DE102022202888A1

DE102022202888A1 - Gas supply device

Info

Publication number: DE102022202888A1
Application number: DE102022202888.0A
Authority: DE
Inventors: Steffen Derhardt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-09-28
Also published as: WO2023179959A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gaszuführvorrichtung (1) mit einer Welle (7), die um eine Drehachse (13) drehbar in einem Gehäuse (15) gelagert ist, und mit einer Temperiereinrichtung (11), die eine die Welle (7) umgebende Mediumtemperierung (12) umfasst, die mit einer Gastemperierung (20) kombiniert ist.Um die Gaszuführvorrichtung (1) funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbessern, umfasst die Temperiereinrichtung (11) eine Temperierhülse (14) mit einer zur Strömungsführung eines Temperiermediums gestalteten ersten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie (18) und zum Temperieren von Gas einen mit einer zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie (21) versehenen Gastemperierring (24), der radial innen und/oder axial die erste Temperierkanalgeometrie (18) begrenzt und radial außen von einem Gehäusekörper (16) begrenzt wird, wobei der Gastemperierring (24) einen hülsenartigen Grundkörper (29) umfasst, der mit Ringkörpern kombiniert ist, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie (21) dienen.The invention relates to a gas supply device (1) with a shaft (7), which is rotatably mounted in a housing (15) about an axis of rotation (13), and with a temperature control device (11), which has a medium temperature control (1) surrounding the shaft (7). 12), which is combined with a gas temperature control (20).In order to improve the gas supply device (1) functionally and/or in terms of manufacturing technology, the temperature control device (11) comprises a temperature control sleeve (14) with a first one designed to guide the flow of a temperature control medium radially outwards open temperature control channel geometry (18) and for temperature control of gas a gas temperature control ring (24) provided with a second radially outwardly open temperature control channel geometry (21), which delimits the first temperature control channel geometry (18) radially on the inside and/or axially and is surrounded radially on the outside by a housing body (16 ) is limited, wherein the gas temperature control ring (24) comprises a sleeve-like base body (29) which is combined with ring bodies which serve to represent the second temperature control channel geometry (21) which is open radially outwards.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gaszuführvorrichtung mit einer Welle, die um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, und mit einer Temperiereinrichtung, die eine die Welle umgebende Mediumtemperierung umfasst, die mit einer Gastemperierung kombiniert ist.The invention relates to a gas supply device with a shaft which is rotatably mounted in a housing about an axis of rotation, and with a temperature control device which comprises a medium temperature control surrounding the shaft, which is combined with a gas temperature control.

Stand der TechnikState of the art

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2018 201 162 A1 ist eine als Turbomaschine ausgeführte Luftzuführvorrichtung bekannt, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, mit einem Verdichter, einer Antriebsvorrichtung und einer Welle, wobei der Verdichter ein auf der Welle angeordnetes Laufrad, einen Verdichtereingang und einen Verdichterausgang aufweist, wobei ein Arbeitsfluid von dem Verdichtereingang zu dem Verdichterausgang förderbar ist, wobei an dem Verdichterausgang ein Antriebskühlpfad zur Kühlung der Antriebsvorrichtung abzweigt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 224 774 A ist eine Kühleinheit eines Luftkompressors bekannt, der ein Spiralgehäuse, ein Laufrad, das an dem Spiralgehäuse montiert ist, und einen Motor enthält, der das Laufrad antreibt, und den Motor und Lager, die eine Drehwelle des Motors lagern, unter Verwendung von Luft an einer Auslassseite des Laufrads kühlt, wobei die Kühleinheit folgendes aufweist: Eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen, die entlang einer Radialrichtung in einem Motorgehäuse angeordnet sind, das mit dem Spiralgehäuse gekoppelt ist, und durch die Kühlmittel strömt; und einen Kanal für gekühlte Luft, der zwischen den Kühlmittelkanälen des Motorgehäuses ausgebildet ist und durch den die Luft strömt.From the German disclosure document DE 10 2018 201 162 A1 an air supply device designed as a turbomachine is known, in particular for a fuel cell system, with a compressor, a drive device and a shaft, the compressor having an impeller arranged on the shaft, a compressor inlet and a compressor outlet, wherein a working fluid can be conveyed from the compressor inlet to the compressor outlet is, with a drive cooling path branching off at the compressor output for cooling the drive device. From the German disclosure document DE 10 2014 224 774 A is known a refrigeration unit of an air compressor that includes a volute casing, an impeller mounted on the volute casing, and a motor that drives the impeller, and the motor and bearings that support a rotating shaft of the motor using air on a outlet side of the impeller, the cooling unit comprising: a plurality of coolant channels arranged along a radial direction in a motor housing coupled to the volute and through which coolant flows; and a cooled air channel formed between the coolant channels of the engine housing and through which the air flows.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gaszuführvorrichtung mit einer Welle, die um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, und mit einer Temperiereinrichtung, die eine die Welle umgebende Mediumtemperierung umfasst, die mit einer Gastemperierung kombiniert ist, funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbessern.The object of the invention is to functionally and/or improve production technology a gas supply device with a shaft which is rotatably mounted in a housing about an axis of rotation and with a temperature control device which comprises a medium temperature control surrounding the shaft which is combined with a gas temperature control .

