CN216691587U - 增压设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种增压设备，其具有壳体、至少一个叶轮和至少一个轴向轴承。所述叶轮在此形成所述轴向轴承的一部分。

Description

增压设备
技术领域
本实用新型涉及一种具有轴向轴承的增压设备。
背景技术
越来越多较新一代的车辆配备有增压设备，以便实现需求目标和法律要求。在开发增压设备时，不仅单独的部件而且整个系统都要在其可靠性和效率方面进行优化。
已知的增压设备大多具有至少一个带有压缩机轮的压缩机，该压缩机轮与驱动单元借由共用的轴相连。压缩机压缩为了燃烧发动机或为了燃料电池所吸入的新鲜空气。由此提高发动机可用于燃烧的或者燃料电池可用于反应的空气或氧气量。这进而促进燃烧发动机或燃料电池的功率的提升。
增压设备可以配备有不同的驱动单元。在现有技术中已知尤其电增压器(E-Lader)，其中压缩机通过电动马达来驱动，以及排气涡轮增压器，其中压缩机通过排气涡轮机来驱动。也使用两种驱动单元的组合。在现有技术中，由压缩机轮、轴和驱动单元构成的系统常规而言通过径向和轴向的空气轴承支承在轴承壳体中。已知的系统经常导致增加的结构空间需求以及设计限制。
本实用新型的目的是提供一种结构更紧凑的增压设备。
实用新型内容
本实用新型涉及一种增压设备。
该增压设备包括壳体、至少一个叶轮和至少一个轴向轴承。叶轮在此形成轴向轴承的一部分。换句话表达，这意味着轴向轴承的功能部件整合到叶轮中。也就是说，叶轮承担轴向轴承的部分功能。因此，通常可以节省额外需要的部件，例如与叶轮安置在共同的轴上的额外的轴承垫圈。由此产生更少的部件数量和更小的结构空间需求，尤其在轴向方向上更小的结构空间需求。这最终实现了更紧凑的增压设备。
在增压设备的设计方案中，轴向轴承可以是空气轴承。与例如油润滑的轴承相比，空气轴承不需要油供给并且也不必完全密封。因此，空气轴承、即轴向轴承也可以更灵活地布置在增压设备的不同区域中。尤其对于在燃料电池中使用而言，空气支承是有利的，因为燃料电池不允许被异物污染，以便不存在损坏或功能失效的风险。在油润滑支承的情况下，这只能通过完全的油密性来确保，这无法或只能以很大的努力才能实现。因此，空气支承、尤其是在与燃料电池一起使用的情况下也实现了更可靠的驱动系统。
在增压设备的可与前一设计方案组合的设计方案中，轴向轴承可以沿轴向方向构造在叶轮与壳体之间。在此，壳体可以形成轴向轴承的一部分。换句话表达，这意味着轴向轴承的功能部件整合到壳体中。也就是说，壳体承担轴向轴承的部分功能。因此，壳体和叶轮(见上文)都形成轴向轴承的一部分。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，轴向轴承可以包括至少一个波浪形膜(Wellenfolie)和/或至少一个平滑膜。附加地，波浪形膜和平滑膜可以在轴向方向上直接相邻地彼此贴靠地布置。替代地或附加地，波浪形膜可以在轴向方向上与壳体直接相邻地布置。在此，平滑膜可以在轴向方向上与叶轮相邻地布置。替代地或附加地，波浪形膜可以贴靠在壳体上并且被设计成使得平滑膜在轴向方向上抵着叶轮被预紧。通过这些有利的实施方案，在增压设备的运行中可以在叶轮与平滑膜之间产生非常窄的气隙，由此可以在叶轮与壳体之间或在叶轮与平滑膜之间产生支承作用。
在增压设备包括至少一个波浪形膜和/或至少一个平滑膜的设计方案中，波浪形膜可以被设计成能够通过平滑膜在轴向方向上的运动而在平滑膜与壳体之间被弹性压缩，从而在运行中能够沿轴向方向在叶轮与平滑膜之间形成气隙。换言之也就是说，当增压设备停止运行时，平滑膜可以被布置成直接贴靠在叶轮上。在运行期间，通过平滑膜沿轴向方向朝向波浪形膜和朝向与波浪形膜相邻的壳体的运动(该运动由于波浪形膜的弹性压缩能力而得以实现)，可以沿轴向方向在平滑膜与叶轮之间形成气隙。该气隙产生支承作用并且与仍然贴靠在叶轮上的平滑膜或滚动轴承相比实现了非常小的摩擦。
替代地或附加地，波浪形膜和/或平滑膜可以分别包括至少一个固定元件。固定元件被设计成能够与壳体的几何元件进行接合，以便固定波浪形膜和/或平滑膜以防止在周向方向上的错位和/或在径向方向上的错位。固定元件和/或几何元件尤其可以被设计为波浪形膜和/或平滑膜或壳体的留空部和/或隆起部。替代地或附加地，相应的固定元件可以在安装状态下沿轴向方向从波浪形膜和/或相应的平滑膜突出。固定元件尤其可以被构造为片形的隆起部，该隆起部在径向方向和轴向方向上延伸。替代地或附加地，固定元件可以被构造为销形的隆起部，该隆起部大部分沿轴向方向延伸。替代地或附加地，波浪形膜和/或平滑膜可以被壳体固定以防止在径向方向上的错位。替代地或附加地，固定元件可以被构造为留空部，并且几何元件可以被构造为隆起部，该隆起部可以与该留空部进行接合。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，壳体可以包括台阶形凸肩，该台阶形凸肩布置在壳体的沿轴向方向朝向叶轮的表面上。台阶形凸肩可以环形地围绕叶轮的轴线延伸。在此，台阶形凸肩可以在轴向轴承的外周的径向外部沿轴向方向从壳体突出。替代地或附加地，台阶形凸肩可以在轴向轴承的内周的径向内部沿轴向方向从壳体突出。替代地或附加地，壳体可以包括台阶形凸肩，该台阶形凸肩布置在壳体的沿轴向方向朝向叶轮的表面上。台阶形凸肩可以环形地围绕叶轮的轴线延伸。在此，台阶形凸肩可以在波浪形膜的外周的径向外部和/或在平滑膜的外周的径向外部沿轴向方向从壳体突出。替代地或附加地，台阶形凸肩可以在波浪形膜的内周的径向内部和/或在平滑膜的内周的径向内部沿轴向方向从壳体突出。一方面，台阶形凸肩提供了防止轴向轴承或轴承膜在周向方向和/或径向方向上发生错位的可能性。另一方面，由此可以在轴向轴承和/或轴承膜的径向内部和/或径向外部减小沿轴向方向在叶轮与壳体之间的间隙。尤其可以通过台阶形凸肩在轴向方向上朝向叶轮的突出来减少或防止空气迎面或在下方流至波浪形膜。因此可以确保，在运行中，支承空气的大部分在轴向上在平滑膜与叶轮之间流动。由此可以改善轴向轴承的功能性。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，壳体可以包括沿轴向方向形成的凹部，该凹部在壳体的沿轴向方向朝向叶轮的表面上环形地围绕叶轮的轴线延伸。在此，凹部可以被设计成容纳轴向轴承或者形成其一部分。换句话表达，轴向轴承可以被凹部固定以防止错位或者可以被插入到该凹部中。替代地或附加地，壳体可以包括沿轴向方向形成的凹部，该凹部在壳体的沿轴向方向朝向叶轮的表面上环形地围绕叶轮的轴线延伸。在此，凹部可以被设计成容纳波浪形膜和/或平滑膜。通过这些有利的设计方案可以为轴承膜提供轴向空间。因此，可以减小增压设备在轴向方向上的尺寸。此外，如上文已经结合台阶形凸肩所提到的那样，可以减小间隙，并且因此可以改善轴向轴承相对于不期望的空气流动的密封。由此，空气流动可以在运行中有针对性地流向或引导到所期望的区域中、尤其是在轴向上在平滑膜与叶轮之间。由此可以改善轴向轴承的功能性。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，轴向轴承可以环形地构造。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，波浪形膜和/或平滑膜可以环形区段状地构造。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，叶轮可以包括叶轮后壁。在此，轴向轴承可以在轴向方向上构造在叶轮后壁与壳体之间。叶轮后壁在此可以形成轴向轴承的一部分。替代地或附加地，轴向轴承可以在轴向方向上构造在叶轮后壁与壳体的叶轮壳体后壁之间。叶轮壳体后壁在此可以形成轴向轴承的一部分。替代地或附加地，叶轮壳体后壁可以与壳体的轴承壳体一体成型。也就是说，叶轮后壁和/或叶轮壳体后壁承担轴向轴承的部分功能。因此，壳体或叶轮壳体后壁以及叶轮或叶轮后壁(参见上文)都形成轴向轴承的一部分。由此，通常可以节省额外所需的部件，例如与叶轮安置在共同的轴上的额外的轴承垫圈。也就是说，轴向轴承可以部分地由在增压设备中已经存在的部件形成。由此产生更少的部件数量和更小的结构空间需求，尤其在轴向方向上更小的结构空间需求。这最终实现了更紧凑的增压设备。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，轴向轴承可以构造为具有笔直的横截面。替代地或附加地，叶轮后壁、波浪形膜、平滑膜和/或叶轮壳体后壁可以构造为具有(基本上)笔直的横截面。
