CN113167284A - 用于燃料电池系统的输送和/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)的侧通道压缩机(1)，用于输送和/或压缩气态介质、尤其是氢气，该侧通道压缩机具有壳体(3)；具有位于所述壳体(3)的压缩机室(30)，所述压缩机室具有至少一个环绕的侧通道(19,21)；具有位于所述壳体(3)中的压缩机轮(2)，所述压缩机轮可旋转地围绕旋转轴线(4)布置，其中，所述压缩机轮(2)在其周边上具有布置在所述压缩机室(30)的区域中的输送单元(5)，并且具有分别构造在壳体(3)上的气体进入开口(14)和气体排出开口(16)，它们通过压缩机室(30)、尤其至少一个侧通道(19,21)相互流体连接，其中，所述壳体(3)径向于旋转轴线(4)分别具有第一和第二端面(32,34)，所述第一和第二端面分别朝向所述压缩机轮(2)并且其中，在所述间隙面的区域中分别构造第一和第二功能相关的间隙尺寸(36,38)。根据本发明，压缩机轮(2)多件式地构造并且具有第一叶轮壳(10)和第二叶轮壳(12)。在此，所述叶轮壳(10,12)尤其轴向于旋转轴线(4)彼此并排地布置并且分别至少部分地由塑料制造。

Description

用于燃料电池系统的输送和/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

在车辆领域中，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，而是将气态介质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。在气态介质流过燃料电池之后，该气态介质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DE10 2007 053 016 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、尤其是氢气被输送和/或压缩。侧通道压缩机具有在壳体中环绕的压缩机轮，该压缩机轮固定在驱动轴上并且被驱动装置置于旋转中并且因此绕着旋转轴线可旋转地布置。此外，侧通道压缩机具有位于壳体中的压缩机室，该压缩机室具有至少一个环绕的侧通道。在此，压缩机轮具有在其周边上布置在压缩机室的区域中的输送单元。此外，在壳体中分别布置有气体进入开口和气体排出开口，它们通过至少一个侧通道相互流体连接。在此，壳体具有面向压缩机轮的第一端面和第二端面，所述第一端面和第二端面分别相对于旋转轴线径向地延伸。在这些区域中，在壳体和压缩机轮之间分别形成内部的和外部的轴向间隙。

由DE10 2007 053 016 A1已知的侧通道压缩机可能具有一定缺点。在使用该侧通道压缩机、尤其作为再循环鼓风机(压缩机轮与该再循环鼓风机由一体式铸件构造)时，压缩机轮的制造成本可能相应地高。在此，高的制造成本由以下组成：铸造材料的高原材料成本和/或在制造、尤其在压缩机轮作为铸件的铸造工艺中的高能量成本和/或在压缩机轮的后续加工，例如切削和/或磨削的后续加工中的高加工成本。

由DE10 2007 053 016 A1已知的侧通道压缩机的另一缺点是由铸造材料制造的压缩轮的大尺寸。尤其在侧通道压缩机经常起动和制动时，压缩机轮必须持续地被加速和/或制动，使得该压缩机轮建立和/或降低相应的转速。在使用由铸造材料构成的压缩机轮时，由于铸造材料的质量为此需要驱动装置的相应高的能量耗费，尤其呈电能的形式，这又导致侧通道压缩机的提高的运行成本。

发明内容

参照权利要求1，侧通道压缩机这样地实施，使得压缩机轮多件式地构造并且具有第一叶轮壳和第二叶轮壳，其中，所述第一叶轮壳和第二叶轮壳尤其相对于旋转轴线轴向地彼此并排地布置并且分别至少部分地由塑料制造。以这种方式可以降低压缩机轮的制造成本，其中，在下面阐述在制造工艺阶段期间降低的成本。用于压缩机轮和/或叶轮壳的材料成本、尤其是原材料成本(所述压缩机轮和/或叶轮壳至少部分地或至少几乎完全由至少一种塑料构成)小于由铸造材料制成的压缩机轮的材料成本、尤其是原材料成本。此外，在压缩机轮和/或叶轮壳由塑料例如借助注塑方法成型时，与尤其借助铸造方法的成型相比，仅须消耗更少的能量、尤其是电能。此外，与由铸造材料制成的压缩机轮和/或叶轮壳，尤其由于材料硬度和由此引起的工具磨损和在后续加工中对压缩机轮不利的温度发展相比，用于使用塑料作为材料的压缩机轮和/或叶轮壳的后续加工的成本更低。以这种方式，通过例如代替铸造材料而使用塑料，一方面可以降低制造成本并且还降低压缩机轮的总重量和/或总质量。因此，压缩机轮尤其在旋转运动中具有较小的惯性矩。从而，一方面得到以下优点：压缩机轮在加速到旋转运动中和/或从旋转运动制动时具有改善的旋转动态性和更快的响应特性，其中，因此能够更快地实现所希望的转速变化。因此能够更快地引起阳极回路和因此整个燃料电池的所希望的运行状态。另一方面可以实现以下优点：可以减少用于驱动侧通道压缩机所需的能量、尤其是电能，因为由于较小的惯性矩而仅须消耗较少的能量、尤其是电能用于加速和/或制动压缩机轮。以这种方式可以降低燃料电池系统的总运行成本和/或制造成本。