Die Aufgabe ist bei einer Gaszuführvorrichtung mit einer Welle, die um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, und mit einer Temperiereinrichtung, die eine die Welle umgebende Mediumtemperierung umfasst, die mit einer Gastemperierung kombiniert ist, dadurch gelöst, dass die Temperiereinrichtung eine Temperierhülse mit einer zur Strömungsführung eines Temperiermediums gestalteten ersten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie und zum Temperieren von Gas einen mit einer zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie versehenen Gastemperierring umfasst, der radial innen und/oder axial die erste Temperierkanalgeometrie begrenzt und radial außen von einem Gehäusekörper begrenzt wird, wobei der Gastemperierring einen hülsenartigen Grundkörper umfasst, der mit Ringkörpern kombiniert ist, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie dienen. Die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie umfasst zum Beispiel Temperiermediumkanäle, die von einem vorzugsweise flüssigen Temperiermedium durchströmt werden. Die erste Temperierkanalgeometrie begrenzt die Temperiermediumkanäle an der Temperierhülse vorzugsweise radial innen und in axialer Richtung. Radial außen werden die Temperiermediumkanäle von der Temperierhülse nicht begrenzt. Die Begrenzung der Temperiermediumkanäle der ersten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie erfolgt zumindest in einem axialen Abschnitt durch den Gastemperierring. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie in einem axialen Abschnitt an einem Ende der Temperierhülse von dem Gastemperierring begrenzt. Es ist aber auch möglich, dass die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie der Temperierhülse über ihre gesamte axiale Abmessung von dem Gastemperierring begrenzt wird. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Welle. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu dieser Drehachse. Analog bedeutet radial quer zu dieser Drehachse. Der Gastemperierring hat im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem rechteckigen Querschnitt. Radial innen hat der Gastemperierring im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. Mit zumindest einem axialen Abschnitt dieses geraden Kreiszylindermantels begrenzt der Gastemperierring die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie, die an der Temperierhülse ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich begrenzt der Gastemperierring die erste Temperierkanalgeometrie der Temperierhülse in einer axialen Richtung. Das heißt, dass der Gastemperierring mit einer Stirnfläche zum Beispiel einen axial offenen Temperiermediumkanal begrenzt, der an der Temperierhülse vorgesehen ist. An dieser Stirnfläche und/oder radial innen strömt temperiertes Temperiermedium an dem Gastemperierring entlang. Radial außen ist die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie mit Gas umströmt. Die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie wird an den Gastemperierring vorteilhaft mit Ringkörpern dargestellt. Durch die Verwendung der Ringkörper können auf einfache Art und Weise ganz unterschiedliche radial nach außen offene Temperierkanalgeometrien an dem Gastemperierring realisiert werden. Durch den hülsenartigen Grundkörper des Gastemperierrings wird die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie fluidisch von der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie getrennt.The object is achieved in a gas supply device with a shaft which is rotatably mounted in a housing about an axis of rotation, and with a temperature control device which comprises a medium temperature control surrounding the shaft, which is combined with a gas temperature control, in that the temperature control device has a temperature control sleeve a first temperature control channel geometry designed to guide the flow of a temperature control medium and, for temperature control of gas, a gas temperature control ring provided with a second radially outwardly open temperature control channel geometry, which delimits the first temperature control channel geometry radially on the inside and/or axially and is delimited radially on the outside by a housing body, wherein the gas temperature control ring comprises a sleeve-like base body which is combined with ring bodies which serve to represent the second temperature control channel geometry which is open radially outwards. The first temperature control channel geometry that is open radially outwards comprises, for example, temperature control medium channels through which a preferably liquid temperature control medium flows. The first temperature control channel geometry delimits the temperature control medium channels on the temperature control sleeve, preferably radially on the inside and in the axial direction. The temperature control medium channels are not limited by the temperature control sleeve on the radial outside. The limitation of the temperature control medium channels of the first temperature control channel geometry that is open radially outwards occurs at least in an axial section by the gas temperature control ring. According to one exemplary embodiment, the first temperature control channel geometry, which is open radially outwards, is delimited in an axial section at one end of the temperature control sleeve by the gas temperature control ring. However, it is also possible for the first temperature control channel geometry of the temperature control sleeve, which is open radially outwards, to be limited by the gas temperature control ring over its entire axial dimension. The term axial refers to an axis of rotation of the shaft. Axial means in the direction of or parallel to this axis of rotation. Analogous means radially transverse to this axis of rotation. The gas temperature control ring essentially has the shape of an annular disk with a rectangular cross section. Radially on the inside, the gas temperature control ring essentially has the shape of a straight circular cylinder jacket. With at least one axial section of this straight circular cylinder jacket, the gas temperature control ring delimits the first temperature control channel geometry that is open radially outwards and is formed on the temperature control sleeve. Alternatively or additionally, the gas temperature control ring limits the first temperature control channel geometry of the temperature control sleeve in an axial direction. This means that the gas temperature control ring with an end face delimits, for example, an axially open temperature control medium channel, which is provided on the temperature control sleeve. Tempered temperature control medium flows along the gas temperature control ring on this end face and/or radially inside. Radially on the outside, gas flows around the second temperature control channel geometry, which is open radially to the outside. The second temperature control channel geometry, which is open radially outwards, is advantageously represented on the gas temperature control ring with ring bodies. By using the ring bodies, very different temperature control channel geometries that are open radially outwards can be easily implemented on the gas temperature control ring. The sleeve-like base body of the gas temperature control ring fluidly separates the first temperature control channel geometry that is open radially outwards from the second temperature control channel geometry that is open radially outwards.

