DE102019217720A1 - Treibdüse und Strahlpumpe - Google Patents

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Abstract

Um eine Treibdüse zur Einleitung eines Treibmediumstroms in ein Mischrohr einer Strahlpumpe bereitzustellen, welche optimierte Fördereigenschaften aufweist, wird vorgeschlagen, dass die Treibdüse einen Treibmediumführungskanal aufweist, dessen Querschnittsfläche längs einer Strömungsrichtung des Treibmediumstroms variiert, wobei der Treibmediumführungskanal eine Anpassvorrichtung umfasst, mittels welcher ein oder mehrere Parameter des Treibmediumstroms anpassbar und/oder einstellbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treibdüse zur Einleitung eines Treibmediumstroms in ein Mischrohr einer Strahlpumpe.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Strahlpumpe für eine Brennstoffzellenvorrichtung.
  • Strahlpumpen für Brennstoffzellenvorrichtungen sind aus der US 2014/0212776 A1 , der DE 10 2016 210 020 A1 , der DE 10 2015 216 457 A1 , der US 2010/0209818 A1 , der US 2017/0279141 A1 und der WO 2008/019771 A1 bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Treibdüse zur Einleitung eines Treibmediumstroms in ein Mischrohr einer Strahlpumpe bereitzustellen, welche optimierte Fördereigenschaften aufweist.
  • Die zuvor genannte Aufgabe wird durch eine Treibdüse gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die Treibdüse weist einen Treibmediumführungskanal auf, dessen Querschnittsfläche längs einer Strömungsrichtung des Treibmediumstroms variiert. Der Treibmediumführungskanal umfasst eine Anpassvorrichtung, mittels welcher ein oder mehrere Parameter des Treibmediumstroms anpassbar und/oder einstellbar sind.
  • Es kann vorgesehen sein, dass eine aktive Variation der Querschnittsfläche ausgebildet ist und/oder wird. Insbesondere sind und/oder werden ein oder mehrere Parameter des Treibmediumstroms aktiv angepasst und/oder eingestellt.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine passive Variation der Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals ausgebildet ist, wobei vorzugsweise ein oder mehrere Parameter des Treibmediumstroms passiv angepasst und/oder eingestellt sind und/oder werden.
  • Mittels der Treibdüse kann eine Anpassung des Treibmediumstroms an einen jeweiligen Betriebszustand eines an die Strahlpumpe angeschlossenen Bauteils, vorzugsweise eine Brennstoffzellenvorrichtung und ein damit gekoppelter Motor, beispielsweise eines Fahrzeugs, erfolgen.
  • Die Treibdüse und/oder eine Strahlpumpe, welche eine oder mehrere Treibdüsen umfasst, sind vorzugsweise adaptiv an den jeweiligen Betriebspunkt des an die Strahlpumpe angeschlossenen Bauteils anpassbar.
  • Beispielsweise kann durch Einstellung des Treibmediumstroms auch in einem Teillastbetrieb des Motors und/oder der Brennstoffzellenvorrichtung eine Rezirkulation und/oder Vermischung des Treibmediumstroms und eines Rezirkulationsstroms stattfinden.
  • Der Rezirkulationsstrom ist vorzugsweise ein Strom nicht verbrauchten Brennstoffs, welcher von der Brennstoffzelle in ein Mischrohr der Strahlpumpe geleitet wird.
  • Der eine oder die mehreren Parameter des Treibmediumstroms sind vorzugsweise räumlich und/oder zeitlich anpassbar.
  • In einem Teillastbetrieb des Motors ist eine Masse und/oder ein Volumenstrom des Rezirkulationsmediumstroms, welcher der Strahlpumpe zugeführt wird, im Vergleich zu einem Volllastbetrieb des Motors insbesondere erhöht.
  • Durch die Anpassvorrichtung können der eine oder die mehreren Parameter des Treibmediumstroms an den jeweiligen Betriebszustand des Motors und einem daraus resultierenden Betriebszustand der Brennstoffzellenvorrichtung angepasst werden. So kann zuverlässig und/oder zeitlich stabil eine Rezirkulation des Rezirkulationsmediumstroms ausgebildet werden.
  • Der Treibmediumstrom umfasst vorzugsweise gasförmigen Wasserstoff oder ist daraus gebildet.
  • Der Rezirkulationsmediumstrom umfasst vorzugsweise gasförmigen Wasserstoff oder ist daraus gebildet.
  • Vorzugsweise ist die Strömungsrichtung des Treibmediumstroms eine Hauptströmungsrichtung des Treibmediumstroms. Die Strömungsrichtung des Treibmediumstroms ist insbesondere zumindest näherungsweise parallel zu einer Mittelachse der Treibdüse.
  • Die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals ist vorzugsweise senkrecht zu der Mittelachse der Treibdüse genommen.
  • Für eine optimierte Fluiddynamik kann es günstig sein, wenn der Treibmediumführungskanal in einem senkrecht zu der Mittelachse der Treibdüse genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig ist.
  • So kann ein optimiertes Strömungsprofil ausgebildet sein und/oder werden.
  • Ein Parameter bezeichnet vorzugsweise eine Materialeigenschaft und/oder eine Zustandsgröße. Beispielsweise ist/sind der eine oder die mehreren Parameter ausgewählt aus: Geschwindigkeit, Enthalpie, kinetische Energie, Temperatur, Reynolds-Zahl.
  • Bei einer Einleitung und/oder Zuführung des Treibmediumstroms in das Mischrohr treten vorzugsweise innere Reibung und/oder Scherkräfte zwischen dem schnelleren Treibmediumstrom und einem langsameren Rezirkulationsmediumstrom an einer Scherschicht zwischen dem Treibmediumstrom und dem Rezirkulationsmediumstrom auf. Die Scherschicht ist bei einer Treibdüse mit einem runden Querschnitt beispielsweise kegelförmig ausgebildet.
  • Insbesondere die Scherkräfte erzeugen eine Impulsübertragung, durch welche der Rezirkulationsmediumstrom beschleunigt und/oder Moleküle des Rezirkulationsmediumstroms mitgerissen und/oder mitgefördert werden. Dies wird auch als sogenannter „Schlepp-Effekt“ bezeichnet.
  • Beispielsweise findet ein Impulsaustausch an einer kegelförmigen Vermischungsebene statt.
  • Günstig kann es sein, wenn die Treibdüse abschnittsweise oder vollständig im Wesentlichen lavaldüsenförmig ist. Dies ist insbesondere bei und/oder für einen Betrieb mit überkritischen Druckverhältnissen von Vorteil.
  • Insbesondere grenzt ein sich längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms verjüngender Abschnitt des Treibmediumführungskanals an einen sich längs der Strömungsrichtung erweiternden Abschnitt des Treibmediumführungskanals direkt an. Ein Übergang von dem sich längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstrom verjüngenden Abschnitt auf den sich längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms erweiternden Abschnitt ist vorzugsweise stetig.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Treibmediumstrom mit Überschallgeschwindigkeit von dem Treibmediumführungskanal in einen von dem Mischrohr gebildeten Mischraum eingeleitet und/oder dem Mischraum zugeführt wird, so dass insbesondere eine Intensivierung einer Vermischung des Treibmediumstroms und des Rezirkulationsmediumstrom und/oder eine effektive und/oder effiziente Rezirkulation ausgebildet ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Anpassvorrichtung eine Heizvorrichtung umfasst, mittels welcher der Treibmediumführungskanal vollständig oder teilweise erwärmbar ist und/oder erwärmt wird.
  • Beispielsweise ist ein dem Mischraum zugewandter Teil des Treibmediumführungskanals erwärmbar und/oder wird erwärmt.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn ein sich längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms erweiternder Abschnitt des Treibmediumführungskanals mittels der Heizvorrichtung erwärmbar ist und/oder erwärmt wird.
  • Durch die Erwärmung des Treibmediumführungskanals wird vorzugsweise Wärmeenergie von einer Wandung des Treibmediumführungskanals auf den Treibmediumstrom übertragen, so dass insbesondere eine kinetische Energie des Treibmediumstroms erhöht ist und/oder wird. Vorzugsweise ist und/oder wird eine Gesamtenthalpie des Treibmediumstroms erhöht. Die Geschwindigkeit des Treibmediumstroms wird vorzugsweise hierdurch erhöht und/oder der Treibmediumstrom wird beschleunigt.
  • Dies kann in einer verringerten Wasserkondensation und/oder Wasserkristallbildung in dem sich an die Treibdüse anschließenden Mischrohr resultieren. Hierdurch wird die Stabilität der Strahlpumpe vorzugsweise erhöht.
  • So kann die Rezirkulation verbessert werden. Insbesondere werden mehr Moleküle des Rezirkulationsmediumstroms von dem Treibmediumstrom mitgerissen und/oder mitgefördert.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn eine Temperatur eines einer Treibmediumzufuhr zugewandten Teil des Treibmediumführungskanals im Wesentlichen unverändert bleibt und/oder nicht erwärmt wird. Durch die Treibmediumzufuhr wird vorzugsweise Treibmedium in eine oder mehrere Treibdüsen eingeleitet und/oder einer oder mehreren Treibdüse einer Strahlpumpe zugeführt. So wird der Treibmediumstrom insbesondere mit im Wesentlichen unveränderter Dichte in die jeweilige Treibdüse eingeleitet und/oder dieser zugeführt.
  • Beispielsweise umfasst die Heizvorrichtung ein Thermoelement und/oder eine Thermospule oder ist aus einem Thermoelement und/oder einer Thermospule gebildet.
  • Beispielsweise umfasst die Heizvorrichtung eine Widerstandsheizvorrichtung oder ist durch eine Widerstandsheizvorrichtung gebildet.
  • Ergänzend oder alternativ umfasst die Heizvorrichtung eine Infrarotheizvorrichtung und/oder eine Induktionsheizvorrichtung oder ist durch eine Infrarotheizvorrichtung und/oder eine Induktionsheizvorrichtung gebildet. Diese ist/sind vorzugsweise außerhalb des Treibmediumführungskanals angeordnet.
  • Ergänzend oder alternativ umfasst die Heizvorrichtung eine Mikrowellenheizvorrichtung oder ist durch eine Mikrowellenheizvorrichtung gebildet.
  • Vorzugsweise ist die Heizvorrichtung in den Treibmediumführungskanal eingebettet oder - wie bereits erwähnt - außerhalb des Treibmediumführungskanals angeordnet.
  • Beispielsweise ist die Heizvorrichtung an einer dem Treibmediumstrom abgewandten Außenwand des Treibmediumführungskanals angeordnet.
  • Die Heizvorrichtung der Anpassvorrichtung umfasst vorzugweise eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung, mittels welcher eine Temperatur des Treibmediumführungskanals oder eines Abschnitts des Treibmediumführungskanals steuerbar und/oder regelbar ist.
  • So kann beispielsweise eine Enthalpie des Treibmediumstroms gesteuert und/oder geregelt werden.
  • Beispielsweise umfasst die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung einen, insbesondere programmierbaren, Regler und/oder einen PID-Regler.
  • Beispielsweise wird ein pneumatischer und/oder elektronischer PID-Operationsverstärker verwendet.
  • Durch die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung kann eine kontrollierte Erwärmung des Treibmediumführungskanals oder eines Abschnitts davon ausgebildet sein.
  • In Ausführungsformen mit einer Heizvorrichtung können insbesondere Strahlpumpen mit einer reduzierten Anzahl an beweglichen Teilen und/oder Verschleißteilen ausgebildet werden. So ist die Strahlpumpe vorzugsweise weniger wartungsanfällig.
