DE102004058399B4 - pump - Google Patents

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Abstract

Pumpe (10) zum Fördern von wasserstoffenthaltendem Gas, mit:
einem Motor (29);
einem Motorgehäuse (11), das eine Motorkammer (13) zum Aufnehmen des Motors (29) definiert;
einem Rotor (33), der sich in Übereinstimmung mit der Drehung des Motors (29) dreht;
einem Pumpengehäuse (14), das eine Pumpenkammer (17) zum Aufnehmen des Rotors (33) definiert; und
einer Trennwand (12), die sich zwischen dem Pumpengehäuse (14) und dem Motorgehäuse (11) befindet, wobei das Pumpengehäuse (14) und das Motorgehäuse (11) über die Trennwand (12) aneinander angebracht sind, wobei
das Motorgehäuse (11) in Richtung zu der Trennwand (12) geöffnet ist und das Pumpengehäuse (14) in Richtung zu der Trennwand (12) geöffnet ist, wobei die Trennwand (12) das Motorgehäuse (11) und das Pumpengehäuse (14) schließt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Motorgehäuse (11) ausschließlich in Richtung zu der Trennwand (12) geöffnet ist, und
die Motorkammer (13) mit inertem Gas gefüllt und...
Pump (10) for delivering hydrogen-containing gas, comprising:
a motor (29);
a motor housing (11) defining a motor chamber (13) for receiving the motor (29);
a rotor (33) that rotates in accordance with the rotation of the motor (29);
a pump housing (14) defining a pump chamber (17) for receiving the rotor (33); and
a partition wall (12) located between the pump housing (14) and the motor housing (11), wherein the pump housing (14) and the motor housing (11) are attached to each other via the partition wall (12)
the motor housing (11) is opened towards the partition (12) and the pump housing (14) is opened towards the partition (12), the partition (12) closing the motor housing (11) and the pump housing (14) .
characterized in that
the motor housing (11) is opened exclusively in the direction of the partition wall (12), and
the engine chamber (13) filled with inert gas and ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, die ein Fluid durch Drehen eines Rotors in eine Pumpenkammer saugt und das Fluid durch einen Auslass aus der Pumpenkammer auslässt.The The present invention relates to a pump which is a fluid by sucking a rotor into a pump chamber sucks and the fluid through an outlet from the pump chamber leaves.

In einem Brennstoffzellensystem nach dem Stand der Technik, das elektrische Energie unter Verwendung von Wasserstoffgas und Oxidationsgas als reaktives Gas erzeugt, wird während der Erzeugung von elektrischer Energie Wasser produziert. Um das erzeugte Wasser von der Brennstoffzelle auszulassen, werden das Wasserstoffgas und das Oxidationsgas in einer Menge zu der Brennstoffzelle zugeführt, die größer als eine zum Erzeugen der elektrischen Energie benötigte Verbrauchsmenge ist. Daher enthält das von der Brennstoffzelle ausgelassene Wasserstoffgas (das sogenannte Wasserstoffabgas) nicht reagiertes Wasserstoffgas. Das Auslassen des nicht reagierten Wasserstoffgases verschlechtert den Brennstoffverbrauch des Brennstoffzellensystems. Daher wird das Wasserstoffabgas zirkuliert und zu der Brennstoffzelle zurückgeführt, um den Brennstoffverbrauch des Brennstoffzellensystems zu verbessern.In a fuel cell system according to the prior art, the electrical Energy using hydrogen gas and oxidizing gas as reactive Gas is generated during the production of electrical energy produces water. To the generated Water from the fuel cell will be the hydrogen gas and the oxidizing gas is supplied to the fuel cell in an amount greater than is a consumption amount required to generate the electrical energy. Therefore contains the hydrogen gas discharged from the fuel cell (the so-called Hydrogen off-gas) unreacted hydrogen gas. The omission of unreacted hydrogen gas deteriorates fuel consumption of the fuel cell system. Therefore, the hydrogen off-gas is circulated and returned to the fuel cell to to improve the fuel consumption of the fuel cell system.

Als Mittel zum zwangsweisen Zirkulierenlassen des Wasserstoffabgases in dem Brennstoffzellensystem wird eine Pumpe verwendet (siehe Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-151592 ). Das heißt, das Brennstoffzellensystem der vorgenannten Veröffentlichung saugt das von der Brennstoffzelle ausgelassene Wasserstoffabgas über einen Kondensator, der Gas von Flüssigkeit trennt, zu der Pumpe. Die Maschine saugt das Wasserstoffabgas in die Pumpenkammer und mischt das gesogene Wasserstoffabgas mit einem von einem Wasserstofftank zugeführten frischen Wasserstoffgas. Das Wasserstoffabgas, das mit dem frischen Wasserstoffgas gemischt wird, wird wieder einer Anode der Brennstoffzelle zugeführt. Die Umgebungsluft, die als das Oxidationsgas dient, wird über eine weitere Pumpe zu einer Kathode der Brennstoffzelle zugeführt.As a means for forcibly circulating the hydrogen off-gas in the fuel cell system, a pump is used (see Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-151592 ). That is, the fuel cell system of the aforementioned publication sucks the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell via a condenser separating gas from liquid to the pump. The engine draws the hydrogen exhaust gas into the pump chamber and mixes the sucked hydrogen off-gas with a fresh hydrogen gas supplied from a hydrogen tank. The hydrogen off-gas mixed with the fresh hydrogen gas is returned to an anode of the fuel cell. The ambient air serving as the oxidizing gas is supplied via a further pump to a cathode of the fuel cell.

