DE102018212569A1 - turbomachinery - Google Patents

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Michael Mayer
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Turbomaschine (100) mit einem Turbogehäuse (56) und einem um eine Drehachse (30) beweglich gelagerten Laufrad (1), das vorderseitig einen Einströmbereich (8) und einen Ausströmbereich (9) eines Arbeitsmediums definiert. Rückseitig wirkt das Laufrad (1) mit dem Turbogehäuse (56) zusammen und bildet so einen Axialspalt (5) aus. Weiterhin weist das Turbogehäuse (56) einen Absatz (10) auf, welcher Absatz (10) mit dem Laufrad (1) einen Dichtspalt (18) ausbildet, wobei die Breite des Dichtspalts (18) annähernd der Breite des Axialspalts (5) entspricht. Außerdem begrenzen das Laufrad (1) und das Turbogehäuse (56) einen Leckageraum (14), welcher durch den Dichtspalt (18) in einen ersten Leckageteilraum (140) und einen zweiten Leckageteilraum (141) aufgeteilt ist.Turbo machine (100) with a turbo housing (56) and an impeller (1) which is movably mounted about an axis of rotation (30) and which defines on the front side an inflow region (8) and an outflow region (9) of a working medium. On the back, the impeller (1) interacts with the turbo housing (56) and thus forms an axial gap (5). Furthermore, the turbo housing (56) has a shoulder (10), which shoulder (10) forms a sealing gap (18) with the impeller (1), the width of the sealing gap (18) approximately corresponding to the width of the axial gap (5). In addition, the impeller (1) and the turbo housing (56) delimit a leakage space (14), which is divided into a first leakage partial space (140) and a second leakage partial space (141) by the sealing gap (18).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbomaschine, welche beispielsweise in einem Abwärmerückgewinnungssystem zur Abwärmenutzung einer Brennkraftmaschine oder als Verdichter für ein Brennstoffzellensystem verwendet werden kann.The present invention relates to a turbomachine which can be used, for example, in a waste heat recovery system for waste heat recovery from an internal combustion engine or as a compressor for a fuel cell system.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2014 226 951 A1 geht beispielhaft eine Turbomaschine für ein Abwärmerückgewinnungssystem einer Brennkraftmaschine hervor, die ein Gehäuse und ein auf einer Antriebswelle angeordnetes Laufrad umfasst. Die Turbomaschine weist einen Einströmbereich und einen Ausströmbereich auf und wird im Betrieb mit einem Arbeitsmedium durchströmt. Das Arbeitsmedium strömt in den Einströmbereich, entlang einer an dem Laufrad ausgebildeten Vorderseite und anschließend aus dem Ausströmbereich, wobei ein Druckgefälle auf der Vorderseite zwischen dem Einströmbereich und dem Ausströmbereich besteht. Zugleich wirkt auf das Laufrad eine Axialkraft, die zu einer hohen Beanspruchung eines Axiallagers führt. Zur Reduzierung der Axialkraft ist daher an einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite des Laufrads ein Druckteiler angeordnet. Der Druckteiler senkt den Druck, der zumindest auf einen Teil der Rückseite wirkt, gegenüber dem Druckniveau des Einströmbereichs. Auf diese Weise kann eine auf das Laufrad wirkende resultierende hydraulische Kraft eingestellt werden. Der Druckteiler kann dabei als Drossel, dampfgeschmierte Dichtung, Labyrinthdichtung oder als mediendichte Dichtung ausgeführt sein.From the published application DE 10 2014 226 951 A1 is an example of a turbomachine for a waste heat recovery system of an internal combustion engine, which comprises a housing and an impeller arranged on a drive shaft. The turbomachine has an inflow area and an outflow area and a working medium flows through it during operation. The working medium flows into the inflow area, along a front side formed on the impeller and then out of the outflow area, with a pressure drop on the front side between the inflow area and the outflow area. At the same time, an axial force acts on the impeller, which leads to high stress on an axial bearing. To reduce the axial force, a pressure divider is therefore arranged on a rear side of the impeller opposite the front side. The pressure divider lowers the pressure, which acts on at least part of the rear, compared to the pressure level of the inflow area. In this way, a resulting hydraulic force acting on the impeller can be set. The pressure divider can be designed as a throttle, steam-lubricated seal, labyrinth seal or as a media-tight seal.

Bei einem als Drossel ausgeführten Druckteiler wirkt das Laufrad mit dem Gehäuse der Turbomaschine spaltbildend, insbesondere einen Axialspalt ausbildend, zusammen. Aufgrund von Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen kann es einerseits zu einer Aufweitung des Axialspalts und einer damit einhergehenden, den Wirkungsgrad der Turbomaschine verringernden Leckage kommen. Andererseits können Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen zu einer Verringerung des Axialspalts oder sogar zu einem Kontakt des Laufrads mit dem Gehäuseteil führen, so dass das Axiallager und das Laufrad einem hohen Verschleiß ausgesetzt ist.In the case of a pressure divider designed as a throttle, the impeller cooperates with the housing of the turbomachine to form a gap, in particular to form an axial gap. On the one hand, due to manufacturing and / or assembly tolerances, the axial gap can widen and the associated leakage can reduce the efficiency of the turbomachine. On the other hand, manufacturing and / or assembly tolerances can lead to a reduction in the axial gap or even to contact of the impeller with the housing part, so that the thrust bearing and the impeller are exposed to high wear.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbomaschine bereitzustellen, welche die Leckage am Axialspalt verringert und insgesamt den Verschleiß der Bauteile in der Turbomaschine, wie beispielsweise den Verschleiß am Laufrad, minimiert.The object of the present invention is to provide a turbomachine which reduces the leakage at the axial gap and minimizes the overall wear of the components in the turbomachine, such as wear on the impeller.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Turbomaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass ohne Verwendung eines zusätzlichen Bauteils als Druckteiler die Leckage am Axialspalt verringert und damit eine Erhöhung des Wirkungsgrads der Turbomaschine erzielt wird.The turbomachine according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the leakage at the axial gap is reduced without the use of an additional component as a pressure divider and thus an increase in the efficiency of the turbomachine is achieved.