  • Eine Gewichtszunahme durch die Verwendung der Heizvorrichtung im Vergleich zu Treibdüsen ohne Heizvorrichtung ist vorzugsweise gering.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Anpassvorrichtung eine Querschnittsanpassvorrichtung umfasst, mittels welcher die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals räumlich und/oder zeitlich veränderbar und/oder einstellbar ist.
  • Beispielsweise ist ein Anpasselement der Querschnittsanpassvorrichtung in einer Wandung des Treibmediumführungskanals zu der Mittelachse der Treibdüse hin bewegbar, beispielsweise einschwenkbar und/oder einklappbar. So kann die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals in diesem Bereich, insbesondere dynamisch, reduziert werden.
  • Insbesondere ist das Anpasselement von einer eingeklappten und/oder eingeschwenkten Position wieder in eine Ausgangsposition ausklappbar und/oder ausschwenkbar. So ist und/oder wird die Querschnittsfläche vorzugsweise wieder vergrößert.
  • Mittels der Querschnittsanpassvorrichtung ist vorzugsweise eine sukzessive Anpassung der Querschnittsfläche ausbildbar und/oder ausgebildet.
  • Durch Bewegen, insbesondere Einklappen, des Anpasselements ist beispielsweise ein Strömungsquerschnitt des Treibmediumstroms reduzierbar und/oder reduziert.
  • Beispielsweise ist das Anpasselement ein Keil und/oder weist eine Quaderform auf.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Querschnittsanpassvorrichtung ein Bimetall-Element umfasst, in welchem ein erstes metallisches Material mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten und ein zweites metallisches Material mit einem zweiten von dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten verschiedenen metallischen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einer Richtung parallel oder senkrecht zu der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms angeordnet und/oder stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
  • Das Bimetall-Element ist insbesondere mittels einer Heizvorrichtung der Querschnittsanpassvorrichtung erwärmbar und/oder wird erwärmt.
  • So kann eine Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals, insbesondere graduell, verändert werden.
  • Das Bimetall-Element ist beispielsweise ringförmig.
  • Das Bimetall-Element bildet vorzugsweise ein Ausdehnungselement, welches sich insbesondere temperaturabhängig ausdehnt.
  • Die Heizvorrichtung der Querschnittsanpassvorrichtung ist vorzugsweise identisch mit der Heizvorrichtung der Anpassvorrichtung.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Treibdüse mehrere Heizvorrichtungen umfasst.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Querschnittsanpassvorrichtung ein, insbesondere ringförmiges, Piezoelement umfasst, welches einen Abschnitt des Treibmediumführungskanals bildet. Das Piezoelement ist insbesondere mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung in Richtung der Mittelachse des Treibmediumführungskanals bewegbar und/oder wird bewegt.
  • Eine Bewegung des Piezoelements ist insbesondere reversibel.
  • Das Piezoelement bildet vorzugsweise ein Ausdehnungselement, welches sich in Abhängigkeit einer elektrischen Spannung bewegt und/oder ausdehnt.
  • Vorzugsweise ist das Piezoelement mittels eines Operationsverstärkers der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung angetrieben. Beispielsweise ist der Operationsverstärker ein pneumatischer und/oder elektronischer PID-O perati onsverstä rke r.
  • Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung umfasst beispielsweise einen elektronischen Steuerkreis.
  • Beispielsweise ist das Piezoelement derart steuerbar und/oder regelbar, dass die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals sich verändert. So kann der Treibmediumstrom aktiv angeregt werden.
  • Die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals beispielsweise mittels einer angelegten Spannung einstellbar und/oder anpassbar.
  • Eine erhöhte Variation und/oder Schwankung der Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals resultiert vorzugsweise in einer erhöhten Vermischung des Treibmediumstroms. Beispielsweise wird eine Vermischung des Treibmediumstroms und einer rezirkulierenden Gasmasse in dem Mischrohr intensiviert.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Querschnittsanpassvorrichtung ein, insbesondere ringförmiges, elastisches Element umfasst, welches derart von einem Wandungsabschnitt des Treibmediumführungskanals beabstandet angeordnet ist, dass ein Spaltraum zwischen dem Wandungsabschnitt des Treibmediumführungskanals und dem elastischen Element ausgebildet ist. Die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals ist insbesondere durch Einstellung eines Drucks in dem Spaltraum räumlich und/oder zeitlich anpassbar und/oder einstellbar.
  • So kann die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals insbesondere an einen Betriebspunkt des Motors angepasst und/oder einem Betriebspunkt der Brennstoffzellenvorrichtung angepasst werden.
  • Mittels des elastischen Elements ist insbesondere eine aktive und/oder adaptive Anpassbarkeit und/oder Einstellbarkeit der Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals ausgebildet.
  • Der Spaltraum ist vorzugsweise ein Ringspaltraum.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn das elastische Element eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst: ein Elastomermaterial, insbesondere ein Silikon-Elastomermaterial und/oder ein Kautschukmaterial.
  • Kautschukmaterialien sind beispielsweise Synthese-Kautschuke und/oder Naturkautschuke.
  • Vorzugsweise ist das elastische Element an einem bezüglich der Strömungsrichtung vorne liegenden Ende und/oder einem bezüglich der Strömungsrichtung hinten liegenden Ende kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem Wandungsabschnitt des Treibmediumführungskanals festgelegt.
  • Insbesondere ist das elastische Element, beispielsweise mittels eines Klemmrings, an und/oder in dem Treibmediumführungskanal festgeklemmt.
  • Der Spaltraum ist vorzugsweise gegenüber einem Innenraum des Fluidführungskanals fluiddicht abgedichtet. Der Spaltraum bildet beispielsweise eine Druckkammer.
  • Günstig kann es sein, wenn eine Fluidzuführung zur Zuführung und/oder Abführung von Fluid in den Spaltraum ausgebildet ist. Die Fluidzuführung ist insbesondere eine Bohrung durch den Wandungsabschnitt des Treibmediumführungskanals, beispielsweise eine Druckbohrung.
  • Vorzugsweise wird als Fluid eine Flüssigkeit verwendet, insbesondere um Schwingungen zu minimieren und/oder zu verhindern.
  • Insbesondere wird mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung ein in dem Spaltraum herrschender Druck geregelt und/oder gesteuert.
  • Beispielsweise wird ein statischer Druck angelegt, so dass sich das elastische Element zu der Mittelachse der Treibdüse hin wölbt. Der Druck in dem Spaltraum ist vorzugsweise dynamisch anpassbar.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Wandungsabschnitt des Treibmediumführungskanals eine einem Innenraum des Treibmediumführungskanals abgewandte, insbesondere starre, Begrenzung des Spaltraums bildet. An einer dem Innenraum des Treibmediumführungskanals zugewandten Seite ist der Spaltraum vorzugsweise durch das elastische Element zeitlich und/oder räumlich anpassbar und/oder variabel.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Wandungsabschnitt des Treibmediumführungskanals, welcher den Spaltraum begrenzt, einen sich längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms erweiternden Abschnitt bildet.
  • Der Wandungsabschnitt und/oder das elastische Element sind insbesondere an einem dem Mischraum zugewandten Ende des Treibmediumführungskanals angeordnet oder bilden dasselbe.
  • Beispielsweise ragen der Wandungsabschnitt und/oder das elastische Element in den Mischraum hinein.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn das elastische Element und der Wandungsabschnitt des Treibmediumführungskanals koaxial angeordnet sind.
  • Das elastische Element der Querschnittsanpassvorrichtung der Anpassvorrichtung weist vorzugweise entlang der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms eine variierende Dicke auf.
  • Günstig kann es sein, wenn die Dicke des elastischen Elements längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms zunächst abnimmt und anschließend zunimmt.
  • Die Dicke ist vorzugsweise senkrecht zu der Mittelachse der Treibdüse genommen.
  • Durch Verwendung des elastischen Elements können beispielsweise Verschleißteile, welche Wartungskosten verursachen, reduziert werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das elastische Element der Querschnittsanpassvorrichtung der Anpassvorrichtung ein oder mehrere Versteifungselemente aufweist.
  • Das eine oder die mehreren Versteifungselemente sind insbesondere, beispielsweise regelmäßig längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms, in ein Material des elastischen Elements eingebettet.
  • Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass es sich bei einem oder mehreren des einen oder der mehreren Versteifungselemente um eine oder mehrere lokale Wandverdickungen handelt.
  • Die eine oder die mehreren lokalen Wandverdickungen sind vorzugsweise mittels Berechnungen bestimmt.
  • Im Bereich der einen oder der mehreren lokalen Wandverdickungen ist eine Wand des elastischen Elements vorzugsweise um ca. 10 % oder mehr, insbesondere um ca. 30 % oder mehr, dicker als eine durchschnittliche Dicke in benachbarten Bereichen.
  • Vorzugsweise ist das elastische Element im Bereich der einen oder der mehreren lokalen Wandverdickung(en) um ca. 80 % oder weniger, insbesondere um ca. 60 % oder weniger, dicker als eine durchschnittliche Dicke in benachbarten Bereichen.
  • Die Dicke des elastischen Elements ist vorzugsweise senkrecht zu der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms definiert.
  • Das eine oder die mehreren Versteifungselemente weisen vorzugsweise einen Elastizitätsmodul bei 20°C von ca. 5 GPa oder mehr, insbesondere von ca. 20 GPa oder mehr, auf.
  • Der Elastizitätsmodul des einen oder der mehreren Versteifungselemente liegt bei 20°C vorzugsweise bei ca. 180 GPa oder weniger, insbesondere bei ca. 160 GPa oder weniger.
  • Ergänzend oder alternativ ist das elastische Element der Querschnittsanpassvorrichtung der Anpassvorrichtung entlang der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms segmentiert.
  • Vorzugsweise sind Bereiche unterschiedlicher Dicke des elastischen Elements längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms ausgebildet.
  • Beispielsweise sind ringförmige Vertiefungen und/oder Erhebungen in dem elastischen Element, insbesondere längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms, ausgebildet.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Anpassvorrichtung eine Anregungsvorrichtung zur akustischen Anregung des Treibmediumstroms umfasst. Beispielsweise wird eine Schallanregung vorgenommen.
  • Die Anregungsvorrichtung umfasst insbesondere ein oder mehrere Schallerzeugungselemente, mittels welcher der Treibmediumstrom akustisch anregbar ist und/oder angeregt wird.
  • Die Anregungsvorrichtung ist beispielsweise seine Schwingungsvorrichtung.
  • Beispielsweise wird der Treibmediumstrom mittels der Anregungsvorrichtung und/oder dem einen oder den mehreren Schwingungserzeugungselementen in Schwingungen, insbesondere mit einer angepassten Frequenz, versetzt.
  • Das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente sind vorzugsweise ein oder mehrere Schwingungserzeugungselemente.
  • Das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente sind vorzugsweise direkt an dem Treibmediumführungskanal oder benachbart und/oder beabstandet dazu angeordnet. Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente benachbart zu dem Treibmediumführungskanal angeordnet.
  • Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente an einer dem Innenraum des Treibmediumführungskanals abgewandten Außenseite des Treibmediumführungskanals angeordnet und/oder festgelegt.
  • Vorzugsweise bildet die Anregungsvorrichtung eine Resonanzanregungsvorrichtung.