Die Pumpe, die eine solche Funktion aufweist, wurde beispielsweise in der Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-54587 vorgeschlagen. Die Pumpe dieser Veröffentlichung ist eine Luftpumpe, die Luft (Oxidationsgas) zu einer Brennstoffzelle zuführt. Die Pumpe weist ein Motorgehäuse und ein Pumpengehäuse auf, die integral aneinander angebracht sind. Das Motorgehäuse definiert eine Motorkammer, die den Motor aufnimmt. Das Pumpengehäuse definiert eine Pumpenkammer, die einen Rotor aufnimmt, der sich in Übereinstimmung mit der Drehung des Motors dreht. Die Motorkammer und die Pumpenkammer sind durch eine Bodenwand (Trennwand) des Motorgehäuses getrennt, durch welche sich eine Drehwelle des Motors erstreckt. An einem Abschnitt der Bodenwand, an dem die Drehwelle eingesetzt ist, ist ein Dichtungsmaterial vorgesehen.The pump having such a function has been described in, for example, US Pat Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-54587 proposed. The pump of this publication is an air pump that supplies air (oxidizing gas) to a fuel cell. The pump has a motor housing and a pump housing, which are integrally attached to each other. The motor housing defines a motor chamber that receives the motor. The pump housing defines a pump chamber that houses a rotor that rotates in accordance with the rotation of the motor. The motor chamber and the pump chamber are separated by a bottom wall (partition wall) of the motor housing through which a rotary shaft of the motor extends. At a portion of the bottom wall, where the rotary shaft is inserted, a sealing material is provided.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist neben der Pumpe (Luftpumpe) zum Ansaugen von Luft und zum Zuführen dieser zu der Brennstoffzelle in dem Brennstoffzellensystem eine Pumpe (Wasserstoffpumpe) zum Ansaugen von Wasserstoffgas (Wasserstoffabgas) und zum Zuführen von diesem zu der Brennstoffzelle vorgesehen. In diesem Fall hat die Pumpe (Wasserstoffpumpe) im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-54587 offenbarte Pumpe (Luftpumpe), mit der Ausnahme, dass das anzusaugende und zuzuführende Fluid nicht Luft sondern Wasserstoffabgas ist.As described above, besides the pump (air pump) for sucking air and supplying it to the fuel cell in the fuel cell system, a pump (hydrogen pump) for sucking hydrogen gas (hydrogen off-gas) and supplying it to the fuel cell is provided. In this case, the pump (hydrogen pump) has substantially the same construction as that in the Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-54587 disclosed pump (air pump), with the exception that the fluid to be sucked and supplied is not air but hydrogen gas.

Jedoch treten beim Ansaugen und Zuführen von Wasserstoffabgas mit der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-54587 offenbarten Pumpe die nachstehenden Probleme auf. Das heißt, da das Wasserstoffabgas eine Charakteristik aufweist, dass es durch Metall hindurchdringt, durchdringt das Wasserstoffabgas häufig die Bodenwand (Trennwand) des Motorgehäuses, die die Pumpenkammer von der Motorkammer trennt, und es tritt in die Motorkammer ein. Obwohl an einem Abschnitt der Bodenwand des Motorgehäuses, durch den die Drehwelle des Motors eingesetzt ist, ein Dichtungsmaterial vorgesehen ist, besteht dort ein kleiner Spalt, der der Drehwelle ermöglicht, sich zu drehen. Daher dringt das Wasserstoffabgas durch den kleinen Spalt von der Pumpenkammer in die Motorkammer.However, when sucking and supplying hydrogen with the gas in the Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-54587 The pump disclosed the following problems. That is, since the hydrogen off-gas has a characteristic of permeating through metal, the hydrogen off-gas often permeates the bottom wall (partition wall) of the motor housing separating the pump chamber from the motor chamber, and enters the motor chamber. Although a seal material is provided at a portion of the bottom wall of the motor housing through which the rotation shaft of the motor is inserted, there is a small gap that allows the rotation shaft to rotate. Therefore, the hydrogen exhaust gas passes through the small gap from the pump chamber into the engine chamber.

Im Allgemeinen wird während des Zusammenbaus Luft in der Motorkammer eingeschlossen. Daher können der in der Luft in der Motorkammer enthaltene Sauerstoff und der in dem Wasserstoffabgas, das in die Motorkammer eingetreten ist, enthaltene Wasserstoff miteinander reagieren und in der Motorkammer Wasser erzeugen. Wenn Wasser erzeugt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, können Bauteile (wie zum Beispiel ein Motor) in der Motorkammer korrodieren. Als Ergebnis kann die Leistung der Pumpe verschlechtert werden.in the Generally will be during of the assembly air enclosed in the engine chamber. Therefore, the oxygen contained in the air in the engine chamber and the in the hydrogen exhaust gas that has entered the engine chamber included Hydrogen react with each other and water in the engine chamber produce. When water is generated, as described above is, can Components (such as a motor) in the motor chamber corrode. As a result, the performance of the pump can be degraded.

Eine Pumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der US 6,471,494 B1 bekannt. Weitere Pumpen sind in der DE 197 09 206 A1 , EP 0 472 933 A2 und US 5,263,825 A offenbart.A pump according to the preamble of claim 1 is known from US Pat. No. 6,471,494 B1 known. Other pumps are in the DE 197 09 206 A1 . EP 0 472 933 A2 and US 5,263,825 A disclosed.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Pumpe dahingehend zu verbessern, dass mit geringerem Aufwand bzw. weniger Kosten eine Korrosion im Motorraum des Aggregats verhindert wird.It It is an object of the present invention to provide a generic pump to improve that with less effort or less Cost of corrosion in the engine compartment of the unit is prevented.

Diese Aufgabe wird mit einer Pumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is with a pump with the features of the claim 1 solved.