Dazu weist die Turbomaschine ein Turbogehäuse und ein um eine Drehachse beweglich gelagertes Laufrad auf, das an einer Vorderseite einen Einströmbereich und einen Ausströmbereich eines Arbeitsmediums definiert und an einer Rückseite mit dem Turbogehäuse zusammenwirkt und so einen Axialspalt ausbildet. Darüber hinaus weist das Turbogehäuse an der Rückseite einen Absatz auf, die mit dem Laufrad einen Dichtspalt ausbildet. Die Breite des Dichtspalts entspricht dabei annähernd der Breite des Axialspalts. Weiterhin begrenzen das Laufrad und das Turbogehäuse einen Leckageraum, welcher durch den Dichtspalt in einen ersten Leckageteilraum und einen zweiten Leckageteilraum aufgeteilt ist.For this purpose, the turbomachine has a turbo housing and an impeller movably mounted about an axis of rotation, which defines an inflow region and an outflow region of a working medium on a front side and interacts with the turbo housing on a rear side and thus forms an axial gap. In addition, the turbo housing has a shoulder on the back, which forms a sealing gap with the impeller. The width of the sealing gap approximately corresponds to the width of the axial gap. Furthermore, the impeller and the turbo housing delimit a leakage space, which is divided by the sealing gap into a first leakage part space and a second leakage part space.

So kann ein Druckteiler, hier durch Ausbildung eines Absatzes mit Leckageraum an dem Turbogehäuse, ausgeführt werden. Weiterhin kann die Axialkraft auf das Laufrad dadurch verringert werden, dass der Druck auf der Rückseite des Laufrads durch den Absatz im Vergleich zur Vorderseite des Laufrads im Einströmbereich verringert wird. So kann der Verschleiß am Laufrad reduziert und die Funktionsweise der Turbomaschine optimiert werden.For example, a pressure divider, here by forming a shoulder with a leakage space on the turbo housing, can be implemented. Furthermore, the axial force on the impeller can be reduced in that the pressure on the back of the impeller is reduced by the shoulder in comparison to the front of the impeller in the inflow area. In this way, wear on the impeller can be reduced and the functionality of the turbomachine can be optimized.

In erster vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass der Dichtspalt eine Breite von weniger als 0,05 mm aufweist. Vorteilhafterweise weist die Breite des Axialspalts einen Wert zwischen 0,005 mm und 0,03 mm auf. So kann in einfacher Weise die Leckage am Dichtspalt und am Axialspalt gering gehalten und ein höherer Wirkungsgrad der Turbomaschine erzielt werden.In a first advantageous development it is provided that the sealing gap has a width of less than 0.05 mm. The width of the axial gap advantageously has a value between 0.005 mm and 0.03 mm. In this way, the leakage at the sealing gap and the axial gap can be kept low and a higher efficiency of the turbomachine can be achieved.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass der zweite Leckageteilraum mit einem Kanal verbunden ist, welcher Kanal Leckage aus der Turbomaschine hinaus leitet. So kann Leckage auf einfache und bauraumsparende Weise aus der Turbomaschine hinausgeleitet werden.In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that the second leakage sub-space is connected to a channel, which channel guides leakage out of the turbomachine. Leakage can thus be led out of the turbomachine in a simple and space-saving manner.

In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass auf Höhe des Axialspalts das Laufrad eine Ausnehmung aufweist, so dass die resultierende wirkende Kraft auf das Laufrad über die Abmessung der Ausnehmung einstellbar ist.In an advantageous development, it is provided that the impeller has a recess at the level of the axial gap, so that the resulting acting force on the impeller can be adjusted via the dimension of the recess.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das Turbogehäuse ein Axiallager für das Laufrad ausbildet und das Axiallager als Gaslager ausgebildet ist. So wird eine effiziente Funktionsweise des Laufrads und damit der Turbomaschine erzielt.In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that the turbo housing forms an axial bearing for the impeller and that Thrust bearing is designed as a gas bearing. In this way, an efficient functioning of the impeller and thus the turbomachine is achieved.

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 Arbeitsmediums in Form 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.In advantageous uses, the turbomachine is arranged in a fuel cell system. The turbomachine is designed as a turbo compressor or the impeller as a compressor. The fuel cell system has a fuel cell, an air supply line for supplying a working medium in the form of an oxidizing agent to the fuel cell and an exhaust gas line for removing the oxidizing agent from the fuel cell. The compressor is arranged in the air supply line. The air supply line serves for the inflow of the working fluid or oxidizing agent into the fuel cell, and the exhaust gas line serves for removing the oxidizing agent or the reacted oxidizing agent or a mixture thereof from the fuel cell. The turbo compressor is designed according to one of the embodiments described above.

Die beschriebenen Ausführungen der Turbomaschine sind vorzugsweise in einem Abwärmerückgewinnungssystem eingesetzt. Das Abwärmerückgewinnungssystem weist einen ein Arbeitsmedium führenden Kreislauf auf, der in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Fluidpumpe, einen Verdampfer, eine Turbomaschineneinheit und einen Kondensator umfasst. Die Turbomaschineneinheit umfasst weiterhin einen Generator und die erfindungsgemäße Turbomaschine. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Turbomaschine kann die Effizienz des Abwärmerückgewinnungssystems gesteigert werden.The described designs of the turbomachine are preferably used in a waste heat recovery system. The waste heat recovery system has a circuit carrying a working medium, which comprises a fluid pump, an evaporator, a turbomachine unit and a condenser in the flow direction of the working medium. The turbomachine unit further comprises a generator and the turbomachine according to the invention. The efficiency of the waste heat recovery system can be increased by using the turbomachine according to the invention.

Figurenlistelist of figures

  • 1 zeigt schematisch ein Abwärmerückgewinnungssystem, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 1 shows schematically a waste heat recovery system, only the essential areas are shown.
  • 2 zeigt einen Schnitt einer Turbomaschineneinheit des Abwärmerückgewinnungssystems aus der 1 in perspektivischer Ansicht, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 2 shows a section of a turbomachine unit of the waste heat recovery system from the 1 in a perspective view, only the essential areas are shown.
  • 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbomaschine der Turbomaschineneinheit im Bereich A aus der 2 im Längsschnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 3 shows a first embodiment of a turbomachine according to the invention of the turbomachine unit in area A from the 2 in longitudinal section, only the essential areas are shown.
  • 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbomaschine der Turbomaschineneinheit im Bereich A aus der 2 im Längsschnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 4 shows a second embodiment of a turbomachine according to the invention of the turbomachine unit in area A from the 2 in longitudinal section, only the essential areas are shown.
  • 5 zeigt schematisch ein bekanntes Brennstoffzellensystem, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 5 shows schematically a known fuel cell system, only the essential areas are shown.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt schematisch ein Abwärmerückgewinnungssystem 44 einer Brennkraftmaschine 40, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 1 shows schematically a waste heat recovery system 44 an internal combustion engine 40 , where only the essential areas are shown.