  • Als Resonanzfrequenz ist vorzugsweise eine Eigenfrequenz der Strahlpumpe oder eines die Strahlpumpe umfassenden Sytems geeignet.
  • Der Treibmediumstrom ist durch die Anregungsvorrichtung beispielsweise thermoakustisch anregbar und/oder wird thermoakustisch angeregt.
  • Ergänzend oder alternativ ist und/oder wird der Treibmediumstrom durch die Anregungsvorrichtung aerodynamisch angeregt.
  • Dies kann zu einer Intensivierung einer Quervermischung des Treibmediumstroms und des Rezirkulationsmediumstroms führen. Es kann eine optimierte Impulsübertragung ausgebildet sein und/oder werden.
  • Bei der Anregung werden vorzugsweise Wassertropfen in dem Treibmediumstrom und/oder dem Rezirkulationsmediumstrom in der Schwebe gehalten und/oder Sammlung der Wassertropfen verhindert oder minimiert. Ein Verstopfen des Treibmediumführungskanals oder anderer Bestandteile der Strahlpumpe kann so vermieden oder reduziert werden.
  • In Ausführungsformen, in welchen das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente von dem Treibmediumführungskanal beabstandet und/oder benachbart dazu angeordnet sind, sind das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente beispielsweise an dem Mischrohr angeordnet.
  • Ergänzend oder alternativ können aerodynamische Schwingungserzeugungselemente vorgesehen sein.
  • Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente, von außen an dem Mischrohr und/oder an einer dem Mischraum abgewandten Außenseite des Mischrohrs angeordnet.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn in Ausführungsformen der Treibdüse, in welchen eine Anregungsvorrichtung vorgesehen ist, ein dem Mischrohr zugewandtes Ende der Treibdüse konisch ausgebildet ist und/oder sich längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms verjüngt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass ein ringförmiges Schallerzeugungselement und der Treibmediumführungskanal koaxial angeordnet sind.
  • Ergänzend oder alternativ sind mehrere Schallerzeugungselemente, insbesondere regelmäßig, längs einer Umfangsrichtung des Treibmediumführungskanals angeordnet.
  • Das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente sind beispielsweise Lautsprecher.
  • Ergänzend oder alternativ sind ein oder mehrere Schallerzeugungselemente ein oder mehrere Piezoelemente und/oder mechanisch angetriebene Membranen. Die eine oder die mehreren Membranen sind beispielsweise mittels eines Linear-Aktuators angetrieben.
  • Der Treibmediumstrom ist je nach Schallerzeugungselementen vorzugsweise mechanisch und/oder piezoelektrisch anregbar und/oder wird mechanisch und/oder piezoelektrisch angeregt.
  • Ergänzend oder alternativ ist und/oder wird der Treibmediumstrom durch die Anregungsvorrichtung thermomechanisch und/oder hydraulisch, insbesondere magnetohydraulisch, und/oder elektrostatisch angeregt.
  • Ergänzend oder alternativ kann eine induktive Anregung des Treibmediumstroms ausgebildet sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Anpassvorrichtung eine Anregungsvorrichtung umfasst, welche einen Anregungsabschnitt aufweist. Der Anregungsabschnitt weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, welcher mindestens um einen Faktor zwei, insbesondere mindestens um einen Faktor drei, größer ist als ein Durchmesser zumindest eines benachbart angeordneten Abschnitts des Treibmediumführungskanals. Der Durchmesser des Anregungsabschnitts ist vorzugsweise senkrecht zu der Mittelachse der Treibdüse definiert.
  • Beispielsweise wird der Treibmediumstrom mittels der Anregungsvorrichtung und/oder durch Frequenzschwankungen angeregt, beispielsweise eine pulsierende Strömung erzeugt.
  • Insbesondere kann ein stabiler Betrieb ausgebildet werden, wenn der Treibmediumstrom und/oder der Rezirkulationsmediumstrom mit deren jeweiligen Eigenfrequenzen angeregt wird.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn ein von dem Anregungsabschnitt gebildeter und/oder umgebener Anregungsraum längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms asymmetrisch ausgebildet ist.
  • Der Anregungsabschnitt ist vorzugsweise ein Schwingungsabschnitt.
  • Ergänzend oder alternativ ist der Anregungsabschnitt ein Pulserzeugungsabschnitt und/oder ein Oszillationserzeugungsabschnitt, mittels welchem ein pulsierender Treibmediumstrom und/oder ein oszillierender Treibmediumstrom erzeugbar ist.
  • Beispielsweise weist eine den Anregungsraum längs der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms begrenzende Wandung eine Wölbung und/oder Krümmung entgegen der Strömungsrichtung auf.
  • Günstig kann es sein, wenn der Anregungsraum längs der Strömungsrichtung von einem oder mehreren Pulsbildungsabschnitten des Treibmediumführungskanals begrenzt ist.
  • Der eine oder die mehreren Pulsbildungsabschnitte schließen in einem längs der Mittelachse der Treibdüse genommenen Querschnitt beispielsweise einen Winkel von ca. 30° oder mehr, insbesondere von ca. 40° oder mehr, mit der Mittelachse der Treibdüse ein.
  • Vorzugsweise schließen der eine oder die mehreren Pulsbildungsabschnitte in einem längs der Mittelachse der Treibdüse genommenen Querschnitt einen Winkel von ca. 100° oder weniger, insbesondere von ca. 95° oder weniger, mit der Mittelachse der Treibdüse ein.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Treibmediumführungskanal einen ersten Pulsbildungsabschnitt und einen zweiten Pulsbildungsabschnitt aufweist. Der erste Pulsbildungsabschnitt und/oder der zweite Pulsbildungsabschnitt sind beispielsweise ringförmig ausgebildet.
  • Der erste Pulsbildungsabschnitt schließt in einem längs der Mittelachse der Treibdüse genommenen Querschnitt vorzugsweise einen Winkel von ca. 30° oder mehr, insbesondere von ca. 40° oder mehr, mit der Mittelachse der Treibdüse ein.
  • Vorzugsweise schließt der erste Pulsbildungsabschnitt in einem längs der Mittelachse der Treibdüse genommenen Querschnitt einen Winkel von ca. 90° oder weniger, insbesondere von ca. 80° oder weniger, mit der Mittelachse der Treibdüse ein.
  • Der zweite Pulsbildungsabschnitt schließt sich vorzugsweise in radialer Richtung bezüglich der Mittelachse der Treibdüse direkt an den ersten Pulsbildungsabschnitt an.
  • Eine Haupterstreckungsebene des zweiten Pulsbildungsabschnitts ist vorzugsweise zumindest näherungsweise senkrecht zu der Mittelachse der Treibdüse angeordnet.
  • Beispielsweise sind der erste Pulsbildungsabschnitt und der zweite Pulsbildungsabschnitt durch Endflächen einer Schraube, welche in einen Grundkörper des Treibmediumführungskanals eingedreht ist, gebildet.
  • Vorzugsweise ist der Durchmesser des Anregungsabschnitts im Vergleich zu Durchmessern sich längs und entgegen der Strömungsrichtung direkt an den Anregungsabschnitt anschließenden Abschnitten vergrößert.
  • Durch den vergrößerten Durchmesser des Anregungsabschnitts wird vorzugsweise die Geschwindigkeit des Treibmediumstroms bei Eintritt in den Anregungsraum reduziert, wodurch insbesondere Scherbewegungen und/oder Scherkräfte an einer Grenzfläche zwischen schnelleren und langsameren Teilen des Treibmediumstroms entstehen. Hieraus resultiert insbesondere eine Wirbelbildung.
  • Beispielsweise führt eine erhöhte Geschwindigkeitsschwankung des Treibmediumstroms und/oder des Rezirkulationsmediumstroms in Querrichtung zu einer intensivierten Durchmischung des Treibmediumstroms und des Rezirkulationsmediumstroms.
  • Vorzugsweise verdickt sich eine gebildete Vormischzone und/oder ein Öffnungswinkel eines Mischkegels wird vergrößert. So kann eine Durchmischung auf einer verkürzten Stecke erfolgen. Dies ist insbesondere bei einem Teillastbetrieb von Vorteil. Der sogenannte „Schlepp-Effekt“ kann verlustarm verstärkt werden. Beispielsweise kann hierdurch bei gleichbleibender Durchmischung ein verkürzter Treibmediumführungskanal ausgebildet werden.
  • Dadurch, dass in dem Treibmediumstrom geführte Moleküle zeitlich regelmäßig und/oder aperiodisch und/oder sporadisch auf die eine oder die mehreren Pulsbildungsabschnitte treffen und von diesen umgelenkt werden, ist insbesondere eine Oszillation des Treibmediumstroms ausgebildet. Die Moleküle des Treibmediumstroms werden insbesondere gezielt reflektiert.
  • Durch die beschriebene Ausbildung des Anregungsraums ist vorzugsweise ein selbstanregender Treibmediumstrom ausgebildet.
  • Der Anregungsraum bildet vorzugsweise einen Schwingungsraum.
  • Eine radiale und/oder laterale Vermischung des Treibmediumstroms und/oder des Rezirkulationsmediumstroms im Mischrohr ist so vorzugsweise verbessert und/oder beschleunigt, beispielsweise durch eine entsprechende beschriebene Geometrie der Treibdüse.
  • Es ist vorzugsweise eine schwingende und/oder pulsierende Strömung des Treibmediums und/oder ein pulsierender Treibmediumstrom ausgebildet, insbesondere durch Nutzung der Helmholtz-Oszillations-Theorie.
  • Ein gezieltes Pulsieren des Treibmediumstroms kann an einen Betriebszustand angepasst eingesetzt werden, um insbesondere Vereisungen an der Treibdüse und/oder dem Mischrohr zu reduzieren und/oder zu vermeiden.
  • Insbesondere kann eine Bildung von kondensiertem Wasser und/oder Wasserkondensation verringert und/oder vermieden werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Strahlpumpe für eine Brennstoffzellenvorrichtung.
  • Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, eine Strahlpumpe bereitzustellen, welche auch bei einem Teillastbetrieb eines mittels der Brennstoffzellenvorrichtung mit Energie versorgten Motors und/oder der Brennstoffzellenvorrichtung eine Rezirkulation des Rezirkulationsmediumstroms ermöglicht.
  • Die zuvor genannte Aufgabe wird durch eine Strahlpumpe gemäß Anspruch 13 gelöst.
  • Die Strahlpumpe umfasst vorzugsweise ein Mischrohr zur Durchmischung und/oder Beschleunigung des Rezirkulationsmediumstroms und des Treibmediumstroms.
  • Insbesondere umfasst die Strahlpumpe eine Rezirkulationsmediumzufuhr zur Zuführung des Rezirkulationsmediumstroms in das Mischrohr.
  • Vorzugsweise umfasst die Strahlpumpe eine oder mehrere Treibdüsen zur Einleitung des Treibmediumstroms in das Mischrohr, insbesondere eine oder mehrere erfindungsgemäße Treibdüsen.
  • Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Treibdüse genannten Merkmale und/oder Vorteile gelten im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Strahlpumpe vorzugsweise gleichermaßen.
  • Vorzugsweise umfasst die Strahlpumpe einen Diffusor zur weiteren Vermischung des Treibmediumstroms und des Rezirkulationsmediumstroms.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn das Mischrohr eine Querschnittsanpassvorrichtung umfasst, mittels welcher eine Querschnittsfläche des Mischrohrs senkrecht zu dessen Mittelachse zeitlich und/oder räumlich anpassbar und/oder einstellbar ist.