Weitere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, die mittels Beispielen die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am Besten unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung des gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, in denen:Further Aspects and advantages of the invention will become apparent from the following Description in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate by means of examples the principles of the invention. The invention, together with its objects and advantages of Best with reference to the description below of the presently preferred embodiment together with the accompanying drawings, in which:

1 eine Schnittansicht ist, die eine Wasserstoffpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und 1 Fig. 10 is a sectional view illustrating a hydrogen pump according to an embodiment of the present invention; and

2 eine vergrößerte Teilschnittansicht von 1 ist, die den Zustand erläutert, bei dem das Wasserstoffabgas die Motorkammer der in 1 gezeigten Pumpe betritt. 2 an enlarged partial sectional view of 1 is, which explains the state in which the hydrogen gas is the engine chamber of in 1 enters shown pump.

Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird nun ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.With reference to 1 and 2 An embodiment of the present invention will now be described.

1 zeigt eine Wasserstoffpumpe, die eine Bauart einer in einem Brennstoffzellensystem verwendeten Pumpe ist. Das heißt, die Pumpe in diesem Ausführungsbeispiel ist eine Pumpe für ein Fluid, das Wasserstoff enthält. Die Wasserstoffpumpe 10 aus diesem Ausführungsbeispiel ist durch einen Motorabschnitt M und einen Pumpenabschnitt P ausgebildet. Der Motorabschnitt M hat ein im Wesentlichen tassenförmiges Motorgehäuse 11, das ein geschlossenes erstes Ende (linkes Ende aus 1) und ein offenes zweites Ende (rechtes Ende in 1) hat, und er hat eine Abtrennung (Trennelement) 12, die an das Motorgehäuse 11 gekoppelt ist, um die Öffnung zu schließen. Die Innenfläche des Motorgehäuses 11 und die Innenfläche der Abtrennung 12 definieren eine Motorkammer 13. Die Motorkammer 13 ist mit inertem Gas (wie zum Beispiel Stickstoff) G gefüllt. 1 shows a hydrogen pump, which is a type of a pump used in a fuel cell system. That is, the pump in this embodiment is a pump for a fluid containing hydrogen. The hydrogen pump 10 from this embodiment is formed by a motor section M and a pump section P. The motor section M has a substantially cup-shaped motor housing 11 which has a closed first end (left end off 1 ) and an open second end (right end in 1 ), and he has a partition (separating element) 12 attached to the motor housing 11 coupled to close the opening. The inner surface of the motor housing 11 and the inner surface of the partition 12 define a motor chamber 13 , The engine chamber 13 is filled with inert gas (such as nitrogen) G

Der Pumpenabschnitt P hat ein im Wesentlichen ovales, tassenförmiges Pumpengehäuse 14, das ein offenes erstes Ende (linkes Ende in 1) und einen Lagerblock (Trennelement) 16 hat, der mit Schrauben 15 an das Pumpengehäuse 14 gekoppelt ist, um die Öffnung zu schließen. Die Innenfläche des Pumpengehäuses 14 und die Innenfläche des Lagerblocks 16 definieren eine Pumpenkammer. In diesem Ausführungsbeispiel bilden die Abtrennung 12 und der Lagerblock 16 eine Trennwand. Das Motorgehäuse 11 ist in Richtung der Trennwand offen und das Pumpengehäuse 14 ist in Richtung der Trennwand offen. Die Trennwand schließt das Motorgehäuse 11 und das Pumpengehäuse 14.The pump section P has a substantially oval, cup-shaped pump housing 14 which has an open first end (left end in 1 ) and a bearing block (separating element) 16 did that with screws 15 to the pump housing 14 coupled to close the opening. The inner surface of the pump housing 14 and the inner surface of the bearing block 16 define a pump chamber. In this embodiment, the separation form 12 and the storage block 16 a partition. The motor housing 11 is open in the direction of the partition and the pump housing 14 is open towards the partition. The partition closes the motor housing 11 and the pump housing 14 ,

Ein im Wesentlichen ovales, tassenförmiges Getriebegehäuse 18 ist an ein zweites Ende (rechtes Ende in 1) des Pumpengehäuses 14 des Pumpenabschnitts P mit (nicht gezeigten) Schrauben gesichert. Das Getriebegehäuse 18 ist kleiner als das Pumpengehäuse 14. Die Außenfläche des zweiten Endes des Pumpengehäuses 14 und die Innenfläche des Getriebegehäuses 18 definieren eine Getriebekammer 19. Die Außenfläche der Abtrennung 12 und die Außenfläche des Lagerblocks 16 sind mit (nicht gezeigten) Schrauben aneinander gesichert, so dass der Motorabschnitt M mit dem Pumpenabschnitt P integriert ist. Ein O-Ring 20 ist jeweils zwischen dem Motorgehäuse 11 und der Abtrennung 12, dem Pumpengehäuse 14 und dem Lagerblock 16, dem Pumpengehäuse 14 und dem Getriebegehäuse 18, und zwischen der Abtrennung 12 und dem Lagerblock 16 als ein Dichtungselement angeordnet, um das Innere von der Außenseite dicht zu halten.A substantially oval, cup-shaped gearbox 18 is at a second end (right end in 1 ) of the pump housing 14 the pump section P secured with screws (not shown). The gearbox 18 is smaller than the pump housing 14 , The outer surface of the second end of the pump housing 14 and the inner surface of the transmission housing 18 define a gear chamber 19 , The outer surface of the separation 12 and the outer surface of the bearing block 16 are secured together with screws (not shown) so that the motor section M is integrated with the pump section P. An O-ring 20 is between the motor housing 11 and the separation 12 , the pump housing 14 and the storage block 16 , the pump housing 14 and the transmission housing 18 , and between the separation 12 and the storage block 16 arranged as a sealing member to keep the inside tight from the outside.