Das Abwärmerückgewinnungssystem 44 weist einen ein Arbeitsmedium führenden Kreislauf 32 auf, der in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Fluidpumpe 33, einen Verdampfer 34, eine Turbomaschine 100 und einen Kondensator 35 umfasst. Der Kondensator 35 kann dabei beispielsweise an ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine 40 gekoppelt sein.The waste heat recovery system 44 has a circuit carrying a working medium 32 on a fluid pump in the direction of flow of the working medium 33 , an evaporator 34 , a turbo machine 100 and a capacitor 35 includes. The condenser 35 can, for example, to a cooling system of an internal combustion engine 40 be coupled.

Parallel zur Turbomaschine 100 ist eine Bypassleitung 36 geschaltet. Mittels eines Bypassventils 37 kann der Massenstrom des Arbeitsmediums nach Bedarf auf die Turbomaschine 100 und/oder die Bypassleitung 36 aufgeteilt werden.Parallel to the turbo machine 100 is a bypass line 36 connected. By means of a bypass valve 37 the mass flow of the working medium can be transferred to the turbomachine as required 100 and / or the bypass line 36 be divided.

Die Turbomaschine 100 ist hier Teil einer Turbomaschineneinheit 1000. Die Turbomaschineneinheit 1000 umfasst zusätzlich einen Generator 42, optional weiterhin auch das Bypassventil 37 und die Bypassleitung 36. Der Generator 42 wandelt die in der Turbomaschine 100 erzeugte mechanische Energie in elektrische Energie um und speist damit nicht dargestellte Verbraucher bzw. ein Speichermedium.The turbo machine 100 is part of a turbomachine unit here 1000 , The turbo machine unit 1000 additionally includes a generator 42 , optionally also the bypass valve 37 and the bypass line 36 , The generator 42 converts that into the turbo machine 100 generated mechanical energy in electrical energy and thus feeds consumers, not shown, or a storage medium.

Optional kann das Abwärmerückgewinnungssystem 44 weiterhin - wie in 1 gezeigt - einen Tank 41 aufweisen, von dem mittels eines Zumessventils 38 Arbeitsmedium in den Kreislauf 32 eingeleitet werden kann, bzw. in den überschüssiges Arbeitsmedium aus dem Kreislauf 32 zurückgeführt werden kann. Alternativ kann der Tank 41 dabei auch in dem Kreislauf 32 angeordnet sein.The waste heat recovery system is optional 44 continue - as in 1 shown - a tank 41 have, by means of a metering valve 38 Working medium in the cycle 32 can be initiated, or in the excess working medium from the circuit 32 can be traced back. Alternatively, the tank 41 thereby also in the cycle 32 be arranged.

Funktionsweise des AbwärmerückgewinnungssystemsHow the waste heat recovery system works

Das flüssige Arbeitsmedium wird von der Fluidpumpe 33 unter Druck zu dem Verdampfer 34 und weiter zur Turbomaschine 100 gefördert. Der Verdampfer 34 ist an eine Abgasleitung der Brennkraftmaschine 40 angeschlossen, nutzt also die Wärmeenergie des Abgases der Brennkraftmaschine 40 und verdampft damit das Arbeitsmedium des Kreislaufs 32. Das gasförmige Arbeitsmedium wird anschließend in der Turbomaschine 100 unter Abgabe mechanischer Energie entspannt. Im Kondensator 35 wird das Arbeitsmedium vollständig verflüssigt und gelangt so wieder zur Fluidpumpe 33.The fluid working medium is supplied by the fluid pump 33 under pressure to the evaporator 34 and on to the turbo machine 100 promoted. The evaporator 34 is to an exhaust pipe of the internal combustion engine 40 connected, so uses the thermal energy of the exhaust gas of the internal combustion engine 40 and thus evaporates the working medium of the circuit 32 , The gaseous working medium is then in the turbomachine 100 relaxed with the release of mechanical energy. In the condenser 35 the working medium is completely liquefied and thus reaches the fluid pump again 33 ,

Vorzugsweise weisen die Turbomaschine 100 und der Generator 42 eine gemeinsame Welle 12 auf, so dass im Generator 42 auf einfache Weise mittels eines auf der Welle 12 angeordneten Rotors 61 und eines Stators 59 elektrische Energie erzeugt werden kann (siehe 2).Preferably, the turbomachine 100 and the generator 42 a common wave 12 on so in the generator 42 in a simple way using one on the shaft 12 arranged rotor 61 and a stator 59 electrical energy can be generated (see 2 ).

Die Bypassleitung 36 ist parallel zur Turbomaschine 100 angeordnet. Je nach Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 40 und des Abwärmerückgewinnungssystems 44 und daraus resultierender Größen, beispielsweise Temperaturen des Arbeitsmediums, wird das Arbeitsmedium der Turbomaschine 100 zugeführt oder durch die Bypassleitung 34 an der Turbomaschine 100 vorbeigeführt.The bypass line 36 is parallel to the turbo machine 100 arranged. Depending on the operating conditions of the internal combustion engine 40 and the waste heat recovery system 44 and the resulting variables, for example temperatures of the working medium, become the working medium of the turbomachine 100 fed or through the bypass line 34 on the turbo machine 100 past.

2 zeigt einen Schnitt der Turbomaschineneinheit 1000 aus der 1 in perspektivischer Ansicht, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Die Turbomaschineneinheit 1000 umfasst die Turbomaschine 100 und den Generator 42. Die Turbomaschine 100 ist als Radialturbine ausgeführt, wobei der Strömungsausgang hier aus der Radialturbine vom Generator 42 wegführt. 2 shows a section of the turbomachine unit 1000 from the 1 in a perspective view, only the essential areas are shown. The turbo machine unit 1000 includes the turbo machine 100 and the generator 42 , The turbo machine 100 is designed as a radial turbine, the flow output here from the radial turbine from the generator 42 leads away.