在叶轮包括叶轮后壁的增压设备的设计方案中，叶轮可以包括遮盖元件。在此，遮盖元件可以沿轴向方向与叶轮后壁对置地布置在叶轮上并且与叶轮不可相对旋转地连接。替代地或附加地，遮盖元件可以环形地围绕叶轮的轴线延伸。附加地，遮盖元件可以包括圆形的中央开口。替代地或附加地，遮盖元件可以与叶轮一体成型。
在叶轮包括遮盖元件的增压设备的设计方案中，轴向轴承可以在轴向方向上构造在遮盖元件与壳体之间。在此，遮盖元件可以形成轴向轴承的一部分。替代地或附加地，轴向轴承可以在轴向方向上构造在遮盖元件与壳体的叶轮壳体的叶轮壳体壁之间。叶轮壳体壁在此可以形成轴向轴承的一部分。替代地或附加地，叶轮壳体壁可以包括沿轴向方向和/或沿径向方向朝向遮盖元件的表面，该表面环形地围绕叶轮的轴线延伸。叶轮壳体壁的表面在此可以形成轴向轴承的一部分。也就是说，遮盖元件和/或叶轮壳体壁或其表面承担轴向轴承的部分功能。因此，壳体或叶轮壳体壁或其表面以及叶轮或遮盖元件(见上文) 都形成轴向轴承的一部分。由此，通常可以节省额外所需的部件，例如与叶轮安置在共同的轴上的额外的轴承垫圈。也就是说，轴向轴承可以部分地由在增压设备中已经存在的部件形成。在此，遮盖元件可以较薄地构造在叶轮叶片的沿轴向方向的外部几何结构上。此外，遮盖元件可以遵循叶轮叶片的轮廓。因此，对于遮盖元件，在轴向方向上不需要或者仅需要最小的附加空间。如已经提到的那样，遮盖元件也可以与叶轮一体地制造。由此产生更少的部件数量和更小的结构空间需求，尤其在轴向方向上更小的结构空间需求。这最终实现了更紧凑的增压设备。
在叶轮包括遮盖元件的增压设备的设计方案中，轴向轴承可以构造为具有笔直的横截面。替代地或附加地，遮盖元件、波浪形膜、平滑膜和叶轮壳体壁和/或表面可以构造为具有(基本上)笔直的横截面。
替代地，轴向轴承可以构造为具有弯曲的横截面。替代地或附加地，遮盖元件、波浪形膜、平滑膜和/或叶轮壳体壁或叶轮壳体壁的表面可以构造为具有弯曲的横截面。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，增压设备可以包括第一轴向轴承和第二轴向轴承。附加地，第一轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在叶轮后壁与壳体之间。在此，第二轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在遮盖元件与壳体之间。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，至少叶轮的形成轴向轴承的一部分的部分可以具有涂层。在增压设备具有遮盖元件的设计方案中，至少遮盖元件的形成轴向轴承的一部分的部分可以具有涂层。涂层可以包括DLC(“Diamond-Like-Carbon，类金刚石碳”)、氮化钛、氮化铬和/或碳氮化铬中的至少一种。在叶轮上和/或在遮盖元件上的涂层具有如下优点：其使相应构件的表面更硬和/或降低在这些表面区域中的摩擦系数。因此，涂层一方面以有利的方式用作防止磨损的保护层，并且另一方面可以使摩擦最小化，尤其是在增压设备高速转动时使摩擦最小化。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，增压设备可以包括第一叶轮、第二叶轮和轴。在此，第一叶轮和第二叶轮可以分别不可相对旋转地安装在轴的端部上并且借由轴旋转地彼此连接。
在增压设备包括第一轴向轴承和第二轴向轴承并且可以与前一设计方案组合的增压设备的设计方案中，第一叶轮可以是第一轴向轴承的一部分。在此，第一轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在叶轮后壁与壳体之间。
在增压设备的可与前一设计方案组合的设计方案中，第一叶轮可以是第二轴向轴承的一部分。在此，第二轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在遮盖元件与壳体之间。
替代地，第二叶轮可以是第二轴向轴承的一部分。在此，第二轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在叶轮后壁与壳体之间。替代地，第二轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在遮盖元件与壳体之间。
在增压设备包括第一轴向轴承、第二轴向轴承、第一叶轮、第二叶轮和轴的增压设备的替代的设计方案中，第一叶轮可以是第一轴向轴承的一部分。在此，第一轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在遮盖元件与壳体之间。
在增压设备的可与前一设计方案组合的设计方案中，第二叶轮可以是第二轴向轴承的一部分。在此，第二轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在叶轮后壁与壳体之间。替代地，第二轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在遮盖元件与壳体之间。
在增压设备包括第一轴向轴承、第二轴向轴承、第一叶轮、第二叶轮和轴的增压设备的替代的设计方案中，第二叶轮可以是第一轴向轴承的一部分和第二轴向轴承的一部分。在此，第一轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在叶轮后壁与壳体之间。此外，第二轴向轴承可以是根据前述设计方案中的任一项构造的，其中该轴向轴承在轴向方向上构造在遮盖元件与壳体之间。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，叶轮可以是压缩机轮或涡轮。
在增压设备包括第一叶轮、第二叶轮和轴的增压设备的设计方案中，第一叶轮可以是压缩机轮并且第二叶轮可以是涡轮。替代地，第一叶轮可以是涡轮，并且第二叶轮可以是压缩机轮。替代地，第一叶轮和第二叶轮可以是压缩机轮。在后一种情况下，这两个压缩机轮可以彼此联接，使得它们一起形成两级压缩机系统。
在增压设备的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中，壳体可以包括第一叶轮壳体和第二叶轮壳体。在此，第一叶轮壳体可以是压缩机壳体并且第二叶轮壳体可以是涡轮机壳体。替代地，第一叶轮壳体可以是涡轮机壳体并且第二叶轮壳体可以是压缩机壳体。替代地，第一叶轮壳体和第二叶轮壳体可以是压缩机壳体。
附图说明
图1示出了具有已知的轴向轴承的增压设备的侧截面视图；
图2示出了在第一实施方式中的根据本实用新型的具有轴向轴承的增压设备的侧截面视图；
图3A示出了在第二实施方式中的根据本实用新型的具有轴向轴承的增压设备的侧截面视图，该增压设备具有2D叶轮；
图3B示出了图3A的根据本实用新型的增压设备的侧截面视图的局部截取部分，然而该增压设备具有3D叶轮而不是2D叶轮；
图3C示出了第二实施方式的根据本实用新型的具有遮盖元件的增压设备的任意叶轮的前视图；
图4A-图4B示出了第二实施方式的根据本实用新型的增压设备的2D叶轮的示意性的局部截取部分，该增压设备具有轴承膜和壳体的示例性设计方案；
图5A-图5F示出了轴承膜和紧固元件或者错位固定装置的各种设计方案的示意图；
图6示出了根据本实用新型的具有燃料电池的增压设备的示意图。
具体实施方式
在本申请的上下文中，表达“轴向”和“轴向方向”指的是叶轮或者轴向轴承的一个轴线。参照附图(例如参见图1或图2)，轴向方向以附图标记22示出。径向方向24在此与叶轮或轴向轴承的轴线有关。同样，周向或周向方向26与叶轮或轴向轴承的轴线有关。