An einem Bodenabschnitt 21 des Motorgehäuses 11 befindet sich ein Lager 22. Das Lager 22 ist koaxial zu dem Motorgehäuse 11 und ist dem Inneren der Motorkammer 13 zugewandt. Das Lager 22 stützt ein erstes Ende (linkes Ende in 1) einer Antriebswelle (Drehwelle) 23 drehbar. Ein zweites Ende der Antriebswelle 23 erstreckt sich durch ein in der Abtrennung 12 ausgebildetes Durchgangsloch 12a, ein in dem Lagerblock 16 ausgebildetes Durchgangsloch 16a und ein in einem Bodenabschnitt 24 des Pumpengehäuses 14 ausgebildetes Durchgangsloch 24a in das Innere der Getriebekammer.At a bottom section 21 of the motor housing 11 there is a warehouse 22 , The warehouse 22 is coaxial with the motor housing 11 and is inside the motor chamber 13 facing. The warehouse 22 supports a first end (left end in 1 ) a drive shaft (rotary shaft) 23 rotatable. A second end of the drive shaft 23 extends through a in the separation 12 trained through hole 12a one in the storage block 16 trained through hole 16a and one in a bottom section 24 of the pump housing 14 trained through hole 24a into the interior of the transmission chamber.

Das zweite Ende der Antriebswelle 23 ist durch ein Lager 25, das sich an dem Bodenabschnitt 24 des Pumpengehäuses 14 befindet, drehbar gestützt, und der mittlere Abschnitt der Antriebswelle 23 ist durch ein in dem Lagerblock 16 vorgesehenes Lager 26 drehbar gestützt. Ein Motorrotor 27 ist in der Motorkammer 13 an der Antriebswelle 23 gesichert. Ein Motorstator 28 ist so an das Motorgehäuse 11 gesichert, das sich der Motorstator 28 an der Außenumfangsseite des Motorrotors 27 befindet. Der Motorrotor 27 und der Motorstator 28 bilden einen Elektromotor 29.The second end of the drive shaft 23 is through a warehouse 25 that is at the bottom section 24 of the pump housing 14 is rotatably supported, and the central portion of the drive shaft 23 is through one in the storage block 16 provided bearing 26 rotatably supported. A motor rotor 27 is in the engine chamber 13 on the drive shaft 23 secured. A motor stator 28 is so on the motor housing 11 secured, which is the motor stator 28 on the outer peripheral side of the motor rotor 27 located. The motor rotor 27 and the motor stator 28 form an electric motor 29 ,

Eine angetriebene Welle 30, die parallel zu der Antriebswelle 23 verläuft, befindet sich in der Pumpenkammer 17 des Pumpenabschnitts P. Die Enden der Antriebswelle 30 sind durch ein in dem Bodenabschnitt 24 des Pumpengehäuses 14 vorgesehenes Lager 31 und durch ein in dem Lagerblock 16 vorgesehenes Lager 32 drehbar gestützt. Ein zweischaufliger Antriebsrotor 33 und ein zweischaufliger angetriebener Rotor 34 sind in der Pumpenkammer 17 an die Antriebswelle 23 bzw. an die Antriebswelle 30 gesichert. Ein zweites Ende (rechtes Ende) der angetriebenen Welle 30 erstreckt sich durch den Bodenabschnitt 24 des Pumpengehäuses 14 auf dieselbe Art und Weise wie das zweite Ende (rechtes Ende) der Antriebswelle 23 in das Innere der Getriebekammer 19. Ein an das zweite Ende der Antriebswelle 23 gesichertes Antriebszahnrad 35 und ein an das zweite Ende der angetriebenen Welle 30 gesichertes angetriebenes Zahnrad 36 sind in der Getriebekammer 19 miteinander in Eingriff.A driven shaft 30 parallel to the drive shaft 23 runs, is located in the pump chamber 17 of the pump section P. The ends of the drive shaft 30 are through one in the bottom section 24 of the pump housing 14 provided bearing 31 and by one in the storage block 16 provided bearing 32 rotatably supported. A twin-bladed drive rotor 33 and a two-blade driven rotor 34 are in the pump chamber 17 to the drive shaft 23 or to the drive shaft 30 secured. A second end (right end) of the driven shaft 30 extends through the bottom section 24 of the pump housing 14 in the same way as the second end (right end) of the drive shaft 23 into the interior of the transmission chamber 19 , One to the second end of the drive shaft 23 secured drive gear 35 and one to the two te end of the driven shaft 30 secured driven gear 36 are in the transmission chamber 19 engaged with each other.

Ein Dichtungsring (Dichtungsmaterial) 37 befindet sich in dem Lagerblock 16 neben dem Lager 26 an der dem Antriebsrotor 33 zugewandten Seite, um den Spalt zwischen der Antriebswelle 23 und dem Lagerblock 16 zu dichten. Der Dichtungsring 37 befindet sich zwischen der Innenfläche des Durchgangsloch 16a und der Antriebswelle 23. Auf dieselbe Art und Weise befindet sich ein Dichtungsring (Dichtungsmaterial) 37 in dem Lagerblock 16 neben dem Lager 32 an der dem angetriebenen Rotor 34 zugewandten Seite, um den Spalt zwischen der angetriebenen Welle 30 und dem Lagerblock 16 zu dichten. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich zudem ein Dichtungsring 37 in dem Bodenabschnitt 24 des Pumpengehäuses 14 neben dem Lager 25 an der dem Antriebsrotor 33 zugewandten Seite, um den Spalt zwischen der Antriebswelle 23 und dem Pumpengehäuse 14 zu dichten. Auf dieselbe Art und Weise befindet sich ein Dichtungsring (Dichtungsmaterial) 37 in dem Bodenabschnitt 24 des Pumpengehäuses 14 neben dem Lager 31 an der dem angetriebenen Rotor 34 zugewandten Seite, um den Spalt zwischen der angetriebenen Welle 30 und dem Pumpengehäuse 14 zu dichten.A sealing ring (sealing material) 37 is located in the storage block 16 next to the camp 26 at the drive rotor 33 facing side to the gap between the drive shaft 23 and the storage block 16 to seal. The sealing ring 37 is located between the inner surface of the through hole 16a and the drive shaft 23 , In the same way there is a sealing ring (sealing material) 37 in the storage block 16 next to the camp 32 at the driven rotor 34 facing side to the gap between the driven shaft 30 and the storage block 16 to seal. In this embodiment, there is also a sealing ring 37 in the bottom section 24 of the pump housing 14 next to the camp 25 at the drive rotor 33 facing side to the gap between the drive shaft 23 and the pump housing 14 to seal. In the same way there is a sealing ring (sealing material) 37 in the bottom section 24 of the pump housing 14 next to the camp 31 at the driven rotor 34 facing side to the gap between the driven shaft 30 and the pump housing 14 to seal.

