-
Stand der Technik
-
Als Turbokompressoren ausgeführte Turbomaschinen für ein Brennstoffzellensystem sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 224 052 A1 . Der bekannte Turbokompressor weist eine von einer Antriebsvorrichtung antreibbare Welle auf. Auf der Welle sind ein Verdichter und eine Abgasturbine angeordnet.
-
In detaillierterer Ausgestaltung ist eine als Turbokompressor ausgeführte Turbomaschine aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 044 876 A1 bekannt. Der bekannte Turbokompressor weist ein auf einer Welle angeordnetes Laufrad auf. Das Laufrad ist dabei als Radialläufer ausgeführt, wird also auf seiner Vorderseite von einem Arbeitsfluid entlang eines Strömungspfads durchströmt, wobei der Strömungspfad ein axiales Strömungsende und ein radiales Strömungsende umfasst.
-
Weiterhin ist aus der
EP 2 006 497 A1 bekannt, dass die Welle von Turbomaschinen mittels einer Axiallagerscheibe axial gelagert werden kann.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Ausgestaltung der Axiallagerscheibe dergestalt, dass dabei die Kühlung der Turbomaschine optimiert wird.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Turbomaschine weist eine optimierte Axiallagerscheibe auf, die der Kühlung der Turbomaschine, beispielsweise der Lagerstellen und/oder der Antriebsvorrichtung, dient. Vorzugsweise ist die Turbomaschine dabei in einem Brennstoffzellensystem angeordnet.
-
Dazu umfasst die Turbomaschine eine Welle, ein Laufrad und die Axiallagerscheibe. Das Laufrad und die Axiallagerscheibe sind auf der Welle angeordnet. An der Axiallagerscheibe ist eine Lauffläche zur axialen Lagerung ausgebildet. Die Lauffläche bildet mit einer korrespondierenden Lagerfläche ein Axiallager. Vorzugsweise ist die Normalenrichtung der Lauffläche identisch zur Achse der Welle. An der Axiallagerscheibe ist eine Strömungsvorrichtung angeordnet. Die Strömungsvorrichtung liegt in einem Kühlfluidpfad.
-
Durch die Strömungsvorrichtung weist die Axiallagerscheibe damit eine weitere Funktion auf, nämlich eine Kühlfunktion. Die rotierende Strömungsvorrichtung erzeugt eine Strömung, welche vorteilhafterweise so gestaltet ist, dass der Kühlfluidpfad sämtliche kritische Tribostellen der Turbomaschine berücksichtigt. Der Kühlfluidpfad dient der Kühlung der Turbomaschine. Ein Kühlfluid wird mittels der Strömungsvorrichtung durch den Kühlfluidpfad gespült und führt dabei die Wärme aus den Komponenten der Turbomaschine ab. Insbesondere an den Tribostellen, wie beispielsweise an Lagerungen oder Antriebsvorrichtungen, entsteht Reibwärme, welche über den Kühlfluidpfad bzw. durch das Kühlfluid gekühlt werden sollen. Vorzugsweise kann als Kühlfluid das gleiche Medium verwendet werden, welches als Arbeitsfluid durch das Laufrad strömt. Insbesondere kann dazu die Umgebungsluft verwendet werden.
-
In vorteilhaften Weiterbildungen ist das Laufrad als Radialläufer ausgeführt. Das Laufrad ist auf seiner Vorderseite von einem Arbeitsfluid entlang eines Strömungspfads durchströmbar. Der Strömungspfad umfasst ein axiales Strömungsende und ein radiales Strömungsende. Funktionsbedingt treten an dem Laufrad fluidisch resultierende Axialkräfte auf, welche durch die Axiallagerscheibe gelagert werden. Eine Axiallagerscheibe ist damit insbesondere bei Radialläufern eine gut geeignete Komponente für das Axiallager. Wenn das Laufrad als Radialläufer gestaltet ist, hat die Turbomaschine einen sehr hohen Wirkungsgrad. Insbesondere für den Einsatz in einer Luftzuführungsleitung eines Brennstoffzellensystems ist ein derartiger Radialläufer gut geeignet.