通过在从属权利要求中列举的措施，能够实现在权利要求1中所说明的侧通道压缩机的有利扩展方案。从属权利要求涉及本发明的优选扩展方案。

根据一个有利构型，压缩机轮除叶轮壳外还具有至少一个中间元件，其中，所述中间元件位于第一叶轮壳和第二叶轮壳之间。此外，中间元件可以实施为补偿片，其中，补偿片至少部分地由弹性材料制造。以这种方式可以实现以下优点：压缩机轮的尤其是至少近似平行于旋转轴线延伸的总宽度即使在经历例如从-20℃至80℃的宽的温度区域时也几乎不改变或者至少仅略微改变。就此而言可以实现以下优点：因为中间元件弹性地实施，使得在各叶轮壳的宽度增大，例如由于侧通道压缩机中的温度升高和各叶轮壳的由此引起的热膨胀时，该中间元件沿旋转轴线的方向被压缩，并且因此中间元件的宽度减小。因此，压缩机轮的整个宽度几乎不改变或至少仅略微改变，因为叶轮壳的宽度增大在温度升高的情况下通过弹性中间元件的变小来补偿。以这种方式可以实现以下优点：至少一个功能相关的间隙尺寸不改变或至少仅略微改变，使得尤其不会出现功能相关的间隙尺寸的这种增大，从而消除与至少一个侧通道或与第一和第二侧通道的气动包封和/或分离。因此，即使在经历宽的温度区域时，也可以提高或至少保持侧通道压缩机的可靠性和/或效率。

根据一个有利的扩展方案，压缩机轮借助至少两个环绕的携动凸缘与驱动轴连接，其中，各携动凸缘以其内径相对于旋转轴线径向地与驱动轴力锁合地、尤其借助压配合连接，并且其中，各携动凸缘至少近似地相对于旋转轴线轴向地与各叶轮壳贴靠。此外，携动凸缘这样固定在驱动轴上，使得所述携动凸缘分别将相对于旋转轴线轴向的预紧力施加到各叶轮壳和/或至少一个中间元件上。在此，各携动凸缘可以具有至少一个至少近似地相对于旋转轴线轴向延伸的固定孔，各叶轮壳的至少一个相对于旋转轴线轴向延伸的固定销伸入到所述固定孔中。以这种方式可以实现以下优点：各叶轮壳沿旋转轴线的方向借助各携动凸缘并且至少间接地借助对应的另一叶轮壳形状锁合地固定。与旋转轴线正交地，各叶轮壳一方面形状锁合地借助伸到固定孔中的固定销固定，并且另一方面附加地借助在对应的另一叶轮壳上的贴靠而力锁合地固定。这提供了以下优点：一方面在马达侧的大驱动力矩可以被传递到压缩机轮、尤其是叶轮壳上。这即使在来自驱动器的强烈波动的转矩和/或转矩过高的情况下也导致整个侧通道压缩机的较小的失效概率。另一方面，压缩机轮的根据本发明借助至少两个携动凸缘的连接提供以下优点：在至少一个浮动和/或活动支承的情况下，可以补偿功能相关的间隙尺寸。因此，可以实现对至少一个侧通道或各侧通道的可靠包封，由此可以改善侧通道压缩机的效率。此外，通过使用携动凸缘简化了压缩机轮在轴上的装配和拆卸，并且因此可以降低装配和维护成本。

根据一个特别有利的构型，补偿片具有至少两个开口，所述两个开口至少近似地相对于旋转轴线轴向地延伸，其中，借助各开口建立侧通道的相对于旋转轴线轴向地穿过压缩机轮中的各输送单元的流体连接。以这种方式，气态介质可以至少部分地沿旋转轴线的方向从第一侧通道通过输送单元流到第二侧通道中，然而尤其仅在压缩机轮静止时或在压缩机轮缓慢地旋转运动时。此外，以这种方式可以使从各侧通道相对于旋转轴线轴向地通过至少一个开口流入到输送单元中的气态介质更好地置于循环流动的所希望的方向中和所希望的状态下，由此可以改善侧通道压缩机的输送作用。由此提高压缩机室中的输送压力并且可以改善侧通道压缩机的效率。此外，即使例如仅在壳体下部分中并且因此在第一侧通道的中断区域中仅分别设置有气体进入开口和气体排出开口时，也可以由于两个现有的侧通道而利用双重的输送效果。在此，在压缩机轮旋转时，气态介质可以在从第二侧通道至中断区域的过渡部中沿旋转轴线的方向通过各输送单元和补偿片的对应开口流动至气体排出开口。因此，可以提高侧通道压缩机的输送体积和/或效率。