  • Die Querschnittsanpassvorrichtung des Mischrohrs bildet vorzugsweise eine Anpassvorrichtung, mittels welcher ein oder mehrere Parameter des Treibmediumstroms und/oder des Rezirkulationsmediumstroms zeitlich und/oder räumlich anpassbar und/oder einstellbar sind.
  • Die Anpassvorrichtung ist vorzugsweise eine dynamische Anpassvorrichtung oder eine statische Anpassvorrichtung.
  • Insbesondere ist ein Anpasselement der Querschnittsanpassvorrichtung in Richtung der Mittelachse des Mischrohrs bewegbar, insbesondere einklappbar. Ergänzend oder alternativ ist das Anpasselement von der Mittelachse des Mischrohrs wegbewegbar, insbesondere ausklappbar.
  • Vorzugsweise ist das Anpasselement entlang der Mittelachse verstellbar und/oder deformierbar und/oder verschiebbar.
  • Hierbei ist das Anpasselement vorzugsweise aus einer ausgeklappte Position in eine eingeklappte Position bringbar. So wird die Querschnittsfläche des Mischrohrs, insbesondere sukzessive, reduziert.
  • Von der eingeklappten Position ist das Anpasselement in die ausgeklappte Position bringbar. Die Querschnittsfläche des Mischrohrs wird so insbesondere wieder vergrößert.
  • Beispielsweise ist das Anpasselement keilförmig und/oder quaderförmig ausgebildet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Anpasselement mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung bewegt wird. Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung umfasst vorzugsweise ein Antriebselement, beispielsweise ein elektrisches und/oder pneumatisches Antriebselement.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Antriebselement ein hydraulisches Antriebselement ist.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Querschnittsanpassvorrichtung des Mischrohrs ein elastisches Element umfasst, welches derart von einem Wandungsabschnitt des Mischrohrs beabstandet angeordnet ist, dass ein Spaltraum zwischen dem Wandungsabschnitt des Mischrohrs und dem elastischen Element ausgebildet ist. Die Querschnittsfläche des Mischrohrs ist insbesondere durch Einstellung eines Drucks in dem Spaltraum einstellbar.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das elastische Element ein oder mehrere Versteifungselemente umfasst, welche beispielsweise längs der Mittelachse des Mischrohrs regelmäßig angeordnet sind.
  • Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das elastische Element längs der Mittelachse des Mischrohrs eine Segmentierung aufweist und/oder segmentiert ist.
  • Beispielsweise weist das Mischrohr längs der Mittelachse des Mischrohrs unterschiedliche Module auf.
  • Das elastische Element der Querschnittsanpassvorrichtung des Mischrohrs weist insbesondere die im Zusammenhang mit dem elastischen Element der Querschnittsanpassvorrichtung der Treibdüse beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn, insbesondere von außen an dem Mischrohr, ein oder mehrere Schallerzeugungselemente einer oder mehrere Anregungsvorrichtungen der einen oder der mehreren Treibdüsen angeordnet sind. Mittels des einen oder der mehreren Schallerzeugungselemente ist der Treibmediumstrom vorzugsweise akustisch, beispielsweise thermoakustisch, anregbar.
  • Ergänzend oder alternativ ist der Treibmediumstrom mittels der Anregungsvorrichtung aerodynamisch anregbar und/oder wird aerodynamisch angeregt.
  • Ergänzend oder alternativ ist und/oder wird der Treibmediumstrom mechanisch, beispielsweise mittels einer oder mehrerer mechanisch angetriebener Membranen, und/oder piezoelektrisch angeregt.
  • Ergänzend oder alternativ ist und/oder wird der Treibmediumstrom thermomechanisch und/oder hydraulisch, insbesondere magnetohydraulisch, und/oder elektrostatisch angeregt.
  • Ergänzend oder alternativ kann eine induktive Anregung des Treibmediumstroms ausgebildet sein.
  • Das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente sind beispielsweise Schwingungserzeugungselemente.
  • Eine akustische Anregung des Treibmediumstroms erfolgt beispielsweise an einem dem Mischraum zugewandten Ende der jeweiligen Treibdüse und/oder in einem Übergangsbereich zwischen dem jeweiligen Treibmediumführungskanal und dem Mischrohr.
  • So kann ein konvektiver Impulsaustausch zwischen dem Treibmediumstrom und dem Rezirkulationsmediumstrom erhöht werden. Beispielsweise ist eine Mischstrecke verkürzt.
  • Vorzugsweise wird, insbesondere verlustarm, kinetische Energie von dem Treibmediumstrom auf den Rezirkulationsmediumstrom übertragen.
  • Ergänzend oder alternativ umfasst das Mischrohr eine oder mehrere Heizvorrichtungen, welche insbesondere ausgewählt sind aus: einer Infrarotheizvorrichtung, einer Induktionsheizvorrichtung, einer Widerstandsheizvorrichtung, einer Mikrowellenheizvorrichtung.
  • Vorzugsweise weisen die Treibdüse und/oder die Strahlpumpe eines oder mehrere der folgenden Merkmale und/oder einen oder mehrere der folgenden Vorteile auf:
    • - eine Erhöhung eines Drucks des Treibmediumstroms - wodurch insbesondere ein Druck eines Gesamtsystems erhöht wird - ist durch die Anpassvorrichtung entbehrlich; und/oder
    • - auch im Überschallgeschwindigkeitsbereich des Treibmediumstroms ist ein Betrieb der Strahlpumpe ohne Leistungsabfall möglich, selbst wenn der Motor und/oder die Brennstoffzellenvorrichtung im Teillastbereich betrieben ist; und/oder
    • - ein Überschuss an Rezirkulationsmediumstrom kann effektiver und/oder effizienter und/oder stabiler rezirkuliert werden; und/oder
    • - eine stabile Rezirkulation bei unterschiedlichen dynamischen Betriebszuständen und/oder Variation von Betriebsparametern ist ausgebildet; und/oder
    • - in Ausführungsformen mit einer Anregungsvorrichtung ist eine Wirbelbildung durch Einstellung einer Anregungsfrequenz kontrolliert einstellbar; und/oder
    • - in Ausführungsformen mit einer Anregungsvorrichtung ist eine Intensivierung einer Quervermischung des Treibmediumstroms und des Rezirkulationsmediumstroms ausgebildet; und/oder
    • - eine Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals und/oder des Mischrohrs sind simultan und/oder schnell in Abhängigkeit eines Betriebszustands der Brennstoffzellenvorrichtung und/oder des Motors einstellbar; und/oder
    • - eine Geometrie des Treibmediumführungskanals und/oder des Mischrohr sind dynamisch adaptiv; und/oder
    • - die Strahlpumpe weist eine verbesserte Förderleistung und/oder eine verbesserte Reaktionszeit auf;
    • - Wartungskosten und/oder Anschaffungskosten und/oder ein Energiebedarf und/oder ein Gewicht der Strahlpumpe sind im Vergleich zu herkömmlichen Strahlpumpen reduziert.
  • Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Systems, in welchem ein Motor eines Fahrzeugs mittels einer Brennstoffzellenvorrichtung betrieben wird, wobei eine Versorgung der Brennstoffzellenvorrichtung mit gasförmigem Wasserstoff als Brennstoff durch eine Strahlpumpe ausgebildet ist;
    • 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Strahlpumpe, bei welcher ein Treibmediumführungskanal einer Treibdüse eine Anpassvorrichtung in Form einer Querschnittsanpassvorrichtung umfasst, mittels welcher sich eine Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals einstellen lässt;
    • 3 eine vergrößerte Darstellung des in 2 mit III bezeichneten Bereichs;
    • 4 einen schematischen Längsschnitt durch einen Treibmediumführungskanal einer weiteren Ausführungsform einer Strahlpumpe in einem Bereich der Querschnittsanpassvorrichtung, wobei mittels Druckvariation in einem Spaltraum eine Position eines elastischen Elements der Querschnittsanpassvorrichtung räumlich und/oder zeitlich anpassbar und/oder einstellbar ist;
    • 5 ein schematisches Diagramm eines Dickenverlaufs des elastischen Elements aus 4 längs einer Strömungsrichtung eines Treibmediumstroms;
    • 6 einen Ausschnitt eines schematischen Längsschnitts durch eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe, bei welcher ein Abschnitt des Treibmediumführungskanals mittels einer Heizvorrichtung erwärmbar ist;
    • 7 einen Ausschnitt einer schematischen Darstellung des Treibmediumführungskanals aus 6, bei welcher eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Erwärmung eines Abschnitts des Treibmediumführungskanals dargestellt ist;
    • 8 einen Ausschnitt eines schematischen Längsschnitts durch eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe, bei welcher der Treibmediumführungskanal ein Piezoelement umfasst, mittels welchem die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals räumlich und/oder zeitlich anpassbar und/oder einstellbar ist;
    • 9 einen Ausschnitt eines schematischen Längsschnitts durch eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe, bei welcher die Querschnittsanpassvorrichtung ein Bimetall-Element umfasst;
    • 10 einen Ausschnitt einer schematischen Darstellung des Treibmediumführungskanals aus 9, bei welcher eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Position des Treibmediumführungskanals dargestellt ist;
    • 11 einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe, bei welcher die Querschnittsanpassvorrichtung ein Anpasselement umfasst, welches in Richtung einer Mittelachse des Treibmediumführungskanals bewegbar und/oder wieder weg bewegbar ist;
    • 12 einen Ausschnitt eines schematischen Längsschnitts durch eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe, bei welcher eine Anpassvorrichtung eine Anregungsvorrichtung umfasst, wobei der Treibmediumstrom mittels eines oder mehrerer Schallerzeugungselemente der Anregungsvorrichtung akustisch anregbar ist;
    • 13 einen Ausschnitt eines schematischen Längsschnitts durch eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe, bei welcher ein oder mehrere Schallerzeugungselemente außen an einem Mischrohr der Strahlpumpe angeordnet sind;
    • 14 einen Ausschnitt eines schematischen Längsschnitts durch eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe, bei welcher ein Anregungsabschnitt vorgesehen ist, welcher einen Anregungsraum umgibt, mittels welchem eine Selbstanregung des Treibmediumstroms ausbildbar ist und/oder ausgebildet wird; und
    • 15 einen Ausschnitt eines schematischen Längsschnitts durch eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe, wobei das Mischrohr ein elastisches Element umfasst, mittels welchem eine Querschnittsfläche des Mischrohrs räumlich und/oder zeitlich anpassbar und/oder einstellbar ist.
  • Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist ein System 102 gezeigt, welches eine als Ganzes mit 100 bezeichnete Strahlpumpe umfasst.
  • Das System 102 umfasst ferner eine Brennstoffzellenvorrichtung 104, welche vorzugsweise mittels der Strahlpumpe 100 mit Brennstoff, beispielsweise gasförmigem Wasserstoff, versorgt wird.
  • Aus einer Reaktion des Brennstoffs und eines Oxidationsmittels resultierende Reaktionsenergie wird in der Brennstoffzellenvorrichtung 104 vorzugsweise in elektrische Energie gewandelt. Die elektrische Energie dient vorzugsweise einem Betreiben eines Motors 106 des Systems 102.
  • Der Motor 106 und/oder das System 102 wird beispielsweise in Fahrzeugen verwendet.
  • In der Brennstoffzellenvorrichtung 104 nicht verbrauchter Brennstoff wird der Strahlpumpe 100 vorzugsweise als Rezirkulationsmediumstrom 108 zugeführt.