图1示出了具有两个叶轮40和一个电动马达70的已知的增压设备20。在此，示例性的已知的增压设备20(如上所述)由电动马达 70和涡轮40(两个叶轮40中的一个)驱动。在此，另一个叶轮40 是压缩机轮40，该压缩机轮借由轴50与电动马达70和涡轮40不可相对旋转地连接并且能够被这两者驱动。在此示出的涡轮40仅示出示意图。几何比例可以与在此示出的附图中不同地设计。尤其涡轮40 的轮外直径与轮内直径的比例可以比这里示出的要小。在此示出的涡轮40也可以是第二压缩机轮40。在这种情况下，两个压缩机轮40被电动马达70驱动。在此，这两个压缩机轮40可以彼此联接，使得它们一起形成两级压缩机系统。叶轮40、轴50和电动马达70由增压设备20的壳体60包围。壳体60包括分别具有一个叶轮壳体后壁63的两个叶轮壳体62(例如压缩机壳体和涡轮机壳体或替代地两个压缩机壳体)以及轴承壳体64，该轴承壳体沿轴向方向22布置在这两个叶轮壳体62之间。由轴50和叶轮40构成的系统借由在轴承壳体64的区域中的已知的轴向轴承系统和径向轴承系统支承在壳体60中。径向轴承系统包括两个径向轴承80，这两个径向轴承沿轴向方向22侧向地在电动马达70的右侧和左侧在轴50与轴承壳体64之间布置在轴承壳体64的留空部中。在此，轴向轴承系统包括两个轴向轴承30a、30b，这两个轴向轴承在轴向方向22上布置在位于轴50上的轴承垫圈32 的两侧、即其右侧和左侧。轴承垫圈32在此沿轴向方向22位于这两个叶轮壳体后壁63中的一个与轴承壳体64的沿轴向方向22指向相应的叶轮壳体后壁63的表面之间。在此，这两个轴向轴承30a、30b沿轴向方向22构造在轴承垫圈32与叶轮壳体后壁63之间，或者沿轴向方向22构造在轴承垫圈32与轴承壳体64的沿轴向方向22指向相应的叶轮壳体后壁63的表面之间。轴向轴承系统和轴向轴承30a、30b 相应地位于叶轮壳体62之外。轴向轴承30a、30b分别包括至少两个轴承膜34a/34b、36a/36b，其中至少一个轴承膜分别是波浪形膜34a、 34b，并且至少另一个轴承膜分别是平滑膜36a、36b。
相应地，图2示出了在第一实施方式中的根据本实用新型的增压设备10。类似于图1中的增压设备，图2的根据本实用新型的增压设备10的示例性实施方式具有相似的构件和元件，尽管它们可以部分相同地实施，但为了更清楚的区分而具有不同的附图标记。然而，在同样如图2那样示出了根据本实用新型的增压设备10的设计方案的图 3A至图5F中，相同的特征设有与图2中相同的附图标记。
增压设备10包括两个叶轮100和一个电动马达700。在此，电动马达700和第一叶轮100a、100b用于驱动另一第二叶轮100a、100b，该另一第二叶轮借由轴400与电动马达700和/或第一叶轮100a、100b 连接。然而，在替代的设计方案中，增压设备10也可以仅包括至少一个叶轮100。增压设备10也可以不包括电动马达700。在后一种情况下，第二叶轮100a、100b仅由第一叶轮100a、100b驱动。
增压设备10同样包括壳体200。壳体200包括分别具有一个叶轮壳体后壁216的两个叶轮壳体210(例如压缩机壳体210a和涡轮机壳体210b或替代地两个压缩机壳体210a、210b)以及马达壳体或轴承壳体220，该马达壳体或轴承壳体沿轴向方向22布置在这两个叶轮壳体210之间。叶轮壳体后壁216在此沿轴向方向22布置在相应的叶轮壳体210与轴承壳体220之间。然而，叶轮壳体后壁216也可以部分地或完全地沿轴向方向22布置在叶轮壳体210内。术语“叶轮壳体后壁216”应表示叶轮壳体210的后壁，该后壁在轴侧布置在叶轮壳体210 上或中并且在轴向方向22对其进行封闭。“轴侧”在此尤其应指叶轮壳体210的如下侧，该侧根据叶轮的类型在轴向方向22上相对于叶轮 100与叶轮100的入口(在压缩机的情况下)和叶轮100的出口(在涡轮机的情况下)相对置。在尤其增压设备10仅包括一个叶轮100的替代的设计方案中，增压设备10也可以仅包括一个叶轮壳体210。在替代的设计方案中，叶轮壳体后壁216也可以与轴承壳体220一体成型。叶轮壳体后壁216可以被设计成在轴向方向22上固定径向轴承 80。在增压设备10包括两个叶轮100、两个叶轮壳体210和两个叶轮壳体后壁216的设计方案中，其中一个第一叶轮壳体210a的叶轮壳体后壁210可以被设计成在轴向方向22上在第一轴向端部410a的区域中固定径向轴承80。在此，另一个第二叶轮壳体210b的叶轮壳体后壁210可以被设计成在轴向方向22上在第二轴向端部410b的区域中固定径向轴承80(例如参见图2)。
根据本实用新型的增压设备10也具有轴向轴承系统和径向轴承系统。然而，根据本实用新型的增压设备10与图1中的已知的增压设备20相比包括：至少一个轴向轴承300，其一部分由叶轮100形成。换句话来表达，这意味着轴向轴承300的功能部件整合到叶轮100中。也就是说，叶轮100承担轴向轴承300的部分功能。因此，可以省去通常额外所需的部件，例如图1中已知的增压设备20的位于轴50上的额外的轴承垫圈32。由此产生更少的部件数量和更小的结构空间需求。尤其由此产生沿轴向方向22的更小的结构空间需求，这在图1和图2的比较中显而易见。这最终实现了更紧凑的增压设备10。
在附图中示出的增压设备10的实施方式中，轴向轴承300是空气轴承。然而，在替代的设计方案中，也可以使用其他合适的轴承类型。与例如油润滑的轴承相比，空气轴承不需要油供给并且也不必以相同的程度密封。因此，空气轴承、即轴向轴承300也可以更灵活地布置在增压设备10的不同区域中。尤其对于在燃料电池3中使用而言，空气支承是有利的，因为燃料电池3不允许被异物污染，以便不存在损坏或功能失效的风险。在油润滑支承的情况下，这只能通过完全的油密性来确保，这无法或只能以很大的努力才能实现。因此，空气支承、尤其是在与燃料电池3一起使用的情况下也实现了更可靠的驱动系统。
在附图中示出的轴向轴承300是单侧实施的轴承，也就是说，轴向轴承300只能吸收一个轴向方向22的力。然而，在替代的设计方案中，轴向轴承300也可以实施为双侧轴承，即可以吸收两个轴向方向 22的力的轴承。用于设计单侧和双侧轴向轴承的原理基础是已知的。
轴向轴承300在轴向方向22上构造在叶轮100与壳体200之间。在此，壳体200形成轴向轴承300的一部分(例如参见图2和图3A)。换句话表达，这意味着轴向轴承300的功能部件整合到壳体200中。也就是说，壳体200承担轴向轴承300的部分功能。因此，壳体200 和叶轮100(参见上文)都形成轴向轴承300的一部分。
类似于图1的增压设备20，根据本实用新型的增压设备10的轴向轴承300包括至少一个波浪形膜310和至少一个平滑膜320(参见图2和图3A)。波浪形膜310和/或平滑膜320一般也可以被称为轴承膜310、320。在此，波浪形膜310和平滑膜320在轴向方向22上直接相邻地彼此贴靠地布置。波浪形膜310在轴向方向22上与壳体 200直接相邻地布置。在此，平滑膜320在轴向方向22上与叶轮100 相邻地布置。由此，叶轮100、平滑膜320、波浪形膜310和壳体200 在轴向方向22上并排布置。叶轮100、平滑膜320、波浪形膜310和壳体200因此一起形成轴向轴承300(尤其参见图2和图3A)。波浪形膜310贴靠在壳体200上。波浪形膜310被设计成使该平滑膜320 在轴向方向22上抵靠该叶轮100被预紧或朝向叶轮100的方向被预紧。在此，波浪形膜310被设计成在轴向方向22上是可压缩的。也就是说，通过平滑膜320沿轴向方向22相对于波浪形膜310的运动，波浪形膜310可沿轴向方向22在平滑膜320与壳体200之间被弹性压缩，从而在运行中可沿轴向方向22在叶轮100与平滑膜320之间形成非常窄的气隙。由此，可以在叶轮100与壳体200之间或在叶轮100与平滑膜320之间产生支承作用。