根据一个有利的扩展方案，壳体具有壳体上部分和壳体下部分，其中，壳体上部分具有环绕着旋转轴线的柱形环圈，而壳体下部分具有环绕着旋转轴线的柱形凸肩，并且其中，所述环圈包围所述凸肩。此外，相对于旋转轴线径向地延伸的补偿间隙相对于旋转轴线轴向地位于壳体下部分的凸肩与壳体上部分之间，和/或相对于旋转轴线径向地延伸的调整片相对于旋转轴线轴向地位于壳体上部分的环圈的贴靠面与壳体下部分之间。在此，尤其可以借助调整片调整在压缩机轮与壳体之间的至少各一个间隙尺寸。以这种方式，一方面可以实现以下优点：壳体下部分可以在壳体上部分中定心，因为凸肩以其外径在壳体上部分的内径上被导向，由此可以降低装配成本。此外，例如由于未最优地彼此定向的壳体部分，可以减少装配错误，由此可以降低侧通道压缩机的失效概率。此外，借助使用调整片能够这样地补偿壳体上部分和/或壳体下部分的制造公差，使得可以调整最优的与功能相关的第一和/或第二间隙尺寸。在此，或者可以在装配时使用具有沿旋转轴线的方向延伸的不同厚度的调整片，或者可以借助在装配过程之前不久或在装配过程中对调整片进行加工实现。不再需要对壳体上部分和/或壳体下部分的后续加工。以这种方式可以减少装配时间和/或装配成本。

根据一个特别有利的扩展方案，径向地环绕着旋转轴线的间隙相对于旋转轴线轴向地位于叶轮壳之间，其中，中间元件实施为至少一个环绕着旋转轴线的O形环，并且其中，至少一个所述O形环布置在间隙的增大的间隙区域中。以这种方式可以防止正交于旋转轴线并且延伸穿过两个叶轮壳之间的可能的泄漏流。这提供了以下优点：不出现压缩机室中的流动损失并且因此可以提高侧通道压缩机的效率。此外，通过根据本发明的具有至少一个环绕着旋转轴线的O形环的侧通道压缩机的构型可以防止，氢气从压缩机室的区域逸出到侧通道压缩机的其它区域中，这又可能导致效率损失。因此，通过侧通道压缩机的有利扩展方案可以提高燃料电池系统和/或整个车辆的效率。

根据一个有利构型，径向地环绕着旋转轴线的间隙相对于旋转轴线轴向地位于叶轮壳之间，其中，中间元件实施为至少一个环绕着旋转轴线的软管状的环，该环在其内部中具有空腔，其中，至少一个所述软管状的环布置在间隙的增大的间隙区域中。此外，至少一个槽相对于旋转轴线轴向地位于叶轮壳中，其中，弹簧元件、尤其碟形弹簧布置在所述至少一个槽中，其中，弹簧元件借助弹簧力将叶轮壳在轴向上彼此压开并且压向各携动凸缘。此外，壳体上部分和/或壳体下部分和/或携动凸缘和/或驱动轴至少部分地由金属材料制造，其中，这些构件具有至少近似相同的热膨胀系数。以这种方式可以将恒定的并且至少近似平行于旋转轴线延伸的压紧力施加到各叶轮壳上。在此，将叶轮壳这样地压向各携动凸缘，使得压缩机轮的总宽度在宽的温度区域上，例如-20℃至80℃几乎不改变或者至少仅略微改变。在此，由于材料在温度变化时的膨胀，各叶轮壳的宽度的变化、尤其沿旋转轴线的方向的变化可以通过间隙的可变宽度来补偿。一旦叶轮壳在宽度上增大，则间隙变小，其中，弹簧引起各叶轮壳恒定地压紧到各携动凸缘上。以这种方式可以实现以下优点：至少一个功能相关的间隙尺寸也不改变或至少仅略微改变，使得尤其不会出现至少一个功能相关的间隙尺寸的这种扩大，使得消除侧通道的气动包封和/或分离。因此，即使在经历宽的温度区域时，也可以提高或至少保持侧通道压缩机的可靠性和/或效率。

