DE102011118701A1

DE102011118701A1 - Vorrichtung zur Aufteilung von Medienströmen

Info

Publication number: DE102011118701A1
Application number: DE102011118701A
Authority: DE
Inventors: Stefan GERHARDT; Dipl.-Ing. Kolbe Alfred; Christian Schick; Wolfgang Schmid
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Aufteilung wenigstens eines über wenigstens eine Zuleitung einströmenden Medienstroms auf mehrere Ableitungen, wobei Anschlüsse (2, 4) für die Zuleitungen und für die Ableitungen in einem integrierten Bauteil ausgebildet sind. Die Erdfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das integrierte Bauteil über Befestigungspunkte (5) an einem tragenden Bauteil befestigbar ist, und dass das integrierte Bauteil Aufnahmepunkte (6) für weitere Komponenten aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufteilung wenigstens eines über wenigstens eine Zuleitung einströmenden Medienstroms auf mehrere Ableitungen, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Vorrichtung.
Aus dem Gebiet der Abgasturbolader ist durch die EP 2 058 487 B1 eine Vorrichtung bekannt geworden, welche zur Strömungsführung von Gasen innerhalb eines Abgasturboladers dient. Diese Vorrichtung weist eine eigene Befestigung auf, mittels welcher diese im Bereich des Abgasturboladers angebracht werden kann. Außerdem weist die Vorrichtung zwei getrennte Strömungswege innerhalb der Vorrichtung auf, welche über jeweils eine Zuleitung und eine Ableitung durch die Vorrichtung strömen. über eine Klappe lassen sich die beiden Strömungswege miteinander verbinden.
Ferner ist aus der DE 601 22 263 T2 eine integrierte Komponente für einen Kühlkreislauf beschrieben. Die Integration umfasst dabei eine Pumpe als funktionelle Komponente sowie einen Einlass und wenigstens zwei Auslässe, welche über entsprechende Strömungsregelventile im Bereich dieses sogenannten Zentralkörpers entsprechend beeinflusst werden können.
Vom selben Anmelder ist aus der DE 600 19 481 D2 außerdem ein Strömungsverteiler bekannt, bei dem eine Zuströmung auf zwei Abströmwege über eine Klappe entsprechend aufgeteilt werden kann.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung als Multifunktionsbauteil zu schaffen, welche verschiedene Funktionalitäten innerhalb einer einzigen Vorrichtung vereint.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den restlichen abhängigen Ansprüchen. Im Anspruch 7 ist außerdem eine besonders bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst die oben genannte Aufgabe dadurch, dass in einem integrierten Bauteil neben den Anschlüssen für die Zuleitungen und die Ableitungen außerdem Befestigungspunkte für das integrierte Bauteil an einem tragenden Bauteil angeordnet sind, und dass darüber hinaus Aufnahmepunkte für weitere Komponenten vorgesehen sind. Diese Aufnahmepunkte für weitere Komponenten können weitere in der Umgebung angeordnete Bauteile und Komponenten tragen, beispielsweise benachbart angeordnete Komponenten wie Wärmetauscher, Ventileinrichtungen, Kühleinrichtungen, Gebläse oder dergleichen. Neben der Integration der Zu- und Ableitungen in das integrierte Bauteil übernimmt dieses also auch die Funktionalität eines Tragrahmens zur Aufnahme von weiteren benachbart angeordneten Komponenten. Dadurch wird ein hoher Grad an Integration erreicht und mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich ein sehr kompaktes System, beispielsweise ein sehr kompaktes Brennstoffzellensystem, aufbauen.
Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es dabei vorgesehen, dass das integrierte Bauteil Anschlüsse für Sensoren, insbesondere in die Strömung innerhalb des integrierten Bauteils hineinragende Sensoren, aufweist. Diese zusätzliche Integration von Sensoren in die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine weitere Bauraumeinsparung, da bisher zur Integration von Sensoren jeweils vergleichsweise lange Leitungselemente zum Sensor und wieder zurück notwenig waren. Durch die Möglichkeit, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Sensoren unmittelbar in die Vorrichtung zu integrieren, entsteht also ein erheblicher Vorteil hinsichtlich des benötigten Bauraums und damit letztlich auch hinsichtlich der Anzahl von Bauteilen und des Gewichts. Außerdem kann bei der Montage eine deutliche Vereinfachung erzielt werden, sodass teure Montagezeiten auf ein Minimum reduziert werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es außerdem vorgesehen sein, dass das integrierte Bauteile Ventileinrichtungen insbesondere in Form von Klappen zur Beeinflussung von zumindest einem der Strömungsquerschnitte der Zuleitungen und/oder Ableitungen aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann außerdem also auch integrierte Ventileinrichtungen, insbesondere in Form von einfach gestalteten Klappen aufweisen, um die Strömungen entsprechend zu beeinflussen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es ferner vorgesehen sein, dass das integrierte Bauteil eine integrierte weitere Komponente, insbesondere einen Wärmetauscher und/oder einen Befeuchter aufweist. Neben den Zuleitungen, den Ableitungen und der Integration der Funktion eines Tragrahmens kann also auch eine weitere Komponente direkt integriert sein, beispielsweise ein Wärmetauscher, ein Befeuchter oder auch eine Pumpe oder dergleichen. Dadurch wird der Grad der Integration nochmals erhöht und es entsteht eine multifunktionale Vorrichtung, welche Bauraum, Gewicht und Montagezeiten auf ein absolutes Minimum reduziert.