因此，叶轮100形成轴向轴承300的第一支承面，该第一支承面朝向平滑膜320定向，并且平滑膜320形成轴向轴承300的第二支承面，该第二支承面朝向叶轮100定向。当增压设备10停止运行时，即当叶轮100不转动时，平滑膜320贴靠在叶轮100上(例如参见图2)。换言之，轴向轴承300的第一支承面贴靠在轴向轴承300的第二支承面上。当增压设备10开始运行时，叶轮100开始旋转，并且在叶轮 100与平滑膜320之间产生沿周向方向26的相对运动。由此，空气在轴向上在平滑膜320与叶轮100之间流动，并且对叶轮100和平滑膜 320施加轴向力。由此在叶轮100与平滑膜320之间产生气隙，由此实现支承效果。也就是说，在轴向方向22上在轴向轴承300的第一支承面与轴向轴承300的第二支承面之间产生气隙。由于波浪形膜310 的可压缩能力，平滑膜320可以沿轴向方向22朝向波浪形膜310运动并且将其压靠在壳体200上。壳体200因此尤其用作固定轴承。由此，波浪形膜310在平滑膜320与壳体200之间被(弹性地)压缩。尤其出于该原因，波浪形膜310也可以被称为弹簧元件310或弹簧膜310，并且平滑膜320也可以被称为支承面膜320。换言之也就是说，当增压设备10停止运行时，平滑膜320可以被布置成直接贴靠在叶轮100 上。在运行期间，通过平滑膜320沿轴向方向22朝向波浪形膜310 和朝向与波浪形膜310相邻的壳体200的运动，可以沿轴向方向22 在平滑膜320与叶轮310之间形成气隙。该气隙产生支承作用并且与仍贴靠在叶轮100上的平滑膜310或滚动轴承相比实现了非常小的摩擦。
在此应注意的是，附图仅示出根据本实用新型的增压设备10的示意图。例如，图3A中的波浪形膜310的波浪形状的走向优选沿周向方向26而不是如图所示沿径向方向24。
尤其，参考图4B可以看出，波浪形膜310和/或平滑膜320分别包括至少一个固定元件159。固定元件159被设计成能够与壳体200 的几何元件207进行接合，以便固定波浪形膜310和/或平滑膜320以防止在周向方向26上的错位和/或在径向方向24上的错位。在图4B的实施方案中，平滑膜320具有固定元件159，该固定元件示例性地设计为销形的隆起部159。几何元件207被设计成对应于销形的隆起部159的凹部207，销形的隆起部159可插入到该凹部中。在图4B的示例中，仅平滑膜320具有固定元件159，该固定元件固定平滑膜320 和波浪形膜310以防止在周向方向26上的错位和在径向方向24上的错位。这例如可以通过在波浪形膜310的轴向方向22上的孔来实现，平滑膜320的销形的隆起部159被引导穿过该孔。然而，在替代的设计方案中，两个轴承膜310、320或仅波浪形膜310也可以包括固定元件157、159。此外，销形的隆起部159和凹部207在图4B的示例中基本上沿轴向方向22延伸。在其他实施方案中，固定元件157、159 和几何元件207、209也可以在其他方向上延伸。在图5B的示例中，壳体200的在此构造为径向的隆起部209的几何元件209沿径向方向 24接合到波浪形膜310和/或平滑膜320的固定元件157中，其中固定元件157在该示例中由留空部157构成。固定元件157和/或几何元件 209尤其可以被设计为波浪形膜310和/或平滑膜320或壳体200的留空部157、207和/或隆起部159、209。在此，一个固定元件157、159 或几何元件207、209相应地被构造为留空部157、207，并且相应的另一元件被构造为隆起部159、209。在替代的设计方案中，固定元件 157、159尤其可以被构造为片形的隆起部159。片形的隆起部159在此尤其可以在径向方向24和轴向方向22上延伸。
在图2和图3A的增压设备10的实施例中，壳体200包括台阶形凸肩202。台阶形凸肩202布置在壳体200的沿轴向方向22朝向叶轮 100的表面上。台阶形凸肩202环形地围绕叶轮100的轴线延伸。在此，台阶形凸肩202在轴向轴承300的外周的径向外部沿轴向方向22从壳体200突出。更确切地说，台阶形凸肩202可以形成壳体200的形成轴向轴承300的一部分。也就是说，台阶形凸肩202可以形成轴向轴承300的一部分并且在径向方向24上限定该轴向轴承。在此，台阶形凸肩202在轴承膜310、320，即波浪形膜310和/或平滑膜320 的外周的径向外部沿轴向方向22从壳体200突出。在替代的设计方案中，台阶形凸肩202也可以在轴向轴承300的内周的径向内部沿轴向方向22从壳体200突出。因此，台阶形凸肩202可以在轴承膜310、 320，即波浪形膜310和/或平滑膜320的内周的径向内部沿轴向方向 22从壳体200突出。在图4A和图4B的实施例中，壳体200包括径向内部的台阶形凸肩和径向外部的台阶形凸肩202。在另一实施例中，壳体200完全不包括任何台阶形凸肩202(参见图3B)。这不应构成对相应的实施方案组合的限制，而是仅说明不同设计方案的一些变型。例如图3B中的壳体200也可以包括径向内部的和/或径向外部的台阶形凸肩202。一方面，台阶形凸肩202提供了固定轴向轴承300或轴承膜310、320以防止在周向方向26和/或径向方向24上错位的可能性。另一方面，由此可以在轴向轴承300和/或轴承膜310、320的径向内部和/或径向外部减小在轴向方向22上在叶轮100和壳体200之间的间隙。尤其通过台阶形凸肩202在轴向方向22上朝向叶轮的突出，可以减少或防止空气迎面或在下方流至波浪形膜310，因为台阶形凸肩202通过其轴向延伸部分在径向方向24上观察部分地或完全地遮盖波浪形膜310。因此可以确保，在运行中，支承空气的大部分在平滑膜320与叶轮100之间流动。由此可以改善轴向轴承300的功能性。
如尤其在图4A的实施方案中可以看出的那样，壳体200可以包括沿轴向方向22形成的凹部204，该凹部在壳体200的沿轴向方向22 朝向叶轮100的表面上环形地围绕叶轮100的轴线延伸。由此同样形成两个台阶形凸肩202。在此，凹部204被设计成容纳轴向轴承300 或轴承膜310、320、即波浪形膜310和/或平滑膜320。也就是说，凹部204可以形成轴向轴承300的一部分并且在径向方向24上限定该轴向轴承。因此，凹部204可以在径向方向24上限定轴向轴承300或轴承膜310、320、即波浪形膜310和/或平滑膜320。换句话表达，轴向轴承300可以被凹部204固定以防止错位或者可以被插入到凹部204 中。凹部204可以为轴承膜310、320提供轴向空间。因此，可以减小增压设备10在轴向方向22上的尺寸。此外，如已经在上文中结合台阶形凸肩202解释的那样，可以减小在轴向轴承300或轴承膜310、 320的径向内部和径向外部的在叶轮100与壳体200之间的间隙、尤其是在轴向方向22上的间隙，并且因此轴向轴承300防止不期望的空气流动的密封可以得到改善。也就是说，在运行中，空气流动可以有针对性地流动或引导到所期望的区域中、尤其是在平滑膜320与叶轮 100之间。由此可以改善轴向轴承300的功能性。
图5A至图5F示出了轴承膜310、320的各种设计方案。原则上，如已经提到的，轴向轴承300包括至少一个波浪形膜310和至少一个平滑膜320。在替代的实施方案中，波浪形膜310也可以被功能类似的元件替代。然而，如图5C和图5F的实施例中所示，轴向轴承300 也可以包括更多数量的轴承膜310、320。在该示例中，示意性地描绘了六个平滑膜320。然而，图5C和图5F的示意图也可以示出六个波浪形膜310，这些波浪形膜类似于平滑膜320地构造。在这种示例中，轴向轴承300因此包括六个平滑膜320和六个波浪形膜310。在替代的设计方案中，平滑膜320的数量和/或波浪形膜310的数量也可以更大或更小。在替代的设计方案中，平滑膜320的数量和波浪形膜310 的数量也可以彼此不同。轴向轴承300在周向方向26上围绕叶轮100 的轴线延伸。因此，轴向轴承300基本上环形地构造。相应地，轴承膜310、320也在周向方向26上围绕叶轮100的轴线延伸或者环形地构造。这例如在图5A和图5B的示例中可以清楚地看到，其中轴承膜 310、320是闭合的环。这种轴承膜310、320优选仅用于轴向轴承300 中，这些轴向轴承分别仅包括一个平滑膜320和一个波浪形膜310。然而，替代地，轴承膜310、320也可以在周向方向26上具有中断部，并且相应地不形成闭合的环。对于分别包括多于一个的平滑膜320和/ 或多于一个的波浪形膜310的轴向轴承300尤其如此。在这种设计方案中，轴承膜310、320被构造成环形区段状(例如参见图5C和图5F)。因此，环形区段状的轴承膜310、320可以共同地形成基本上环形的轴向轴承300。如图5D和图5F中示出那样，多个轴承膜310、320可以通过固定元件157、159不仅固定在壳体200中，而且还相互间彼此固定。在此，例如在周向方向26上从轴承膜310、320延伸的隆起部159 可以接合到在周向方向26上延伸到相邻的轴承膜310、320中的相应成形的留空部157中(参见图5D和图5F)。刚刚提到的隆起部159 可以至少在一个区段中同样在轴向方向22上延伸，并且因此可以像上面提到的销形的隆起部159那样与壳体200的凹部207进行接合(参见图5E)。