Die Wasserstoffpumpe 10 ist so in Stellung gebracht, dass eine imaginäre Ebene, die die Achsen der Antriebswelle 23 und der angetriebenen Welle 30 enthält, horizontal verläuft. Ein (nicht gezeigter) Einlass ist in der Decke des Pumpengehäuses 14 des Pumpenabschnitts P ausgebildet, um das von der nicht gezeigten Brennstoffzelle ausgelassene Wasserstoffabgas in die Pumpenkammer 17 zu saugen. Ein Auslass 38 ist in dem Bodenabschnitt der Pumpenkammer 17 ausgebildet, um das durch die Drehung der Rotoren 33, 34 gesogene Wasserstoffabgas von der Pumpenkammer 17 auszulassen. Daher wird das von dem Einlass in die Pumpenkammer 17 gesogene Wasserstoffabgas durch den Auslass 38 ausgelassen und der Brennstoffzelle wieder zugeführt. Wie dies vorstehend beschrieben ist, wiederholt die Wasserstoffpumpe 10 den Ansaug- und Zuführvorgang, bei denen Wasserstoffabgas in die Pumpenkammer 17 gesogen und dann ausgelassen wird.The hydrogen pump 10 is positioned so that an imaginary plane representing the axes of the drive shaft 23 and the driven shaft 30 contains, runs horizontally. An inlet (not shown) is in the ceiling of the pump housing 14 of the pump portion P is formed around the discharged from the fuel cell, not shown, hydrogen gas into the pump chamber 17 to suck. An outlet 38 is in the bottom portion of the pump chamber 17 formed by the rotation of the rotors 33 . 34 sucked hydrogen gas from the pump chamber 17 omit. Therefore, it will be from the inlet into the pump chamber 17 sucked hydrogen exhaust gas through the outlet 38 discharged and returned to the fuel cell. As described above, the hydrogen pump repeats 10 the suction and delivery process, in which hydrogen exhaust gas into the pump chamber 17 sucked and then left out.

Nun wird der Betrieb der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Wasserstoffpumpe (Pumpe) 10 beschrieben. Der Betrieb, der dann durchgeführt wird, wenn das Wasserstoffabgas in der Pumpenkammer 17 die Motorkammer 13 betritt, wird hauptsächlich später erörtert.Now, the operation of the above-described hydrogen pump (pump) will be described. 10 described. The operation, which is carried out when the hydrogen exhaust gas in the pump chamber 17 the engine chamber 13 will be discussed mainly later.

In einem Fall, in dem die Wasserstoffpumpe 10 den Ansaug- und Zuführvorgang von Wasserstoffabgases wiederholt, wie dies vorstehend beschrieben ist, kann ein Teil des von dem Einlass in die Pumpenkammer 17 gesogenen Wasserstoffabgas die Motorkammer 13 über das Durchgangsloch 16a des Lagerblocks 16 und über das Durchgangsloch 12a der Abtrennung 12 betreten, wie in 2 gezeigt ist. Das heißt, obwohl sich der Dichtungsring 37 in dem Durchgangsloch 16a des Lagerblocks 16 befindet, ist zwischen dem Dichtungsring 37 und der Antriebswelle 23 ein kleiner Spalt ausgebildet, um die Drehung der Antriebswelle 23 zu ermöglichen.In a case where the hydrogen pump 10 Repeat the suction and feed operation of hydrogen exhaust gas, as described above, a part of the from the inlet into the pump chamber 17 sucked hydrogen exhaust the engine chamber 13 over the through hole 16a of the storage block 16 and over the through hole 12a the separation 12 enter, as in 2 is shown. That is, although the sealing ring 37 in the through hole 16a of the storage block 16 is located between the sealing ring 37 and the drive shaft 23 a small gap formed around the rotation of the drive shaft 23 to enable.

Zudem ist zwischen dem Durchgangsloch 12a der Abtrennung 12 und der Umfangsfläche der Antriebswelle 23 ein Spalt ausgebildet, um die Drehung der Antriebswelle 23 zu ermöglichen. Daher kann das in die Pumpenkammer 17 gesogene Wasserstoffabgas die Motorkammer 13 durch diese Spalten betreten. Da das Wasserstoffgas (Wasserstoffabgas) die Charakteristik aufweist, durch Metall hindurch zu dringen, kann das Wasserstoffabgas durch den Lagerblock 16 und durch die Abtrennung 12 hindurchdringen, die aus Metallmaterial (beispielsweise einer Aluminiumlegierung) gefertigt sind, und es kann in die Motorkammer 13 eintreten.In addition, between the through hole 12a the separation 12 and the peripheral surface of the drive shaft 23 a gap formed around the rotation of the drive shaft 23 to enable. Therefore, this can be done in the pump chamber 17 sucked hydrogen exhaust the engine chamber 13 enter through these columns. Since the hydrogen (hydrogen) gas has the characteristic of permeating through metal, the hydrogen exhaust gas can pass through the bearing block 16 and by the separation 12 penetrate, which are made of metal material (for example, an aluminum alloy), and it can into the motor chamber 13 enter.

