)引起的压力对第一作用面(32)的加载在相应的侧通道(19、21)中尤其抵抗所述复位力地保持在所述第一旋转位置中，其中，所述第一作用面(32)尤其位于所述侧通道(19、21)的沿第一流动方向(24)面向所述中断区域(15)的一侧中。

16.根据权利要求3所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述盘形元件(11)借助于以通过在抽吸运行中从外部流入的并且流经所述旁通流动连接(18)的气态介质引起的压力对第二作用面(34)的加载保持在所述第二旋转位置中，其中，所述第二作用面(34)尤其位于所述侧通道(19、21)的沿所述第一流动方向(24)背离所述中断区域(15)的一侧中。

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