-
In vorteilhaften Weiterbildungen münden der Kühlfluidpfad und das radiale Strömungsende in einen Auslass. Der Auslass ist vorzugsweise in einem Gehäuse der Turbomaschine ausgebildet und stellt einen gemeinsamen Ausgang des Arbeitsfluids und des Kühlfluids aus der Turbomaschine dar. Arbeitsfluid und Kühlfluid können dazu beispielsweise die Umgebungsluft sein. Zur Kühlung der Turbomaschine wird also nicht das durch das Laufrad verdichtete und damit aufgeheizte Arbeitsfluid verwendet, sondern das Kühlfluid, welches durch einen separaten Einlass in den Kühlfluidpfad einströmt. Bevorzugt weist die Turbomaschine also eine Parallelschaltung aus Strömungspfad und Kühlfluidpfad auf, welche sich vor der Brennstoffzelle vereinigen.
-
In alternativen vorteilhaften Ausführungen vereinigen sich der Strömungspfad und der Kühlfluidpfad nicht. Dadurch wird das Druckniveau des am radialen Strömungsende verdichteten Arbeitsfluids nicht durch das Kühlfluid abgesenkt; das Kühlfluid muss dadurch nicht gegen den Druck des radialen Strömungsendes gefördert werden.
-
In vorteilhaften Weiterbildungen ist die Axiallagerscheibe der Rückseite des Laufrads zugewandt. Dadurch ist die Axiallagerscheibe bauraumsparend innerhalb der Turbomaschine angeordnet. Weiterhin können im Bereich der Rückseite und der Axiallagerscheibe dann Maßnahmen zur Axialkraftreduzierung getroffen werden, beispielsweise ein Druckteiler angeordnet werden; dadurch wird die auf die Welle wirkende fluidisch resultierende Axialkraft reduziert und mit ihr auch die in dem Axiallager entstehende Reibwärme.
-
In vorteilhaften Ausführungen ist die Lauffläche der Rückseite des Laufrads zugewandt. Die Normalenrichtung der Lauffläche zeigt also auf die Rückseite des Laufrads. Vorzugsweise erzeugt die Strömungsvorrichtung dabei eine Strömung in dem Kühlfluidpfad, welche in Richtung des Laufrads führt. Das Kühlfluid kann dort mit dem Arbeitsfluid vermischt oder getrennt von diesem aus der Turbomaschine geleitet werden.
-
Bevorzugt ist die Strömungsvorrichtung an einer der Lauffläche entgegengesetzten Gengenseite der Axiallagerscheibe angeordnet. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das Axiallager nur eine Richtung lagern muss, so dass die Axiallagerscheibe auch nur eine Lauffläche aufweisen muss. Die Rückseite bzw. die Gegenseite der Axiallagerscheibe weist dementsprechend Bauraum für eine weitere Funktion, nämlich die zur Kühlung auf. Weiterhin ist es dadurch möglich den Kühlfluidpfad sehr effizient in Richtung des Laufrads strömen zu lassen, nämlich im Querschnitt U-förmig um die Axiallagerscheibe herum.
-
In vorteilhaften Ausführungen umfasst die Strömungsvorrichtung mehrere Schaufeln. Vorzugsweise umfasst die Strömungsvorrichtung drei bis sechs Schaufeln. Die Schaufeln können dabei gerade, aber auch gekrümmt ausgeführt sein. Bevorzugt sind die Schaufeln in Drehrichtung konkav gekrümmt, so dass eine sehr vorteilhafte Strömung nach radial außen erzeugt wird. Der Kühlfluidpfad läuft somit radial um die Axiallagerscheibe herum, im Schnitt betrachtet in einer U-Form.
-
In vorteilhaften Weiterbildungen ist das Laufrad als Verdichter ausgeführt, wobei das axiale Strömungsende den Strömungseingang und das radiale Strömungsende den Strömungsausgang des Strömungspfads darstellt. Der Verdichter weist dabei vorzugsweise eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung auf. Insbesondere bei Verwendung in einem Brennstoffzellensystem ist dies eine sehr effiziente Ausführung einer Turbomaschine.