  • Das System 102 umfasst vorzugsweise einen Tank 110, welcher insbesondere einer Bereitstellung des Brennstoffs dient. Beispielsweise ist der Tank 110 ein Wa sse rstoffta n k.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Tank 110 über ein Drosselelement 112 mit der Strahlpumpe 100 verbunden ist.
  • Das Drosselelement 112 dient vorzugsweise einer Dosierung des Brennstoffs, welcher beispielsweise als Treibmediumstrom 114 in die Strahlpumpe 100 eingeleitet wird. Mittels des Drosselelements 112 ist vorzugsweise ein Druck des Treibmediumstroms 114 steuerbar und/oder regelbar.
  • Hierdurch ist vorzugsweise eine Treibmediumzufuhr oder ein Bestandteil davon gebildet.
  • Der Treibmediumstrom 114 und/oder der Rezirkulationsmediumstrom 108 umfassen vorzugsweise Wasserstoff, beispielsweise gasförmigen Wasserstoff, oder sind daraus gebildet.
  • Innerhalb eines Mischrohrs 116 der Strahlpumpe 100 (vgl. 2) kommt es insbesondere zu einer Verwirbelung und/oder Vermischung des Treibmediumstroms 114 und des Rezirkulationsmediumstroms 108. Aufgrund dessen, dass eine Geschwindigkeit des Treibmediumstroms 114 größer ist als eine Geschwindigkeit des Rezirkulationsmediumstroms 108 kommt es beispielsweise zu Reibung und/oder Scherkräften an Grenzflächen zwischen den Strömen 108, 114.
  • Beispielsweise findet ein, insbesondere viskoser und/oder konvektiver, Impulsaustausch zwischen dem Treibmediumstrom 114 und dem Rezirkulationsmediumstrom 108 statt und/oder Moleküle des Rezirkulationsmediumstroms 108 werden von dem Treibmediumstrom 114 mitgerissen. Dies wird auch als sogenannter „Schlepp-Effekt“ bezeichnet.
  • Eine Menge der von der Brennstoffzellenvorrichtung 104 von Reaktionsenergie in elektrische Energie gewandelte Energie ist vorzugsweise abhängig von einem Betriebszustand des Motors 106.
  • In einem Volllastbetrieb des Motors 106 wird insbesondere bei einer gegebenen Drehzahl ein maximal mögliches Drehmoment bereitgestellt. Ist ein geringeres Drehmoment erforderlich, so kann durch Reduzierung und/oder Drosselung einer Zufuhr an elektrischer Energie ein geringeres Drehmoment des Motors 106 eingestellt werden.
  • Der Motors 106 ist dann in einem Teillastbetrieb.
  • In einem Teillastbereich und/oder Teillastbetrieb wird insbesondere im Vergleich zu einem Volllastbereich und/oder Volllastbetrieb weniger Brennstoff von der Brennstoffzellenvorrichtung 104 umgesetzt, so dass insbesondere ein Volumenstrom und/oder eine Masse des Rezirkulationsmediumstroms 108 erhöht ist.
  • Die Strahlpumpe 100 gemäß den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen ermöglicht vorzugsweise in einem Teillastbereich des Motors 106 eine zuverlässige und/oder stabile Rezirkulation.
  • In 2 und 3 ist eine Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 dargestellt.
  • Die Strahlpumpe 100 umfasst vorzugsweise eine Treibdüse 120 und ein Mischrohr 116.
  • Die Treibdüse 120 dient vorzugsweise einer Ausbildung eines stabilen Treibmediumstroms 114 und/oder einer Zuführung des Treibmediumstroms 114 in das Mischrohr 116.
  • Die Strahlpumpe kann auch mehrere Treibdüsen 120 umfassen (nicht dargestellt).
  • In Ausführungsformen mit mehreren Treibdüsen 120 wird vorzugsweise über mehreren Treibdüsen 120 Treibmedium in ein gemeinsames Mischrohr 116 eingeleitet.
  • Alternativ kann bei Ausführungsformen mit mehreren Treibdüsen 120 vorgesehen sein, dass mehrere Mischrohre 116 vorgesehen sind, wobei eine Anzahl an Treibdüsen 120 der Strahlpumpe 100 beispielsweise einer Anzahl an Mischrohren 116 der Strahlpumpe 100 entspricht.
  • Das Mischrohr 116 dient insbesondere einer Verwirbelung und/oder Durchmischung des Treibmediumstroms 114 und des Rezirkulationsmediumstroms 108. Insbesondere dient das Mischrohr 116 einer Beschleunigung des Treibmediumstroms 114 und des Rezirkulationsmediumstroms 108.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn das Mischrohr 116 und/oder die Treibdüse 120 in einem senkrecht zu einer Mittelachse der Strahlpumpe 100 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmig ausgebildet sind.
  • Die Mittelachse 122 entspricht vorzugsweise einer Mittelachse der Treibdüse 120 und/oder einer Mittelachse des Mischrohrs 116.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Strahlpumpe 100 einen Diffusor 105 aufweist, welcher insbesondere an einem der Treibdüse 120 abgewandten Ende der Strahlpumpe 100 angeordnet ist oder dasselbe bildet.
  • Der Diffusor 105 dient vorzugsweise einer Verwirbelung und/oder Durchmischung des Treibmediumstroms 114 und des Rezirkulationsmediumstroms 108.
  • Die Strahlpumpe 100 umfasst insbesondere eine Rezirkulationsmediumzufuhr 124 zur Zuführung des Rezirkulationsmediumstroms 108 in das Mischrohr 116.
  • Beispielsweise ist die Rezirkulationsmediumzufuhr 124 rohrförmig und/oder als Zuführstutzen ausgebildet.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Rezirkulationsmediumstrom 108 in einer Richtung in einen von dem Mischrohr 116 umgebenen Mischraum 126 eingeleitet wird, welche zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 angeordnet ist.
  • Günstig kann es sein, wenn die Rezirkulationsmediumzufuhr 124 eine Mittelachse aufweist, die parallel oder windschief zu einer radialen Richtung der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 angeordnet ist.
  • Die Rezirkulationsmediumzufuhr 124 ist vorzugsweise an einem der Treibdüse 120 zugewandten Ende des Mischrohrs 116 angeordnet.
  • Die Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 ist vorzugsweise eine Hauptströmungsrichtung des Treibmediumstroms 114 und/oder zumindest näherungsweise parallel zu einer Mittelachse 122 der Treibdüse 120 und/oder des Mischrohrs 116 angeordnet.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Treibmediumführungskanal 118 eine Anpassvorrichtung 130, insbesondere eine Querschnittsanpassvorrichtung 132 zur Anpassung der Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals 118 während eines Betriebs der Strahlpumpe 100, umfasst.
  • Die Querschnittsanpassvorrichtung 132 umfasst vorzugsweise ein elastisches Element 134, welches bezüglich der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 radial innenliegend ausgebildet ist und/oder den Treibmediumstrom 114 radial begrenzt.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn das elastische Element 134 ringförmig ausgebildet ist. Beispielsweise umfasst das elastische Element 134 ein Elastomermaterial oder ist daraus gebildet.
  • Geeignete Elastomermaterialien sind insbesondere: Silikon-Elastomermaterialien und/oder Kautschukmaterialien.
  • Kautschukmaterialien sind beispielsweise Naturkautschuke, beispielsweise Latex, und/oder Synthesekautschuke.
  • Das elastische Element 134 ist beispielsweise flexibel.
  • Bezüglich der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 radial außenliegend von dem elastischen Element 134, ist vorzugsweise ein Wandungsabschnitt 136 des Treibmediumführungskanals 118 angeordnet. Beispielsweise erstrecken sich der Wandungsabschnitt 136 und das elastische Element 134 in den Mischraum 126 hinein und/oder ragen in den Mischraum 126 hinein.
  • Vorzugsweise ist der Wandungsabschnitt 136 des Treibmediumführungskanals 118 zumindest näherungsweise laveldüsenförmig ausgebildet.
  • Der Wandungsabschnitt 136 umfasst insbesondere einen sich längs der Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 verjüngenden Abschnitt 138 und einen sich längs der Strömungsrichtung 128 erweiternden Abschnitt 140. Der sich erweiternde Abschnitt 140 grenzt längs der Strömungsrichtung 128 vorzugsweise direkt an den sich verjüngenden Abschnitt 138 des Wandungsabschnitts 136 des Treibmediumführungskanals 118 an.
  • Der Treibmediumstrom 114 wird dem Mischraum 126 vorzugsweise mit Überschallgeschwindigkeit zugeführt.
  • Das elastische Element 134 ist vorzugsweise von dem Wandungsabschnitt 136 des Treibmediumführungskanals 118 derart beabstandet, dass ein Spaltraum 142 beispielsweise ein Ringspaltraum 144, zwischen dem Wandungsabschnitt 136 des Treibmediumführungskanals 118 und dem elastischen Element 134 ausgebildet ist.
  • Der Spaltraum 142 ist vorzugsweise gegenüber einem Innenraum des Treibmediumführungskanal 118 fluiddicht abgedichtet.
  • Durch Einstellung eines Drucks in dem Spaltraum 142 ist vorzugsweise die Querschnittsfläche des Wandungsabschnitts 136 des Treibmediumführungskanals 118 zeitlich und/oder räumlich anpassbar.
  • Vorzugsweise wird ein Fluid durch eine Fluidzuführung 146, insbesondere eine Bohrung 148 in dem Treibmediumführungskanal 118, in den Spaltraum 142 eingeleitet. Die Bohrung 148 ist beispielsweise eine Druckbohrung.
  • Das Fluid ist beispielsweise eine Flüssigkeit. So können unerwünschte Schwingungen verhindert werden.
  • Mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung wird beispielsweise ein statischer Druck in dem Spaltraum 142 eingestellt, wodurch sich das elastische Element 134 in Richtung der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 wölbt.
  • Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung umfasst vorzugsweise einen, insbesondere pneumatischen und/oder elektronischen, PID-Operationsverstärker. Der PID-Operationsverstärker ist beispielsweise programmierbar.
  • Ein Steuerkreis der Anpassvorrichtung 130 ist vorzugsweise autonom.
  • Durch Verwendung des elastischen Elements 134 ist eine zusätzliche Membranpumpe vorzugsweise entbehrlich.
  • Die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals 118 wird durch die Wölbung des elastischen Elements 134 insbesondere verkleinert. Durch Anpassung des Drucks ist die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals vorzugsweise dynamisch an einen aktuellen Betriebszustand des Motors 106 und/oder der Brennstoffzellenvorrichtung 104 anpassbar, insbesondere im laufenden Betrieb der Strahlpumpe 100.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn das elastische Element 134 längs der Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 vor dem sich verjüngenden Abschnitt 138 des Wandungsabschnitts 136 stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Treibmediumführungskanal 118 verbunden ist.
  • Günstig kann es sein, wenn das elastische Element 134 an einem dem Mischraum 126 zugewandten Ende des sich erweiternden Abschnitts 140 stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Wandungsabschnitt 136 des Treibmediumführungskanals 118 verbunden ist.
  • Beispielsweise umfasst der Wandungsabschnitt 136 eine Hülse, um welche das elastische Element 134 herumgelegt ist und/oder das elastische Element 134 ist in Öffnungen des Treibmediumführungskanals 118 längs der Strömungsrichtung 128 eingeklemmt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Mischrohr eine Anpassvorrichtung 150, insbesondere eine Querschnittsanpassvorrichtung 152 zur zeitlichen und/oder räumlichen Anpassung einer Querschnittsfläche des Mischrohrs 116, aufweist.