如尤其在图2或图3A中可以看到的那样，叶轮100包括叶轮后壁120。术语“叶轮后壁120”应表示叶轮100的后壁，该后壁在轴侧布置在叶轮100上并且在轴向方向22上封闭该叶轮。“轴侧”在此(与上文类似)尤其应指叶轮100的如下侧，该侧根据叶轮100的类型在轴向方向22上相对于叶轮100与叶轮100的入口(在压缩机的情况下) 和叶轮100的出口(在涡轮机的情况下)相对置。在尤其增压设备10 仅包括一个叶轮100的替代的设计方案中，增压设备10也可以仅包括一个叶轮壳体210。
在增压设备10或者轴向轴承300的第一实施方式中(参见例如图 2)，轴向轴承300沿轴向方向22构造在叶轮后壁120与壳体200之间。叶轮后壁120在此形成轴向轴承300的一部分。更准确地说，叶轮后壁120形成轴向轴承300的(上面提到的)第一支承面，该第一支承面朝向平滑膜320的方向定向，并且平滑膜320形成(上面已经提到的)轴向轴承300的第二支承面。此外可以看出，轴向轴承300 在轴向方向22上构造在叶轮后壁120与壳体200的叶轮壳体后壁216 之间。叶轮壳体后壁216在此形成轴向轴承300的一部分。如已经解释的那样，波浪形膜310和平滑膜320在轴向方向22上直接相邻地彼此贴靠地布置。在此，波浪形膜310在轴向方向22上与叶轮壳体后壁 216直接相邻地布置。在此，平滑膜320在轴向方向22上与叶轮后壁120直接相邻地布置。因此，叶轮后壁120、平滑膜320、波浪形膜310 和叶轮壳体后壁216在轴向方向22上并排布置。因此，叶轮后壁120、平滑膜320、波浪形膜310和叶轮壳体后壁216一起形成第一实施方式的轴向轴承300(尤其参见图2)。也就是说，叶轮后壁120和叶轮壳体后壁216承担轴向轴承300的部分功能。因此，壳体200或叶轮壳体后壁216和叶轮100或叶轮后壁120都形成轴向轴承300的一部分。换句话表达，这意味着轴向轴承300的各一个功能部件整合到叶轮后壁120中和叶轮壳体后壁216中。也就是说，叶轮100承担轴向轴承300的部分功能。因此，可以省去通常额外所需的部件，例如图 1中已知的增压设备20的位于轴50上的额外的轴承垫圈32。由此产生更少的部件数量和更小的结构空间需求。尤其由此产生沿轴向方向 22的更小的结构空间需求，这在图1和图2的比较中显而易见。这最终实现了更紧凑的增压设备10。也就是说，轴向轴承300可以部分地由在增压设备10中已经存在的部件形成。在附图中，叶轮壳体后壁 216被实施为单独的部件。在替代的设计方案中，叶轮壳体后壁216 可以与壳体200的轴承壳体220一体成型。
在增压设备10的第二实施方式中(例如参见图3A至图3C)，叶轮100包括遮盖元件130。在此，遮盖元件130沿轴向方向22与叶轮后壁120相对置地布置在叶轮100上。遮盖元件130与叶轮100不可相对旋转地连接。遮盖元件130与叶轮100一体成型。在替代的设计方案中，遮盖元件130也可以与叶轮100分开成型。图3C示出了在没有包围叶轮100的壳体200的情况下，图3A或图3B中的任一个叶轮100沿箭头P的观察方向的前视图。在此可以看出，遮盖元件130 环形地围绕叶轮100的轴线延伸。遮盖元件130包括圆形的中央开口 134。
在增压设备10的这个第二实施方式中，轴向轴承300、300b沿轴向方向22构造在遮盖元件130与壳体200之间。在此，遮盖元件130 形成轴向轴承300、300b的一部分。更具体地，遮盖元件130形成轴向轴承300、300b的(上文提到的)第一支承面，该第一支承面朝向平滑膜320的方向定向，并且平滑膜320形成(如上文已经提到的) 轴向轴承300、300b的第二支承面。此外可以看出，轴向轴承300、 300b沿轴向方向22构造在遮盖元件130与叶轮壳体210的叶轮壳体壁214之间。在此，应将叶轮壳体210的壁区段称为叶轮壳体壁214，该壁区段相对于叶轮100在轴向方向上与叶轮壳体后壁216相对置地布置，即不在轴侧(参见上文)。叶轮壳体壁214的表面215在此朝向叶轮100的方向定向。在此，叶轮壳体壁214形成轴向轴承300、 300b的一部分(例如参见图3A和图3B)。叶轮壳体壁214包括沿轴向方向22和沿径向方向24朝向遮盖元件130的表面215。表面215 环形地围绕叶轮100的轴线延伸。叶轮壳体壁214的表面215在此形成轴向轴承300、300b的一部分。
如已经解释的那样，波浪形膜310和平滑膜320在轴向方向22 上直接相邻地彼此贴靠地布置。在此，波浪形膜310在轴向方向22 上与叶轮壳体壁214或其表面215直接相邻地布置。在此，平滑膜320 在轴向方向22上与遮盖元件130直接相邻地布置。因此，遮盖元件130、平滑膜320、波浪形膜310和叶轮壳体壁214或其表面215沿轴向方向22并排布置。遮盖元件130、平滑膜320、波浪形膜310和叶轮壳体壁214因此一起形成第二实施方式的轴向轴承300(参见图3A 和图3B中的轴向轴承300、300b)。也就是说，遮盖元件130和叶轮壳体壁214或其表面215承担轴向轴承300、300b的部分功能。因此，不仅壳体200或叶轮壳体壁214或其表面215、而且叶轮100或遮盖元件130(见上文)都形成轴向轴承300、300b的一部分。
因此，可以省去通常额外所需的部件，例如图1中已知的增压设备20的位于轴50上的额外的轴承垫圈32。在此，遮盖元件130可以较薄地构造在叶轮叶片的沿轴向方向22的外部几何结构上。此外，遮盖元件130可以遵循叶轮叶片的轮廓。因此，对于遮盖元件130，在轴向方向22上不需要或者仅需要最小的附加空间。如已经提到的那样，遮盖元件130也可以与叶轮100一体地制造(参见图3A至图4B)。也就是说，轴向轴承300可以部分地由在增压设备10中已经存在的部件形成。由此产生更少的部件数量和更小的结构空间需求，尤其在轴向方向22上更小的结构空间需求。这最终实现了更紧凑的增压设备 10。
根据叶轮100的类型和设计，轴向轴承300的横截面可以不同地构造。相应地，波浪形膜310、平滑膜320和/或遮盖元件130也可以不同地构造。
例如叶轮100可以被构造为“3D叶轮”100(参见图2和图3B中的叶轮100、100b)。相应地，第二实施方式的轴向轴承300，即根据本实用新型的构造在遮盖元件130与叶轮壳体壁114之间的轴向轴承 300构造为具有弯曲的横截面。在此，横截面尤其应被理解为是对应于侧截面视图、例如图3B的横截面。也就是说，轴向轴承300适配于叶轮100的轮廓和/或壳体200的轮廓。相应地，遮盖元件130也构造为具有弯曲的横截面。也就是说，遮盖元件130适配于“3D叶轮”100 的轮廓。类似地，在第二实施方式的具有轴向轴承300的“3D叶轮”100中，轴承膜310、320也构造为具有弯曲的横截面。关于波浪形膜310，在此要注意的是，波浪形膜310原则上具有波浪形状，即以某种方式总是具有带有弯曲的横截面的部分区段。然而，在本申请的上下文中，横截面的形状更确切地应理解为相应元件的一般性的或平均的走向。
此外，叶轮100可以构造为“2D叶轮”(参见图3A、图4A和图 4B中的叶轮100、100a)。因此，第二实施方式的轴向轴承300，即根据本实用新型的构造在遮盖元件130与叶轮壳体壁114之间的轴向轴承300，构造为具有基本上笔直的横截面。横截面在此尤其应理解为对应于侧截面视图、例如图3A的横截面。也就是说，轴向轴承300 适配于叶轮100的轮廓和/或壳体200的轮廓。因此，遮盖元件130也被构造为具有基本上笔直的横截面。也就是说，遮盖元件130适配于“2D叶轮”100的轮廓。类似地，在第二实施方式的具有轴向轴承300 的“2D叶轮”100中，轴承膜310、320也构造为具有基本上笔直的横截面。关于波浪形膜310，在此要注意的是，波浪形膜310原则上具有波浪形状，即以某种方式总是具有带有弯曲的横截面的部分区段。然而，在本申请的上下文中，横截面的形状应更确切地理解为相应元件的一般性的或平均的走向，该走向结合“2D叶轮”100始终基本上是笔直的。