Die Turbomaschineneinheit 1000 weist ein Gehäuse 55 auf. In der Ausführung der 2 ist das Gehäuse 55 mehrteilig ausgeführt und umfasst ein Turbogehäuse 56, ein Generatorgehäuse 57 und eine Statorplatte 58. Das Turbogehäuse 56 umgibt im Wesentlichen die Turbomaschine 100. Das Generatorgehäuse 57 umgibt den Stator 59. Die Statorplatte 58 ist zwischen dem Turbogehäuse 56 und dem Generatorgehäuse 57 verspannt und fixiert zusammen mit dem Generatorgehäuse 57 den Stator 59 innerhalb des Gehäuses 55.The turbo machine unit 1000 has a housing 55 on. In the execution of the 2 is the housing 55 Made in several parts and includes a turbo housing 56 , a generator housing 57 and a stator plate 58 , The turbo housing 56 essentially surrounds the turbomachine 100 , The generator housing 57 surrounds the stator 59 , The stator plate 58 is between the turbo housing 56 and the generator housing 57 clamped and fixed together with the generator housing 57 the stator 59 inside the case 55 ,

Ein Lager 60 zur Lagerung der Welle 12 ist radial durch das Generatorgehäuse 57 positioniert und axial zwischen dem Generatorgehäuse 57 und der Statorplatte 58 positioniert, also zwischen der Turbomaschine 100 und dem Generator 42 angeordnet. Ein weiteres Lager 600 ist auf der anderen Seite des Generators 42 angeordnet.A warehouse 60 to support the shaft 12 is radial through the generator housing 57 positioned and axially between the generator housing 57 and the stator plate 58 positioned, i.e. between the turbo machine 100 and the generator 42 arranged. Another camp 600 is on the other side of the generator 42 arranged.

Das Generatorgehäuse 57 ist zweiteilig ausgeführt, mit einem Innenkörper 570 und einem Außenmantel 571.The generator housing 57 is made in two parts, with an inner body 570 and an outer jacket 571 ,

Der Strömungsweg des Arbeitsmediums in der Ausführung der 2 ist der folgende: Vom Verdampfer 34 kommend strömt das gasförmige Arbeitsmedium radial in die Turbomaschine 100 ein und axial aus dieser durch einen Ausströmbereich 9 wieder aus, in der Darstellung der 2 nach rechts. Dadurch wird in der Turbomaschine 100 ein Laufrad 1 angetrieben. Anschließend wird das Arbeitsmedium nach Austritt aus der Turbomaschine 100 im Kondensator 35 vollständig verflüssigt.The flow path of the working medium in the execution of the 2 is the following: from the evaporator 34 coming, the gaseous working medium flows radially into the turbomachine 100 in and axially out of this through an outflow area 9 again in the representation of the 2 to the right. This is in the turbo machine 100 an impeller 1 driven. Then the working medium after exiting the turbomachine 100 in the condenser 35 completely liquefied.

In vorteilhaften Ausführungen wird das Laufrad 1 der 2 seitenverkehrt angeordnet, so dass die Abströmung in Richtung des Generators 42 erfolgt. Die Strömung des Arbeitsmediums aus der Turbomaschineneinheit 1000 erfolgt dann vorzugsweise in radialer Richtung zwischen Turbogehäuse 56 und Generatorgehäuse 57. Der Ausströmbereich 9 kann dazu von dem Turbogehäuse 56 und/oder dem Generatorgehäuse 57 begrenzt sein. Das Lager 60 ist in diesen Ausführungen vorteilhafterweise am rechten Rand der Turbomaschineneinheit 1000 angeordnet.In advantageous designs, the impeller 1 the 2 arranged upside down so that the outflow towards the generator 42 he follows. The flow of the working medium from the turbomachine unit 1000 is then preferably carried out in the radial direction between the turbo housing 56 and generator housing 57 , The outflow area 9 can do this from the turbo housing 56 and / or the generator housing 57 be limited. The warehouse 60 is in these versions advantageously on the right edge of the turbomachine unit 1000 arranged.

In vorteilhaften Weiterbildungen weist die Turbomaschineneinheit 1000 dann eine Isolierung zwischen der Turbomaschine 100 und dem Generator 42 auf. Dies kann beispielsweise durch ein Material des Gehäuses 55 mit geringer Wärmeleitfähigkeit erfolgen, oder durch eine zusätzliche Beschichtung des Gehäuses 55 oder durch ein weiteres Bauteil des Gehäuses 55. Die Isolierung kann dabei auch Lufteinschlüsse innerhalb des Gehäuses 55 umfassen. Die Isolierung hat die Aufgabe das relativ heiße, durch den Ausströmbereich 9 aus der Turbomaschine 100 ausströmende Arbeitsmedium thermisch von dem Generator 42 zu trennen, so dass die Effizienz des Generators 42 nicht reduziert wird.In advantageous developments, the turbomachine unit has 1000 then insulation between the turbomachine 100 and the generator 42 on. This can be done, for example, by a material of the housing 55 done with low thermal conductivity, or by an additional coating of the housing 55 or by another component of the housing 55 , The insulation can also trap air within the housing 55 include. The insulation has the task of being relatively hot, due to the outflow area 9 from the turbo machine 100 outflowing working medium thermally from the generator 42 to separate, so the efficiency of the generator 42 is not reduced.

3 zeigt eine vergrößerte Ansicht A der Turbomaschine 100 aus der 2. Es zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Turbomaschine 100 im Längsschnitt. Die Turbomaschine 100 weist das Turbogehäuse 56 auf. 3 shows an enlarged view A of the turbomachine 100 from the 2 , It shows a first embodiment of the turbomachine according to the invention 100 in longitudinal section. The turbo machine 100 has the turbo housing 56 on.