-
Vorteilhafterweise liegt die Antriebsvorrichtung in dem Kühlfluidpfad, vorzugsweise stromaufwärts der Strömungsvorrichtung. Insbesondere bei einer elektromagnetischen Antriebsvorrichtung wird dadurch nicht nur die Reibwärme aus der Antriebsvorrichtung abgeführt, sondern auch der Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung erhöht, was den Wirkungsgrad der gesamten Turbomaschine verbessert. Dazu muss nicht die gesamte Antriebsvorrichtung in dem Kühlfluidpfad angeordnet sein, sondern der Kühlfluidpfad so gestaltet sein, dass er eine möglichst große Wärmemenge durch das Kühlfluid aus der Antriebsvorrichtung abführen kann. Dazu kann der Kühlfluidpfad beispielsweise zwischen einem Rotor und einem Stator der Antriebsvorrichtung hindurch führen.
-
In bevorzugten Ausführungen ist die Welle mittels zumindest eines Radiallagers gelagert. Das Radiallager liegt in dem Kühlfluidpfad, so dass auch das Radiallager effektiv gekühlt oder sogar zusätzlich geschmiert wird. Verschleiß und potenzielle Kavitationserosion in dem Radiallager werden dadurch minimiert bzw. vermieden. Die Welle kann auch mittels zweier Radiallager radial gelagert sein. Vorteilhafterweise sind dann beide Radiallager in dem Kühlfluidpfad angeordnet. Auch hier muss nicht das gesamte Radiallager in dem Kühlfluidpfad angeordnet sein, sondern der Kühlfluidpfad so gestaltet sein, dass das Kühlfluid eine möglichst große Wärmemenge aus dem Radiallager abführen kann. Dazu kann der Kühlfluidpfad beispielsweise zwischen einer Lagerhülse des Radiallagers und der Welle hindurch führen.
-
In vorteilhaften Verwendungen ist die Turbomaschine in einem Brennstoffzellensystem angeordnet. Die Turbomaschine ist dazu als Turbokompressor bzw. das Laufrad als Verdichter ausgeführt. Das Brennstoffzellensystem weist eine Brennstoffzelle, eine Luftzuführungsleitung zum Zuführen eines Oxidationsmittels in die Brennstoffzelle und eine Abgasleitung zum Abführen des Oxidationsmittels aus der Brennstoffzelle auf. Der Verdichter ist in der Luftzuführungsleitung angeordnet. Die Luftzuführungsleitung dient dabei der Zuströmung des Arbeitsfluids bzw. Oxidationsmittels in die Brennstoffzelle, und die Abgasleitung dient der Abfuhr des Oxidationsmittels bzw. des reagierten Oxidationsmittels bzw. einem Gemisch daraus aus der Brennstoffzelle. Der Turbokompressor ist gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen gestaltet. Vorzugsweise ist das Laufrad dabei als Radialläufer ausgeführt und Kühlfluidpfad und Strömungspfad sind parallel geschaltet und münden in einem gemeinsamen Auslass ineinander. Als Oxidationsmittel und als Kühlfluid wird bevorzugt die Umgebungsluft verwendet. Die Kühlung möglichst vieler Komponenten der Turbomaschine erhöht deren Effizienz und Lebensdauer.
-
In vorteilhaften Weiterbildungen weist das Brennstoffzellensystem eine Abgasturbine mit einem weiteren Laufrad auf. Das weitere Laufrad ist ebenfalls auf der Welle angeordnet. Die Abgasturbine ist in der Abgasleitung angeordnet. Vorzugsweise ist das weitere Laufrad der Abgasturbine entgegenorientiert zum Laufrad des Turbokompressors angeordnet, so dass sich die jeweils wirksamen resultierenden Axialkräfte auf die beiden Laufräder teilweise kompensieren. Das aus der Brennstoffzelle ausströmende reagierte Arbeitsfluid bzw. Oxidationsmittel kann sehr wirkungsvoll als Leistungsquelle für die Abgasturbine verwendet werden; dadurch wird die benötigte Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung für den Turbokompressor reduziert. Vorteilhafterweise ist dabei die Abgasleitung von dem Kühlfluidpfad getrennt, so dass dem Kühlfluidpfad kein aufgeheiztes Medium zugeführt wird.
-
Das Brennstoffzellensystem kann vorzugsweise dazu eingerichtet sein, eine Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs anzutreiben.