第一实施方式的轴向轴承300，即根据本实用新型的构造在叶轮后壁120与叶轮壳体后壁216之间的轴向轴承300与叶轮100的类型无关地构造为具有基本上笔直的横截面。横截面在此尤其应理解为对应于侧截面视图、例如图2的横截面。也就是说，轴向轴承300适配于叶轮100的轮廓和/或壳体200的轮廓。因此，遮盖元件130也被构造为具有基本上笔直的横截面。也就是说，遮盖元件130适配于叶轮 100的轮廓。类似地，在第一实施方式的具有轴向轴承300的叶轮100 中，轴承膜310、320也构造为具有基本上笔直的横截面。关于波浪形膜310，在此要注意的是，波浪形膜310原则上具有波浪形状，即以某种方式总是具有带有弯曲的横截面的部分区段。然而，在本申请的上下文中，横截面的形状应更确切地理解为相应元件的一般性的或平均的走向，该走向在叶轮后壁120上或者在叶轮壳体后壁216上总是规则地笔直地延伸。
本实用新型尤其包括增压设备10或者轴向轴承300的两个实施方式或两个实施方式的部件的各种组合。与轴向轴承300的实施方式无关，根据上述实施方案的根据本实用新型的轴向轴承300因此始终基本上布置在叶轮壳体210内。
例如，图2和图3A的增压设备10分别包括第一轴向轴承300a 和第二轴向轴承300b。此外，图2和图3A的增压设备10还包括两个叶轮100a、100b，即第一叶轮100a和第二叶轮100b。第一叶轮100a 和第二叶轮100b在此借由轴400不可相对旋转地相互连接。第一叶轮 100a和第二叶轮100b在此布置在轴400的第一端部410a或第二端部 410b处。
图2的增压设备10的第一轴向轴承300a和第二轴向轴承300b 在此分别是根据第一实施方式构造的，即沿轴向方向22构造在相应的叶轮后壁120与相应的叶轮壳体后壁216之间。在此，第一叶轮100a 形成第一轴向轴承300a的一部分。第二叶轮100b形成第二轴向轴承 300b的一部分。第一轴向轴承300a和第二轴向轴承300b在此分别沿轴向方向22构造在叶轮后壁120与叶轮壳体后壁216之间。作为这些设计方案的替代方案，也可以考虑第一轴向轴承300a和第二轴向轴承 300b是根据第二实施方式构造的，即沿轴向方向22构造在遮盖元件 130与叶轮壳体壁214之间(未示出)。
在两个轴向轴承300a、300b根据相同的实施方式构造的设计方案中，轴向轴承300a、300b总是安置在不同的叶轮100a、100b上。
图3A的增压设备10的第一轴向轴承300a和第二轴向轴承300b 与图2的增压设备10的那些相比不同地构造。第一轴向轴承300a是根据第一实施方式构造的，即沿轴向方向22构造在叶轮后壁120与叶轮壳体后壁216之间。第二轴向轴承300b是根据第二实施方式构造的，即沿轴向方向22构造在遮盖元件130与叶轮壳体壁214之间。在此，第一叶轮100a不仅形成第一轴向轴承300a的一部分，而且还形成第二轴向轴承300b的一部分。也就是说，第一轴向轴承300a和第二轴向轴承300b都安置在第一叶轮100a上。然而，两个轴向轴承300a、300b也可以替代地安置在第二叶轮100b上。相应地，第二叶轮100b 也可以形成第一轴向轴承300a的一部分以及第二轴向轴承300b的一部分。
在轴向轴承300a、300b根据不同的实施方式设计的设计方案中，轴向轴承300a、300b可以仅安置在一个叶轮100、100a、100b上(参见图3A和图3B)。替代地并且在此未示出的，在替代的设计方案中，根据第一实施方式的第一轴向轴承300a可以安置在第一叶轮100a上，并且根据第二实施方式的第二轴向轴承300b可以安置在第二叶轮 100b上。
在所有前面描述的实施方式中，一个相应的叶轮100或多个相应的叶轮100的至少形成轴向轴承300的一部分(即至少作为第一支承面起作用的区域)的部分可以具有涂层。在具有遮盖元件130的实施方式中，遮盖元件130可以完全地或至少在作为轴向轴承300的第一支承面起作用的相应区域中具有涂层。在一个叶轮100或者多个叶轮 100和/或遮盖元件130上的涂层这样设计，使得该涂层使相应的构件的表面更硬和/或降低在这些表面区域中的摩擦系数。因此，涂层一方面用作防止磨损的保护层，并且另一方面可以使摩擦最小化，尤其是在增压设备10高速转动时使摩擦最小化。
涂层可以设置为单独的元件，该元件与该叶轮100或遮盖元件130 连接。该连接例如可以通过压入或通过螺纹连接来实现。其他接合方法(例如铆接、焊接、摩擦焊接或收缩)也可用于此目的。作为单独的元件的替代方案，将涂层直接热学地或化学地施加到压缩机轮100 或遮盖元件130上。例如，涂层可以通过硬质阳极氧化或硬质电镀(例如硬镀铬)来实现。
作为用于涂层的材料、举几个例子可以使用DLC (“Diamond-Like-Carbon，类金刚石碳”)、氮化钛、氮化铬和/或碳氮化铬中的一种或多种。
原则上，叶轮100可以是压缩机轮或涡轮。在附图中(例如参见图2和图3A),第一叶轮100a可以是压缩机轮并且第二叶轮100b可以是涡轮。在替代的设计方案中，第一叶轮100a可以是涡轮并且第二叶轮100b可以是压缩机轮。如前所述，第一叶轮100a可以是压缩机轮并且第二叶轮100b可以是压缩机轮。在后一种情况下，两个压缩机轮100a、100b可以被电动马达700驱动。这两个压缩机轮100a、100b 也可以彼此联接，使得它们一起形成两级压缩机系统。在下文中，当增压设备10包括两个叶轮100a、100b时，仅结合压缩机轮100和涡轮100以及相应的所属部件(例如压缩机壳体210和涡轮机壳体210 等)来解释增压设备。这不应理解为本实用新型仅限于这种组合。也就是说，本实用新型也包括两个叶轮100是压缩机轮的类似的设计方案。这也适用于相应所属的部件，例如叶轮壳体后壁216或叶轮壳体210。
壳体200可以包括两个叶轮壳体210。此外，壳体200可以包括两个叶轮壳体后壁216。在此，第一叶轮壳体210可以是压缩机壳体并且第二叶轮壳体210可以是涡轮机壳体。替代地，第一叶轮壳体210 可以是涡轮机壳体并且第二叶轮壳体210可以是压缩机壳体。此外，第一叶轮壳体后壁216可以是压缩机壳体后壁，并且第二叶轮壳体后壁216可以是涡轮机壳体后壁。替代地，第一叶轮壳体后壁216可以是涡轮机壳体后壁，并且第二叶轮壳体后壁216可以是压缩机壳体后壁。
增压设备10尤其可以被设计用于与燃料电池3一起使用。关于此，图6示出了根据本实用新型的增压设备10(例如如结合前述附图所阐述的增压设备10)的高度简化的示意性视图，该增压设备具有压缩机 6、涡轮机7和电动马达700。空气经由压缩机入口6a流入到压缩机6 中并且在那里被压缩。经压缩的空气经由与燃料电池3的空气入口3a 连接的压缩机出口6b流入到燃料电池3中以与氢气反应。燃料电池3 可以通过氢气供应装置3c供应氢气。反应产物(水蒸气)可以经由空气出口3b从燃料电池3输送出来。如图6中示出的那样，反应产物在此可以用于驱动涡轮机7。为此目的，空气出口3b与涡轮机7的涡轮机入口7a连接，由此涡轮机7或涡轮可以被反应产物驱动，随后反应产物经由涡轮机出口7b离开涡轮机7和增压设备10。在此，涡轮机7 经由共用的轴400驱动压缩机6。在此，电动马达700同样可以替代地或附加地通过轴400来驱动压缩机6。在此，空气支承尤其是有利的，因为燃料电池3不允许被异物污染，以便不存在损坏或功能失效的风险。在油润滑支承的情况下，这只能通过完全的油密性来确保，这无法或只能以很大的努力才能实现。因此，空气支承、尤其是在与燃料电池3一起使用的情况下也实现了更可靠的驱动系统。
虽然在上文描述了且在所附权利要求书中限定了本实用新型，但应该理解的是，本实用新型还能够替代性地根据如下实施方式来限定：
1.一种增压设备(10)，包括：
壳体(200)；