本发明不限于在此所描述的实施例和其中所强调的方面。更多地，在通过权利要求所说明的范围内可以实现在本领域技术人员处理的范围内的多个变型方案。

附图说明

下面借助附图详细地说明本发明。

附图示出了：

图1根据第一实施例的根据本发明的侧通道和根据本发明的压缩机轮的示意性剖视图，

图2具有补偿片的压缩机轮的叶轮壳和输送单元的在图1中用A-A和B-B标明的截面，

图3具有开口的补偿片的在图2中用C-C标明的侧视图，

图4根据第二实施例的根据本发明的压缩机轮的示意性剖视图，

图5没有补偿片的压缩机轮的叶轮壳和输送单元的在图4中用A-A和B-B标明的截面，

图6根据第三实施例的根据本发明的压缩机轮的示意性剖视图，

图7根据第四实施例的根据本发明的压缩机轮的示意性剖视图。

具体实施方式

从根据图1的示图得出根据第一实施例的根据本发明的侧通道压缩机1和根据本发明的压缩机轮2的示意性剖视图。

在此，侧通道压缩机1具有压缩机轮2，该压缩机轮绕着水平延伸的旋转轴线4可旋转地支承在壳体3中。在此，驱动器6、尤其电驱动器6用作压缩机轮2的旋转驱动器6，并且转矩和/或旋转运动从驱动器6通过驱动轴9至少间接地传递到压缩机轮2上。在此，根据第一实施例，压缩机轮2多件式地构造并且具有第一叶轮壳10和第二叶轮壳12，其中，它们尤其相对于旋转轴线4轴向地彼此并排地布置，并且径向地环绕着旋转轴线4的间隙52相对于旋转轴线4轴向地位于叶轮壳10、12之间。在此，叶轮壳10、12可以分别至少部分地由塑料制造。此外，压缩机轮2除叶轮壳10、12外还具有至少一个中间元件13、25、57，其中，中间元件13、25、57位于第一叶轮壳10与第二叶轮壳12之间的间隙52中。在此，压缩机轮2借助至少两个环绕的携动凸缘22、24与驱动轴9连接，其中，各携动凸缘22、24以其内径相对于旋转轴线4径向地与驱动轴9力锁合地、尤其借助压配合连接，并且其中，各携动凸缘22、24至少近似地相对于旋转轴线4轴向地与各叶轮壳10、12贴靠。在此，携动凸缘22、24这样固定在驱动轴9上，使得所述携动凸缘分别将相对于旋转轴线4轴向延伸的预紧力施加到各叶轮壳10、12和/或至少一个中间元件13、25、57上。此外，各携动凸缘22、24具有至少一个至少近似相对于旋转轴线4轴向延伸的固定孔20a、b、c、d，各叶轮壳10、12的至少一个相对于旋转轴线4轴向延伸的固定销18a、b、c、d伸入到所述固定孔中。在图1中所示的根据第一实施例的中间元件13在此实施为补偿片13，其中，补偿片13至少部分地由弹性材料制造。在此，弹性材料例如可以是由至少一个弹性体和/或另一材料(例如钢和/或塑料)构成的层状复合体。

此外，壳体3在压缩机室30的区域中具有环绕的第一侧通道19和/或环绕的第二侧通道21。在此，多个输送单元5在压缩机轮2中绕着旋转轴线4在壳体3的几乎完全环绕着旋转轴线4的压缩机室30中环绕地延伸。在此，侧通道19、21在壳体3中沿旋转轴线4的方向这样延伸，使得这些侧通道相对于输送单元5轴向地在两侧延伸。在此，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延伸，其中，在壳体3中未构造有侧通道19、21的部分区域中形成壳体3中的中断区域15。

驱动轴9以一端部轴向于旋转轴线4至少万向节式地与驱动器6连接。在此，第一轴承27在驱动轴9的外径上轴向地位于驱动器6和压缩机轮2之间的区域中，并且第二轴承47位于压缩机轮2的背离驱动器6的一侧上。轴承27、47可以是滚动轴承27、47、尤其是球轴承27、47。此外，壳体3形成气体进入开口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尤其通过至少一个侧通道19、21相互流体连接。

一旦转矩从驱动器6被传递到压缩机轮2上，则压缩机轮2被置于旋转运动中并且至少一个输送单元28在旋转运动中环绕着旋转轴线4运动通过壳体3中的压缩机室30。在此，已经处于压缩机室30中的气态介质通过输送单元28一起运动并且在此被输送和/或压缩。此外，在输送单元28与至少一个侧通道19、21之间发生气态介质的运动、尤其流动交换。在此，对于输送效果决定性的是，在运行中可以在各侧通道19、21内形成循环流动50。在此，壳体3相对于旋转轴线4径向地分别具有第一和第二端面32、34，所述第一和第二端面分别面向压缩机轮2。在此，在尤其是位于各端面32、34之间的间隙面的区域中，在壳体3和压缩机轮2之间分别形成第一和第二功能相关的间隙尺寸36、38。

