DE102018222243A1

DE102018222243A1 - Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem zur Förderung und/oder Verdichtung von einem gasförmigen Medium

Info

Publication number: DE102018222243A1
Application number: DE102018222243.6A
Authority: DE
Inventors: Jochen Wessner; Martin Katz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-06-25
Also published as: WO2020126223A1

Abstract

Seitenkanalverdichter (1) für ein Brennstoffzellensystem (37) zur Förderung und/oder Verdichtung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einem Gehäuse (3) und einem Antrieb (6), mit einem in dem Gehäuse (3) umlaufend um eine Drehachse (4) verlaufenden Verdichterraum (30), der mindestens einen umlaufenden Seitenkanal (19, 21) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (3) befindlichen Verdichterrad (2), das drehbar um die Drehachse (4) angeordnet ist und durch den Antrieb (6) angetrieben wird, wobei das Verdichterrad (2) an seinem Umfang im Bereich des Verdichterraums (30) angeordnete Schaufelblätter (5) aufweist und mit jeweils einer am Gehäuse (3) ausgebildeten Gas-Einlassöffnung (14) und einer Gas-Auslassöffnung (16), die über den Verdichterraum (30), insbesondere den mindestens einen Seitenkanal (19, 21), fluidisch miteinander verbunden sind, wobei der mindestens eine Seitenkanal (19, 21), einen Unterbrecher-Bereich (15) aufweist, wobei zwischen dem Gehäuse (3) und dem Verdichterrad (2) im Unterbrecher-Bereich (15) mindestens ein Trennungsbereich (47) mittels mindestens einer Flächenpaarung (32, 34) ausgebildet ist, der den mindestens einen Seitenkanal (19, 21) fluidisch unterbricht. Erfindungsgemäß wird dabei eine weitere Strömungsverbindung (18), insbesondere eine By-Pass-Strömungsverbindung (18), zwischen der Gas-Einlassöffnung (14) und der Gas-Auslassöffnung (16) hergestellt, wobei diese By-Pass-Strömungsverbindung (18) durch ein Bewegen mindestens eines Stell-Element (11), insbesondere unter Aufhebung des mindestens einen Trennungsbereichs (47), hergestellt wird und wobei das Stell-Element (11) durch einen Aktor (24) verstellbar ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem zum Fördern und/oder Verdichten von einem gasförmigen Medium, insbesondere Wasserstoff, das insbesondere zur Anwendung in Fahrzeugen mit einem Brennstoffzellenantrieb vorgesehen ist.
Im Fahrzeugbereich spielen neben flüssigen Kraftstoffen in Zukunft auch gasförmige Kraftstoffe eine zunehmende Rolle. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb müssen Wasserstoffgasströme gesteuert werden. Die Gasströme werden hierbei nicht mehr diskontinuierlich wie bei der Einspritzung von flüssigem Kraftstoff gesteuert, sondern es wird das Gas aus mindestens einem Hochdrucktank entnommen und über eine Zuströmleitung eines Mitteldruckleitungssystem an eine Ejektoreinheit geleitet. Diese Ejektoreinheit führt das Gas über eine Verbindungsleitung eines Niederdruckleitungssystems zu einer Brennstoffzelle. Nachdem das Gas durch eine Brennstoffzelle geströmt ist wird es über eine Rückführleitung zurück zur Ejektoreinheit geführt. Dabei kann der Seitenkanalverdichter zwischengeschaltet werden, der die Gasrückführung strömungstechnisch und effizienztechnisch unterstützt. Zudem werden Seitenkanalverdichter zur Unterstützung des Strömungsaufbaus im Brennstoffzellenantrieb eingesetzt, insbesondere bei einem (Kalt)-Start des Fahrzeugs nach einer gewissen Standzeit. Das Antreiben dieser Seitenkanalverdichter erfolgt üblicherweise über Elektromotoren, die beim Betrieb in Fahrzeugen über die Fahrzeugbatterie mit Spannung versorgt werden.
Aus der DE 10 2015 000 264 A1 ist ein Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem bekannt, bei dem ein gasförmiges Medium, insbesondere Wasserstoff, gefördert und/oder verdichtet wird. Der Seitenkanalverdichter weist dabei ein Gehäuse und einen Antrieb auf, wobei das Gehäuse ein Gehäuse-Oberteil und ein Gehäuse-Unterteil aufweist. Des Weiteren ist in dem Gehäuse ein umlaufend um eine Drehachse verlaufender Verdichterraum angeordnet, der mindestens einen umlaufenden Seitenkanal aufweist. In dem Gehäuse befindet sich ein Verdichterrad, das drehbar um die Drehachse angeordnet ist und durch den Antrieb angetrieben wird, wobei das Verdichterrad an seinem Umfang im Bereich des Verdichterraums angeordnete Schaufelblätter aufweist. Zudem weist der aus der DE 10 2015 000 264 A1 bekannte Seitenkanalverdichter jeweils eine am Gehäuse ausgebildeten Gas-Einlassöffnung und eine Gas-Auslassöffnung auf, die über den Verdichterraum , insbesondere den mindestens einen Seitenkanal, fluidisch miteinander verbunden sind.
Der aus der DE 10 2015 000 264 A1 bekannte Seitenkanalverdichter kann gewisse Nachteile aufweisen.