  • Vorzugsweise umfasst die Querschnittsanpassvorrichtung 152 des Mischrohrs 116 ein Anpasselement 154, welches sich zur Anpassung der Querschnittsfläche des Mischrohrs 116 in Richtung der Mittelachse 122 des Mischrohrs einklappen und/oder einschwenken lässt.
  • Das Anpasselement 154 lässt sich vorzugsweise von einer eingeschwenkten und/oder eingeklappten Position in eine ausgeschwenkte und/oder ausgeklappte Position ausschwenken und/oder ausklappen.
  • Beispielsweise ist das Anpasselement 154 als Klappe ausgebildet, welche an eine Wandung des Mischrohrs 116 angreift.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Anpasselement 154 eine Keilform aufweist und/oder quaderförmig ausgebildet ist (nicht gezeigt).
  • Hier ist das Anpasselement 154 vorzugsweise in den Mischraum 126 hineinschiebbar und/oder wieder herausschiebbar.
  • In 4 ist ein Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 gezeigt, wobei ausschließlich der Treibmediumführungskanal 118 dargestellt ist.
  • Die in 4 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100, dass der Wandungsabschnitt 136 des Treibmediumführungskanals 118, welcher eine radial außenliegende Wandung des Spaltraums 142 bildet, zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig ausgebildet ist.
  • Der Wandungsabschnitt 136 ist insbesondere nicht lavaldüsenförmig ausgebildet. Eine Lavaldüsenform ergibt sich insbesondere erst durch Einleitung und/oder Zuführung eines Fluids in den Spaltraum 142.
  • Das elastische Element 134 wölbt sich hierdurch insbesondere in einem längs der Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 mittleren Bereich des elastischen Elements in Richtung der Mittelachse 122 der Treibdüse 120.
  • Beispielsweise bildet das elastische Element 134 eine Membran.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das elastische Element 134 an einem bezüglich der Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 vorne liegenden und/oder hinten liegenden Ende in und/oder an einem Hülsenabschnitt 156 des Treibmediumführungskanals 118 festgelegt ist.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass freie Enden des elastischen Elements 134 in dafür vorgesehenen Öffnungen 158 des Treibmediumführungskanals 118 festgeklemmt sind. Ein Festklemmen ist durch einen Pfeil in 4 schematisch angedeutet.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn das elastische Element 134 ein oder mehrere Versteifungselemente 160 umfasst, welche beispielsweise längs der Strömungsrichtung 128 regelmäßig in und/oder an einem Material des elastischen Elements 134 angeordnet sind.
  • Die Versteifungselemente 160 sind in den Figuren zur Veranschaulichung vergrößert dargestellt. Vorzugsweise ragen die Versteifungselemente 160 nicht in einen Strömungsweg des Rezirkulationsmediumstroms 108 und/oder des Treibmediumstroms 114 hinein.
  • Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Versteifungselemente 160 in das Material des elastischen Elements 134 eingebettet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Versteifungselemente 160 durch lokale Wandverdickungen von Wandungen des elastischen Elements 134 ausgebildet sind.
  • Beispielsweise ist das elastische Element 134 im Bereich der einen oder der mehreren lokalen Wandverdickung(en) um ca. 10 % oder mehr, insbesondere um ca. 30 % oder mehr, dicker als eine durchschnittliche Dicke des elastischen Elements 134 in benachbarten Bereichen.
  • Vorzugsweise ist das elastische Element 134 im Bereich der einen oder der mehreren lokalen Wandverdickung(en) um ca. 80 % oder weniger, insbesondere um ca. 60 % oder weniger, dicker als eine durchschnittliche Dicke in benachbarten Bereichen.
  • Die Dicke des elastischen Elements 134 ist vorzugsweise senkrecht zu der Strömungsrichtung des Treibmediumstroms definiert.
  • Die Dicke des elastischen Elements und/oder Positionen der einen oder der mehreren lokalen Wandverdickungen sind vorzugsweise mittels theoretischer Berechnungen bestimmt.
  • Ein Elastizitätsmodul des einen oder der mehreren Versteifungselemente 160 liegt vorzugsweise bei 20°C bei ca. 5 GPa oder mehr, insbesondere bei ca. 20 GPa oder mehr.
  • Der Elastizitätsmodul des einen oder der mehreren Versteifungselemente 160 liegt bei 20°C vorzugsweise bei ca. 180 GPa oder weniger, insbesondere bei ca. 160 GPa oder weniger.
  • Beispielsweise sind das eine oder die mehreren Versteifungselemente plattenförm ig.
  • Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das elastische Element 134 entlang der Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 segmentiert ist und/oder eine Segmentierung aufweist. Beispielsweise sind Vertiefungen und/oder Erhebungen in dem elastischen Element 134 längs der Strömungsrichtung 128 ausgebildet.
  • Ergänzend oder alternativ weist das elastische Element 134 unterschiedliche Module auf.
  • Zur Ausbildung einer im Wesentlichen Lavaldüsenform des elastischen Elements 134 kann es vorteilhaft sein, wenn das elastische Element 134 längs der Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 eine variierende Dicke aufweist.
  • Die Dicke des elastischen Elements 134 ist insbesondere senkrecht zu der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 genommen.
  • In 5 ist ein Dickenverlauf D in Millimeter auf der Y-Achse über dem Verlauf in Strömungsrichtung 128 auf der X-Achse aufgetragen. Die gestrichelten Kurven geben hierbei Grenzen eines Bereichs an, in welchen ein elastisches Element 134 im Wesentlichen in Lavaldüsenform ausgebildet werden kann.
  • Aus 5 ist ersichtlich, dass die Dicke des elastischen Elements 134 vorzugsweise zunächst längs der Strömungsrichtung 128 abnehmend und insbesondere anschließend wieder zunehmend ausgebildet ist.
  • Im Übrigen stimmt die in 4 dargestellte weitere Ausführungsform der Strahlpumpe hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • In den 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 gezeigt, wobei in 6 ein Übergangsbereich von dem Treibmediumführungskanal 118 in das Mischrohr und in 7 ein Ausschnitt des Treibmediumführungskanals in einem Längsschnitt längs der Mittelachse 122 der Strahlpumpe 100 dargestellt ist.
  • Die in den 6 und 7 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100, dass die Anpassvorrichtung 130 eine Heizvorrichtung 162 umfasst, mittels welcher der Treibmediumführungskanal 118 teilweise oder vollständig erwärmbar und/oder erwärmt ist.
  • Die Heizvorrichtung 162 umfasst beispielsweise ein Thermoelement und/oder eine Thermospule oder ist aus einem Thermoelement und/oder einer Thermospule gebildet.
  • Ergänzend oder alternativ umfasst die Heizvorrichtung 162 eine Infrarotheizvorrichtung und/oder eine Induktionsheizvorrichtung oder ist aus einer Infrarotheizvorrichtung und/oder eine Induktionsheizvorrichtung gebildet.
  • Die Infrarotheizvorrichtung und/oder eine Induktionsheizvorrichtung ist/sind vorzugsweise außerhalb des Treibmediumführungskanals 118 angeordnet.
  • Ergänzend oder alternativ umfasst die Heizvorrichtung 162 eine Mikrowellenheizvorrichtung oder ist daraus gebildet.
  • Vorzugsweise umfasst die Heizvorrichtung 162 - ergänzend oder alternativ zu den genannten Varianten - eine Widerstandsheizvorrichtung. Alternativ ist die Heizvorrichtung 162 durch eine Widerstandsheizvorrichtung gebildet.
  • Ergänzend oder alternativ umfasst das Mischrohr 116 eine oder mehrere Heizvorrichtungen, welche insbesondere ausgewählt sind aus: einer Infrarotheizvorrichtung, einer Induktionsheizvorrichtung, einer Widerstandsheizvorrichtung, einer Mikrowellenheizvorrichtung.
  • Vorzugsweise ist ein dem Mischraum 126 zugewandter Abschnitt des Treibmediumführungskanals 118 mittels der Heizvorrichtung 162 erwärmbar und/oder wird erwärmt.
  • Es kann vorgesehen sein, das die Heizvorrichtung 162 in den Treibmediumführungskanal 118 eingebettet ist.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Heizvorrichtung 162 eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 164 zur Steuerung und/oder Regelung einer Temperatur und/oder Heizleistung der Heizvorrichtung 162 umfasst (vgl. 7).
  • Vorzugsweise ist mittels der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 164 eine Temperatur des Treibmediumführungskanals 118 oder eines Abschnitts desselben räumlich und/oder zeitlich anpassbar und/oder einstellbar.
  • Beispielsweise umfasst die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 164 einen programmierbaren Regler, welcher insbesondere einer optimierten Wärmezufuhr und/oder Enthalpieerhöhung abhängig von einem Betriebszustand des Motors 106 dient.
  • Insbesondere umfasst die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 164 einen angepassten PID-Operationsverstärker, beispielsweise einen elektronischen und/oder pneumatischen PID-Operationsverstärker, welcher insbesondere einen Bestandteil eines Steuerkreises der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 164 bildet.
  • Vorzugsweise wird über die Erwärmung des Abschnitts des Treibmediumführungskanals 118 thermische Energie auf den Treibmediumstrom 114 übertragen. Die thermische Energie wird insbesondere in kinetische Energie umgewandelt, wodurch insbesondere eine Geschwindigkeit des Treibmediumstroms 114 erhöht wird. So kann eine verbesserte Rezirkulation ausgebildet werden und/oder es können mehr Moleküle des Rezirkulationsmediumstroms 108 mitgerissen und/oder mitgeschleppt werden.
  • Günstig kann es sein, wenn der sich längs der Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 erweiternde Abschnitt 140 mittels der Heizvorrichtung 162 erwärmbar ist und/oder erwärmt wird.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Treibmediumführungskanal 118 vollständig mittels der Heizvorrichtung 162 erwärmbar ist und/oder erwärmt wird (in 7 durch eine gestrichelte Linie schematisch angedeutet).
  • Ein elastisches Element 134 ist in der Ausführungsform mit einem erwärmbaren Treibmediumführungskanal 118 insbesondere entbehrlich.
  • Im Übrigen stimmt die in den 6 und 7 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • In 8 ist eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 ausschnittsweise gezeigt, wobei der Treibmediumführungskanal 118 dargestellt ist.
  • Die in 8 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100, dass die Querschnittsanpassvorrichtung 132 ein Piezoelement 166 umfasst, welches einen Abschnitt des Treibmediumführungskanals 118 oder den Treibmediumführungskanal 118 vollständig bildet.
  • Eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 164 der Querschnittsanpassvorrichtung 132 dient vorzugsweise einer Steuerung und/oder Regelung einer Bewegung und/oder einer Position des Piezoelements 166 relativ zu der Mittelachse 122 der Treibdüse 120.
  • Beispielsweise ist mittels der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 164 eine elektrische Spannung an das Piezoelement 166 anlegbar und/oder wird angelegt, so dass dieses sich in Richtung der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 wölbt und/oder bewegt. Die Bewegung des Piezoelements 166 ist vorzugsweise reversibel.
  • Das Piezoelement 166 bildet vorzugsweise ein Ausdehnungselement, welches sich in Abhängigkeit einer angelegten elektrischen Spannung bewegt und/oder ausdehnt.
  • Das Piezoelement 166 umfasst vorzugsweise ein nichtleitendes ferroelektrisches Material und/oder ein Material mit einem permanenten elektrischen Dipol oder ist aus einem der genannten Materialien gebildet.