Das Laufrad 1 ist in dem Turbogehäuse 56 um eine Drehachse 30 drehbar gelagert angeordnet und hier einteilig mit der Welle 12 ausgebildet, wobei die Welle 12 das Turbogehäuse 56 durchsetzt. Die Darstellung ist vereinfacht dargestellt und auf den Längsschnitt oberhalb der Drehachse 30 begrenzt und kann zur Vervollständigung des Längsschnitts um die Drehachse 30 gespiegelt werden.The impeller 1 is in the turbo housing 56 about an axis of rotation 30 arranged rotatably and here in one piece with the shaft 12 trained, the shaft 12 the turbo housing 56 interspersed. The illustration is shown in simplified form and on the longitudinal section above the axis of rotation 30 limited and can be used to complete the longitudinal section about the axis of rotation 30 be mirrored.

Das Laufrad 1 weist eine Vorderseite 20 und eine Rückseite 21 auf. Die Vorderseite 20 ist bogenförmig ausgebildet und definiert so einen Einströmbereich 8 und den Ausströmbereich 9 für das Arbeitsmedium, in der Darstellung von 3 von oben und nach links. Die Rückseite 21 ist ebenförmig und mit einer Stufe 28 ausgeführt. Weiterhin bilden die Rückseite 21 des Laufrads 1 und das Turbogehäuse 56 einen Axialspalt 5 aus, das ein Axiallager 27 für das Laufrad 1 bildet. Der Axialspalt 5 weist eine Breite zwischen 0,005 mm und 0,03 mm auf.The impeller 1 has a front 20 and a back 21 on. The front 20 is arched and defines an inflow area 8th and the outflow area 9 for the working medium, in the representation of 3 from above and to the left. The backside 21 is flat and with one step 28 executed. Furthermore form the back 21 of the impeller 1 and the turbo housing 56 an axial gap 5 from which is a thrust bearing 27 for the impeller 1 forms. The axial gap 5 has a width between 0.005 mm and 0.03 mm.

Weiterhin begrenzen die Rückseite 21 des Laufrads 1 und das Turbogehäuse 56 einen Leckageraum 14, welcher durch einen Absatz 10 in einen ersten Leckageteilraum 140 und einen zweiten Leckageteilraum 141 aufgeteilt ist. Der zweite Leckageteilraum 141 ist mit einem in dem Turbogehäuse 56 ausgebildeten Kanal 16 verbunden, über welchen in dem Leckageraum 14 gesammelte Leckage aus der Turbomaschine 100 in Richtung des Kondensators 35 geleitet werden kann.Furthermore limit the back 21 of the impeller 1 and the turbo housing 56 a leakage room 14 , which is indicated by a paragraph 10 into a first leakage compartment 140 and a second leakage compartment 141 is divided. The second leakage compartment 141 is with one in the turbo housing 56 trained channel 16 connected, via which in the leakage room 14 collected leakage from the turbomachine 100 towards the capacitor 35 can be directed.

Der Absatz 10 ist hier als umlaufender Grat an dem Gehäuseteil 2 ausgebildet und bildet mit der Rückseite 21 des Laufrads 1 einen Dichtspalt 11 aus. Der Dichtspalt 11 weist eine Breite von weniger als 0,05 mm auf. Die Breite des Dichtspalts 11 entspricht somit annähernd der Breite des Axialspalts 5, was eine geringe Leckage zur Folge hat und die Funktionsweise der Turbomaschine 100 und damit deren Wirkungsgrad verbessert. Paragraph 10 is here as a peripheral ridge on the housing part 2 trained and forms with the back 21 of the impeller 1 a sealing gap 11 out. The sealing gap 11 has a width of less than 0.05 mm. The width of the sealing gap 11 corresponds approximately to the width of the axial gap 5 , which results in low leakage and the functioning of the turbomachine 100 and thus improves their efficiency.

Der Strömungsweg des Arbeitsmediums ist der folgende: Vom Verdampfer 34 kommend strömt das gasförmige Arbeitsmedium in den Einströmbereich 8 der Turbomaschine 100. An einer Kante 18 des Turbogehäuses 2 im Einströmbereich 8 zwischen dem Laufrad 1 und dem Turbogehäuse 2 teilt sich das gasförmige Arbeitsmedium in zwei Strömungspfade auf, der eine Strömungspfad führt an der Vorderseite 20 und der andere Strömungspfad an der Rückseite 21 des Laufrads 1 vorbei.The working medium flow path is as follows: From the evaporator 34 coming, the gaseous working medium flows into the inflow area 8th the turbo machine 100 , On one edge 18 of the turbo housing 2 in the inflow area 8th between the impeller 1 and the turbo housing 2 the gaseous working medium is divided into two flow paths, one leading flow path at the front 20 and the other flow path at the back 21 of the impeller 1 past.

An der Vorderseite 20 strömt das gasförmige Arbeitsmedium bogenförmig entlang des Laufrads 1 in Richtung des Ausströmbereichs 9 und wird durch das Antreiben des Laufrads 1 bzw. der Welle 12 entspannt. Anschließend wird das gasförmige Arbeitsmedium aus der Turbomaschine 100 in Richtung des Kondensators 35 geleitet und dort vollständig verflüssigt.On the front side 20 the gaseous working medium flows in an arc along the impeller 1 towards the outflow area 9 and is powered by the impeller 1 or the wave 12 relaxed. Then the gaseous working medium from the turbomachine 100 towards the capacitor 35 passed and completely liquefied there.