至少一个叶轮(100)；
至少一个轴向轴承(300)；
其特征在于，
该叶轮(100)形成该轴向轴承(300)的一部分。
2.根据实施方式1所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承(300) 是空气轴承。
3.根据实施方式1或实施方式2所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承(300)在轴向方向(22)上构造在该叶轮(100)与该壳体(200)之间，并且其中该壳体(200)形成该轴向轴承(300)的一部分。
4.根据前述实施方式中任一项所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承(300)包括至少一个波浪形膜(310)和/或至少一个平滑膜 (320)。
5.根据实施方式4所述的增压设备(10)，其中该波浪形膜(310) 和该平滑膜(320)在轴向方向(22)上直接相邻地彼此贴靠地布置。
6.根据实施方式4或5中任一项所述的增压设备(10)，其中该波浪形膜(310)在轴向方向(22)上与该壳体(200)直接相邻地布置，并且其中该平滑膜(320)在轴向方向(22)上与该叶轮(100) 相邻地布置。
7.根据实施方式4至6中任一项所述的增压设备(10)，其中该波浪形膜(310)贴靠在该壳体(200)上并且被设计成使该平滑膜 (320)在轴向方向(22)上抵靠该叶轮(100)被预紧。
8.根据实施方式4至7中任一项所述的增压设备(10)，其中该波浪形膜(310)被设计成能够通过该平滑膜(320)沿轴向方向(22) 的运动而在该平滑膜(320)与该壳体(200)之间被弹性压缩，从而在运行中能够沿轴向方向(22)在该叶轮(100)与该平滑膜(320) 之间形成气隙。
9.根据实施方式4至8中任一项所述的增压设备(10)，其中该波浪形膜(310)和/或该平滑膜(320)分别包括至少一个固定元件 (157，159)，该固定元件被设计成能够与该壳体(200)的几何元件 (207，209)、尤其是与该壳体(200)的留空部(207)和/或隆起部(209)进行接合，以便固定该波浪形膜(310)和/或该平滑膜(320) 以防止沿周向方向(26)的错位和/或沿径向方向(24)的错位。
10.根据实施方式9所述的增压设备(10)，其中相应的固定元件(157，159)在安装状态中沿轴向方向(22)从波浪形膜(310)和 /或相应的平滑膜(320)突出或者凹入其中，尤其其中该固定元件(157， 159)构造为沿径向方向(24)和沿轴向方向(22)延伸的片形的隆起部(159)。
11.根据实施方式4至10中任一项所述的增压设备(10)，其中该波浪形膜(310)和/或该平滑膜(320)被该壳体(200)固定以防止在径向方向(24)上的错位。
12.根据前述实施方式中任一项所述的增压设备(10)，其中该壳体(200)包括台阶形凸肩(202)，该台阶形凸肩布置在该壳体(200) 的沿轴向方向(22)面向该叶轮(100)的表面上，其中该台阶形凸肩 (202)在该轴向轴承(300)的外周的径向外部沿轴向方向(22)从该壳体(200)突出，并且其中该台阶形凸肩(202)环形地围绕该叶轮(100)的轴线延伸。
13.根据实施方式4至11中任一项所述的增压设备(10)，其中该壳体(200)包括台阶形凸肩(202)，该台阶形凸肩布置在该壳体 (200)的沿轴向方向(22)面向该叶轮(100)的表面上，其中该台阶形凸肩(202)在该波浪形膜(310)的外周的径向外部和/或在该平滑膜(320)的外周的径向外部沿轴向方向(22)从该壳体(200)突出，并且其中该台阶形凸肩(202)环形地围绕该叶轮(100)的轴线延伸。
14.根据前述实施方式中任一项所述的增压设备(10)，其中该壳体(200)包括在轴向方向(22)上形成的凹部(204)，该凹部在该壳体(200)的在轴向方向(22)上面向该叶轮(100)的表面上环形地围绕该叶轮(100)的轴线延伸，其中该凹部(204)被设计成容纳该轴向轴承(300)。
15.根据实施方式4至13中任一项所述的增压设备(10)，其中该壳体(200)包括在轴向方向(22)上形成的凹部(204)，该凹部在该壳体(200)的在轴向方向(22)上面向该叶轮(100)的面上环形地围绕该叶轮(100)的轴线延伸，其中该凹部(204)被设计成容纳该波浪形膜(310)和/或该平滑膜(320)。
16.根据前述实施方式中任一项所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承(300)环形地构造。
17.根据前述实施方式中任一项所述的增压设备(10)，其中该波浪形膜(310)和该平滑膜(320)环形区段状地构造。
18.根据前述实施方式中任一项所述的增压设备(10)，其中该叶轮(100)包括叶轮后壁(120)。
19.根据实施方式18所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承 (300)在轴向方向(22)上构造在该叶轮后壁(120)与该壳体(200) 之间，并且其中该叶轮后壁(120)形成该轴向轴承(300)的一部分。
20.根据实施方式18或19中任一项所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承(300)在轴向方向(22)上形成在该叶轮后壁(120) 与该壳体(200)的叶轮壳体后壁(216)之间，并且其中该叶轮壳体后壁(216)形成该轴向轴承(300)的一部分，并且可选地，其中该叶轮壳体后壁(216)与该壳体(200)的轴承壳体(220)一体成型。
21.根据实施方式18至20中任一项所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承(300)构造为具有笔直的横截面。
22.根据实施方式18至21中任一项所述的增压设备(10)，其中该叶轮后壁(120)、该波浪形膜(310)、该平滑膜(320)和该叶轮壳体后壁(216)构造为具有笔直的横截面。
23.根据实施方式18所述的增压设备(10)，其中该叶轮(100) 包括遮盖元件(130)，该遮盖元件在轴向方向(22)上与该叶轮后壁 (120)对置地布置在该叶轮(100)上并且与该叶轮(100)不可相对旋转地连接。
24.根据实施方式23所述的增压设备(10)，其中该遮盖元件 (130)环形地围绕该叶轮(100)的轴线延伸并且包括圆形的中央开口(134)。
25.根据实施方式23或24中任一项所述的增压设备(10)，其中该遮盖元件(130)与该叶轮(100)一体成型。
26.根据实施方式23至25中任一项所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承(300)在轴向方向(22)上构造在该遮盖元件(130) 与该壳体(200)之间，并且其中该遮盖元件(130)形成该轴向轴承 (300)的一部分。
27.根据实施方式23至26中任一项所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承(300)在轴向方向(22)上构造在该遮盖元件(130) 与该壳体(200)的叶轮壳体(210)的叶轮壳体壁(214)之间，并且其中该叶轮壳体壁(214)形成该轴向轴承(300)的一部分。
28.根据实施方式27所述的增压设备(10)，其中该叶轮壳体壁 (214)包括沿轴向方向(22)和/或径向方向(24)面向该遮盖元件 (130)的表面(215)，该表面环形地围绕该叶轮(100)的轴线延伸，并且其中该表面(215)形成该轴向轴承(300)的一部分。
29.根据实施方式23至28中任一项所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承(300)构造为具有笔直的横截面。
30.根据实施方式23至29中任一项所述的增压设备(10)，其中该遮盖元件(130)、该波浪形膜(310)、该平滑膜(320)和该叶轮壳体壁(214)和/或该表面(215)构造为具有笔直的横截面。