借助功能相关的间隙尺寸36、38实现，侧通道19、21被包封(gekapselt)并且因此彼此气动分离。在此，压缩机轮2和壳体3、尤其壳体上部分7和/或壳体下部分8形成对应的功能相关的间隙尺寸36、38，这些间隙尺寸这样小，使得气态介质不能通过各间隙尺寸36、38和/或不能经各间隙流过。在此，所提及的面配对32、34通常相对彼此具有尽可能小的间隙。此外，气态介质、尤其是来自燃料电池系统37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之前的区域中被吸入。在此，气态介质在完成流过侧通道压缩机1的气体排出开口16之后被导出并且流回到燃料电池系统37中。此外，示出对称轴线48，该对称轴线正交于旋转轴线4并且对称地居中穿过压缩机轮2的截面几何形状地延伸。

此外，在图1中示出，例如第一叶轮壳10以第三端面40和/或第二叶轮壳12以第四端面42分别与第一携动凸缘22的第五端面44和/或第二携动凸缘24的第六端面46贴靠、尤其几乎轴向于旋转轴线4地贴靠。此外示出，位于叶轮壳10、12之间的补偿片13例如与第一叶轮壳10的第七端面54和第九端面58贴靠和/或例如与第二叶轮壳12的第八端面56和第十端面60贴靠、尤其几乎轴向于旋转轴线4地贴靠。在此，相对于旋转轴线4轴向地作用的预紧力通过面40、42、44、46、54、56、58、60作用到各构件10、12、13、22、24上并且负责压缩机轮2的稳定的装配组合，其中，大的转矩也可以在驱动器6侧传递到压缩机轮2上。

此外，在图1中示出，壳体上部分7具有环绕着旋转轴线4的柱形环圈23并且壳体下部分8具有绕着旋转轴线4环绕的柱形凸肩26，其中，柱形凸肩26以其背离旋转轴线4的外周面朝向柱形环圈23的面向旋转轴线4的内表面。在此，相对于旋转轴线4径向地延伸的补偿间隙43相对于旋转轴线4轴向地位于壳体下部分8的凸肩26的前表面和壳体上部分7的前表面之间。此外，相对于旋转轴线4径向地延伸的调整片29相对于旋转轴线4轴向地位于壳体上部分7的环圈23的贴靠面33和壳体下部分8的前表面之间。在此，尤其可以借助调整片29来调整在压缩机轮2与壳体3之间的至少各一个间隙尺寸36、38。在此，壳体上部分7和/或壳体下部分8和/或携动凸缘22、24和/或驱动轴9至少部分地由金属材料制造，其中，这些构件具有至少近似相同的热膨胀系数。在此，金属材料可以是铝和/或钢和/或金属合金。

由于构件壳体上部分7和/或壳体下部分8和/或携动凸缘22、24和/或驱动轴9由尤其具有至少近似相同的热膨胀系数的金属材料实施，这些构件在温度升高时沿旋转轴线4的方向至少近似相同强度地膨胀并且在温度降低时至少近似相同强度地收缩。因为压缩机轮2和尤其叶轮壳10、12至少部分地由塑料制造，所以它们具有不同的热膨胀系数。因此，与壳体上部分7和/或壳体下部分8和/或携动凸缘22、24和/或驱动轴9相比，在温度变化时，叶轮壳10、12的宽度不同地变化。这又可能导致各功能相关的间隙尺寸36、38的这种扩宽，由此将不再确保侧通道19、21彼此包封和因此流体和/或气动分离。另一方面，在间隙尺寸36、38由于温度变化和侧通道压缩机1的构件的不同热膨胀系数而减小的情况下，各功能相关的间隙尺寸36、38可能变得这样小，使得压缩机轮2和壳体3相互接触，由此上述构件损坏和/或压缩机轮2被卡在壳体3中和因此侧通道压缩机1不再能够正常工作。由于在两个叶轮壳10、12之间使用补偿片13，其中，补偿片13至少部分地由弹性材料制造，与构件壳体上部分7和/或壳体下部分8和/或携动凸缘22、24和/或驱动轴9相比，可以这样补偿构件叶轮壳10、12的不同的宽度变化，使得补偿片13至少几乎沿旋转轴线4的方向被压在一起和/或彼此拉开。以这种方式，在经历不同温度区域时，压缩机轮2的整个宽度45可以这样地匹配，使得所述功能相关的间隙尺寸36、38保持不变并且因此与侧通道压缩机1的构件的温度和不同热膨胀系数无关。