Bei der Gaszuführvorrichtung handelt es sich zum Beispiel um einen Verdichter, insbesondere um einen Luftverdichter, der in einem Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung von verdichteter Luft dient. Der Verdichter kann ein Laufrad umfassen. Der Verdichter kann aber auch mehrere Laufräder umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Verdichter mit mindestens einem Turbinenrad ausgestattet sein. Dann wird der Verdichter auch als Turboverdichter oder Turbomaschine bezeichnet. Die Gaszuführvorrichtung kann nur durch mindestens eine Turbine angetrieben sein.The gas supply device is, for example, a compressor, in particular an air compressor, which serves to provide compressed air in a fuel cell system. The compressor may include an impeller. The compressor can also include several impellers. Alternatively or additionally, the compressor can be equipped with at least one turbine wheel. The compressor is then also referred to as a turbocompressor or turbomachine. The gas supply device can only be driven by at least one turbine.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführvorrichtung einen elektromotorischen Antrieb umfasst, der die Welle antreibt und der von der Mediumtemperierung umgeben ist. Der elektromotorische Antrieb der Gaszuführvorrichtung umfasst vorzugsweise einen Elektromotor mit einem feststehenden Stator, in dem ein Rotor drehbar angeordnet ist. Die mit der Temperierhülse dargestellte Temperierkanalgeometrie dient, insbesondere in Verbindung mit einem Gehäusekörper, der die Temperierhülse radial außen umgibt, zur Darstellung von Hohlräumen, die von dem Temperiermedium durchströmt werden. Die beanspruchte Temperiereinrichtung stellt einen Wärmetauscher dar, der die Temperierhülse und den Gastemperierring mit dem hülsenartigen Grundkörper und den Ringkörpern umfasst. Die Temperierhülse stellt ein Innenteil dar. Der Gastemperierring stellt ein Mittelteil dar. Der Gehäusekörper stellt ein Außenteil dar. Die Temperiereinrichtung mit dem Innenteil, dem Mittelteil und dem Außenteil ist in einem Ringraum angeordnet, der radial innen von dem elektromotorischen Antrieb, insbesondere dem Stator des elektromotorischen Antriebs, begrenzt wird, und der radial außen offen ist beziehungsweise von einem Gehäuse oder einer angebauten Struktur begrenzt wird. Zwischen dem Innenteil und dem Mittelteil ist mindestens ein Temperiermediumkanal ausgebildet, durch den das temperierte Temperiermedium, zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Gemisch, fließt. Zwischen dem Mittelteil und dem Außenteil ist mindestens ein Gaskanal ausgebildet, durch den zu kühlendes Gas strömt. Um die Kanäle der beiden Temperierkanalgeometrien abzudichten, sind vorteilhaft Dichtungen, wie O-Ringe, vorgesehen.A preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the gas supply device comprises an electric motor drive which drives the shaft and which is surrounded by the medium temperature control. The electric motor drive of the gas supply device preferably comprises an electric motor with a fixed stator in which a rotor is rotatably arranged. The temperature control channel geometry shown with the temperature control sleeve serves, in particular in conjunction with a housing body that surrounds the temperature control sleeve radially on the outside, to represent cavities through which the temperature control medium flows. The claimed temperature control device represents a heat exchanger which includes the temperature control sleeve and the gas temperature control ring with the sleeve-like base body and the ring bodies. The temperature control sleeve represents an inner part. The gas temperature control ring represents a middle part. The housing body represents an outer part. The temperature control device with the inner part, the middle part and the outer part is arranged in an annular space which is radially on the inside from the electric motor drive, in particular the stator of the electromotive drive, is limited, and is open radially on the outside or is limited by a housing or an attached structure. At least one temperature control medium channel is formed between the inner part and the middle part, through which the temperature control medium, for example a water-glycol mixture, flows. At least one gas channel through which gas to be cooled flows is formed between the middle part and the outer part. In order to seal the channels of the two temperature control channel geometries, seals such as O-rings are advantageously provided.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige Grundkörper die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels aufweist. So kann mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln die gewünschte fluidische Trennung zwischen den beiden Temperierkanalgeometrien realisiert werden, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermedium und dem Gas zu ermöglichen, und umgekehrt.A further preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the sleeve-like base body has the shape of a straight circular cylinder jacket. The desired fluidic separation between the two temperature control channel geometries can be achieved using simple production technology means in order to enable heat exchange between the temperature control medium and the gas, and vice versa.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige Grundkörper an einem Ende einen Bund aufweist. Der Bund begrenzt die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie an einem axialen Enden des hülsenartigen Grundkörpers. Darüber hinaus ist der Bund vorteilhaft mit einer Aufnahmenut ausgestattet, die zur Aufnahme einer Dichtung, insbesondere eines O-Rings, dient, um eine Abdichtung zwischen dem Gastemperierring und dem Gehäusekörper zu ermöglichen. Darüber hinaus wird durch den Bund die Montage und/oder Positionierung der Ringkörper auf dem hülsenartigen Grundkörper vereinfacht.A further preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the sleeve-like base body has a collar at one end. The collar delimits the second temperature control channel geometry, which is open radially outwards, at an axial end of the sleeve-like base body. In addition, the collar is advantageously equipped with a receiving groove which serves to receive a seal, in particular an O-ring, in order to enable a seal between the gas temperature control ring and the housing body. In addition, the collar simplifies the assembly and/or positioning of the ring bodies on the sleeve-like base body.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem hülsenartigen Grundkörper verbunden sind. So wird auf einfache Art und Weise ein stabiler Verbund zwischen den Ringkörpern und dem hülsenartigen Grundkörper geschaffen.A further preferred exemplary embodiment of the gas supply device is characterized in that the ring bodies are connected to the sleeve-like base body in a cohesive and/or non-positive manner. In this way, a stable connection between the ring bodies and the sleeve-like base body is created in a simple manner.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper formschlüssig mit dem hülsenartigen Grundkörper verbunden ist. Zu diesem Zweck kann der hülsenartige Grundkörper radial außen mit einer Formschlussgeometrie kombiniert werden, durch welche die Ringkörper vorteilhaft sowohl axial als auch radial festgelegt werden.A further preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the ring body is positively connected to the sleeve-like base body. For this purpose, the sleeve-like base body can be combined radially on the outside with a positive locking geometry, through which the ring bodies are advantageously fixed both axially and radially.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper die Gestalt von Kreisringscheiben mit einem Innendurchmesser aufweisen, der, abgesehen von einem Fertigungsspiel und/oder Montagespiel, einem Außendurchmesser des hülsenartigen Grundkörpers entspricht. So wird auf einfache Art und Weise die Darstellung von verschiedenen radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrien an dem Gastemperierring ermöglicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Ringkörper alle gleich ausgeführt sein. Durch eine in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der Ringkörper kann die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie an dem Gastemperierring bei der Montage variiert und eingestellt werden.A further preferred exemplary embodiment of the gas supply device is characterized in that the ring bodies have the shape of annular disks with an inside diameter which, apart from a manufacturing clearance and/or assembly clearance, corresponds to an outside diameter of the sleeve-like base body. This makes it possible to easily display different temperature control channel geometries that are open radially outwards on the gas temperature control ring. According to one exemplary embodiment, the ring bodies can all be designed the same. By arranging the ring bodies offset in the circumferential direction, the second temperature control channel geometry that is open radially outwards on the gas temperature control ring can be varied and adjusted during assembly.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper radial nach außen abstehende Stegkörper aufweisen, die zur Darstellung eines Trennstegs an dem Gastemperierring dienen, wobei der Trennsteg außen an dem hülsenartigen Grundkörper eine Einströmausnehmung für das Gas von einer Ausströmausnehmung für das Gas trennt. So wird auf fertigungstechnisch einfach realisierbare Art und Weise das Zuführen und Abführen des Gases an dem Gastemperierring ermöglicht. Das Gas wird vorteilhaft in Umfangsrichtung an der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie des Gastemperierrings entlang geführt. Das Temperiermedium wird radial innerhalb des Gastemperierrings vorteilhaft ebenfalls im Wesentlichen in Umfangsrichtung in der ersten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie an dem Gastemperierring entlang geführt. So wird auf einfache Art und Weise ein effektiver Wärmeaustausch zwischen dem Gas und dem Temperiermedium ermöglicht.A further preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the ring bodies have web bodies projecting radially outwards, which serve to represent a separating web on the gas temperature control ring, the separating web separating an inflow recess for the gas from an outflow recess for the gas on the outside of the sleeve-like base body . This makes feeding and discharging possible in a way that is easy to implement in terms of production technology of the gas on the gas temperature control ring. The gas is advantageously guided in the circumferential direction along the second temperature control channel geometry of the gas temperature control ring, which is open radially outwards. The temperature control medium is advantageously guided radially within the gas temperature control ring along the gas temperature control ring essentially in the circumferential direction in the first temperature control channel geometry that is open radially outwards. This enables an effective heat exchange between the gas and the temperature control medium in a simple manner.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper radial außen abstehende Strukturkörper aufweisen, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie an dem Gastemperierring dienen. Die Strukturkörper können alle gleich gestaltet sein. Die Strukturkörper können auch unterschiedlich gestaltet sein. Es ist auch möglich, Ringkörper paarweise mit und ohne Strukturkörper zu fertigen und miteinander zu kombinieren. Die Strukturkörper erstrecken sich gemäß einem Ausführungsbeispiel nur in radialen Richtungen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind an den Strukturkörpern Fortsätze vorgesehen, die sich in axialen Richtungen erstrecken.A further preferred exemplary embodiment of the gas supply device is characterized in that the ring bodies have structural bodies projecting radially outwards, which serve to represent the second temperature control channel geometry which is open radially outwards on the gas temperature control ring. The structural bodies can all be designed the same. The structural bodies can also be designed differently. It is also possible to produce ring bodies in pairs with and without structural bodies and to combine them with one another. According to one exemplary embodiment, the structural bodies only extend in radial directions. According to a further exemplary embodiment, extensions which extend in axial directions are provided on the structural bodies.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gastemperierring mindestens zwei Arten von Ringkörpern mit unterschiedlich gestalteten Strukturkörpern aufweist. So kann mit einfachen fertigungstechnischen Mittelns die mit Gas in Berührung kommende Oberfläche radial außen an dem Gastemperierring variiert und vergrößert werden.A further preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the gas temperature control ring has at least two types of ring bodies with differently designed structural bodies. The surface that comes into contact with gas can be varied and enlarged radially on the outside of the gas temperature control ring using simple manufacturing technology.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Gastemperierring, insbesondere einen hülsenartigen Grundkörper und/oder Ringkörper, für eine vorab beschriebene Gaszuführvorrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.The invention further relates to a gas temperature control ring, in particular a sleeve-like base body and/or annular body, for a previously described gas supply device. The parts mentioned can be traded separately.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Brennstoffzellensystem mit einer vorab beschriebenen Gaszuführvorrichtung. Die vorzugsweise als Luftzuführvorrichtung ausgeführte Gaszuführvorrichtung dient in dem Brennstoffzellensystem zum Verdichten von Luft, die einem Brennstoffzellenstack in dem Brennstoffzellensystem zugeführt wird.The invention may also relate to a fuel cell system with a gas supply device described above. The gas supply device, which is preferably designed as an air supply device, is used in the fuel cell system to compress air which is supplied to a fuel cell stack in the fuel cell system.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which various exemplary embodiments are described in detail with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer als Verdichter ausgeführten Luftzuführvorrichtung mit einer Kühleinrichtung, die eine Kühlmediumkühlung umfasst, die mit einer Luftkühlung kombiniert ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
2 einen Ausschnitt aus 1 gemäß einer geringfügig modifizierten Variante des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels; und die
3 bis 27 verschiedene Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Ansichten und Darstellungen eines Gastemperierrings des in den 1 und 2 dargestellten Verdichters.