Da jedoch in diesem Ausführungsbeispiel die Motorkammer 13 mit inertem Gas (Stickstoff) G gefüllt ist, dass heißt, es gibt dort keine verbleibende Luft (Oxidationsgas), erzeugt das Wasserstoffabgas, das die Motorkammer 13 betreten hat, kein Wasser durch Reaktion mit der Luft (dem Oxidationsgas). Daher wird selbst dann, wenn das Wasserstoffabgas die Motorkammer 13 betritt, dass Wasser nicht durch eine Reaktion mit Luft (dem Oxidationsgas) erzeugt. Daher wird verhindert, dass Bauteile, wie zum Beispiel der Elektromotor 29 in der Motorkammer 13 korrodieren. Als ein Ergebnis wird verhindert, dass sich die Leistung der Wasserstoffpumpe 10 verschlechtert.However, since in this embodiment, the motor chamber 13 is filled with inert gas (nitrogen) G, that is, there is no remaining air (oxidizing gas), generates the hydrogen gas, which is the engine chamber 13 no water by reaction with the air (the oxidizing gas). Therefore, even if the hydrogen exhaust is the engine chamber 13 enters that water is not generated by a reaction with air (the oxidizing gas). Therefore, it prevents components such as the electric motor 29 in the engine chamber 13 corrode. As a result, the performance of the hydrogen pump is prevented 10 deteriorated.

Das inerte Gas (Stickstoff) G in der Motorkammer 13 wird durch den sich in dem Durchgangsloch 16a des Lagerblocks 16 befindlichen Dichtungsring 37 daran gehindert, in die Pumpenkammer 17 zu entweichen. Die O-Ringe 20, die als die Dichtungselemente dienen, verhindern, dass das inerte Gas (Stickstoff) G, das das Durchgangsloch 12a der Abtrennung 12 passiert, von dem Kontaktabschnitt zwischen dem Motorgehäuse 11 und der Abtrennung 12 und dem Kontaktabschnitt zwischen der Abtrennung 12 und dem Lagerblock 16 nach außen entweicht. Die O-Ringe 20 verhindern ferner, dass Wasser die Motorkammer 13 von dem Kontaktabschnitt zwischen dem Motorgehäuse 11 und der Abtrennung 12 und von dem Kontaktabschnitt zwischen der Abtrennung 12 und dem Lagerblock 16 betritt.The inert gas (nitrogen) G in the engine chamber 13 gets through in the through hole 16a of the storage block 16 located sealing ring 37 prevented from entering the pump chamber 17 to escape. The O-rings 20 , which serve as the sealing elements, prevent the inert gas (nitrogen) G, which is the through hole 12a the separation 12 happens from the contact portion between the motor housing 11 and the separation 12 and the contact portion between the partition 12 and the storage block 16 escapes to the outside. The O-rings 20 Also, prevent water from entering the engine chamber 13 from the contact portion between the motor housing 11 and the separation 12 and from the contact portion between the partition 12 and the storage block 16 enters.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel hat die nachstehenden Vorteile.

  • (1) Selbst wenn Wasserstoffabgas die Motorkammer 13 von der Pumpenkammer 17 betritt, ist die Motorkammer 13 mit dem inerten Gas (Stickstoff) G gefüllt, dass heißt, es gibt dort keine Luft (Oxidationsgas). Daher wird in der Motorkammer 13 kein Wasser durch eine Reaktion zwischen Wasserstoff und Luft erzeugt. Dementsprechend wird verhindert, dass Bauteile, wie zum Beispiel der Elektromotor 29 in der Motorkammer 13, durch Wasser korrodieren, und es wird zuverlässig verhindert, dass sich die Leistung der Wasserstoffpumpe 10 verschlechtert.
  • (2) Da die Diffusionsgeschwindigkeit des Stickstoffs, das die Motorkammer 13 als das inerte Gas G füllt, langsamer (um circa 1/3) als die der Luft ist, entweicht der Stickstoff nicht einfach von der Motorkammer 13. Daher wird die Leistung der Wasserstoffpumpe 10 für eine lange Zeitspanne beibehalten.
  • (3) Das Dichtungsmaterial, das in diesem Ausführungsbeispiel der Dichtungsring 37 ist, befindet sich in dem Durchgangsloch 16a des Lagerblocks 16, durch den sich die Antriebswelle 23 erstreckt. Daher verhindert der Dichtungsring 37 zuverlässig, dass das inerte Gas G in der Motorkammer 13 dort in die Pumpenkammer 17 entweicht, wo sich die Antriebswelle 23 in dem Lagerblock 16 erstreckt (durch das Durchgangsloch 16a).
  • (4) Das Dichtungselement, das in diesem Ausführungsbeispiel der O-Ring 20 ist, befindet sich an dem Kontaktabschnitt zwischen dem Motorgehäuse 11 und der Abtrennung 12. Daher wird zuverlässig verhindert, dass das inerte Gas G in der Motorkammer 13 von dem Kontaktabschnitt zwischen dem Motorgehäuse 11 und der Abtrennung 12 nach außen entweicht. Der O-Ring 20 verhindert zudem, dass das Wasser die Motorkammer 13 von außen über den Kontaktabschnitt betritt.
  • (5) Das Dichtungselement, das in diesem Ausführungsbeispiel der O-Ring 20 ist, befindet sich an dem Kontaktabschnitt zwischen der Abtrennung 12 und dem Lagerblock 16. Daher wird zuverlässig verhindert, dass das inerte Gas G in der Motorkammer 13 von dem Kontaktabschnitt zwischen der Abtrennung 12 und dem Lagerblock 16 nach außen entweicht. Der O-Ring 20 verhindert zudem, dass Wasser die Motorkammer 13 von außen über den Kontaktabschnitt betritt.
The preferred embodiment has the following advantages.
  • (1) Even if hydrogen gas exhausted the engine mer 13 from the pump chamber 17 enters, is the engine chamber 13 filled with the inert gas (nitrogen) G, that is, there is no air (oxidizing gas). Therefore, in the engine chamber 13 no water generated by a reaction between hydrogen and air. Accordingly, it prevents components such as the electric motor 29 in the engine chamber 13 , corrode by water, and it is reliably prevents the performance of the hydrogen pump 10 deteriorated.
  • (2) Because the diffusion rate of nitrogen, which is the engine chamber 13 As the inert gas G fills, slower (by about 1/3) than that of the air, the nitrogen does not simply escape from the engine chamber 13 , Therefore, the power of the hydrogen pump 10 maintained for a long period of time.
  • (3) The sealing material, in this embodiment, the sealing ring 37 is located in the through hole 16a of the storage block 16 through which the drive shaft 23 extends. Therefore, the seal ring prevents 37 Reliable that the inert gas G in the engine chamber 13 there in the pump chamber 17 escapes, where the drive shaft 23 in the storage block 16 extends (through the through hole 16a ).
  • (4) The sealing element, in this embodiment, the O-ring 20 is located at the contact portion between the motor housing 11 and the separation 12 , Therefore, it is reliably prevented that the inert gas G in the engine chamber 13 from the contact portion between the motor housing 11 and the separation 12 escapes to the outside. The O-ring 20 also prevents the water from the engine chamber 13 enters from outside via the contact portion.
  • (5) The sealing element, in this embodiment, the O-ring 20 is located at the contact portion between the partition 12 and the storage block 16 , Therefore, it is reliably prevented that the inert gas G in the engine chamber 13 from the contact portion between the partition 12 and the storage block 16 escapes to the outside. The O-ring 20 also prevents water from the engine chamber 13 enters from outside via the contact portion.