此外，在图1中示出，驱动器6具有相对于旋转轴线4轴向延伸的转子17，其中，转子17力锁合地和/或形状锁合地与驱动轴9连接，尤其借助压配合。转子17的包封使得没有氢气可以从侧通道压缩机到达周围环境中，这例如会导致与氧气的反应和氢氧爆鸣气体效应，该效应又可能损坏侧通道压缩机和/或整个车辆的其它构件。此外，驱动器6具有环绕着旋转轴线4的定子11，其中，定子11在外部环绕着转子17和/或转子17位于定子11的内径之内。通过定子11的通电可以驱动转子17并且尤其使转子处于旋转运动中。通过使用定子壳体39实现定子11相对于周围环境影响和/或相对于外部的湿气和污染的包封。在此，转子壳体41和/或定子壳体39可以固定在侧通道压缩机1的壳体3上、尤其拧紧到壳体上。

图2示出压缩机轮2的叶轮壳10、12以及具有补偿片13的输送单元5的在图1中用A-A和B-B标出的截面。此外，在图2中示出对称轴线48，该对称轴线相对于旋转轴线4径向地延伸并且穿过叶轮2。在此，径向地环绕着旋转轴线4的间隙52相对于旋转轴线4轴向地并且在对称轴线48的高度上并至少近似平行于对称轴线地在叶轮壳10、12之间延伸。在此，补偿片13布置在该间隙52中并且至少几乎完全填满该间隙。在此，在两个叶轮叶片55之间分别形成输送单元5。在各叶轮壳10、12中的至少一个开口53在此连接侧通道19、21，所述开口至少近似相对于旋转轴线4轴向地延伸。此外，气态介质可以从压缩机轮2流入到各侧通道19、21中和/或从各侧通道19、21流回到压缩机轮2的各输送单元5中。此外，补偿片13也具有至少两个开口53，这两个开口至少近似相对于旋转轴线4轴向地延伸，其中，补偿片13的各开口53至少近似完全被叶轮壳10、12中的对应开口53覆盖。以这种方式，借助叶轮壳10、12中的各输送单元5和补偿片13中的开口53可以建立侧通道19、21的相对于旋转轴线4轴向地穿过压缩机轮2的流体连接。

在此，叶轮叶片55的V形成型的对称性通过对称轴线48对称地镜像。一旦压缩机轮2借助驱动器6从静止位置被置于旋转运动中，则叶轮叶片55的各端侧将位于输送单元28中的气态介质、尤其是氢气在旋转方向上从气体进入开口14的区域压向气体排出开口16的区域，其中，发生气态介质的加速和/或压缩。在此，气态介质在旋转方向上从输送单元28离开对称轴线48被压到各侧通道19、21中，其中，气态介质被置于循环流动50中，并且其中，以一速度从输送单元28中流出的气态介质在各侧通道19、21中遇到更缓慢流动的气态介质。在此，介质的该侧通道流动比介质的输送单元流动更缓慢，其中，由于所引起的离心力差产生从输送单元28中的介质到侧通道19、21中的介质上的力。在此，在两种介质之间发生脉冲交换并且通过置于循环流动50中的气态介质将能量通过脉冲交换传递到输送流上，其中，所述输送流尤其是位于各侧通道19、21中的静止的气态介质。在此，实现了速度能向压力能的转化。在此，能量传递在各环绕的侧通道19、21的整个长度上多次进行并且与叶轮叶片55和输送单元5的数量有关。因此，能够在位于输送单元28中的气态介质和位于各侧通道19、21中的气态介质之间实现大的能量传递并且线性地在周边上通过脉冲交换实现压力建立。

此外，在具有至少一个侧通道19、21的侧通道压缩机1的根据本发明的构型上有利的是，在侧通道压缩机1失效时，即使压缩机轮2停止并且因此不存在燃料电池系统37的输送由于失效的侧通道压缩机1完全导致停止的危险，气态介质也可以流过至少一个侧通道19、21。当在燃料电池系统37中、尤其通过燃料电池系统37的其它部件维持待输送介质的高压、高输送率时，尤其是这种情况。

图3示出在图2中用C-C标出的具有至少两个开口53的补偿片13的侧视图。在此，补偿片13具有内轮廓49，该内轮廓环形地绕着旋转轴线4延伸。此外，补偿片13具有外轮廓51，该外轮廓环形地绕着旋转轴线4延伸并且相对于内轮廓49具有更大的直径。在此，内轮廓49借助至少两个连接肋62与外轮廓51连接，其中，这些连接肋62至少近似相对于旋转轴线4径向地延伸。在此，连接肋62环绕着旋转轴线4布置在内轮廓49与外轮廓51之间。在连接肋62之间，补偿片13形成多个开口53。在此，连接肋62的在旋转轴线4的方向上延伸的端面54、56与各叶轮壳10、12的叶轮叶片55的在旋转轴线4的方向上延伸的端面58、60贴靠。