Show it:

1 a schematic representation of an air supply device designed as a compressor with a cooling device that includes a cooling medium cooling that is combined with air cooling, according to a first exemplary embodiment in longitudinal section;
2 a section 1 according to a slightly modified variant of in 1 illustrated embodiment; and the
3 until 27 various exemplary embodiments in different views and representations of a gas temperature control ring in the 1 and 2 compressor shown.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

In 1 ist eine als Luftzuführvorrichtung ausgeführte Gaszuführvorrichtung 1 schematisch im Längsschnitt dargestellt. Die Luftzuführvorrichtung 1 ist als Verdichter mit zwei Laufrädern 3, 4 ausgeführt.In 1 a gas supply device 1 designed as an air supply device is shown schematically in longitudinal section. The air supply device 1 is designed as a compressor with two impellers 3, 4.

Die Laufräder 3, 4 sind als Verdichterräder ausgeführt und jeweils in einem Spiralgehäuse 5, 6 drehbar angeordnet. Die Laufräder 3, 4 sind durch einen elektromotorischen Antrieb 2 drehbar angetrieben. Der elektromotorische Antrieb 2 umfasst einen Stator, in welchem ein Rotor mit einer Welle 7 drehbar angetrieben ist.The impellers 3, 4 are designed as compressor wheels and are each rotatably arranged in a spiral casing 5, 6. The impellers 3, 4 are rotatably driven by an electric motor drive 2. The electric motor drive 2 includes a stator in which a rotor with a shaft 7 is rotatably driven.