Bei einem Stillstand des Seitenkanalverdichters und/oder des Verdichterrads aufgrund eines Defektes und/oder einer Beschädigung des Seitenkanalverdichters muss das durch das Brennstoffzellensystems, insbesondere einen Anodenkreislauf, zu fördernde gasförmige Medium den Seitenkanalverdichter komplett durch den mindestens einen umlaufenden Seitenkanal durchströmen. Der Stillstand des Seitenkanalverdichters und/oder des Verdichterrads kann alternativ dadurch begründet sein, dass sich das Brennstoffzellensystem in einem Betriebszustand befindet, in der der Seitenkanalverdichter bewusst ausgeschaltet wird, um eine verbesserte Förderrate über die anderen Komponenten, wie beispielsweise eine Strahlpumpe sicherzustellen. Dabei kann der Seitenkanalverdichter im abgeschalteten Zustand einen Strömungswiderstand ausbilden, zum einen aufgrund der geometrischen Ausformung des mindestens einen Seitenkanals und zum anderen aufgrund der Geometrie des Verdichterrads im Verdichterraum, insbesondere aufgrund einer Schaufelblatt-Geometrie des Verdichterrads. Da somit das gasförmige Medium in dem Fall den gesamten mindestens einen Seitenkanal des Seitenkanalverdichters in einer ersten Strömungsrichtung bei einem stillstehenden Verdichterrad durchströmen muss, bildet der Seitenkanalverdichter einen Strömungswiderstand im Brennstoffzellensystem aus, wodurch sich der Wirkungsgrad und/oder die Förderrate des gesamten Brennstoffzellensystems verschlechtert.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Bezugnehmend auf Anspruch 1 wird ein Seitenkanalverdichter vorgeschlagen, bei dem eine weitere Strömungsverbindung, insbesondere eine By-Pass-Strömungsverbindung, zwischen der Gas-Einlassöffnung und der Gas-Auslassöffnung hergestellt wird, wobei diese By-Pass-Strömungsverbindung durch ein Bewegen mindestens eines Stell-Element, insbesondere unter Aufhebung des mindestens einen Trennungsbereichs, hergestellt wird und wobei das Stell-Element durch einen Aktor verstellbar ist. Auf diese Weise lässt sich eine verbesserte Durchströmung aufgrund eines geringeren Strömungswiderstands durch den Seitenkanalverdichter beim Stillstand eines Verdichterrads erzielen, wodurch der Seitenkanalverdichter einen verringerten Strömungswiderstand, insbesondere eine Drosselung der Strömung, in einem Brennstoffzellensystem ausbildet. Dadurch lässt sich der Vorteil erzielen, dass sich der Wirkungsgrad und/oder die Förderrate des gesamten Brennstoffzellensystems verbessern lässt. Da sich die By-Pass Strömungsverbindung zudem annähernd direkt zwischen der Gas-Einlassöffnung und der Gas-Auslassöffnung befindet, kann der Vorteil erzielt werden, dass die Länge, insbesondere die Leitungslänge, die das gasförmige Medium durch den Seitenkanal durchströmen muss, weitaus kürzer ist. Dadurch lässt sich der Strömungswiderstand des Seitenkanalverdichters bei einer geöffneten By-Pass Strömungsverbindung reduzieren, insbesondere im Vergleich zu einem Seitenkanalverdichter, der keine By-Pass Strömungsverbindung aufweist. Da die weitere Strömungsverbindung, insbesondere die By-Pass Strömungsverbindung, zeitweise und/oder betriebszustandsabhängig hergestellt werden kann, lässt sich eine optimale Einbindung des Seitenkanalverdichters in das Brennstoffzellensystem unabhängig vom eingeschalteten oder ausgeschalteten Zustand und/oder dem Betriebszustand der Brennstoffzelle erzielen. Dabei kann beispielsweise der Seitenkanalverdichter bei einem bestimmten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems abgeschaltet werden, insbesondere wenn nur mittels einer Strahlpumpe durch das Brennstoffzellensystem gefördert wird, während die By-Pass Strömungsverbindung geöffnet wird. Bei einem weiteren Betriebszustand kann der Seitenkanalverdichter zugeschaltet werden, insbesondere wenn ein hohes Fördervolumen im Brennstoffzellensystem erzielt werden soll. In dem Fall wird die By-Pass Strömungsverbindung geschlossen, so dass das gasförmige Medium mittels der Schaufelblätter des Verdichterrads durch die Seitenkanäle eines Verdichterraums in einer ersten Strömungsrichtung gefördert wird und der Seitenkanalverdichter das Fördervolumen des gasförmigen Mediums im Brennstoffzellensystem erhöht. Ein weiterer Vorteil, der sich auf diese Weise erzielen lässt, ist die kompakte Bauweise des Seitenkanalverdichters, da die By-Pass Strömungsverbindung bei gleichem Bauraum in den Seitenkanalverdichter integriert werden kann und keine Bauteile außerhalb des Bauraums des Seitenkanalverdichters notwendig sind. Weiterhin vorteilhaft ist dabei die Verwendung des Aktors zur Verstellung des Stell-Elements. Auf diese Weise lässt sich eine schnelle Ansteuerung des Stell-Elements bewirken, so dass die By-Pass-Strömungsverbindung abhängig von dem Betriebszustand im Brennstoffzellensystem schnell hergestellt oder geschlossen werden kann. Zudem lässt sich durch die Verwendung des Aktors zur Verstellung des Stell-Elements eine kompakte Bauform des Gehäuse und somit des gesamten Seitenkanalverdichters erzielen.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Verdichterrad auf der dem mindestens einen Stell-Element zugewandten Stirnfläche mindestens eine erste Spaltfläche ausgebildet. Zudem ist am mindestens einen Stell-Element auf der dem Verdichterrad zugewandten Stirnfläche mindestens eine zweite Spaltfläche ausgebildet. Somit ist mindestens ein Trennungsbereich zwischen den Flächenpaarungen der jeweiligen Spaltflächen ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass der Unterbrecher- Bereich zwischen der Gas-Einlassöffnung und der Gas-Auslassöffnung, insbesondere bei nicht hergestellter und somit geschlossener By-Pass-Strömungsverbindung, auf eine kostengünstige Weise und in einer kompakten und platzsparenden Bauweise umgesetzt werden kann. Durch den Unterbrecher-Bereich wird eine Trennung einer Druckseite und einer Saugseite bewirkt, wobei sich die Saugseite im Bereich der Gas-Einlassöffnung befindet und die Druckseite im Bereich der Gas-Auslassöffnung befindet. Auf diese Weise lässt sich zudem ein zuverlässiger Betrieb bei einem eingeschalteten Zustand des Seitenkanalverdichters gewährleisten, bei dem die By-Pass-Strömungsverbindung nicht hergestellt und somit geschlossen bleiben muss.