图4示出根据第二实施例的根据本发明的压缩机轮2的示意性剖视图。在该实施例中，径向地环绕着旋转轴线4的间隙52也相对于旋转轴线4轴向地位于叶轮壳10、12之间，然而其中，中间元件25实施为至少一个环绕着旋转轴线4的O形环25，并且其中，至少一个该O形环25布置在间隙52的增大的间隙区域28中。在此，增大的间隙区域28通过增大叶轮壳10、12中的间隙52实现。以这种方式可以防止正交于旋转轴线4并且延伸穿过两个叶轮壳10、12之间的可能的泄漏流。这提供了以下优点：在压缩机室30中不出现流动损失并且因此可以提高侧通道压缩机1的效率。

在此，外O形环25a和内O形环25b可以分别位于叶轮壳10、12之间的增大的间隙区域28中，其中，借助使用两个O形环25a、b可以实现侧通道19、21的有效的气动和/或液压分离。在此，O形环25a、b这样弹性地实施，使得它们可以被压缩并且弹性地又扩宽回到初始形状中。这样，以这种方式，压缩机轮2的整个宽度45能够在经历不同的温度区域时这样地匹配，使得与功能相关的间隙尺寸36、38保持不变或至少几乎不改变，而与侧通道压缩机1的其它构件的温度和/或不同热膨胀系数无关。

图5示出在图4中用A-A和B-B标出的压缩机轮2的叶轮壳10、12以及输送单元5的截面，但没有相应的补偿片13。在此，在所示的截面中，仅间隙52位于对应的叶轮壳10、12之间，其中，间隙52至少平行于对称轴线48延伸。在此，叶轮壳10、12之间的间距借助在该平面中不可见的至少一个O形环25来保持。在此，各叶轮壳10、12借助各携动凸缘22、24至少近似相对于旋转轴线4平行地压向彼此并且通过至少一个O形环25至少间接地相互贴靠，然而其中，在携动凸缘22、24之间形成间隙52和/或增大的间隙区域28(在图4中示出)。

图6示出根据第三实施例的根据本发明的压缩机轮的示意性剖视图。在此，径向地环绕着旋转轴线4的间隙52相对于旋转轴线4轴向地位于叶轮壳10、12之间，其中，中间元件57实施为至少一个环绕着旋转轴线4的软管状的环57，该环在其内部具有空腔59，其中，至少一个所述软管状的环57布置在间隙52的增大的间隙区域28中。由于具有空腔59的软管状的环57的实施方式，可以补偿各叶轮壳10、12的宽度的由温度引起的较大变化，使得压缩机轮2的总宽度45不改变或者压缩机轮2的总宽度45仅这样改变，使得功能相关的间隙尺寸36、38至少几乎保持不变并且不如此强烈地增大或减小，使得侧通道19、21的包封取消或者压缩机轮2与壳体3接触。

图7示出根据第四实施例的根据本发明的压缩机轮2的示意性剖视图。在此，各一个槽31相对于旋转轴线4轴向地位于叶轮壳10、12之间，其中，弹簧元件35、尤其是碟形弹簧35布置在所述至少一个槽31中。在此，所述至少一个槽31环绕着旋转轴线4至少部分地构造在两个叶轮壳10、12中的每一个中，其中，各槽31可以在对称轴线48的方向上分别在第一叶轮壳10中相对于第二叶轮壳12错开地布置。以这种方式，可以实现弹簧元件35在压缩机轮2中的导向。在此，弹簧元件35借助弹簧力将叶轮壳10、12在轴向上彼此压开并且压向各携动凸缘22、24。以这种方式，除由至少一个O形环25的弹性而引起的力以外，另一弹簧力可以作用到叶轮壳10、12上。

Claims (14)

1.一种用于燃料电池系统(37)的侧通道压缩机(1)，用于输送和/或压缩气态介质、尤其是氢气，所述侧通道压缩机具有：

壳体(3)；

位于所述壳体(3)中的压缩机室(30)，所述压缩机室具有环绕的至少一个侧通道(19,21)；

位于所述壳体(3)中的压缩机轮(2)，所述压缩机轮可旋转地绕着旋转轴线(4)布置，其中，所述压缩机轮(2)在其周边上具有布置在所述压缩机室(30)的区域中的输送单元(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气体排出开口通过所述压缩机室(30)、尤其所述至少一个侧通道(19,21)相互流体连接，其中，所述壳体(3)相对于所述旋转轴线(4)径向地分别具有第一和第二端面(32,34)，所述第一和第二端面分别面向所述压缩机轮(2)，并且其中，在间隙面的区域中分别形成第一和第二功能相关的间隙尺寸(36,38)，