Die Welle 7 ist mit Hilfe zweier Radiallager 8, 9 und eines Axiallagers 10 drehbar in einem Gehäuse 15 gelagert. Das Gehäuse 15 umfasst einen Gehäusekörper 16, der im Wesentlichen topfartig ausgeführt ist. Der topfartige Gehäusekörper 16 ist durch einen Gehäusedeckel 17 verschlossen. Das Gehäuse 15 mit dem Gehäusekörper 16 und dem Gehäusedeckel 17 ist in axialer Richtung zwischen den beiden Spitalgehäusen 5, 6 angeordnet, die ebenfalls Teile des Gehäuses 15 darstellen.The shaft 7 is rotatably mounted in a housing 15 with the aid of two radial bearings 8, 9 and an axial bearing 10. The housing 15 includes a housing body 16, which is essentially pot-shaped. The pot-like housing body 16 is closed by a housing cover 17. The housing 15 with the housing body 16 and the housing cover 17 is arranged in the axial direction between the two hospital housings 5, 6, which also represent parts of the housing 15.

Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse 13, um welche die Welle 7 mit den beiden Laufrädern 3, 4 drehbar in dem Gehäuse 15 gelagert ist. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse 13. Analog bedeutet radial quer zur Drehachse 13.The term axial refers to an axis of rotation 13 about which the shaft 7 with the two wheels 3, 4 is rotatably mounted in the housing 15. Axial means in the direction of or parallel to the axis of rotation 13. Analogously, radial means transverse to the axis of rotation 13.

Der elektromotorische Antrieb 2, insbesondere der Stator des elektromotorischen Antriebs 2, ist in dem Gehäuse 15 von einer als Kühleinrichtung ausgeführten Temperiereinrichtung 11 umgeben. Die Kühleinrichtung 11 ist in einem Ringraum angeordnet, der radial innen von dem elektromotorischen Antrieb 2, insbesondere von dem Stator des elektromotorischen Antriebs 2, begrenzt wird.The electric motor drive 2, in particular the stator of the electric motor drive 2, is surrounded in the housing 15 by a temperature control device 11 designed as a cooling device. The cooling device 11 is arranged in an annular space which is delimited radially on the inside by the electromotive drive 2, in particular by the stator of the electromotive drive 2.

Radial außen wird der Ringraum, in welchem die Kühleinrichtung 11 angeordnet ist, von dem Gehäusekörper 16 begrenzt. In axialer Richtung wird der Ringraum, in welchem die Kühleinrichtung 11 angeordnet ist, von dem Gehäusekörper 16 und dem Gehäusedeckel 17 begrenzt.The annular space in which the cooling device 11 is arranged is delimited radially on the outside by the housing body 16. In the axial direction, the annular space in which the cooling device 11 is arranged is delimited by the housing body 16 and the housing cover 17.

Die Kühleinrichtung 11 umfasst eine als Kühlmediumkühlung ausgeführte Mediumtemperierung 12 und eine als Luftkühlung ausgeführte Gastemperierung 20. Die Kühlmediumkühlung 12 wird mit einem vorzugsweise flüssigen Temperiermedium, vorzugsweise Kühlmedium, betrieben, zum Beispiel einem Wasser-Glykol-Gemisch. Im Betrieb der Kühlmediumkühlung 12 strömt das temperierte, vorzugsweise gekühlte, Kühlmedium durch eine erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie 18, die auch als Kühlkanalgeometrie bezeichnet wird.The cooling device 11 comprises a medium temperature control 12 designed as a cooling medium cooling and a gas temperature control 20 designed as air cooling. The cooling medium cooling 12 is operated with a preferably liquid temperature control medium, preferably a cooling medium, for example a water-glycol mixture. During operation of the cooling medium cooling 12, the tempered, preferably cooled, cooling medium flows through a first temperature control channel geometry 18 that is open radially outwards, which is also referred to as a cooling channel geometry.

Die erste radial nach außen offene Kühlkanalgeometrie 18 umfasst eine Vielzahl von Temperiermediumkanälen 19, insbesondere Kühlmediumkanälen, die an einer auch als Motorkühlhülse bezeichneten Temperierhülse 14 ausgebildet sind. Die radial nach außen offene Kühlkanalgeometrie 18 der Kühlmediumkühlung 12 wird größtenteils durch den Gehäusekörper 16 und zu einem kleinen Teil durch die Luftkühlung 20 begrenzt.The first cooling channel geometry 18, which is open radially outwards, comprises a plurality of temperature control medium channels 19, in particular cooling medium channels, which are formed on a temperature control sleeve 14, also referred to as a motor cooling sleeve. The radially outwardly open cooling channel geometry 18 of the coolant cooling 12 is largely limited by the housing body 16 and to a small extent by the air cooling 20.

Die Luftkühlung 20 umfasst eine zweite ebenfalls radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie 21, die auch als Kühlkanalgeometrie bezeichnet wird, mit einer Vielzahl von Gaskanälen 22, insbesondere Luftkanälen. Die radial nach außen offene Kühlkanalgeometrie 21 der Luftkühlung 20 wird radial außen durch den Gehäusekörper 16 begrenzt.The air cooling 20 includes a second temperature control channel geometry 21, which is also open radially outwards, which is also referred to as a cooling channel geometry, with a plurality of gas channels 22, in particular air channels. The cooling channel geometry 21 of the air cooling 20, which is open radially outwards, is limited radially on the outside by the housing body 16.

In 2 sieht man, dass die Kühlkanalgeometrie 18 der Kühlmediumkühlung 12 radial innen von einem hülsenartigen Grundkörper 23 der Motorkühlhülse 14 begrenzt wird. Analog wird die Kühlkanalgeometrie 21 der Luftkühlung 20 radial innen von einem hülsenartigen Grundkörper 29 eines Gastemperierrings 24 begrenzt. Die hülsenartigen Grundkörper 23, 29 haben jeweils vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt von geraden Kreiszylindermänteln.In 2 one can see that the cooling channel geometry 18 of the coolant cooling 12 is delimited radially on the inside by a sleeve-like base body 23 of the engine cooling sleeve 14. Analogously, the cooling channel geometry 21 of the air cooling 20 is delimited radially on the inside by a sleeve-like base body 29 of a gas temperature control ring 24. The sleeve-like base bodies 23, 29 each preferably have essentially the shape of straight circular cylinder jackets.