  • Beispielsweise umfasst das Piezoelement 166 eines oder mehrere der folgenden Materialien oder ist daraus gebildet: Quarz, Bariumtitanat, Blei-Zirkonium-Titanat, Lithiumniobat, Galliumorthophosphat, Berlinit.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Treibmediumführungskanal 118 vollständig durch das Piezoelement 166 gebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein Abschnitt des Treibmediumführungskanals 118 durch das Piezoelement 166 gebildet ist.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn das Piezoelement 166 im Wesentlichen lavaldüsenförmig ausgebildet ist.
  • Ein elastisches Element 134 und/oder ein Spaltraum 142 sind in der Ausführungsform gemäß 8 vorzugsweise entbehrlich.
  • Im Übrigen stimmt die in 8 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • In den 9 und 10 ist eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 gezeigt, wobei in 9 ein Ausschnitt eines Übergangsbereichs von der Treibdüse 120 in das Mischrohr 116 und in 10 der Treibmediumführungskanal 118 der Treibdüse 120 ausschnittsweise dargestellt ist.
  • Die in den 9 und 10 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100, dass die Anpassvorrichtung 130 in Form einer Querschnittsanpassvorrichtung 132 ausgebildet ist und ein Bimetall-Element 170 umfasst, welches den Treibmediumführungskanal 118 abschnittsweise oder vollständig bildet.
  • Das Bimetall-Element 170 bildet vorzugsweise ein Ausdehnungselement, welches sich insbesondere temperaturabhängig ausdehnt.
  • Das Bimetall-Element 170 umfasst vorzugsweise ein erstes metallisches Material mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten und ein zweites metallisches Material mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten, welche in radialer Richtung bezüglich der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 hintereinander angeordnet sind.
  • Das erste metallische Material und das zweite metallische Material sind insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden.
  • Der erste Wärmeausdehnungskoeffizient und der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient sind vorzugsweise voneinander verschieden.
  • Mittels einer Heizvorrichtung 162 ist das Bimetall-Element 170 vorzugsweise erwärmbar und/oder wird erwärmt, wodurch sich das Bimetall-Element 170 insbesondere aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des ersten metallischen Materials und des zweiten metallischen Materials in Richtung der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 wölbt.
  • Beispielsweise ist das erste metallische Material Zink und das zweite metallische Material Stahl.
  • Alternativ ist beispielsweise das erste metallische Material Stahl und das zweite metallische Material Messing.
  • Im Übrigen stimmt die in den 9 und 10 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • In 11 ist eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 gezeigt, wobei ein Ausschnitt des Treibmediumführungskanals 118 der Treibdüse 120 dargestellt ist.
  • Eine Anpassvorrichtung 130 in Form einer Querschnittsanpassvorrichtung 132 umfasst vorzugsweise ein Anpasselement 172, welches beispielsweise in Richtung der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 bringbar und/oder in eine Ausgangsposition zurück bringbar ist.
  • Beispielsweise ist das Anpasselement 172 als Klappenelement 174 ausgebildet, welches von einer ausgeklappten Position in Richtung der Mittelachse 122 in eine eingeklappte Position einklappbar und/oder zurück in die ausgeklappte Position ausklappbar ist (durch einen Pfeil angedeutet).
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Anpasselement 172 keilförmig und/oder quaderförmig ausgebildet ist.
  • Das Anpasselement 172 ist vorzugsweise an einer Wandung des Treibmediumführungskanals 118 festgelegt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Anpasselement 172 in einen Innenraum des Treibmediumführungskanals 118 hineinbewegbar und/oder herausbewegbar ist.
  • Günstig kann es sein, wenn eine Position des Anpasselements 172 relativ zu der Wandung des Treibmediumführungskanals 118 mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 164 der Querschnittsanpassvorrichtung 132 steuerbar und/oder regelbar ist.
  • Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 164 umfasst beispielsweise ein Antriebselement. Das Antriebselement ist beispielsweise elektrisch und/oder hydrostatisch und/oder pneumatisch.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Antriebselement ein hydraulisches Antriebselement ist.
  • Wenn das Anpasselement 172 in einer eingeklappten oder teilweise eingeklappten Position ist, ist die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals 118 in diesem Bereich vorzugsweise im Vergleich zu einer ausgeklappten Position des Anpasselements 172 verringert.
  • Wird ein größerer Querschnitt des Treibmediumführungskanals benötigt, beispielsweise in einem Vollastbetrieb des Motors 106, wird das Anpasselement 172 vorzugsweise zurück in die Ausgangsposition gebracht.
  • Ein elastisches Element 134 ist vorzugsweise entbehrlich.
  • Im Übrigen stimmt die in 11 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • In 12 ist eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 dargestellt, wobei ein Ausschnitt des Treibmediumführungskanals 118 der Treibdüse 120 dargestellt ist.
  • Der Treibmediumführungskanal 118 ist vorzugsweise abschnittsweise oder vollständig konisch ausgebildet, wobei sich der Treibmediumführungskanal 118 insbesondere längs der Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 verjüngt.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Anpassvorrichtung 130 des Treibmediumführungskanals 118 eine Anregungsvorrichtung 178 umfasst, welche insbesondere einer akustischen, beispielsweise einer thermoakustischen, Anregung des Treibmediumstroms 114 dient.
  • Ergänzend oder alternativ dient die Anregungsvorrichtung 178 einer aerodynamischen Anregung des Treibmediumstroms 114.
  • Der Treibmediumstrom 114 ist mittels der Anregungsvorrichtung 178 vorzugsweise mechanisch und/oder piezoelektrisch anregbar und/oder wird mittels der Anregungsvorrichtung 178 mechanisch und/oder piezoelektrisch angeregt.
  • Ergänzend oder alternativ ist und/oder wird der Treibmediumstrom mittels der Anregungsvorrichtung 178 thermomechanisch und/oder hydraulisch, insbesondere magnetohydraulisch, und/oder elektrostatisch angeregt.
  • Ergänzend oder alternativ kann mittels der Anregungsvorrichtung 178 eine induktive Anregung des Treibmediumstroms ausgebildet sein.
  • Die Anregungsvorrichtung 178 umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Schallerzeugungselemente 180. Das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente 180 bilden vorzugsweise Schwingungserzeugungselemente.
  • Es kann vorgesehen sein, dass ein Schallerzeugungselement 180 ringförmig ausgebildet ist und/oder dass das Schallerzeugungselement 180 und der Treibmediumführungskanal 118 koaxial angeordnet sind.
  • Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass mehrere Schallerzeugungselemente 180, insbesondere regelmäßig, in Umfangsrichtung des Treibmediumführungskanals 118 angeordnet sind.
  • Das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente 180 sind vorzugsweise an einer einem Innenraum des Treibmediumführungskanals 118 abgewandten Außenseite 182 des Treibmediumführungskanals 118 angeordnet und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig an der Außenseite 182 festgelegt.
  • Das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente 180 sind beispielsweise Lautsprecher.
  • Ergänzend oder alternativ sind ein oder mehrere Schallerzeugungselemente 180 ein oder mehrere Piezoelemente und/oder mechanisch angetriebene Membranen. Als mechanischer Antrieb ist beispielsweise ein Linear-Aktuator geeignet.
  • Durch das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente 180 ist insbesondere eine Verwirbelung und/oder Wirbelbildung in dem Treibmediumstrom 114 ausbildbar und/oder wird ausgebildet.
  • So kann ein konvektiver Massenimpulsaustausch zwischen dem Treibmediumstrom 114 und dem Rezirkulationsmediumstrom 108 erhöht werden. Beispielsweise wird eine Mischstrecke zwischen dem Treibmediumstrom 114 und dem Rezirkulationsmediumstrom 108 und/oder innerhalb des Treibmediumstroms 114 verkürzt.
  • Insbesondere ist ein Mitreißen des Rezirkulationsmediumstroms 108 durch den Treibmediumstrom 114 erhöht, beispielsweise durch wirkungsvolle Übertragung einer kinetischen Energie des Treibmediumstroms 114 auf den Rezirkulationsmediumstrom 108.
  • Beispielsweise wird die Verwirbelung abhängig von einer Frequenz des einen oder der mehreren Schallerzeugungselemente 180 optimiert.
  • Ein elastisches Element 134 und/oder eine Querschnittsanpassvorrichtung 132 ist in der Ausführungsform gemäß 12 vorzugsweise entbehrlich.
  • Im Übrigen stimmt die in 12 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • In 13 ist eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 ausschnittsweise gezeigt, wobei ein Übergangsbereich zwischen der Treibdüse 120 und dem Mischrohr 116 dargestellt ist.
  • Die in 13 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in 12 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100, dass das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente 180 an einer Außenseite des Mischrohrs 116 angeordnet sind.
  • Im Übrigen stimmt die in 13 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in 12 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • In 14 ist eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 gezeigt, wobei ein Ausschnitt des Treibmediumführungskanals 118 dargestellt ist.
  • Die in 14 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100, dass der Treibmediumführungskanal 118 einen Anregungsabschnitt 184 umfasst, welcher einen Anregungsraum 186 in radialer Richtung bezüglich der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 umgibt.
  • Der Anregungsraum 186 bildet vorzugsweise einen Schwingungsraum.
  • Der Anregungsabschnitt 184 bildet vorzugsweise einen Bestandteil einer Anregungsvorrichtung 178 einer Anpassvorrichtung 130.
  • Beispielsweise ist die Anregungsvorrichtung 178 eine Schwingungsvorrichtung.
  • Der Anregungsabschnitt 184 bildet insbesondere einen Schwingungsabschnitt.
  • Ergänzend oder alternativ ist der Anregungsabschnitt 178 ein Pulserzeugungsabschnitt und/oder ein Oszillationserzeugungsabschnitt.
  • Ein Durchmesser des Anregungsraums 186 ist vorzugsweise um einen Faktor zwei oder mehr, insbesondere um einen Faktor drei oder mehr, beispielsweise um einen Faktor vier oder mehr, größer als ein Durchmesser des Treibmediumführungskanals 118 in zumindest einem an den Anregungsabschnitt 184 angrenzenden Abschnitt.
  • Vorzugsweise ist der Durchmesser des Anregungsabschnitts 184 um einen Faktor zehn oder weniger, insbesondere um einen Faktor acht oder weniger, beispielsweise um einen Faktor sieben oder weniger, größer als der Durchmesser des Treibmediumführungskanals 118 in zumindest einem an den Anregungsabschnitt 184 angrenzenden Abschnitt.
  • Der Anregungsabschnitt 184 ist insbesondere zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig ausgebildet.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Anregungsraum 186 längs der Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 von einem oder mehreren Pulsbildungsabschnitten 188, 190 begrenzt ist.
  • Beispielsweise grenzen ein erster Pulsbildungsabschnitt 188 und ein zweiter Pulsbildungsabschnitt 190 in radialer Richtung bezüglich der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 direkt aneinander an und/oder sind einteilig ausgebildet.
  • Der erste Pulsbildungsabschnitt 188 und der zweite Pulsbildungsabschnitt 190 sind beispielsweise Endflächen einer Schraube, welche in einen Grundkörper des Treibmediumführungskanals 118 eingedreht ist.
  • Der erste Pulsbildungsabschnitt 188 schließt in einem Querschnitt vorzugsweise einen Winkel von 30° oder mehr, insbesondere von ca. 40° oder mehr, mit der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 ein. Der Querschnitt ist insbesondere längs einer Ebene genommen, welche durch die Mittelachse 122 der Treibdüse 120 verläuft.