An der Rückseite 21 strömt das gasförmige Arbeitsmedium in den ersten Leckageteilraum 140 ein und gelangt mit hohem Druck an den Absatz 10. Durch den Dichtspalt 11 wird das Arbeitsmedium entspannt und strömt in den zweiten Leckageteilraum 141 ein. Dort strömt es einerseits in den Axialspalt 5 zwischen dem Laufrad 1 und dem Turbogehäuse 56, so dass das Axiallager 27 als Gaslager ausgebildet ist. Andererseits strömt das Arbeitsmedium über den Kanal 16 hinaus aus der Turbomaschine 100 in Richtung des Kondensators 35.At the back 21 the gaseous working medium flows into the first leakage subspace 140 and reaches the heel with high pressure 10 , Through the sealing gap 11 the working medium is relaxed and flows into the second leakage sub-area 141 on. There it flows into the axial gap 5 between the impeller 1 and the turbo housing 56 so the thrust bearing 27 is designed as a gas warehouse. On the other hand, the working medium flows over the channel 16 out of the turbo machine 100 towards the capacitor 35 ,

3 zeigt weiterhin einen Druckverlauf 230 des Arbeitsmediums an der Vorderseite 20 des Laufrads 1. Dieser sinkt kontinuierlich bis zu einem konstanten Wert, d.h. das gasförmige Arbeitsmediums wird von dem Einströmbereich 8 bis zum Ausströmbereich 9 hin druckentspannt. An der Rückseite 21 des Laufrads 1 ist ein Druckverlauf 231 des Arbeitsmediums bis zum Erreichen des Absatzes 10 konstant und fällt dann sprunghaft auf einen konstanten Wert ab. Die Rückseite 21 des Laufrads 1 wird daher etwas früher druckentlastet als die Vorderseite 20 des Laufrads 1, so dass das Laufrad 1 kraftmäßig entlastet wird. Um die Axiallagerfunktion zu erfüllen und ein Kontakt zwischen dem Laufrad 1 und dem Turbogehäuse 56 zu verhindern, ist das Turbogehäuse 56 an dem Axialspalt 5 vorteilhafterweise stufenförmig ausgebildet (siehe Bezugszeichen 26) oder umfasst das Turbogehäuse 56 einen weiteren Kanal 25, durch welchen Druck im Axialspalt 5 erzeugt werden kann. 3 still shows a pressure curve 230 of the working medium on the front 20 of the impeller 1 , This decreases continuously to a constant value, ie the gaseous working medium is removed from the inflow area 8th to the outflow area 9 depressurized. At the back 21 of the impeller 1 is a pressure curve 231 of the working medium until the paragraph is reached 10 constant and then suddenly drops to a constant value. The backside 21 of the impeller 1 is therefore relieved of pressure somewhat earlier than the front 20 of the impeller 1 so the impeller 1 is relieved of force. To fulfill the thrust bearing function and a contact between the impeller 1 and the turbo housing 56 prevent the turbo housing 56 at the axial gap 5 advantageously stepped (see reference numerals 26 ) or includes the turbo housing 56 another channel 25 what pressure in the axial gap 5 can be generated.

4 zeigt ebenfalls eine vergrößerte Ansicht A der Turbomaschine 100 aus der 2. Es zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Turbomaschine 100 im Längsschnitt, wobei zur Vereinfachung der Längsschnitt nur oberhalb der Drehachse 30 gezeigt ist und zur Vervollständigung des Längsschnitts um die Drehachse 30 gespiegelt werden kann. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht in Aufbau und Funktionsweise weitestgehend dem ersten Ausführungsbeispiel aus der 3. 4 also shows an enlarged view A of the turbomachine 100 from the 2 , It shows a second exemplary embodiment of the turbomachine according to the invention 100 in longitudinal section, with the longitudinal section only above the axis of rotation for simplification 30 is shown and to complete the longitudinal section about the axis of rotation 30 can be mirrored. The structure and mode of operation of the second exemplary embodiment largely corresponds to the first exemplary embodiment from FIG 3 ,

Hier sind das Laufrad 1 und die Welle 12 als einzelne Bauteile ausgeführt, die fest miteinander verbunden sind. Die Rückseite 21 des Laufrads 1 ist weitestgehend eben ausgebildet, weist außerdem einen bogenförmigen Bereich 7 auf, welcher durch eine Kante 6 wieder in eine ebene Form überführt wird. Der bogenförmige Bereich 7 schließt sich stromabwärts an den Axialspalt 27 an und führt das gasförmige Arbeitsmedium nach Durchlaufen des Axialspalts 27 in einen Hohlraum 15, der von der Welle 12 und dem Turbogehäuse 56 begrenzt wird. Der Hohlraum 15 ist mit dem Kondensator 35 verbunden.Here are the impeller 1 and the wave 12 executed as individual components that are firmly connected. The backside 21 of the impeller 1 is largely flat, also has an arcuate area 7 on which by an edge 6 is brought back into a flat form. The arcuate area 7 closes downstream of the axial gap 27 and leads the gaseous working medium after passing through the axial gap 27 into a cavity 15 that of the wave 12 and the turbo housing 56 is limited. The cavity 15 is with the capacitor 35 connected.

Weiterhin ist der Kanal 16, welcher in den zweiten Leckageteilraum 141 mündet wieder mit dem Kondensator 35 verbunden. In einer alternativen Ausführung weist der Kanal 16 einen Verbindungskanal 160 auf, der den Kanal 16 mit dem Hohlraum 15 verbindet und so das Arbeitsmedium aus dem zweiten Leckageteilraum 141 über den Kanal 16 und den Verbindungskanal 160 in Richtung des Kondensators 35 abgeführt wird.Furthermore, the channel 16 , which in the second leakage compartment 141 flows out again with the condenser 35 connected. In an alternative embodiment, the channel 16 a connecting channel 160 on the the channel 16 with the cavity 15 connects and so the working medium from the second leakage sub-area 141 over the channel 16 and the connecting channel 160 towards the capacitor 35 is dissipated.

Auf Höhe des Axialspalts 27 weist das Laufrad 1 eine Ausnehmung 24 auf. Strömt das Arbeitsmedium in den Einströmbereich 8 der Turbomaschine über die Kante 18 des Turbogehäuses 56 in den ersten Leckageteilraum 140, wird das gasförmige Arbeitsmedium an dem Absatz 10 druckentspannt. Nach Eintritt in den zweiten Leckageteilraum 141 strömt das Arbeitsmedium weiter in den Axialspalt 5, in dem der Druck des Arbeitsmediums auf Höhe der Ausnehmung 24 nochmals ansteigt, bis zum Ende der axialen Erstreckung der Ausnehmung 24 und sich dann wieder entspannt. Im ersten Ausführungsbeispiel hingegen bleibt der Druck des Arbeitsmediums im gesamten Axialspalt 5 konstant.At the level of the axial gap 27 points the impeller 1 a recess 24 on. The working medium flows into the inflow area 8th the turbomachine over the edge 18 of the turbo housing 56 in the first leakage compartment 140 , the gaseous working medium on the paragraph 10 depressurized. After entering the second leakage compartment 141 the working medium continues to flow into the axial gap 5 , in which the pressure of the working medium at the level of the recess 24 increases again until the end of the axial extent of the recess 24 and then relax again. In the first exemplary embodiment, however, the pressure of the working medium remains in the entire axial gap 5 constant.