Der Grundkörper 23 der Motorkühlhülse 14 kann verschiedene axiale Abschnitte aufweisen, in denen der Grundkörper 23 unterschiedliche Innendurchmesser aufweist. Durch die unterschiedlichen Innendurchmesser werden Absätze dargestellt, die zum Beispiel zum Positionieren der Motorkühlhülse 14 relativ zu dem elektromotorischen Antrieb 2 dienen. Die Außendurchmesser des Grundkörpers 23 der Motorkühlhülse 1 4 sind in diesen axialen Abschnitten vorteilhaft ebenfalls unterschiedlich groß gestaltet.The base body 23 of the engine cooling sleeve 14 can have different axial sections in which the base body 23 has different inner diameters. The different inner diameters represent shoulders that are used, for example, to position the motor cooling sleeve 14 relative to the electric motor drive 2. The outer diameters of the base body 23 of the engine cooling sleeve 1 4 are also advantageously designed to be of different sizes in these axial sections.

Eine beispielhaft angedeutete Dichteinrichtung 28 ist als O-Ring ausgeführt und dient zur Abdichtung zwischen der Motorkühlhülse 14 und dem Gehäusekörper 16. Analog dient eine vorzugsweise ebenfalls als O-Ring ausgeführte Dichteinrichtung 25 zur Abdichtung zwischen dem Gastemperierring 24 und dem Gehäusekörper 16.A sealing device 28, indicated as an example, is designed as an O-ring and serves to seal between the motor cooling sleeve 14 and the housing body 16. Analogously, a sealing device 25, which is also preferably designed as an O-ring, serves to seal between the gas temperature control ring 24 and the housing body 16.

Die Kühleinrichtung 11 stellt einen Wärmetauscher dar, der sich aus drei Bauteilen zusammensetzt, einem Innenteil, einem Mittelteil und einem Außenteil. Bei dem Innenteil handelt es sich um die Motorkühlhülse 14. Bei dem Mittelteil handelt es sich um den Gastemperierring 24. Bei dem Außenteil handelt es sich um das Gehäuse 15 mit dem Gehäusekörper 16.The cooling device 11 represents a heat exchanger which is composed of three components, an inner part, a middle part and an outer part. The inner part is the motor cooling sleeve 14. The middle part is the gas temperature control ring 24. The outer part is the housing 15 with the housing body 16.

Zwischen dem Innenteil 14 und dem Mittelteil 24 ist ein Temperiermediumkanal 33, insbesondere ein Kühlmediumkanal 33, ausgebildet, durch den ein temperiertes Temperiermedium, insbesondere Kühlmedium, fließt, zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Gemisch. Zwischen dem Mittelteil 14 und dem Außenteil 16 ist mindestens ein Gaskanal, insbesondere Luftkanal, ausgebildet, durch den das zu temperierende, insbesondere zu kühlende Gas, zum Beispiel Luft, strömt.A temperature control medium channel 33, in particular a cooling medium channel 33, is formed between the inner part 14 and the middle part 24, through which a temperature control medium, in particular cooling medium, flows, for example a water-glycol mixture. At least one gas channel, in particular air channel, is formed between the middle part 14 and the outer part 16, through which the gas to be tempered, in particular to be cooled, for example air, flows.

In 2 sieht man, dass der Gastemperierring 24, der auch als Luftkühlring bezeichnet werden kann, eine Vielzahl von Gaskanälen, die auch als Luftkanäle bezeichnet werden, umfasst. Die Gaskanäle werden, wie im Folgenden mit Bezug auf die 3 bis 27 beschrieben wird, mit Hilfe von Ringkörpern 51, 52; 71, 72; 75 an dem Gastemperierring 24 realisiert, um die zweite Temperierkanalgeometrie oder Kühlkanalgeometrie 21 darzustellen.In 2 one can see that the gas temperature control ring 24, which can also be referred to as an air cooling ring, comprises a large number of gas channels, which are also referred to as air channels. The gas channels are as follows with reference to 3 until 27 is described, with the help of ring bodies 51, 52; 71, 72; 75 realized on the gas temperature control ring 24 to represent the second temperature control channel geometry or cooling channel geometry 21.

Radial außen zwischen der zweiten Temperierkanalgeometrie 21 und dem Gehäusekörper 16 können, wie in 2 nur durch ein Bezugszeichen angedeutet ist, Druckausgleichsspalte 31 vorgesehen werden, die einen Druckausgleich zwischen den einzelnen Gaskanälen ermöglichen. Dadurch kann eine gleichmäßigere Durchströmung der Luftkanäle oder Gaskanäle realisiert werden. Zur Abdichtung zwischen der auch als Innenteil bezeichneten Temperierhülse 14 und dem auch als Mittelteil bezeichneten Gastemperierring 24 ist eine als O-Ring ausgeführte Dichteinrichtung 30 vorgesehen.Radially outside between the second temperature control channel geometry 21 and the housing body 16 can, as in 2 is only indicated by a reference number, pressure compensation columns 31 are provided, which enable pressure compensation between the individual gas channels. This allows a more uniform flow through the air ducts or gas ducts to be achieved. A sealing device 30 designed as an O-ring is provided for sealing between the temperature control sleeve 14, also referred to as the inner part, and the gas temperature control ring 24, also referred to as the middle part.

In 3 ist der hülsenartige Grundkörper 29 des Gastemperierrings 24 alleine perspektivisch dargestellt. Der Grundkörper 29 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. An einem axialen Ende weist der Grundkörper 29 einen radial nach außen abstehenden Bund 40 auf. Der Bund 40 ist, wie man in 7 sieht, mit einer Aufnahmenut 46 zur Aufnahme der in 2 mit 25 bezeichneten Dichteinrichtung 25 ausgestattet.In 3 the sleeve-like base body 29 of the gas temperature control ring 24 is shown alone in perspective. The base body 29 has the shape of a straight circular cylinder jacket. At one axial end, the base body 29 has a collar 40 projecting radially outwards. The fret 40 is how to get in 7 sees, with a receiving groove 46 for receiving the in 2 equipped with sealing device 25 designated 25.