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird By-Pass-Strömungsverbindung zumindest zeitweise und/oder betriebszustands-abhängig und/oder steuerbar vom Seitenkanalverdichter hergestellt und somit geöffnet, wobei diese By-Pass-Strömungsverbindung insbesondere zumindest annähernd direkt zwischen der Gas-Einlassöffnung und der Gas-Auslassöffnung ausgebildet wird. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass die By-Pass-Strömungsverbindung derart hergestellt wird, dass der Seitenkanalverdichter optimal in das Brennstoffzellensystem eingebunden werden kann, je nach Betriebszustand. Dabei kann beispielsweise bei einem bestimmten Fördervolumen und Betriebszustand, bei dem eine Strahlpumpe im Brennstoffzellensystem Ihren optimalen Betriebspunkt und Wirkungsgrad erzielt und der Seitenkanalverdichter in einem ungünstigen Betriebspunkt fördert, die By-Pass-Strömungsverbindung geöffnet werden und der Seitenkanalverdichter, insbesondere der Antrieb, abgeschaltet werden. Dabei hält die Strahlpumpe, insbesondere im Anodenkreislauf, den Förderbetrieb alleinig aufrecht und das gasförmige Medium passiert nur den Seitenkanalverdichter durch die geöffnete By-Pass-Strömungsverbindung. Zudem lässt sich die By-Pass-Strömungsverbindung auch wieder schließen, sobald der Seitenkanalverdichter wieder in das Brennstoffzellensystem zur Förderung und/oder Verdichtung des gasförmigen Mediums wieder eingebunden werden soll. Somit kann Energie, insbesondere elektrische Energie, zum Betreiben des Seitenkanalverdichters in einem für diesen ungünstigen Betriebspunkt eingespart werden, wodurch sich die Betriebskosten des gesamten Brennstoffzellensystems reduzieren lassen, während der Wirkungsgrad des gesamten Brennstoffzellensystems erhöht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die By-Pass-Strömungsverbindung durch ein Wegbewegen des mindestens einen Stell-Elements vom Verdichterrad in Richtung der Drehachse ausgebildet, wobei sich die mindestens eine zweite Spaltfläche von der mindestens einen ersten Spaltfläche wegbewegt, so dass sich mindestens ein jeweiliges erstes Spaltmaß derart vergrößert, dass der kapselnde Trennungsbereich zwischen dem Verdichterrad und dem Stell-Elements im Bereich des Unterbrecher-Bereichs aufgehoben wird. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass die By-Pass-Strömungsverbindung mit wenig konstruktivem Aufwand im Seitenkanalverdichter umgesetzt werden kann mittels des Einsatzes des nierenförmigen Stell-Elements. Somit muss nur wenig konstruktiver Anpassungsbedarf bei Gehäuse und/oder beim Seitenkanalverdichter vorgenommen werden, um das Stell-Element und weitere notwendige Bauteile unterbringen zu können, wodurch die Kosten reduziert werden können. Des Weiteren lässt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Seitenkanalverdichters die By-Pass-Strömungsverbindung ausbilden, indem das Stell-Element nur geringfügig vom Verdichterrad wegbewegt werden muss, damit sich das mindestens eine jeweilige Spaltmaß derart vergrößert, dass das gasförmige Medium im Unterbrecher-Bereich zwischen dem Stell-Element und dem Verdichterrad hindurchströmen kann von der Gas-Einlassöffnung zur Gas-Auslassöffnung. Dies führt zu einem geringen Verschleiß des Stell-Elements beim Ausbilden der By-Pass-Strömungsverbindung, da der Stellweg kurzen ist. Zudem ist der Energieaufwand zu Öffnen und/oder Schließen der By-Pass-Strömungsverbindung gering aufgrund des kurzen Stellwegs, wodurch die Betriebskosten des Seitenkanalverdichters reduziert werden können.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuse eine elektrische Aktorgruppe auf, wobei die Aktorgruppe mindestens einen elektrischen Aktor, insbesondere einen elektromagnetischen Aktor, und das Stell-Element aufweist, wobei der Aktor einen Magnet-Kern und eine Magnetspule aufweist, und wobei insbesondere das Stell-Element aus einem zumindest teilweise magnetischen Werkstoff hergestellt ist. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass mittels einer Bestromung des Aktors ein schnelles und zuverlässiges Herstellen und/oder Öffnen und/oder Schließen der By-Pass-Strömungsverbindung mittels eines Bewegens des Stell-Elements möglich ist. Dabei wird entweder die elektrische Aktorgruppe derart betätigt, dass mittels Bestromung des elektrischen Aktors, beispielsweise das Stell-Element mittels einer mechanischen Betätigung durch den Aktor bewegt, um die By-Pass-Strömungsverbindung zu öffnen oder zu schließen. Auf diese Weise lässt sich eine Betätigung des Stell-Elements und somit der By-Pass-Strömungsverbindung bewirken, bei dem nur eine geringe Menge an elektrischer Energie eingesetzt werden muss, um das Stell-Element zu bewegen. Zudem nimmt der elektrische Aktor nur wenig Bauraum im Gehäuse ein, so dass eine kompakte Bauweise des Seitenkanalverdichters beibehalten werden kann. Oder die elektrische Aktorgruppe wird derart bestromt, dass durch eine Bestromung des Aktors ein Magnetfeld ausgebildet wird, wobei das aus einem magnetischen Werkstoff hergestellte Stell-Element durch das Magnetfeld und somit zumindest mittelbar durch den Aktor bewegt wird. Dabei muss der Aktor nicht in einem mechanischen Kontakt mit dem Stell-Element stehen. Dadurch können die Bauteile, die für eine mechanische Kraftübertragung des Aktors auf das Stell-Element notwendig wären, eingespart werden, was die Bauteilkosten und die Montagekosten des Seitenkanalverdichters senkt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird das Stell-Element durch ein Federelement mit einer Rückstellkraft F_R beaufschlagt, wobei die Rückstellkraft F_R zumindest annähernd parallel zur Drehachse wirkt und wobei die Rückstellkraft F_R der Magnetkraft F_M entgegenwirkt, wobei das Federelement insbesondere als eine Zugfeder oder eine Druckfeder ausgeführt ist. Dabei kann entweder in einer ersten beispielhaften Ausführungsform bei einer Betätigung der elektrischen Aktorgruppe, insbesondere einer Bestromung der Magnetspule des Aktors, das Stell-Element mittels einer resultierenden variablen Magnetkraft F_M vom Verdichterrad derart wegbewegt wird, dass sich das Spaltmaß vergrößert und die By-Pass-Strömungsverbindung ausgebildet und somit geöffnet ist. Alternativ kann in einer zweiten beispielhaften Ausführungsform bei einer Betätigung der elektrischen Aktorgruppe, insbesondere einer Bestromung der Magnetspule, das Stell-Element mittels einer resultierenden variablen Magnetkraft F_M zum Verdichterrad derart hinbewegt wird, dass sich das Spaltmaß derart verkleinert, dass die By-Pass-Strömungsverbindung nicht ausgebildet wird und somit geschlossen ist. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass sich nach einem Öffnen oder Schließen der By-Pass-Strömungsbewegung, beispielsweise durch Bestromung der Magnetspule, das Stell-Element in die ursprünglich Position zurückbewegt, was entweder einer geschlossenen oder einer geöffneten By-Pass-Strömungsverbindung entspricht. Durch die Verwendung des Federelements muss dabei keine zusätzliche Energie in das System eingebracht werden, um eine Rückstellung des Stell-Elements in die ursprüngliche Position zu bewirken, wodurch sich wiederum die Betriebskosten reduzieren lassen. Zudem kann auch bei einem Ausfall der elektrischen Systeme des Gesamtfahrzeugs und/oder des Brennstoffzellensystems eine Rückstellung des Stell-Elements in die ursprüngliche Position bewirkt werden, wodurch sich eine „Fail-Safe“ Systemkonfiguration in vorteilhafter Weise ergibt, wodurch sich die Sicherheit des Gesamtfahrzeugs und/oder des Brennstoffzellensystems erhöht. Die „Fail-Safe“ Systemkonfiguration kann dabei entweder eine geöffnete oder eine geschlossene By-Pass-Strömungsbewegung bedeuten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Federelement als eine Spiralfeder ausgebildet, wobei sich die Spiralfeder zumindest mittelbar zwischen dem Stell-Element und dem Magnetkern und/oder dem Gehäuse befindet. Auf diese Weise kann eine platzsparende Anordnung des Federelements erzielt werden, wodurch sich eine kompakte Bauform des Seitenkanalverdichters ergibt, da die Schraubenfeder ohne eine Vergrößerung und/oder Änderung des Gehäuses in den Seitenkanalverdichter integriert werden kann. Zudem können durch die Verwendung eines Standard-Bauteils, bei dem es sich insbesondere um Katalogware handelt, die Kosten für das Federelement reduziert werden, wodurch sich die Gesamtkosten des Seitenkanalverdichters reduzieren lassen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weist das mindestens eine Stell-Element im Bereich des mindestens einen Seitenkanals jeweils eine parallel zur Drehachse verlaufende erste Bohrung und/oder eine zweite Bohrung auf, wobei die erste Bohrung koaxial zur Gas-Einlassöffnung verläuft und/oder die zweite Bohrung koaxial zur Gas-Auslassöffnung verläuft. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass mittels eines geringen Energieaufwands die By-Pass-Strömungsverbindung zwischen der Gas-Einlassöffnung und der Gas-Auslassöffnung ausgebildet werden kann. Zudem können die Fertigungskosten des Stell-Elements reduziert werden, da die erste und/oder zweite Bohrung, die zur Ausbildung der By-Pass-Strömungsverbindung notwendig sind, eine einfache und wenig komplexe Struktur aufweisen und jeweils mittels eines einzigen Fertigungsschritts in die Bauteile eingebracht werden können. Dies reduziert die Herstellkosten des gesamten Seitenkanalverdichters.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen und/oder Kombinationen der in den Ansprüchen beschrieben Merkmale und/oder Vorteile möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
Figurenliste
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:

1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichters,
2 eine schematische Schnittansicht des Seitenkanalverdichters mit einem Stell-Element,
3 einen in 2 mit A-A bezeichneten Schnitt des Seitenkanalverdichters in vergrößerter Darstellung,
4 einen in 2 mit II bezeichneten Ausschnitt des Seitenkanalverdichters und einer elektrischen Aktorgruppe in vergrößerter Darstellung
5 einen in 4 mit III bezeichneten Ausschnitt des Stell-Elements und eines Verdichterrads in vergrößerter Darstellung

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der Darstellung gemäß 1 ist ein Längsschnitt durch einen, zumindest nahezu rotationssymmetrisch zu einer Drehachse 4 ausgebildeten, erfindungsgemäß vorgeschlagenen Seitenkanalverdichter 1 zu entnehmen.
Der Seitenkanalverdichter 1 weist dabei ein Verdichterrad 2 auf, das insbesondere als ein geschlossenes scheibenartiges Verdichterrad 2 ausgebildet ist und um die horizontal verlaufenden Drehachse 4 drehbar in einem Gehäuse 3 gelagert ist. Dabei dient ein Antrieb 6, insbesondere ein elektrischer Antrieb 6, als Drehantrieb 6 des Verdichterrads 2. Der Antrieb 6 ist dabei insbesondere als ein Axialfeld-Elektromotor 6 ausgeführt und kann Kühlrippen 33 aufweisen. Das Gehäuse 3 umfasst ein Gehäuse-Oberteil 7 und ein Gehäuse-Unterteil 8, die miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Gehäuse-Oberteil 7 und dem Gehäuse-Unterteil 8 ein erstes um die Drehachse 4 umlaufendes Dichtelement 29, insbesondere ein O-Ring, angeordnet ist. Das erste Dichtelement 29 bewirkt dabei eine Kapselung eines Verdichterraums 30 des Seitenkanalverdichters 1, insbesondere gegen Kontamination oder Feuchtigkeit von außen. Weiterhin ist das Verdichterrad 2 drehfest auf einer Antriebswelle 9 angeordnet und wird vom Gehäuse-Oberteil 7 und dem Gehäuse-Unterteil 8 umschlossen. Das Verdichterrad 2 weist eine innere Verdichterrad-Nabe 10 auf, wobei die Verdichterrad-Nabe 10 eine Aussparung aufweist, durch die die Antriebswelle 9 gesteckt ist und wobei die Verdichterrad-Nabe 10 insbesondere mittels eines Pressverbands mit der Antriebswelle 9 verbunden ist. Die Verdichterrad-Nabe 10 ist zudem umlaufend auf der der Drehachse 4 abgewandten Seite durch einen Naben-Fuß 12 begrenzt. Vom Naben-Fuß 12 nach außen von der Drehachse 4 weg bildet das Verdichterrad 2 eine umlaufende kreisförmige Naben-Scheibe 13 aus. Des Weiteren bildet das Verdichterrad 2 eine sich außenseitig an die Naben-Scheibe 13 anschließende Förderzelle 28 aus. Diese Förderzelle 28 des Verdichterrads 2 verläuft umlaufend um die Drehachse 4 in dem umlaufenden Verdichterraum 30 des Gehäuses 3. Weiterhin ist in 1 im Bereich der Förderzelle 28 die geschnittene Kontur eines Schaufelblattes 5 zu sehen. Dieses Schaufelblatt 5 kann eine V-förmige Kontur. Des Weiteren wird die jeweilige Förderzelle 28 in Rotationsrichtung des Verdichterrads 2 von zwei Schaufelblättern 5 begrenzt, wobei eine Anzahl von Schaufelblättern 5 umlaufend um die Drehachse 4 am Verdichterrad 2 radial zur Drehachse 4 angeordnet sind. Zwischen dem Gehäuse 3 und dem Antrieb 6 kann zudem ein zweites umlaufendes Dichtelement 31, insbesondere ein O-Ring, angeordnet sein. Das zweite Dichtelement 31 bewirkt dabei eine Kapselung der elektrischen Bauteile des Antriebs 6 gegen Kontamination oder Feuchtigkeit von außen.