An der Vorderseite 20 des Laufrads 1 ist in beiden Ausführungsbeispielen ein Druckgefälle zwischen dem Einströmbereich 8 und dem Ausströmbereich 9 vorhanden. Gleichzeitig wirkt auf das Laufrad 1 eine Axialkraft, die hier durch Ausbildung des Absatzes 10 an dem Turbogehäuse 56 reduziert wird. Je nach Breite des Axialspalts 5 und damit auch die Breite des Dichtspalts 11 und durch die Ausnehmung 24 in dem Laufrad 1 kann die resultierende Kraft auf das Laufrad 1 entsprechend dem Betrieb angepasst werden und die Lebensdauer des Laufrads 1 erhöht werden.On the front side 20 of the impeller 1 is a pressure drop between the inflow region in both exemplary embodiments 8th and the outflow area 9 available. At the same time acts on the impeller 1 an axial force here by training the paragraph 10 on the turbo housing 56 is reduced. Depending on the width of the axial gap 5 and with it the width of the sealing gap 11 and through the recess 24 in the impeller 1 can the resulting force on the impeller 1 be adjusted according to the operation and the life of the impeller 1 increase.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Ausnehmung 24 im Laufrad 1 auch im ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt sein.In an alternative embodiment, the recess 24 in the wheel 1 also be executed in the first embodiment.

4 zeigt weiterhin einen Druckverlauf 233 des Arbeitsmediums an der Vorderseite 20 des Laufrads 1. Dieser sinkt kontinuierlich bis zu einem konstanten Wert, d.h. das gasförmige Arbeitsmediums wird von dem Einströmbereich 8 bis zum Ausströmbereich 9 hin druckentspannt. An der Rückseite 21 des Laufrads 1 ist ein Druckverlauf 232 des Arbeitsmediums bis zum Erreichen des Absatzes 10 konstant und fällt dann sprunghaft auf einen konstanten Wert ab. Mit Erreichen der Ausnehmung 24 im Laufrad steigt der Druck des Arbeitsmediums nochmals an, wobei sich nach Durchlaufen der Ausnehmung 24 der Druck wieder auf den konstanten Wert vor Durchlaufen der Ausnehmung 24 reduziert und dann konstant bleibt. So kann die resultierende Kraft auf das Laufrad 1 variiert werden. 4 still shows a pressure curve 233 of the working medium on the front 20 of the impeller 1 , This decreases continuously to a constant value, ie the gaseous working medium is removed from the inflow area 8th to the outflow area 9 depressurized. At the back 21 of the impeller 1 is a pressure curve 232 of the working medium until the paragraph is reached 10 constant and then suddenly drops to a constant value. When the recess is reached 24 the pressure of the working medium rises again in the impeller, whereby after passing through the recess 24 the pressure returns to the constant value before it passes through the recess 24 reduced and then remains constant. So the resulting force on the impeller 1 can be varied.

Die erfindungsgemäße Turbomaschine 100 kann auch, wie in 5 gezeigt, als Verdichter 51 in einem Brennstoffzellensystem 46 ausgebildet sein.The turbomachine according to the invention 100 can also, as in 5 shown as a compressor 51 in a fuel cell system 46 be trained.

5 zeigt ein aus der DE 10 2012 224 052 A1 bekanntes Brennstoffzellensystem 46. Das Brennstoffzellensystem 46 umfasst eine Brennstoffzelle 47, eine Luftzuführungsleitung 48, eine Abgasleitung 49, die als Verdichter 51 ausgebildete Turbomaschine 100, eine Abgasturbine 52, ein Bypassventil 50 zur Druckabsenkung und eine nicht näher gezeigte Zuführungsleitung für Brennstoff zu der Brennstoffzelle 47. Das Bypassventil 50 kann beispielsweise eine Regelklappe sein. Als Bypassventil 50 kann beispielsweise ein Wastegate-Ventil eingesetzt werden. 5 shows one from the DE 10 2012 224 052 A1 known fuel cell system 46 , The fuel cell system 46 includes a fuel cell 47 , an air supply line 48 , an exhaust pipe 49 acting as a compressor 51 trained turbo machine 100 , an exhaust gas turbine 52 , a bypass valve 50 for lowering the pressure and a supply line, not shown, for fuel to the fuel cell 47 , The bypass valve 50 can be a control valve, for example. As a bypass valve 50 For example, a wastegate valve can be used.

Die Brennstoffzelle 47 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 48 der Brennstoffzelle 47 zugeführt wird. Der Brennstoff kann vorzugsweise Wasserstoff oder Methan oder Methanol sein. Entsprechend entsteht als Abgas Wasserdampf oder Wasserdampf und Kohlendioxid. Die Brennstoffzelle 47 ist beispielsweise eingerichtet, eine Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs anzutreiben. Beispielsweise treibt die durch die Brennstoffzelle 47 erzeugte elektrische Energie dabei einen Elektromotor des Kraftfahrzeugs an.The fuel cell 47 is a galvanic cell that converts chemical reaction energy of a fuel supplied via the fuel supply line, not shown, and an oxidizing agent into electrical energy, which in the embodiment shown here is intake air, via the air supply line 48 the fuel cell 47 is fed. The fuel may preferably be hydrogen or methane or methanol. Accordingly, water vapor or water vapor and carbon dioxide are generated as exhaust gas. The fuel cell 47 is set up, for example, to drive a drive device of a motor vehicle. For example, it drives through the fuel cell 47 generated electrical energy to an electric motor of the motor vehicle.