Der hülsenartige Grundkörper 29 ist, wie man in den 4 bis 27 sieht, mit den Ringkörpern 51, 52; 71, 72 und 75 kombinierbar. Dabei können die Ringkörper 51, 52; 71, 72 und 75 auch anders als in den Ausführungsbeispielen dargestellt miteinander und mit dem Grundkörper 29 kombiniert werden.The sleeve-like base body 29 is, as can be seen in the 4 until 27 sees, with the ring bodies 51, 52; 71, 72 and 75 can be combined. The ring bodies 51, 52; 71, 72 and 75 can also be combined with each other and with the base body 29 differently than shown in the exemplary embodiments.

In den 4 und 5 sind die beiden Ringkörper 51, 52 jeweils alleine perspektivisch dargestellt. Die Ringkörper 51, 52 haben jeweils die Gestalt einer Kreisringscheibe 55, 56. Die Kreisringscheiben 55, 56 haben einen rechteckigen Ringquerschnitt. Radial außen sind an den Kreisringscheiben 55, 56 Strukturkörper 53, 54 vorgesehen.In the 4 and 5 the two ring bodies 51, 52 are each shown alone in perspective. The annular bodies 51, 52 each have the shape of an annular disk 55, 56. The annular disks 55, 56 have a rectangular annular cross section. Structural bodies 53, 54 are provided on the annular disks 55, 56 on the radial outside.

Die Strukturkörper 53, 54 haben die Gestalt von Rechtecken, die von der jeweiligen Kreisringscheibe 55, 56 radial nach außen abstehen. Die Strukturkörper 53, 54 sind jeweils einstückig mit der zugehörigen Kreisringscheibe 55, 56 verbunden.The structural bodies 53, 54 have the shape of rectangles which protrude radially outwards from the respective annular disk 55, 56. The structural bodies 53, 54 are each connected in one piece to the associated annular disk 55, 56.

Darüber hinaus weisen die Ringkörper 51, 52 in einem Umfangsabschnitt ohne Strukturkörper jeweils einen Trennkörper 57, 58 auf. Die Trennkörper 57, 58 haben ebenfalls die Gestalt von Rechtecken und sind einstückig mit der jeweiligen Kreisringscheibe 55, 56 verbunden. Die Trennkörper 57, 58 dienen in der Summe einer Vielzahl von Ringkörpern 51, 52 zur Darstellung eines Trennstegs 45 an dem in den 6 und 7 dargestellten Gastemperierring 24.In addition, the ring bodies 51, 52 each have a separating body 57, 58 in a peripheral section without structural bodies. The separating bodies 57, 58 also have the shape of rectangles and are connected in one piece to the respective annular disk 55, 56. The separating bodies 57, 58 serve as a sum of a large number of ring bodies 51, 52 to represent a separating web 45 on which in the 6 and 7 gas temperature control ring 24 shown.

Der in den 6 und 7 dargestellte Gastemperierring 24 entsteht durch Stapeln der Ringkörper 51, 52 an dem Bund 40 auf den Grundkörper 29 im Wechsel. Die Trennkörper 57, 58 befinden sich immer an der gleich Position, wodurch sich beim Stapeln der Ringkörper 51, 52, die verkürzt auch als Ringe bezeichnet werden, der Trennsteg 45 mit einer konstanten Breite ergibt.The one in the 6 and 7 Gas temperature control ring 24 shown is created by stacking the ring bodies 51, 52 on the collar 40 on the base body 29 alternately. The separating bodies 57, 58 are always in the same position, which results in the separating web 45 with a constant width when the ring bodies 51, 52, which are also referred to as rings for short, are stacked.

Der Trennsteg 45 erstreckt sich in axialer Richtung und kann auch als Quersteg bezeichnet werden. Der Begriff Quersteg bezieht sich auf in Umfangsrichtung verlaufende Gaskanäle, die mit Hilfe der in Umfangsrichtung versetzt angeordneten Strukturkörper 53, 54 an dem Gastemperierring 24 dargestellt werden.The separating web 45 extends in the axial direction and can also be referred to as a transverse web. The term crossbar refers to gas channels running in the circumferential direction, which are represented on the gas temperature control ring 24 with the aid of the structural bodies 53, 54 arranged offset in the circumferential direction.

In 8 ist durch einen Pfeil 48 eine axiale Fügerichtung bei der Montage einer Vielzahl von Ringkörpern 51, 52 auf den Grundkörper 29 angedeutet. Die Ringe oder Ringkörper 51, 52 können als gesamter Stapel gefügt werden, oder auch einzeln nacheinander.In 8th an axial joining direction when assembling a plurality of ring bodies 51, 52 on the base body 29 is indicated by an arrow 48. The rings or ring bodies 51, 52 can be joined as a whole stack, or individually one after the other.

In 9 ist durch eine Linie eine Verbindung 49 zwischen dem Grundkörper 29 und den Ringkörpern 51, 52 angedeutet. Die Verbindung 49 kann als Presspassung ausgeführt sein. Durch die Presspassung an der Verbindung 49 wird eine gute Wärmeleitung zwischen dem Grundkörper 29 und den einzelnen Ringkörpern 51, 52 sichergestellt.In 9 a connection 49 between the base body 29 and the ring bodies 51, 52 is indicated by a line. The connection 49 can be designed as a press fit. The press fit at the connection 49 ensures good heat conduction between the base body 29 and the individual ring bodies 51, 52.