Des Weiteren weist das Gehäuse 3, insbesondere das Gehäuse-Oberteil 7 und/oder das Gehäuse-Unterteil 8, im Bereich des Verdichterraums 30 mindestens einen umlaufenden Seitenkanal 19, 21 auf. Dabei verläuft der mindestens eine Seitenkanal 19, 21 derart im Gehäuse 3 in Richtung der Drehachse 4, dass dieser axial zur Förderzelle 28 einseitig oder beidseitig verläuft. Der mindestens eine Seitenkanal 19, 21 kann dabei zumindest in einem Teilbereich des Gehäuses 3 umlaufend um die Drehachse 4 verlaufen, wobei in dem Teilbereich, in dem der mindestens eine Seitenkanal 19, 21 im Gehäuse 3 nicht ausgebildet ist, ein Unterbrecher-Bereich 15 im Gehäuse 3 ausgebildet ist (siehe 3).
Die Antriebswelle 9 ist axial zur Drehachse 4 zumindest kardanisch mit dem Antrieb 6 verbunden. Zudem befindet sich ein Lager 27 am Außendurchmesser der Antriebswelle 9 axial im Bereich zwischen dem Gehäuse-Unterteil 8 und dem Verdichterrad 2. Die Antriebswelle 9 bildet einen Lager-Zapfen 36 axial zur Drehachse 4 auf Ihrer dem Antrieb 6 abgewandten Seite aus, wobei sich im Bereich des Lager-Zapfens 36 das Lager 27 befindet. Zudem ist mindestens eine um die Drehachse 4 umlaufende Dichtung 23 am Außendurchmesser der Antriebswelle 9 angeordnet, insbesondere axial zu Drehachse 4 zwischen dem Naben-Fuß 12 und dem Antrieb 6 und radial zur Drehachse 4 zwischen der Antriebswelle 9 und dem Gehäuse-Oberteil 7. Dabei verhindert die Dichtung 23 zum einen, dass das zu fördernde gasförmige Medium aus dem Gehäuse 3 in den Antrieb 6 eindringen kann. Zum anderen wird durch die Dichtung 23 zum anderen der Bereich innerhalb des Gehäuses 3 gegen Kontamination oder Feuchtigkeit von außen gekapselt. Die Dichtung 23 kann dabei beispielsweise als eine Labyrinth-Dichtung 23 ausgeführt sein.
In einer möglichen Ausführungsform weist die Antriebswelle 9 Absätze auf, die in einer axialen Richtung 42 zu beiden Wellen-Enden hin verlaufen, ausgehend von Ihrem Außendurchmesser-Bereich, auf den das Verdichterrad 2 aufgebracht ist. Im Bereich zwischen dem jeweiligen Absatz und dem jeweiligen Wellenende ist der Durchmesser der Antriebswelle 9 insbesondere verkleinert, im Vergleich zum größeren Wellendurchmesser-Bereich, in dem die Antriebswelle 9 mit dem Verdichterrad 2 verbunden ist. Bei den Lagern 27 kann es sich um Wälzlager 27 handeln, insbesondere um Kugellager 27. Der Antrieb 6 kann mit dem Gehäuse 3 des Seitenkanalverdichters 1 verbunden sein, insbesondere mit dem Gehäuse-Oberteil 7, indem der Antrieb 6 mit mindestens einer Stirnfläche an einer Stirnfläche des Gehäuses 3 axial zur Drehachse 4 anliegt.
Weiterhin bildet das Gehäuse 3, insbesondere das Gehäuse-Unterteil 8, eine Gas-Einlassöffnung 14 und eine Gas-Auslassöffnung 16 aus. Dabei sind die Gas-Einlassöffnung 14 und die Gas-Auslassöffnung 16, insbesondere über den mindestens einen Seitenkanal 19, 21, fluidisch miteinander verbunden.
Vom Antrieb 6 wird ein Drehmoment über die Antriebswelle 9 und die Verdichterrad-Nabe 10 auf das Verdichterrad 2 übertragen. Dabei wird das Verdichterrad 2 in Rotationsbewegung versetzt und die Förderzelle 28 bewegt sich in einer Rotationsbewegung umlaufend um die Drehachse 4 durch den Verdichterraum 30 im Gehäuse 3 (siehe 2). Dabei wird ein schon im Verdichterraum 30 befindliches gasförmiges Medium durch die Förderzelle 28 mitbewegt und dabei gefördert und/oder verdichtet. Zudem findet eine Bewegung des gasförmigen Mediums, insbesondere ein Strömungsaustausch, zwischen der Förderzelle 28 und dem mindestens einen Seitenkanal 19, 21 statt. Des Weiteren ist der Seitenkanalverdichter 1 über die Gas-Einlassöffnung 14 und die Gas-Auslassöffnung 16 mit einem Brennstoffzellensystem 37 verbunden, insbesondere einem Anodenkreislauf, wobei das gasförmige Medium, bei dem es sich insbesondere um ein unverbrauchtes Rezirkulationsmedium aus einer Brennstoffzelle handelt, über die Gas-Einlassöffnung 14 in den Verdichterraum 30 des Seitenkanalverdichters 1 ein und/oder wird dem Seitenkanalverdichter 1 zugeführt und/oder wird aus dem Bereich, der der Gas-Einlassöffnung 14 vorgelagert ist, angesaugt. Dabei wird das gasförmige Medium nach erfolgtem Durchlauf durch die Gas-Auslassöffnung 16 des Seitenkanalverdichters 1 abgeleitet und strömt insbesondere in einer Ausströmrichtung 41 zum Brennstoffzellensystems 37.