Die Erfindung kann in folgenden Arten ausgeführt werden.The The invention can be carried out in the following ways.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Trennwand durch die Abtrennung (Trennelement) 12, die die Öffnung des Motorgehäuses 11 schließt, und durch den Lagerblock (Trennelement) 16 ausgebildet, der die Öffnung des Pumpengehäuses 14 schließt. Jedoch kann die Trennwand lediglich durch den Lagerblock 16 ausgebildet sein. In diesem Fall schließt der Lagerblock 16 die Öffnung des Motorgehäuses 11 und die Öffnung des Pumpengehäuses 14.In the preferred embodiment, the partition is separated by the partition (partition) 12 that the opening of the motor housing 11 closes, and through the bearing block (separating element) 16 formed, which is the opening of the pump housing 14 closes. However, the partition can only through the bearing block 16 be educated. In this case, the storage block closes 16 the opening of the motor housing 11 and the opening of the pump housing 14 ,

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der O-Ring 20 als das Dichtungselement verwendet, das sich an dem Kontaktabschnitt zwischen dem Motorgehäuse 11 und der Abtrennung 12 befindet. Jedoch kann anstelle des O-Rings 20 auch ein anderes Dichtungselement verwendet werden, solange das Dichtungselement verhindert, dass das inerte Gas G über den Kontaktabschnitt nach außen entweicht und das Wasser über den Kontaktabschnitt eintritt.In the preferred embodiment, the O-ring 20 used as the sealing member located at the contact portion between the motor housing 11 and the separation 12 located. However, instead of the O-ring 20 Also, another seal member may be used as long as the seal member prevents the inert gas G from leaking to the outside through the contact portion and the water enters via the contact portion.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich das Dichtungsmaterial, das der Dichtungsring 37 ist, in dem Durchgangsloch 16a des Lagerblocks 16. Jedoch kann sich der Dichtungsring 37 auch in dem Durchgangsloch 12a der Abtrennung 12 befinden.In the preferred embodiment, the sealing material is the sealing ring 37 is, in the through hole 16a of the storage block 16 , However, the sealing ring can 37 also in the through hole 12a the separation 12 are located.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Motorkammer 13 mit dem inerten Gas G gefüllt, welches Stickstoff ist. Jedoch kann jedes inerte Gas, das von Stickstoff verschieden ist (beispielsweise Argon, Helium, Neon, Xenon und Krypton), verwendet werden, solange das inerte Gas nicht mit Wasserstoff reagiert und Wasser erzeugt. Die Motorkammer 13 kann mit gemischtem Gas (beispielsweise Stickstoff und Neon) gefüllt sein, welches das Gemisch verschiedenartiger inerter Gase G ist.In the present embodiment, the motor chamber 13 filled with the inert gas G, which is nitrogen. However, any inert gas other than nitrogen (e.g., argon, helium, neon, xenon, and krypton) may be used as long as the inert gas does not react with hydrogen to produce water. The engine chamber 13 may be filled with mixed gas (for example, nitrogen and neon), which is the mixture of various inert gases G.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung als Wasserstoffpumpe 10 ausgeführt, die Wasserstoffgas (Wasserstoffabgas) in dem Brennstoffzellensystem zirkulieren lässt. Jedoch kann die vorliegende Erfindung als jede Pumpe (Wasserstoffpumpe) ausgeführt werden, die sich von der in dem Brennstoffzellensystem verwendeten Pumpe unterscheidet, solange die Pumpe Fluid ansaugt und zuführt, das Wasserstoff enthält.In the preferred embodiment, the present invention is a hydrogen pump 10 which circulates hydrogen gas (hydrogen off-gas) in the fuel cell system. However, the present invention may be embodied as any pump (hydrogen pump) different from the pump used in the fuel cell system as long as the pump sucks and supplies fluid containing hydrogen.

Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf die hierin angegeben Einzelheiten beschränkt, sondern kann innerhalb des Bereichs und der Äquivalenz der beiliegenden Ansprüche modifiziert werden.The present examples and embodiments are to be regarded as illustrative and not restrictive and that The invention is not limited to the details given herein, but rather can be within the scope and equivalence of the enclosed claims be modified.