其特征在于，所述压缩机轮(2)多件式地构造并且具有第一叶轮壳(10)和第二叶轮壳(12)，其中，所述第一叶轮壳和第二叶轮壳尤其相对于所述旋转轴线(4)轴向地彼此并排地布置并且分别至少部分地由塑料制造。

2.根据权利要求1所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述压缩机轮(2)除所述叶轮壳(10,12)外还具有至少一个中间元件(13,25,57)，其中，所述中间元件(13,25,57)位于所述第一叶轮壳(10)和所述第二叶轮壳(12)之间。

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，所述压缩机轮(2)借助至少两个环绕的携动凸缘(22,24)与驱动轴(9)连接，其中，各携动凸缘(22,24)以其内径相对于所述旋转轴线(4)径向地与所述驱动轴(9)力锁合地连接、尤其借助压配合连接，并且其中，各携动凸缘(22,24)至少近似相对于所述旋转轴线(4)轴向地与各叶轮壳(10,12)贴靠。

4.根据权利要求3所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述携动凸缘(22,24)固定在所述驱动轴(9)上，使得所述携动凸缘分别将相对于所述旋转轴线(4)轴向地延伸的预紧力施加到各叶轮壳(10,12)和/或至少一个中间元件(13,25,57)上。

5.根据权利要求3所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，各携动凸缘(22,24)具有至少一个至少近似相对于旋转轴线(4)轴向地延伸的固定孔(20a、b、c、d)，各叶轮壳(10,12)的至少一个相对于所述旋转轴线(4)轴向地延伸的固定销(18a、b、c、d)伸入所述固定孔中。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述中间元件(13)实施为补偿片(13)，其中，所述补偿片(13)至少部分地由弹性材料制造。

7.根据权利要求6所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述补偿片(13)具有至少两个开口(53)，这两个开口至少近似相对于所述旋转轴线(4)轴向地延伸，其中，借助各开口(53)建立所述侧通道(19,21)的相对于所述旋转轴线(4)轴向地穿过所述压缩机轮(2)中的各输送单元(5)的流体连接。

8.根据前权利要求中任一项所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述壳体(3)具有壳体上部分(7)和壳体下部分(8)，其中，所述壳体上部分(7)具有环绕着所述旋转轴线(4)的柱形环圈(23)并且所述壳体下部分(8)具有环绕着所述旋转轴线(4)的柱形凸肩(26)，并且所述环圈(23)包围所述凸肩(26)。

9.根据权利要求8所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，相对于所述旋转轴线(4)径向地延伸的补偿间隙(43)相对于所述旋转轴线(4)轴向地位于所述壳体下部分(8)的凸肩(26)与所述壳体上部分(7)之间，和/或

相对于所述旋转轴线(4)径向地延伸的调整片(29)相对于所述旋转轴线(4)轴向地位于所述壳体上部分(7)的环圈(23)的贴靠面(33)与所述壳体下部分(8)的前表面之间，其中，尤其可以借助所述调整片(29)至少分别调整在所述压缩机轮(2)和所述壳体(3)之间的间隙尺寸(36,38)。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，径向地环绕着所述旋转轴线(4)的间隙(52)相对于所述旋转轴线(4)轴向地位于所述叶轮壳(10,12)之间，其中，所述中间元件(25)实施为环绕着所述旋转轴线(4)的至少一个O形环(25)，并且其中，所述至少一个O形环(25)布置在所述间隙(52)的增大的间隙区域(28)中。

11.根据权利要求2至9中任一项所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，径向地环绕着所述旋转轴线(4)的间隙(52)相对于所述旋转轴线(4)轴向地位于所述叶轮壳(10,12)之间，其中，所述中间元件(57)实施为环绕着所述旋转轴线(4)的至少一个软管状的环(57)，该环在其内部具有空腔(59)，其中，所述至少一个软管状的环(57)布置在所述间隙(52)的增大的间隙区域(28)中。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，至少一个槽(31)相对于所述旋转轴线(4)轴向地位于所述叶轮壳(10,12)之间，其中，弹簧元件(35)、尤其碟形弹簧(35)布置在所述至少一个槽(31)中，其中，所述弹簧元件(35)借助弹簧力将所述叶轮壳(10,12)在轴向上彼此压开并且压向各携动凸缘(22,24)。

13.根据权利要求3至8中任一项所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述壳体上部分(7)和/或所述壳体下部分(8)和/或所述携动凸缘(22,24)和/或所述驱动轴(9)至少部分地由金属材料制造，其中，这些构件具有至少近似相同的热膨胀系数。

14.根据权利要求13所述的侧通道压缩机(1)，其特征在于，所述金属材料是铝和/或钢和/或金属合金。

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