Zudem ist in 1 gezeigt, dass das gasförmige Medium in Einströmrichtung 39 beispielsweise von einem Brennstoffzellenstapel, in den Seitenkanalverdichter 1 einströmt. Dabei erhöht sich mit fortschreitendem Umlauf von der Gas-Einlassöffnung 14 zur Gas-Auslassöffnung 16 in Drehrichtung des Verdichterrads 2 die Verdichtung und/oder der Druck und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums in der Förderzelle 28, insbesondere in den Förderzellen 28 des Verdichterrads 2 und in den Seitenkanälen 19. Dabei wird das gasförmige Medium nach erfolgtem Durchlauf durch die Gas-Auslassöffnung 16 des Seitenkanalverdichters 1 abgeleitet und strömt in Ausströmrichtung 41, insbesondere in Richtung einer Strahlpumpe des Brennstoffzellensystems 37, aus. Durch den Unterbrecher-Bereich 15 wird eine Trennung einer Druckseite und einer Saugseite bewirkt, wobei sich die Saugseite im Bereich der Gas-Einlassöffnung 14 befindet und die Druckseite im Bereich der Gas-Auslassöffnung 16 befindet.
In 2 ist eine schematische Schnittansicht des Seitenkanalverdichters 1 mit einem Stell-Element 11 gezeigt, wobei sich das nierenförmige Stell-Element 11 entweder in Richtung der Drehachse 4 zwischen dem Verdichterrad 2 und dem Gehäuse-Oberteil 7 befinden kann und/oder wobei sich das nierenförmige Stell-Element Element 11 zwischen dem Verdichterrad 2 und dem Gehäuse-Unterteil 8 befinden kann. Somit kann der Seitenkanalverdichter 1 entweder nur ein Stell-Element 11 aufweisen, wobei sich das Stell-Element 11 entweder auf der dem Antrieb 6 abgewandten Seite vom Verdichterrad 2 befindet oder das Stell-Element 11 befindet sich auf der dem Antrieb 6 zugewandten Seite vom Verdichterrad 2. In einer weiteren beispielhaften Ausführung kann der Seitenkanalverdichter 1 jedoch auch zwei Stell-Elemente 11 aufweisen. Das jeweilige Stell-Element 11 befindet sich dabei zumindest nahezu ausschließlich im Bereich des Unterbrecher-Bereichs 15 im Gehäuse 3. Zudem ist das Stell-Element 11 in Richtung der Drehachse 4 verschiebbar im Gehäuse 3 gelagert.
Dabei ist in 2 gezeigt, dass sich in Richtung der Drehachse 4 im Unterbrecher-Bereich 15 jeweils ein kapselnder Trennungsbereich 47 zwischen dem Verdichterrad 2 und dem Stell-Element 11 und/oder dem Verdichterrad 2 und dem Gehäuse-Unterteil 8 und/oder dem Verdichterrad 2 und dem Gehäuse-Oberteil 7 ausbildet. Das Gehäuse-Oberteil 7 und das Gehäuse-Unterteil 8, sind dabei beispielsweise mittels einer Verschraubung 48 miteinander verbunden sind.
3 zeigt einen in 2 mit A-A bezeichneten Schnitt des Seitenkanalverdichters 1 in vergrößerter Darstellung. Dabei ist die Anordnung des Stell-Elements 11 in relativer Position zum Unterbrecher-Bereich 15, zur Gas-Einlassöffnung 14, zur Gas-Auslassöffnung 16 und zum jeweiligen Seitenkanal 19, 21 gezeigt. Das Stell-Element 11 überdeckt dabei im Bereich des Verdichterraums 30 den Unterbrecher-Bereich 15 und auf der Höhe der Gas-Einlassöffnung 14 und der Gas-Auslassöffnung 16 zumindest teilweise den Bereich des jeweiligen Seitenkanals 19, 21. Bei einer hergestellten By-Pass-Strömungsverbindung 18 bewegt sich das Stell-Element 11 vom Verdichterrad 2 weg, so dass sich das gasförmige Medium, wie in 3 dargestellt, zumindest nahezu direkt von der der Gas-Einlassöffnung 14 und der Gas-Auslassöffnung 16 im Unterbrecher-Bereich 15 bewegen kann, indem der Trennungsbereich 47 aufgehoben wird.
Des Weiteren ist gezeigt, dass das mindestens eine Stell-Element 11 im Bereich des mindestens einen Seitenkanals 19, 21 jeweils eine parallel zur Drehachse 4 verlaufende erste Bohrung 43 und/oder eine zweite Bohrung 45 aufweist, wobei die erste Bohrung 43 koaxial zur Gas-Einlassöffnung 14 verläuft und/oder die zweite Bohrung 45 koaxial zur Gas-Auslassöffnung 16 verläuft. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das gasförmige Medium, das aus dem Brennstoffzellensystem 37 kommt, über die Gas-Einlassöffnung 14 durch die erste Bohrung 43 des Stell-Elements 11 bis in den Bereich des jeweiligen Seitenkanals 19, 21 und/oder in den Bereich der hergestellten By-Pass-Strömungsverbindung 18 strömen kann. Nachdem das gasförmige Medium den Seitenkanalverdichter 1 entweder durch den jeweiligen Seitenkanal 19, 21 oder die By-Pass-Strömungsverbindung 18 durchströmt hat, kann das gasförmige Medium durch die zweite Bohrung 45 in die Gas-Auslassöffnung 16 und von dort weiter zurück in das Brennstoffzellensystem 37 strömen.
Die By-Pass-Strömungsverbindung 18, zwischen der Gas-Einlassöffnung 14 und der Gas-Auslassöffnung 16 wird dabei zumindest zeitweise und/oder betriebszustands-abhängig und/oder steuerbar vom Seitenkanalverdichter 1 hergestellt, wobei diese By-Pass-Strömungsverbindung 18 durch ein Bewegen des mindestens einen nierenförmigen Stell-Elements 11 hergestellt wird, wobei sich diese im Unterbrecher-Bereich 15 zwischen dem Verdichterrad 2 und dem Gehäuse 3 befindet.