Der Verdichter 51 ist in der Luftzuführungsleitung 48 angeordnet. Die Abgasturbine 52 ist in der Abgasleitung 49 angeordnet. Der Verdichter 51 und die Abgasturbine 52 sind über eine Welle 12 mechanisch verbunden. Die Welle 12 ist von einer Antriebsvorrichtung 54 elektrisch antreibbar. Die Abgasturbine 52 dient der Unterstützung der Antriebsvorrichtung 54 zum Antreiben der Welle 12 bzw. des Verdichters 51. Der Verdichter 51, die Welle 12 und die Abgasturbine 52 bilden zusammen einen Turbokompressor 1000.The compressor 51 is in the air supply line 48 arranged. The exhaust gas turbine 52 is in the exhaust pipe 49 arranged. The compressor 51 and the exhaust gas turbine 52 are about a wave 12 mechanically connected. The wave 12 is from a drive device 54 electrically driven. The exhaust gas turbine 52 serves to support the drive device 54 to drive the shaft 12 or the compressor 51 , The compressor 51 , the wave 12 and the exhaust gas turbine 52 together form a turbo compressor 1000 ,

In alternativer Ausführung kann die Abgasturbine 52 in dem Brennstoffzellensystem 46 auch entfallen und dafür der Verdichter 51 mehrstufig ausgebildet ist.In an alternative embodiment, the exhaust gas turbine 52 in the fuel cell system 46 also omitted and the compressor 51 is multistage.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102014226951 A1 [0002]DE 102014226951 A1 [0002]
  • DE 102012224052 A1 [0046]DE 102012224052 A1 [0046]

Claims (8)

Turbomaschine (100) mit einem Turbogehäuse (56) und einem um eine Drehachse (30) beweglich gelagerten Laufrad (1), das an einer Vorderseite (20) einen Einströmbereich (8) und einen Ausströmbereich (9) eines Arbeitsmediums definiert und an einer Rückseite (21) mit dem Turbogehäuse (56) zusammenwirkt und so einen Axialspalt (5) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbogehäuse (56) an der Rückseite (21) einen Absatz (10) aufweist, welcher Absatz (10) mit dem Laufrad (1) einen Dichtspalt (18) ausbildet, wobei die Breite des Dichtspalts (18) annähernd der Breite des Axialspalts (5) entspricht und dass das Laufrad (1) und das Turbogehäuse (56) einen Leckageraum (14) begrenzen, welcher durch den Dichtspalt (18) in einen ersten Leckageteilraum (140) und einen zweiten Leckageteilraum (141) aufgeteilt ist.Turbo machine (100) with a turbo housing (56) and an impeller (1) movably mounted about an axis of rotation (30), which defines an inflow area (8) and an outflow area (9) of a working medium on a front side (20) and on a rear side (21) cooperates with the turbo housing (56) and thus forms an axial gap (5), characterized in that the turbo housing (56) has a shoulder (10) on the rear side (21), which shoulder (10) with the impeller ( 1) forms a sealing gap (18), the width of the sealing gap (18) approximately corresponding to the width of the axial gap (5) and that the impeller (1) and the turbo housing (56) delimit a leakage space (14) which is defined by the sealing gap (18) is divided into a first leakage compartment (140) and a second leakage compartment (141). Turbomaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtspalt (18) eine Breite von weniger als 0,05 mm aufweist.Turbo machine (100) after Claim 1 , characterized in that the sealing gap (18) has a width of less than 0.05 mm. Turbomaschine (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Axialspalts (5) einen Wert zwischen 0,005 mm und 0,03 mm aufweist.Turbo machine (100) after Claim 1 or 2 , characterized in that the width of the axial gap (5) has a value between 0.005 mm and 0.03 mm. Turbomaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leckageteilraum (141) mit einem Kanal (16) verbunden ist, welcher Kanal (16) Leckage aus der Turbomaschine (100) hinaus leitet.Turbomachine (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the second leakage partial space (141) is connected to a channel (16), which channel (16) directs leakage from the turbomachine (100). Turbomaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Höhe des Axialspalts (5) das Laufrad (1) eine Ausnehmung (24) aufweist, so dass die resultierend wirkende Kraft auf das Laufrad (1) über die Abmessung der Ausnehmung (24) einstellbar ist.Turbo machine (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at the height of the axial gap (5) the impeller (1) has a recess (24) so that the resulting force acting on the impeller (1) over the dimension of the recess (24) is adjustable. Turbomaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbogehäuse (56) ein Axiallager (27) für das Laufrad (1) ausbildet und das Axiallager (27) als Gaslager ausgebildet ist.Turbo machine (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the turbo housing (56) forms an axial bearing (27) for the impeller (1) and the axial bearing (27) is designed as a gas bearing. Brennstoffzellensystem (46) mit einer Brennstoffzelle (47), einer Luftzuführungsleitung (48) zum Zuführen eines Arbeitsmediums in Form eines Oxidationsmittels in die Brennstoffzelle (47) und einer Abgasleitung (49) zum Abführen des Oxidationsmittels aus der Brennstoffzelle (47), dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (46) eine als Verdichter (51) ausgebildete Turbomaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in der Luftzuführungsleitung (48) aufweist und eine Abgasturbine (52) in der Abgasleitung (49) angeordnet sind und die Turbomaschine (100) und die Abgasturbine (52) eine Turbomaschineneinheit (1000) bilden.Fuel cell system (46) with a fuel cell (47), an air supply line (48) for supplying a working medium in the form of an oxidizing agent into the fuel cell (47) and an exhaust gas line (49) for removing the oxidizing agent from the fuel cell (47), characterized in that that the fuel cell system (46) has a turbomachine (100) designed as a compressor (51) according to one of the preceding claims in the air supply line (48) and an exhaust gas turbine (52) is arranged in the exhaust line (49) and the turbomachine (100) and the exhaust gas turbine (52) form a turbomachine unit (1000). Abwärmerückgewinnungssystem (44) mit einem ein Arbeitsmedium führenden Kreislauf (32), wobei der Kreislauf (32) in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Fluidpumpe (33), einen Verdampfer (34), eine Turbomaschineneinheit (1000) und einen Kondensator (35) umfasst, wobei die Turbomaschineneinheit (1000) einen Generator (42) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbomaschineneinheit (1000) eine Turbomaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst.Waste heat recovery system (44) with a circuit (32) carrying a working medium, the circuit (32) comprising a fluid pump (33), an evaporator (34), a turbomachine unit (1000) and a condenser (35) in the direction of flow of the working medium, wherein the turbomachine unit (1000) comprises a generator (42), characterized in that the turbomachine unit (1000) is a turbomachine (100) according to one of the Claims 1 to 6 includes.
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