  • Günstig kann es sein, wenn der zweite Pulsbildungsabschnitt 190 zumindest näherungsweise senkrecht zu der Mittelachse 122 der Treibdüse 120 angeordnet ist.
  • Bei einem Eintritt des Treibmediumstroms 114 in den Anregungsraum 186 wird eine Geschwindigkeit des Treibmediumstroms 114, insbesondere aufgrund des vergrößerten Durchmessers, vorzugsweise reduziert. Vorzugsweise entsteht eine Scherbewegung und/oder Reibung zwischen Bereichen unterschiedlicher Geschwindigkeit des Treibmediumstroms 114. Dies führt beispielsweise zu einer Verwirbelung von Molekülen des Treibmediumstroms 114.
  • Beispielsweise strömt der Treibmediumstrom 114 teilweise entlang dem ersten Pulsbildungsabschnitt 188 und entlang dem zweiten Pulsbildungsabschnitt 190, woraufhin der Treibmediumstrom 114 insbesondere wieder zurückgeleitet wird.
  • Insbesondere entsteht eine periodische Wirbelbildung und/oder ein pulsierender Treibmediumstrom 114. Dies ist in 14 mit Pfeilen schematisch angedeutet.
  • Vorzugsweise ist ein selbstanregender und/oder selbstangeregter Treibmediumstrom 114 ausgebildet.
  • Beispielsweise ist ein pulsierender Treibmediumstrom 114 ausgebildet, wodurch insbesondere Vereisungen an der Treibdüse 120 und/oder dem Mischrohr 116 reduziert und/oder vermieden werden können.
  • Ein elastisches Element 134 und/oder eine Querschnittsanpassvorrichtung 132 ist in der Ausführungsform gemäß 14 vorzugsweise entbehrlich.
  • Im Übrigen stimmt die in 14 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • In 15 ist eine weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 gezeigt, wobei ein Ausschnitt des Mischrohrs dargestellt ist.
  • Die in 15 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen dadurch von der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100, dass das Mischrohr eine Anpassvorrichtung 150 in Form einer Querschnittsanpassvorrichtung 152 umfasst, welche ein elastisches Element 192 umfasst.
  • Bezüglich der Ausgestaltung des elastischen Elements 192 und/oder eines Spaltraums 194, insbesondere eines Ringspaltraums 196, wird auf die Ausführungen zu dem elastischen Element 134 der Treibdüse 120 Bezug genommen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das elastische Element 192 ein oder mehrere Versteifungselements 198 aufweist.
  • Ergänzend oder alternativ kann das elastische Element 192 eine Segmentierung längs der Strömungsrichtung 128 des Treibmediumstroms 114 aufweisen.
  • Bezüglich der Ausgestaltung des einen oder der mehreren Versteifungselemente 198 und/oder einer Segmentierung des elastischen Elements 192 wird auf die Ausführungen im Zusammenhang mit dem elastischen Element 134 des Treibmediumführungskanals 118 Bezug genommen.
  • Das Mischrohr 116 gemäß der im Zusammenhang mit 15 beschriebenen Ausführungsform kann mit jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen einer Treibdüse 120 gemeinsam in eine Strahlpumpe 100 integriert sein.
  • Im Übrigen stimmt die in 15 dargestellte weitere Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion im Wesentlichen mit der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer Strahlpumpe 100 überein, so dass auf deren Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
  • Mittels der Strahlpumpe 100 ist vorzugsweise auch in einem Teillastbetrieb des Motors 106 und/oder der Brennstoffzellenvorrichtung 104 eine stabile und/oder verstärkte Rezirkulation ausgebildet. Eine Impulsübertragung zwischen dem Treibmediumstrom 114 und dem Rezirkulationsmediumstrom 108 ist vorzugsweise intensiviert und/oder eine Mischstrecke verkürzt.
  • Es kann insbesondere eine erhöhte Stabilität auch in einem Teillastbetrieb erreicht werden.
  • Vorzugsweise wird Wasser und/oder Wasserdampf schnell aus der Strahlpumpe 100 ausgeleitet. Ein Verstopfen des Treibmediumführungskanals 118 oder in anderen Elementen der Strahlpumpe 100 kann so vermieden oder reduziert werden.
  • Eine Empfindlichkeit der Strahlpumpe 100 gegenüber Schwankungen und/oder Änderungen in Betriebsparametern des Systems 102 ist vorzugsweise verringert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2014/0212776 A1 [0003]
    • DE 102016210020 A1 [0003]
    • DE 102015216457 A1 [0003]
    • US 2010/0209818 A1 [0003]
    • US 2017/0279141 A1 [0003]
    • WO 2008/019771 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Treibdüse (120) zur Einleitung eines Treibmediumstroms (114) in ein Mischrohr (116) einer Strahlpumpe, wobei die Treibdüse (120) einen Treibmediumführungskanal (118) aufweist, dessen Querschnittsfläche längs einer Strömungsrichtung (128) des Treibmediumstroms (114) variiert und wobei der Treibmediumführungskanal (118) eine Anpassvorrichtung (130) umfasst, mittels welcher ein oder mehrere Parameter des Treibmediumstroms (114) anpassbar und/oder einstellbar sind.
  2. Treibdüse (120) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassvorrichtung (130) eine Heizvorrichtung (162) umfasst, mittels welcher der Treibmediumführungskanal (118) vollständig oder teilweise, insbesondere ein längs der Strömungsrichtung (128) des Treibmediumstroms (114) erweiternder Abschnitt (140) des Treibmediumführungskanals (118), erwärmbar ist und/oder erwärmt wird.
  3. Treibdüse (120) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung (162) der Anpassvorrichtung (130) eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (164) umfasst, mittels welcher eine Temperatur des Treibmediumführungskanals (118) oder eines Abschnitts (140) des Treibmediumführungskanals (118) steuerbar und/oder regelbar ist.
  4. Treibdüse (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassvorrichtung (130) eine Querschnittsanpassvorrichtung (132) umfasst, mittels welcher die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals (118) räumlich und/oder zeitlich veränderbar und/oder einstellbar ist.
  5. Treibdüse (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassvorrichtung (130) eine Querschnittsanpassvorrichtung (132) umfasst, wobei die Querschnittsanpassvorrichtung (132) ein Bimetall-Element (170) umfasst, in welchem ein erstes metallisches Material mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten und ein zweites metallisches Material mit einem zweiten von dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten verschiedenen metallischen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einer Richtung parallel oder senkrecht zu der Strömungsrichtung (128) des Treibmediumstroms (114) angeordnet und stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei insbesondere das Bimetall-Element (170) mittels einer Heizvorrichtung (162) der Querschnittsanpassvorrichtung (132) erwärmbar ist und/oder erwärmt wird.
  6. Treibdüse (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassvorrichtung (130) eine Querschnittsanpassvorrichtung (132) umfasst, wobei die Querschnittsanpassvorrichtung (132) ein, insbesondere ringförmiges, Piezoelement (166) umfasst, welches einen Abschnitt des Treibmediumführungskanals (118) bildet, wobei das Piezoelement (166) mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (164) der Querschnittsanpassvorrichtung (132) in Richtung einer Mittelachse (122) der Treibdüse (120) bewegbar ist und/oder bewegt wird.
  7. Treibdüse (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassvorrichtung (130) eine Querschnittsanpassvorrichtung (132) umfasst, wobei die Querschnittsanpassvorrichtung (132) ein, insbesondere ringförmiges, elastisches Element (134) umfasst, welches derart von einem Wandungsabschnitt (136) des Treibmediumführungskanals (118) beabstandet angeordnet ist, dass ein Spaltraum (142) zwischen dem Wandungsabschnitt (136) des Treibmediumführungskanals (118) und dem elastischen Element (134) ausgebildet ist, wobei die Querschnittsfläche des Treibmediumführungskanals (118) durch Einstellung eines Drucks in dem Spaltraum (142) zeitlich und/oder räumlich anpassbar und/oder einstellbar ist.
  8. Treibdüse (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Element (134) einer Querschnittsanpassvorrichtung (132) der Anpassvorrichtung (130) längs der Strömungsrichtung (128) des Treibmediumstroms (114) eine variierende Dicke aufweist.
  9. Treibdüse (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Element (134) einer Querschnittsanpassvorrichtung (132) der Anpassvorrichtung (130) ein oder mehrere Versteifungselemente (160) aufweist, welche, insbesondere regelmäßig längs der Strömungsrichtung (128) des Treibmediumstroms (114), in ein Material des elastischen Elements (134) eingebettet sind.
  10. Treibdüse (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Element (134) einer Querschnittsanpassvorrichtung (132) der Anpassvorrichtung (130) längs der Strömungsrichtung (128) des Treibmediumstroms (114) segmentiert ist.
  11. Treibdüse (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassvorrichtung (130) eine Anregungsvorrichtung (178) zur akustischen Anregung des Treibmediumstroms (114) umfasst, wobei die Anregungsvorrichtung (178) insbesondere ein oder mehrere Schallerzeugungselemente (180) umfasst, mittels welcher der Treibmediumstrom (114) akustisch anregbar ist und/oder angeregt wird, wobei das eine oder die mehreren Schallerzeugungselemente (180) direkt an dem Treibmediumführungskanal (118) oder benachbart dazu angeordnet sind.
  12. Treibdüse (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassvorrichtung (130) eine Anregungsvorrichtung (178) umfasst, wobei die Anregungsvorrichtung (178) einen Anregungsabschnitt (184) umfasst, welcher einen Durchmesser aufweist, der mindestens um einen Faktor zwei, insbesondere mindestens um einen Faktor drei, größer ist als ein Durchmesser zumindest eines benachbart angeordneten Abschnitts des Treibmediumführungskanals (118), wobei ein von dem Anregungsabschnitt (184) gebildeter Anregungsraum (186) insbesondere längs der Strömungsrichtung (128) des Treibmediumstroms (114) asymmetrisch ausgebildet ist.
  13. Strahlpumpe (100) für eine Brennstoffzellenvorrichtung (104), wobei die Strahlpumpe (100) Folgendes umfasst: - ein Mischrohr (116) zur Durchmischung eines Rezirkulationsmediumstroms (108) und eines Treibmediumstroms (114); - eine Rezirkulationsmediumzufuhr (124) zur Zuführung des Rezirkulationsmediumstroms (108) in das Mischrohr (116); - eine oder mehrere Treibdüsen (120) zur Einleitung des Treibmediumstroms (114) in das Mischrohr (116), insbesondere eine oder mehrere Treibdüsen (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Strahlpumpe (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrohr (116) eine Querschnittsanpassvorrichtung (152) umfasst, mittels welcher eine Querschnittsfläche des Mischrohrs (116) senkrecht zu dessen Mittelachse (122) räumlich und/oder zeitlich anpassbar und/oder einstellbar ist, wobei insbesondere ein Anpasselement (154) der Querschnittsanpassvorrichtung (152) in Richtung einer Mittelachse (122) des Mischrohrs (116) bewegbar, insbesondere einklappbar, und/oder von der Mittelachse (122) wegbewegbar, insbesondere ausklappbar, ist.
  15. Strahlpumpe (100) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Mischrohr (116), insbesondere von außen, ein oder mehrere Schallerzeugungselemente (180) einer oder mehrerer Anregungsvorrichtungen (178) der einen oder der mehreren Treibdüsen (120) angeordnet sind, mittels welcher der Treibmediumstrom (114) akustisch anregbar ist und/oder angeregt wird.
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