4 zeigt einen in 2 mit II bezeichneten Ausschnitt des Seitenkanalverdichters 1 und einer Aktorgruppe 44 in vergrößerter Darstellung. Dabei ist dargestellt, dass das Verdichterrad 2 auf der dem Stell-Element 11 oder dem Gehäuse-Oberteil 7 oder dem Gehäuse-Unterteil 8 zugewandten Stirnfläche mindestens eine erste Spaltfläche 32a, b ausbildet. Das mindestens eine Stell-Element 11 oder das Gehäuse-Oberteil 7 bildet dabei auf der dem Verdichterrad 2 zugewandten Stirnfläche jeweils eine zweite Spaltfläche 34a aus. Zudem kann das mindestens eine Stell-Element 11 oder das Gehäuse-Unterteil 8 auf der dem Verdichterrad 2 zugewandten Stirnfläche jeweils eine zweite Spaltfläche 34b ausbilden. Des Weiteren können dabei die Flächenpaarungen der jeweiligen Spaltflächen 32, 34 den jeweiligen Trennungsbereich 47 ausbilden. Dabei befindet sich jeweils ein erstes Spaltmaß 38a zwischen dem Verdichterrad 2 und dem Stell-Element 11 und/oder dem Verdichterrad 2 und dem Gehäuse-Unterteil 8. Zudem kann sich jeweils ein erstes Spaltmaß 38b zwischen dem Verdichterrad 2 und dem Gehäuse-Oberteil 7 und/oder zwischen dem Verdichterrad 2 und einem jeweiligen Stell-Element 11 befinden. Das Gehäuse-Oberteil 7 und das Gehäuse-Unterteil 8, sind dabei beispielsweise mittels einer Verschraubung 48 miteinander verbunden sind.
In 4 ist zudem gezeigt, dass die in 3 beschriebene By-Pass-Strömungsverbindung 18 durch ein Bewegen mindestens eines Stell-Element 11, insbesondere unter Aufhebung des mindestens einen Trennungsbereichs 47, hergestellt wird. Dabei ist das Stell-Element 11 durch einen Aktor 24 verstellbar. Die By-Pass-Strömungsverbindung 18 wird durch ein Wegbewegen des mindestens einen Stell-Elements 11 vom Verdichterrad 2 in Richtung der Drehachse 4 ausgebildet, insbesondere in einer jeweiligen axialen Richtung 42. Dabei bewegt sich jeweils die zweite Spaltfläche 34 von der ersten Spaltfläche 32 weg, so dass sich ein jeweiliges erstes Spaltmaß 38a, b derart vergrößert, dass der jeweilige Trennungsbereich 47 zwischen dem Verdichterrad 2 und dem Stell-Element 11 im jeweiligen Unterbrecher-Bereich 15 aufgehoben wird. Dabei überdeckt beispielsweise ein jeweiliger Unterbrecher-Bereich 15a zumindest teilweise den Bereich des ersten Seitenkanals 19 und/oder ein jeweiliger Unterbrecher-Bereich 15b überdeckt zumindest teilweise den Bereich des zweiten Seitenkanals 21.
Weiterhin ist in 4 gezeigt, dass das Gehäuse 3 eine elektrische Aktorgruppe 44 aufweist, wobei die Aktorgruppe 44 mindestens einen elektrischen Aktor 24, insbesondere einen elektromagnetischen Aktor 24, und das Stell-Element 11 aufweist, wobei der Aktor 24 einen Magnet-Kern 26 und eine Magnetspule 17 aufweist, und wobei insbesondere das Stell-Element 11 aus einem zumindest teilweise magnetischen Werkstoff hergestellt ist. Bei einer Betätigung der elektrischen Aktorgruppe 44, insbesondere einer Bestromung der Magnetspule 17, wird das Stell-Element 11 mittels einer resultierenden variablen Magnetkraft F_M vom Verdichterrad 2 derart wegbewegt, dass sich das Spaltmaß 38 vergrößert und die By-Pass-Strömungsverbindung 18 ausgebildet und somit geöffnet ist. Dabei wird bei einer Betätigung der elektrischen Aktorgruppe 44, insbesondere einer Bestromung der Magnetspule 17, das Stell-Element 11 mittels einer resultierenden variablen Magnetkraft F_M zum Verdichterrad 2 derart hinbewegt wird, dass sich das Spaltmaß 38 derart verkleinert, dass die By-Pass-Strömungsverbindung 18 nicht ausgebildet wird und somit geschlossen ist. Um das Stell-Element nach erfolgter Bestromung der Magnetspule 17 wieder in die Ausgangsstellung zurückzubewegen wird das Stell-Element 11 durch ein Federelement 35 mit einer Rückstellkraft F_R beaufschlagt. Dabei wirkt die Rückstellkraft F_R zumindest annähernd parallel zur Drehachse 4 und die Rückstellkraft F_R wirkt der Magnetkraft F_M entgegen, wobei das Federelement 35 insbesondere als eine Zugfeder 35 oder eine Druckfeder 35 ausgeführt ist. In einer weiteren beispielhaften Ausführung kann das Federelement 35 dabei in Richtung der Drehachse 4 zwischen dem Aktor 24 oder dem Gehäuse-Oberteil 7 und dem Stell-Element 11 angeordnet sein. In einer beispielhaften Ausführung kann das Federelement 35 dabei in Richtung der Drehachse 4 zwischen dem Aktor 24 oder dem Gehäuse-Unterteil 8 und dem Stell-Element 11 angeordnet sein. Das Federelement 35 kann dabei eine Spiralfeder 35 sein. Zwischen dem Aktor 24 und dem Federelement kann sich dabei in Richtung der Drehachse 4 eine Einstellscheibe 22 befinden.
Das Stell-Element 11 bewegt sich dabei in axialer Richtung 42 zum Öffnen oder Schließen der By-Pass-Strömungsverbindung 18 über eine Hub-Strecke 20, wobei das Stell-Element radial zur Drehachse 4 mittels eines Außendurchmessers des Aktors 24 geführt ist. Dabei ist zwischen dem Stell-Element 11 und dem Aktor 24 ein zweites Spaltmaß 40 ausgebildet, wobei sich das zweite Spaltmaß 40 mit der Bewegung des Stell-Elements 11 in axialer Richtung 42 um die Hubstrecke 20 vergrößert oder verkleinert. Die Rückstellkraft F_R des Federelements 35 lässt sich dabei bei der Montage mittels der Dicke der Einstellscheibe 22 einstellen.
Der im ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Seitenkanalverdichter 1 weist dabei die By-Pass-Strömungsverbindung 18 auf, die somit in der Grundstellung einer nicht-aktivierten und/oder nicht-bestromten Aktorgruppe 44 geöffnet ist. In einer alternativen Ausführungsform kann jedoch auch die By-Pass-Strömungsverbindung 18 in der Grundstellung einer nicht-aktivierten und/oder nicht-bestromten Aktorgruppe 44 geschlossen sein.
Zudem ist in 4 gezeigt, dass sich ein drittes Dichtelement 49 zwischen dem Stell-Element 11 und dem Gehäuse 3 befindet und sich ein viertes Dichtelement 51 zwischen dem Stell-Element 11 und dem Gehäuse 3 befindet.