Wie oben bereits erwähnt, kann die besonders bevorzugte Verwendung der Vorrichtung zur Leitung von Gasen in einem Brennstoffzellensystem vorgesehen sein. Insbesondere Brennstoffzellensysteme sind hochkomplexe Einrichtungen, welche die Leitung von Gasen, die Befeuchtung von Gasen, die Ableitung von Gasen und dergleichen auf minimalem Bauraum vereinen müssen. Hierfür ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut geeignet. Sie kann dabei vorzugsweise zur Leitung von Gasen, insbesondere von Gasen auf der Kathodenseite, eingesetzt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Verwendung ist es dabei vorgesehen, dass über das Brennstoffzellensystem elektrische Antriebsleistung für ein Fahrzeug bereitgestellt wird. Insbesondere für diese Verwendung ist die Einsparung von Gewicht, Bauraum und die Minimierung der benötigten Bauteile, Montagezeiten und Kosten von entscheidender Bedeutung, da hier entsprechend hohe Stückzahlen an Brennstoffzellensystemen in der Zukunft zu erwarten sind und die genannten Vorteile hierdurch besonders zum Tragen kommen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Ansprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.
Dabei zeigen:
1 eine dreidimensionale Ansicht einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
2 die Vorrichtung gemäß 1 aus einem anderen Blickwinkel.
In der Darstellung der 1 und 2 ist eine Vorrichtung 1 als ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erkennen. Die Vorrichtung 1 soll zur Führung von Gasen, insbesondere von Gasströmungen von und zu einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem ausgebildet sein. Das Brennstoffzellensystem soll für ein Fahrzeug elektrische Antriebsleistung liefern.
Die Vorrichtung 1 weist einen Anschluss 2 für eine Zuleitung (nicht dargestellt) auf. Die Zuleitung lässt sich über den Flansch 3 mit dem Anschluss 2 für die Zuleitung verbinden. Außerdem sind drei Anschlüsse 4 für Ableitungen vorgesehen, welche ebenfalls über Flansche 3 zur Aufnahme von Ableitungen vorgesehen sind. Zur Steuerung der Volumenströme lassen sich außerdem hier nicht dargestellte Klappen als Ventileinrichtungen zur Beeinflussung der durchströmbaren Querschnitte integrieren.
Wie es aus der Darstellung der 2 besser zu erkennen ist, weist die Vorrichtung 1 als integriertes Bauteil, Befestigungspunkte 5 zur Aufnahme der Vorrichtung 1 an einem nicht dargestellten tragenden Bauteil, beispielsweise einem Tragrahmen, auf. Im Bereich der Vorrichtung 1 selbst sind außerdem Aufnahmepunkte 6, von welchen in den Darstellung jeweils nur einer zu erkennen ist, vorgesehen. Diese Aufnahmepunkte 6 dienen der Aufnahme von weiteren an der Vorrichtung 1 befestigbaren Komponenten, welche bei der Montage typischerweise im Bereich der Umgebung der Vorrichtung 1 angeordnet werden. Über die Vorrichtung 1 selbst, welche beispielsweise als Gussteil aus metallischem Werkstoff ausgebildet ist, entsteht dann eine Verbindung dieser weiteren Komponenten über die Aufnahmepunkte 6 und die Befestigungspunkte 5 der Vorrichtung 1 an beispielsweise dem Tragrahmen. Die Vorrichtung 1 übernimmt also zusätzlich zu ihrer Funktionalität der Leitung von Strömungen außerdem eine Funktionalität als Teil eines tragenden Aufbaus zur Aufnahme von Komponenten.
In der Darstellung der 2 sind beispielhaft zwei weitere Anschlüsse 7 zu erkennen. Diese dienen zur Aufnahme einer Sensorik, welche insbesondere so ausgebildet ist, dass die Sensoren in die Strömung hineinragen und dort entsprechende Werte, insbesondere Drücke, Temperaturen, gegebenenfalls Stoffkonzentrationen oder dergleichen, erfassen können.
Alles in allem entsteht so ein hochintegriertes Bauteil, welches verschiedene Funktionalitäten bei minimalem Bauraum, Baugewicht und sehr kleinem Aufwand bei der Montage in sich vereint.
Die Vorrichtung 1 könnte darüber hinaus eine weitere Funktionalität aufweisen, beispielsweise eine integrierte Fördereinrichtung, einen integrierten Wärmetauscher, oder beispielsweise, im Falle eines Brennstoffzellensystems, einen integrierten Befeuchter, welcher in Form eines Membranbefeuchters ausgebildet sein könnte.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2058487 B1 [0002]
DE 60122263 T2 [0003]
DE 60019481 D2 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zur Aufteilung wenigstens eines über wenigstens eine Zuleitung einströmenden Medienstroms auf mehrere Ableitungen, wobei Anschlüsse (2, 4) für die Zuleitungen und für die Ableitungen in einem integrierten Bauteil ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass des integrierte Bauteil über Befestigungspunkte (5) an einem tragenden Bauteil befestigbar ist, und dass das integrierte Bauteil Aufnahmepunkte (6) für weitere Komponenten aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das integrierte Bauteil Anschlüsse (2, 4) für wenigstens eine Zuleitung und für wenigstens drei Ableitungen aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, das integrierte Bauteil Anschlüsse (7) für Sensoren, insbesondere für in die Strömung ragende Sensoren, aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Integrierte Bauteil Ventileinrichtungen, insbesondere in Form von Klappen, zur Beeinflussung von zumindest einem der Strömungsquerschnitte der Medienströme aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das integrierte Bauteil eine integrierte weitere Komponente, insbesondere ein Wärmetauscher, eine Fördereinrichtung und/oder einen Befeuchter, aufweist.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zur Leitung von Gasen in einem Brennstoffzellensystem.
Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem die elektrische Antriebsleistung für ein Fahrzeug bereitstellt.