-
Figurenliste
-
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
-
Es zeigen:
- 1 schematisch ein Brennstoffzellensystem mit einer als Turbokompressor ausgeführten Turbomaschine aus dem Stand der Technik,
- 2 schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Turbomaschine, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
- 3 schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Turbomaschine, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
- 4 eine Draufsicht auf eine Axiallagerscheibe, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
-
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
-
1 zeigt ein aus der
DE 10 2012 224 052 A1 bekanntes Brennstoffzellensystem
1. Das Brennstoffzellensystem
1 umfasst eine Brennstoffzelle
2, eine Luftzuführungsleitung
3, eine Abgasleitung
4, einen Verdichter
11, eine Abgasturbine
13, ein Bypassventil
5 zur Druckabsenkung und eine nicht näher gezeigte Zuführungsleitung für Brennstoff zu der Brennstoffzelle
2. Das Bypassventil
5 kann beispielsweise eine Regelklappe sein. Als Bypassventil
5 kann beispielsweise ein Wastegate-Ventil eingesetzt werden.
-
Die Brennstoffzelle 2 ist eine galvanische Zelle, die chemische Reaktionsenergie eines über die nicht gezeigte Brennstoffzuführungsleitung zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt, das bei der hier gezeigten Ausführungsform Ansaugluft ist, die über die Luftzuführungsleitung 3 der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird. Der Brennstoff kann vorzugsweise Wasserstoff oder Methan oder Methanol sein. Entsprechend entsteht als Abgas Wasserdampf oder Wasserdampf und Kohlendioxid. Die Brennstoffzelle 2 ist beispielsweise eingerichtet, eine Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs anzutreiben. Beispielsweise treibt die durch die Brennstoffzelle 2 erzeugte elektrische Energie dabei einen Elektromotor des Kraftfahrzeugs an.
-
Der Verdichter 11 ist in der Luftzuführungsleitung 3 angeordnet. Die Abgasturbine 13 ist in der Abgasleitung 4 angeordnet. Der Verdichter 11 und die Abgasturbine 13 sind über eine Welle 14 mechanisch verbunden. Die Welle 14 ist von einer Antriebsvorrichtung 20 elektrisch antreibbar. Die Abgasturbine 13 dient der Unterstützung der Antriebsvorrichtung 20 zum Antreiben der Welle 14 bzw. des Verdichters 11. Der Verdichter 11, die Welle 14 und die Abgasturbine 13 bilden zusammen eine Turbomaschine 10.
-
2 zeigt schematisch einen Längsschnitt einer Turbomaschine 10, insbesondere zur Verwendung in einem Brennstoffzellensystem 1. Die Turbomaschine 10 ist in dieser Ausführung als Turbokompressor 10 ausgeführt und weist ein auf der Welle 14 angeordnetes Laufrad 15 auf, welches als Verdichter 11 bzw. Kompressor wirkt. Zusätzlich weist die Turbomaschine 10 optional die Abgasturbine 13 auf, welche ein auf der Welle 14 angeordnetes weiteres Laufrad 13a umfasst. Vorzugsweise sind dabei das weitere Laufrad 13a und das Laufrad 15 auf den entgegengesetzten Enden der Welle 14 positioniert.
-
Vorteilhafterweise ist die Turbomaschine 10 in dem Brennstoffzellensystem 1 angeordnet, so dass das Laufrad 15 des Verdichters 11 in der Luftzuführungsleitung 3 angeordnet ist und so dass das weitere Laufrad 13a der Abgasturbine 13 in der Abgasleitung 4 angeordnet ist.
-
Das Laufrad 15 ist in der Ausführung der 2 als Radialläufer ausgeführt, wird also im Falle des Einsatzes als Turbokompressor bzw. Verdichter 11 axial angeströmt und strömt radial ab. Das Laufrad 15 weist dazu auf seiner Vorderseite 15a einen Strömungspfad 16 auf, welcher ein axiales Strömungsende 18 und ein radiales Strömungsende 17 umfasst. Wie bei einem Radialläufer üblich ändert sich die Richtung eines durch das Laufrad 15 strömenden Arbeitsfluids in der Schnittansicht um etwa 90°. Im Falle der Ausführung als Turbokompressor wird das Laufrad 15 am axialen Strömungsende 18 von dem Arbeitsfluid axial angeströmt, das Arbeitsfluid durchläuft dann den Strömungspfad 16 auf der Vorderseite 15a und wird dabei verdichtet und tritt anschließend am radialen Strömungsende 17 radial aus dem Laufrad 15 aus.