31.根据实施方式23至28中任一项所述的增压设备(10)，其中该轴向轴承(300)构造为具有弯曲的横截面。
32.根据实施方式23至28中任一项或实施方式31所述的增压设备(10)，其中该遮盖元件(130)、该波浪形膜(310)、该平滑膜 (320)和该叶轮壳体壁(214)和/或该表面(215)构造为具有弯曲的横截面。
33.根据实施方式26至32中任一项所述的增压设备(10)，其中至少该遮盖元件(130)的形成该轴向轴承(300)的一部分的部分具有涂层。
34.根据前述实施方式中任一项所述的增压设备(10)，其中至少该叶轮(100)的形成该轴向轴承(300)的一部分的部分具有涂层。
35.根据实施方式33或根据实施方式34所述的增压设备，其中该涂层包括DLC(“类金刚石碳”)、氮化钛、氮化铬和/或碳氮化铬中的至少一种。
36.根据前述实施方式中任一项所述的增压设备(10)，其中该增压设备(10)包括第一轴向轴承(300a)和第二轴向轴承(300b)。
37.根据实施方式36所述的增压设备(10)，其中该第一轴向轴承(300a)是根据实施方式19至22中的任一项构造的，并且该第二轴向轴承(300b)是根据实施方式23至32中的任一项构造的。
38.根据前述实施方式中任一项所述的增压设备(10)，其中该增压设备(10)包括第一叶轮(100a)、第二叶轮(100b)和轴(400)，其中该第一叶轮(100a)和该第二叶轮(100b)分别不可相对旋转地安装在该轴(400)的端部(410a，410b)上并且借由该轴旋转地彼此连接。
39.根据从属于实施方式33的实施方式38所述的增压设备(10)，其中该第一叶轮(100a)是该第一轴向轴承(300a)的一部分，并且其中该第一轴向轴承(300a)是根据实施方式19至22中的任一项构造的。
40.根据实施方式39所述的增压设备(10)，其中该第一叶轮 (100a)是该第二轴向轴承(300b)的一部分，并且其中该第二轴向轴承(300b)是根据实施方式23至32中的任一项构造的。
41.根据实施方式39所述的增压设备(10)，其中该第二叶轮 (100b)是该第二轴向轴承(300b)的一部分，其中该第二轴向轴承 (300b)是根据实施方式19至22中的任一项或根据实施方式23至 32中的任一项构造的。
42.根据从属于实施方式36的实施方式38所述的增压设备(10)，其中该第一叶轮(100a)是该第一轴向轴承(300a)的一部分，并且其中该第一轴向轴承(300a)是根据实施方式23至32中的任一项构造的。
43.根据实施方式42所述的增压设备(10)，其中该第二叶轮 (100b)是该第二轴向轴承(300b)的一部分，其中该第二轴向轴承 (300b)是根据实施方式19至22中的任一项或根据实施方式23至 32中的任一项构造的。
44.根据从属于实施方式36的实施方式38所述的增压设备(10)，其中该第二叶轮(100b)是该第一轴向轴承(300a)的一部分和该第二轴向轴承(300b)的一部分，其中该第一轴向轴承(300a)是根据实施方式19至22中的任一项构造的，并且该第二轴向轴承(300b)是根据实施方式23至32中的任一项构造的。
45.根据实施方式1至37中任一项所述的增压设备(10)，其中该叶轮(100)是压缩机轮或涡轮。
46.根据实施方式38至44中任一项所述的增压设备(10)，其中该第一叶轮(100a)是压缩机轮，并且其中该第二叶轮(100b)是涡轮。
47.根据实施方式38至44中任一项所述的增压设备(10)，其中该第一叶轮(100a)是压缩机轮，并且其中该第二叶轮(100b)是压缩机轮。
48.根据前述实施方式中任一项所述的增压设备(10)，其中该壳体(200)包括第一叶轮壳体(210a)和第二叶轮壳体(210b)，其中该第一叶轮壳体(210a)是压缩机壳体并且该第二叶轮壳体(210b) 是涡轮机壳体，并且可选地，其中该增压设备(10)被设计成与燃料电池(3)一起使用。

Claims (17)

1.增压设备(10)，包括：
壳体(200)；
至少一个叶轮(100)；
至少一个轴向轴承(300)；
其特征在于，
所述叶轮(100)形成所述轴向轴承(300)的一部分。
2.根据权利要求1所述的增压设备(10)，其特征在于，所述轴向轴承(300)是空气轴承。
3.根据权利要求1所述的增压设备(10)，其特征在于，所述轴向轴承(300)在轴向方向(22)上构造在所述叶轮(100)与所述壳体(200)之间，并且所述壳体(200)形成所述轴向轴承(300)的一部分。
4.根据权利要求1所述的增压设备(10)，其特征在于，所述轴向轴承(300)包括至少一个波浪形膜(310)和/或至少一个平滑膜(320)。
5.根据权利要求4所述的增压设备(10)，其特征在于，所述波浪形膜(310)和所述平滑膜(320)在轴向方向(22)上直接相邻地彼此贴靠地布置。
6.根据权利要求4所述的增压设备(10)，其特征在于，所述波浪形膜(310)在轴向方向(22)上与所述壳体(200)直接相邻地布置，并且所述平滑膜(320)在轴向方向(22)上与所述叶轮(100)相邻地布置。
7.根据权利要求4所述的增压设备(10)，其特征在于，所述壳体(200)包括台阶形凸肩(202)，所述台阶形凸肩布置在所述壳体(200)的沿轴向方向(22)面向所述叶轮(100)的表面上，其中所述台阶形凸肩(202)在所述波浪形膜(310)的外周的径向外部和/或在所述平滑膜(320)的外周的径向外部沿轴向方向(22)从所述壳体(200)突出，并且所述台阶形凸肩(202)环形地围绕所述叶轮(100)的轴线延伸。
8.根据权利要求1所述的增压设备(10)，其特征在于，所述叶轮(100)包括叶轮后壁(120)。
9.根据权利要求8所述的增压设备(10)，其特征在于，所述轴向轴承(300)在轴向方向(22)上构造在所述叶轮后壁(120)与所述壳体(200)之间，并且所述叶轮后壁(120)形成所述轴向轴承(300)的一部分。
10.根据权利要求8所述的增压设备(10)，其特征在于，所述轴向轴承(300)在轴向方向(22)上构造在所述叶轮后壁(120)与所述壳体(200)的叶轮壳体后壁(216)之间，并且所述叶轮壳体后壁(216)形成所述轴向轴承(300)的一部分。
11.根据权利要求10所述的增压设备(10)，其特征在于，所述叶轮壳体后壁(216)与所述壳体(200)的轴承壳体(220)一体成型。
12.根据权利要求8所述的增压设备(10)，其特征在于，所述叶轮(100)包括遮盖元件(130)，所述遮盖元件沿轴向方向(22)与所述叶轮后壁(120)对置地布置在所述叶轮(100)上并且与所述叶轮(100)不可相对旋转地连接，并且所述轴向轴承(300)在轴向方向(22)上构造在所述遮盖元件(130)与所述壳体(200)之间，并且所述遮盖元件(130)形成所述轴向轴承(300)的一部分。
13.根据权利要求12所述的增压设备(10)，其特征在于，所述轴向轴承(300)在轴向方向(22)上构造在所述遮盖元件(130)与所述壳体(200)的叶轮壳体(210)的叶轮壳体壁(214)之间，并且所述叶轮壳体壁(214)形成所述轴向轴承(300)的一部分。
14.根据权利要求12所述的增压设备(10)，其特征在于，至少所述遮盖元件(130)的形成所述轴向轴承(300)的一部分的部分具有涂层。
15.根据权利要求1所述的增压设备(10)，其特征在于，至少所述叶轮(100)的形成所述轴向轴承(300)的一部分的部分具有涂层。
16.根据权利要求1所述的增压设备(10)，其特征在于，所述增压设备(10)包括第一叶轮(100a)、第二叶轮(100b)和轴(400)，其中所述第一叶轮(100a)和所述第二叶轮(100b)分别不可相对旋转地安装在所述轴(400)的一个端部(410a，410b)上并且借由所述轴旋转地彼此连接。
17.根据权利要求16所述的增压设备(10)，其特征在于，所述增压设备(10)被设计成与燃料电池(3)一起使用。
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