Eine Pumpe hat einen Motor und ein Motorgehäuse. Das Motorgehäuse definiert eine Motorkammer zum Aufnehmen des Motors. Die Motorkammer ist mit inertem Gas gefüllt. Ein Rotor dreht sich in Übereinstimmung mit der Drehung des Motors. Ein Pumpengehäuse definiert eine Pumpenkammer zum Aufnehmen des Rotors. Zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse befindet sich eine Trennwand. Das Pumpengehäuse und das Motorgehäuse sind über die Trennwand aneinander angebracht. Daher wird selbst dann, wenn wasserstoffhaltiges Fluid von der Pumpenkammer in die Motorkammer entweicht, verhindert, dass in der Motorkammer Wasser erzeugt wird.A pump has a motor and a motor housing. The motor housing defines a motor chamber for receiving the motor. The engine chamber is filled with inert gas. A rotor rotates in accordance with the rotation of the motor. A pump housing defines a pump chamber for receiving the rotor. Between the pump housing and the motor housing is a partition. The pump housing and the motor housing are attached to each other via the partition wall. Therefore, even if hydrogen halide Any fluid escaping from the pump chamber into the engine chamber prevents water from being generated in the engine chamber.

Claims (6)

Pumpe (10) zum Fördern von wasserstoffenthaltendem Gas, mit: einem Motor (29); einem Motorgehäuse (11), das eine Motorkammer (13) zum Aufnehmen des Motors (29) definiert; einem Rotor (33), der sich in Übereinstimmung mit der Drehung des Motors (29) dreht; einem Pumpengehäuse (14), das eine Pumpenkammer (17) zum Aufnehmen des Rotors (33) definiert; und einer Trennwand (12), die sich zwischen dem Pumpengehäuse (14) und dem Motorgehäuse (11) befindet, wobei das Pumpengehäuse (14) und das Motorgehäuse (11) über die Trennwand (12) aneinander angebracht sind, wobei das Motorgehäuse (11) in Richtung zu der Trennwand (12) geöffnet ist und das Pumpengehäuse (14) in Richtung zu der Trennwand (12) geöffnet ist, wobei die Trennwand (12) das Motorgehäuse (11) und das Pumpengehäuse (14) schließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (11) ausschließlich in Richtung zu der Trennwand (12) geöffnet ist, und die Motorkammer (13) mit inertem Gas gefüllt und so abgedichtet ist, dass das inerte Gas nicht nach außen entweichen kann.Pump ( 10 ) for delivering hydrogen-containing gas, comprising: an engine ( 29 ); a motor housing ( 11 ), which is a motor chamber ( 13 ) for picking up the engine ( 29 ) Are defined; a rotor ( 33 ), which is in accordance with the rotation of the engine ( 29 ) turns; a pump housing ( 14 ), which has a pump chamber ( 17 ) for receiving the rotor ( 33 ) Are defined; and a partition ( 12 ) located between the pump housing ( 14 ) and the motor housing ( 11 ), wherein the pump housing ( 14 ) and the motor housing ( 11 ) over the partition wall ( 12 ) are attached to each other, wherein the motor housing ( 11 ) towards the partition ( 12 ) is open and the pump housing ( 14 ) towards the partition ( 12 ) is opened, wherein the partition ( 12 ) the motor housing ( 11 ) and the pump housing ( 14 ), characterized in that the motor housing ( 11 ) exclusively in the direction of the partition ( 12 ), and the engine chamber ( 13 ) is filled with inert gas and sealed so that the inert gas can not escape to the outside. Pumpe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Gas zumindest eines aus Stickstoff, Argon, Helium, Neon, Xenon und Krypton ist.Pump ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the inert gas is at least one of nitrogen, argon, helium, neon, xenon and krypton. Pumpe (10) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Drehwelle (23), die die Drehung des Motors (29) zu dem Rotor (33) überträgt, wobei die Trennwand (12) ein Durchgangsloch (12a) hat, durch welches sich die Drehwelle (23) erstreckt, und eine Dichtung (37), die sich zwischen der Innenfläche des Durchgangsloch (12a) und der Drehwelle (23) befindet.Pump ( 10 ) according to claim 1, characterized by a rotary shaft ( 23 ), which is the rotation of the engine ( 29 ) to the rotor ( 33 ), whereby the partition wall ( 12 ) a through hole ( 12a ), through which the rotary shaft ( 23 ), and a seal ( 37 ), which extends between the inner surface of the through hole ( 12a ) and the rotary shaft ( 23 ) is located. Pumpe (10) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Dichtungselement (20), das sich an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Motorgehäuse (11) und der Trennwand (12) befindet.Pump ( 10 ) according to claim 1, characterized by a sealing element ( 20 ) located at a contact portion between the motor housing ( 11 ) and the partition ( 12 ) is located. Pumpe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (12) eine Vielzahl von Trennelementen aufweist, die aufeinander aufgesetzt sind, und dass sich ein Dichtungselement (20) an zumindest einem Abschnitt von einem Abschnitt zwischen den angrenzenden Trennelementen, einem Abschnitt zwischen dem Motorgehäuse (11) und dem angrenzenden Trennelement und einem Abschnitt zwischen dem Pumpengehäuse (14) und dem angrenzenden Trennelement befindet.Pump ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the partition wall ( 12 ) has a plurality of separating elements, which are placed on each other, and in that a sealing element ( 20 ) on at least a portion of a portion between the adjacent partition members, a portion between the motor housing (10) 11 ) and the adjacent separator and a portion between the pump housing ( 14 ) and the adjacent partition. Pumpe (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) in ein Brennstoffzellensystem eingegliedert ist.Pump ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pump ( 10 ) is incorporated in a fuel cell system.
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