-
Auf seiner Vorderseite 15a ist das Laufrad 15 mit dem Druck des Arbeitsfluids beaufschlagt. Dabei ist dieser Druck nicht konstant, sondern steigt vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser an; dies gilt für den Einsatz der Turbomaschine 10 sowohl als Turbokompressor als auch als Turbine. Beim Einsatz der Turbomaschine 10 als Turbine kehrt sich lediglich die Richtung des Strömungspfads 16 um, nämlich vom radialen Strömungsende 17 zum axialen Strömungsende 18; die qualitativen Druckverhältnisse auf der Vorderseite 15a sind jedoch die gleichen wie beim Turbokompressor. Die Rückseite 15b des Laufrads 15 ist dabei konstant mit dem hohen Druck des radialen Strömungsendes 17 beaufschlagt. Es ergibt sich daraus also eine resultierende fluidische Kraft auf das Laufrad 15, welche in der 2 nach links wirkt.
-
Durch verschiedene Maßnahmen kann diese Axialkraft reduziert werden. Jedoch ist dennoch ein Axiallager 35 erforderlich. Das Axiallager 35 umfasst eine auf der Welle 14 angeordnete Axiallagerscheibe 30. Die Axiallagerscheibe 30 kann dazu beispielsweise auf die Welle 14 aufgepresst sein, oder - wie in 2 gezeigt - mittels einer Mutter 49 unter Zwischenlage des Laufrads 15 gegen eine Schulter der Welle 14 verspannt sein. Die Axiallagerscheibe 30 weist eine vorzugsweise gehärtete und geschliffene Lauffläche 31 für das Axiallager 35 auf, die mit einer Lagerfläche 86 zusammenwirkt, welche in der Ausführung der 2 an einem Gehäuse 8 der Turbomaschine 10 ausgebildet ist. Das Gehäuse 8 kann dabei auch mehrteilig ausgeführt sein bzw. die Lagerfläche 86 kann an einem weiteren mit dem Gehäuse 8 verbundenen Bauteil ausgebildet sein.
-
Vorzugsweise ist die Turbomaschine 10 so ausgeführt, dass die fluidisch resultierende Axialkraft immer in einer Richtung wirkt, also keine Vorzeichenumkehr erfährt. Demzufolge ist auch lediglich eine Lagerfläche 86 erforderlich, da in der entgegengesetzten Richtung keine Axiallagerung nötig ist.
-
Die Antriebsvorrichtung 20 der als Turbokompressor ausgeführten Turbomaschine 10 ist als Elektromotor ausgeführt, zwischen dem Verdichter 11 und der Abgasturbine 13 angeordnet und umfasst einen Rotor 21 und einen Stator 22. Der Rotor 21 ist ebenfalls auf der Welle 14 angeordnet. Der Stator 22 ist ortsfest in dem nur partiell dargestellten Gehäuse 8 des Turbokompressors 10 positioniert. Das Gehäuse 8 kann auch mehrteilig ausgeführt sein. Die Welle 14 ist zu beiden Seiten der Antriebsvorrichtung 20 mittels je eines Radiallagers 41, 42 drehbar gelagert. Die Antriebsvorrichtung 20 ist zwischen den beiden Radiallagern 41, 42 positioniert. An den äußeren Enden der Welle 14 ist am einen Ende das Laufrad 15 angeordnet und am anderen Ende das weitere Laufrad 13a, welches die Abgasturbine 13 bildet.
-
Erfindungsgemäß weist nun die Axiallagerscheibe 30 an einer der Lauffläche 31 abgewandten Gegenseite 32 eine Strömungsvorrichtung 50 auf. Die Strömungsvorrichtung 50 ist dazu ausgebildet, kühles, nicht verdichtetes Arbeitsfluid von einem dem Laufrad 15 entfernten Bereich der Turbomaschine 10 derart anzusaugen, dass dadurch die beiden Radiallager 41, 42 und die Antriebsvorrichtung 20 gekühlt werden.