5 zeigt einen in 4 mit III bezeichneten Ausschnitt des Stell-Elements 11 und des Verdichterrads 2 in vergrößerter Darstellung. Dabei ist gezeigt, dass sich bei einem Wegbewegen des Stell-Elements 11 vom Verdichterrad 2 die zweite Spaltfläche 34 von der ersten Spaltfläche 32 wegbewegt. Dabei wird ein jeweiliges erstes Spaltmaß 38 größer. Sobald nun das jeweilige Spaltmaß 38 einen gewissen Wert überschreitet wird der kapselnde Trennungsbereich 47 im Unterbrecher-Bereich 15 aufgehoben, so dass die By-Pass-Strömungsverbindung 18 zwischen dem Stell-Element 11 und dem Verdichterrad 2 hergestellt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015000264 A1 [0003, 0004]

Claims

Seitenkanalverdichter (1) für ein Brennstoffzellensystem (37) zur Förderung und/oder Verdichtung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einem Gehäuse (3) und einem Antrieb (6), mit einem in dem Gehäuse (3) umlaufend um eine Drehachse (4) verlaufenden Verdichterraum (30), der mindestens einen umlaufenden Seitenkanal (19, 21) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (3) befindlichen Verdichterrad (2), das drehbar um die Drehachse (4) angeordnet ist und durch den Antrieb (6) angetrieben wird, wobei das Verdichterrad (2) an seinem Umfang im Bereich des Verdichterraums (30) angeordnete Schaufelblätter (5) aufweist und mit jeweils einer am Gehäuse (3) ausgebildeten Gas-Einlassöffnung (14) und einer Gas-Auslassöffnung (16), die über den Verdichterraum (30), insbesondere den mindestens einen Seitenkanal (19, 21), fluidisch miteinander verbunden sind, wobei der mindestens eine Seitenkanal (19, 21), einen Unterbrecher-Bereich (15) aufweist, wobei zwischen dem Gehäuse (3) und dem Verdichterrad (2) im Unterbrecher-Bereich (15) mindestens ein Trennungsbereich (47) mittels mindestens einer Flächenpaarung (32, 34) ausgebildet ist, der den mindestens einen Seitenkanal (19, 21) fluidisch unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Strömungsverbindung (18), insbesondere eine By-Pass-Strömungsverbindung (18), zwischen der Gas-Einlassöffnung (14) und der Gas-Auslassöffnung (16) hergestellt wird, wobei diese By-Pass-Strömungsverbindung (18) durch ein Bewegen mindestens eines Stell-Element (11), insbesondere unter Aufhebung des mindestens einen Trennungsbereichs (47), hergestellt wird und wobei das Stell-Element (11) durch einen Aktor (24) verstellbar ist.
Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Verdichterrad (2) auf der dem mindestens einen Stell-Element (11) zugewandten Stirnfläche mindestens eine erste Spaltfläche (32) ausgebildet ist und am mindestens einen Stell-Element (11) auf der dem Verdichterrad (2) zugewandten Stirnfläche mindestens eine zweite Spaltfläche (34) ausgebildet ist.
Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die By-Pass-Strömungsverbindung (18) zumindest zeitweise und/oder betriebszustands-abhängig und/oder steuerbar vom Seitenkanalverdichter (1) hergestellt wird, wobei diese By-Pass-Strömungsverbindung (18) insbesondere zumindest annähernd direkt zwischen der Gas-Einlassöffnung (14) und der Gas-Auslassöffnung (16) ausgebildet wird.
Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die By-Pass-Strömungsverbindung (18) durch ein Wegbewegen des mindestens einen Stell-Elements (11) vom Verdichterrad (2) in Richtung der Drehachse (4) ausgebildet wird, wobei sich jeweils die zweite Spaltfläche (34) von der ersten Spaltfläche (32) wegbewegt, so dass sich ein jeweiliges erstes Spaltmaß (38) derart vergrößert, dass der jeweilige Trennungsbereich (47) zwischen dem Verdichterrad (2) und dem Stell-Element (11) im jeweiligen Unterbrecher-Bereich (15) aufgehoben wird.
Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) eine elektrische Aktorgruppe (44) aufweist, wobei die Aktorgruppe (44) mindestens einen elektrischen Aktor (24), insbesondere einen elektromagnetischen Aktor (24), und das Stell-Element (11) aufweist, wobei der Aktor (24) einen Magnet-Kern (26) und eine Magnetspule (17) aufweist, und wobei insbesondere das Stell-Element (11) aus einem zumindest teilweise magnetischen Werkstoff hergestellt ist.
Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Stell-Element (11) durch ein Federelement (35) mit einer Rückstellkraft F_R beaufschlagt wird, wobei die Rückstellkraft F_R zumindest annähernd parallel zur Drehachse (4) wirkt und wobei die Rückstellkraft F_R der Magnetkraft F_M entgegenwirkt, wobei das Federelement (35) insbesondere als eine Zugfeder (35) oder eine Druckfeder (35) ausgeführt ist.
Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betätigung der elektrischen Aktorgruppe (44), insbesondere einer Bestromung der Magnetspule (17), das Stell-Element (11) mittels einer resultierenden variablen Magnetkraft F_M vom Verdichterrad (2) derart wegbewegt wird, dass sich das Spaltmaß (38) vergrößert und die By-Pass-Strömungsverbindung (18) ausgebildet und somit geöffnet ist.
Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betätigung der elektrischen Aktorgruppe (44), insbesondere einer Bestromung der Magnetspule (17), das Stell-Element (11) mittels einer resultierenden variablen Magnetkraft F_M zum Verdichterrad (2) derart hinbewegt wird, dass sich das Spaltmaß (38) derart verkleinert, dass die By-Pass-Strömungsverbindung (18) nicht ausgebildet wird und somit geschlossen ist.
Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (35) als eine Spiralfeder (35) ausgebildet ist, wobei sich die Spiralfeder (35) zumindest mittelbar zwischen dem Stell-Element (11) und dem Magnetkern (26) und/oder dem Gehäuse (3) befindet.
Seitenkanalverdichter (1) gemäß einem der vorrangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stell-Element (11) im Bereich des mindestens einen Seitenkanals (19, 21) jeweils eine parallel zur Drehachse (4) verlaufend erste Bohrung (43) und/oder eine zweite Bohrung (45) aufweist, wobei die erste Bohrung (43) koaxial zur Gas-Einlassöffnung (14) verläuft und/oder die zweite Bohrung (45) koaxial zur Gas-Auslassöffnung (14) verläuft.