-
Dazu zeigt 3 schematisch einen Schnitt durch eine Turbomaschine 10 mit einem skizzierten Kühlfluidpfad 60. Der Kühlfluidpfad 60 führt von einem in dem Gehäuse 8 ausgebildeten Einlass 81 über die beiden Radiallager 41, 42, die Antriebsvorrichtung 20 und die Axiallagerscheibe 30 zu einem ebenfalls in dem Gehäuse 8 ausgebildeten Auslass 82. Der Einlass 81 ist benachbart zu dem Verdichterrad 13a ausgebildet, soll vorzugsweise aber nicht das dort durchströmende Arbeitsfluid aufnehmen. Der Auslass 82 ist am anderen Ende der Welle 14 benachbart zu dem radialen Strömungsende 17 des Laufrads 15 ausgebildet. Dort kann sich das Kühlfluid, welches den Kühlfluidpfad 60 durchströmt hat, mit dem durch das Laufrad 15 verdichteten Arbeitsfluid, welches aus dem radialen Strömungsende 17 ausströmt, vermischen, oder aber getrennt von diesem aus der Turbomaschine 10 geführt werden.
-
Die Strömungsvorrichtung 50 weist vorzugsweise mehrere Schaufeln auf. Dazu zeigt 4 eine Draufsicht auf die Gegenseite 32 der Axiallagerscheibe 30. An der Gegenseite 32 sind sechs gekrümmte Schaufeln 51 angeordnet. Bei Drehung der Welle 14 - und mit ihr der Axiallagerscheibe 30 - wird durch die Schaufeln 51 ein Luftstrom bzw. Strom des Kühlfluids von radial innen nach radial außen erzeugt. Dementsprechend wird das Kühlfluid um die Axiallagerscheibe 30 - im Schnitt der 3 als U-Form zu sehen - herumgelenkt, und gelangt dadurch auf die Seite der Lauffläche 31 bzw. der Lagerfläche 86, und von dort weiter zum Auslass 82, wo es sich in Weiterbildungen der Erfindung mit dem durch das Laufrad 15 verdichteten Arbeitsfluid vermischen kann.
-
Die Schaufeln 51 in der Ausführung der 4 weisen eine gekrümmte Form auf, können alternativ aber auch eine gerade Form aufweisen.
-
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Turbomaschine 10, insbesondere zur Verwendung in einem Brennstoffzellensystem 1 ist wie folgt:
-
Um die Brennstoffzelle 2 betreiben zu können, muss einerseits der Brennstoff sowie auch das Oxidationsmittel, vorzugsweise Luft aus der Umgebung, bereitgestellt werden. Auf der von der Antriebsvorrichtung 20 angetriebenen, rotierenden Welle 14 ist das Laufrad 15 angebracht, das den benötigten Luftmassenstrom durch die Luftzuführungsleitung 3 in Richtung der Brennstoffzelle 2 fördert. Zur Lagerung der Welle 14 sind in der Turbomaschine 10 Lagerstellen vorgesehen, nämlich vorzugsweise die zwei Radiallager 41, 42 und das Axiallager 35. Die in den Lagern 35, 41, 42 entstehende Reibungswärme muss durch eine geeignete Kühlung abgeführt werden. Hierzu eignet sich beispielsweise Luft, die durch die Turbomaschine 10 geleitet wird.
-
Um diesen Kühlluftstrom zu optimieren soll nun erfindungsgemäß nicht die bereits erwärmte, verdichtete Luft vom Laufrad 15 verwendet werden, sondern aus der entgegengesetzten Richtung gekühlte, unverdichtete Luft angesaugt werden, so dass die Kühlung effektiver wird. Dazu weist die Axiallagerscheibe 30 auf der Gegenseite 32 Schaufeln 51 auf. Dadurch ist es möglich, Frischluft aus der Umgebung durch den Einlass 81 anzusaugen und durch die Turbomaschine 10 zu leiten.
-
Dadurch ergeben sich die folgenden Vorteile:
- - Bereits aufgeheizte Luft des Verdichters 11 bzw. Laufrads 15 muss nicht zur Kühlung der Turbomaschine 10 verwendet werden.
- - Entkopplung der für die Brennstoffzelle 2 vorgesehenen Luftmenge von der Kühlluftmenge.
- - Wirkungsgradverbesserung der Turbomaschine 10.
-
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
-
- DE 102012224052 A1 [0001, 0023]
- DE 102008044876 A1 [0002]
- EP 2006497 A1 [0003]