In 10 ist ein Verbindungselement 50 zwischen dem Grundkörper 29 und den Ringkörpern 51, 52 angedeutet. Durch das Verbindungselement 50 können die Ringkörper 51, 52 sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung positioniert und festgehalten werden. Zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung können die Ringkörper 51, 52 auch noch stoffschlüssig mit dem Verbindungselement 50 verbunden werden. Das Verbindungselement 50 wiederum ist vorteilhaft durch eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung an dem Grundkörper 29 befestigt.In 10 a connecting element 50 between the base body 29 and the ring bodies 51, 52 is indicated. By means of the connecting element 50, the ring bodies 51, 52 can be positioned and held in place both in the radial direction and in the axial direction. In addition to the positive connection, the ring bodies 51, 52 can also be materially connected to the connecting element 50. The connecting element 50 in turn is advantageously fastened to the base body 29 by a non-positive and/or material connection.

In 11 sieht man, dass der Bund 40 und der Trennsteg 45 radial außen an dem Grundkörper 29 des Gastemperierrings 24 eine Einströmausnehmung 41 und eine Ausströmausnehmung 42 begrenzen. Durch Pfeile 43 und 44 ist in 11 angedeutet, wie Gas axial zugeführt und axial abgeführt wird. Durch Pfeile 61, 62 und 63 ist angedeutet, wie das zugeführte Gas in Umfangsrichtung an der mit den Ringkörpern 51, 52 dargestellten zweiten Temperierkanalgeometrie 21 entlang geführt wird.In 11 one can see that the collar 40 and the separating web 45 delimit an inflow recess 41 and an outflow recess 42 radially on the outside of the base body 29 of the gas temperature control ring 24. By arrows 43 and 44 is in 11 indicated how gas is supplied axially and removed axially. Arrows 61, 62 and 63 indicate how the supplied gas is guided in the circumferential direction along the second temperature control channel geometry 21 shown with the ring bodies 51, 52.

Im in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Gastemperierring 24 eine fast vollständige Umschlingung von dreihundertsechzig Grad auf. Anders als dargestellt, ist es auch möglich, dass die Einströmausnehmung 41 und die Ausströmausnehmung 42 in Umfangsrichtung einen größeren Abstand aufweisen. Dann verkleinert sich die Umschlingung entsprechend und kann auch zweihundertsiebzig Grad, einhundertachtzig Grad oder auch nur neunzig Grad umfassen.Im in 11 In the exemplary embodiment shown, the gas temperature control ring 24 has an almost complete wrap of three hundred and sixty degrees. Contrary to what is shown, it is also possible for the inflow recess 41 and the outflow recess 42 to be at a greater distance in the circumferential direction. The wrap then reduces accordingly and can also cover two hundred and seventy degrees, one hundred and eighty degrees or even just ninety degrees.

In 12 ist durch Pfeile 65 und 66 angedeutet, dass ein Einlass auch um einhundertachtzig Grad in Umfangsrichtung versetzt zu einem Auslass angeordnet werden kann. Durch diese diametrale Anordnung teilt sich die Strömung im Einlassbereich und fließt von dort in zwei Richtungen zum Auslass, wie in 12 durch Pfeile 67, 68 und 69, 70 angedeutet ist. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht unter anderem darin, dass auf den Quersteg oder Trennsteg verzichtet werden kann.In 12 is indicated by arrows 65 and 66 that an inlet can also be arranged one hundred and eighty degrees circumferentially offset from an outlet. This diametrical arrangement causes the flow to split in the inlet area and flow from there in two directions to the outlet, as in 12 is indicated by arrows 67, 68 and 69, 70. The advantage of this exemplary embodiment is, among other things, that the crossbar or divider can be dispensed with.

In den 13 bis 15 ist ein Ausführungsbeispiel des Gastemperierrings 24 dargestellt, bei dem Strukturkörper 73, 74 an den Ringkörpern 51, 52 die Gestalt von Dreiecken aufweisen. Ansonsten entspricht das in den 13 bis 15 dargestellte Ausführungsbeispiel dem in den 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel des Gastemperierrings 24.In the 13 until 15 an exemplary embodiment of the gas temperature control ring 24 is shown, in which structural bodies 73, 74 on the ring bodies 51, 52 have the shape of triangles. Otherwise it corresponds to the 13 until 15 illustrated embodiment in the 4 until 7 illustrated embodiment of the gas temperature control ring 24.

Anders als dargestellt, können die Strukturkörper an den Ringkörpern auch andere Gestalten, insbesondere Gestalten von Vielecken, aufweisen. Darüber hinaus können die Strukturkörper in Umfangsrichtung gleichmäßige aber auch ungleichmäßige Abstände und geometrische Formen aufweisen. Darüber hinaus kann die Höhe der Strukturkörper über den Umfang variieren. Das gleiche gilt für die Breite der Ringkörper und der Strukturkörper. Des Weiteren können die Ringkörper mit ihren Strukturkörpern wellenförmig ausgeführt sein.Contrary to what is shown, the structural bodies on the ring bodies can also have other shapes, in particular shapes of polygons. In addition, the structural bodies can have uniform but also uneven distances and geometric shapes in the circumferential direction. In addition, the height of the structural bodies can vary over the circumference. The same applies to the width of the ring bodies and the structural bodies. Furthermore, the ring bodies with their structural bodies can be designed to be wave-shaped.

In den 16 bis 19 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem zwei Ringkörper 71, 72 miteinander kombiniert werden. Der Ringkörper 71 hat eine umlaufende erhabene Struktur in Gestalt einer Kreisringscheibe. Die erhabene Struktur wird nur durch den Trennkörper 57 unterbrochen, der zur Darstellung der Einströmausnehmung und der Ausströmausnehmung am dem Gastemperierring 24 dient.In the 16 until 19 An exemplary embodiment is shown in which two ring bodies 71, 72 are combined with one another. The ring body 71 has a surrounding raised structure in the form of an annular disk. The raised structure is only interrupted by the separating body 57, which serves to represent the inflow recess and the outflow recess on the gas temperature control ring 24.

Der Ringkörper 72 ist, wie man in 16 sieht, ganz ohne Struktur ausgeführt. Der Ringkörper 72 umfasst nur den Trennkörper 58, der zur Darstellung des Trennstegs an dem Gastemperierring 24 dient. In 19 sieht man, dass sich durch die paarweise Anordnung der Ringkörper 71, 72 im Wechsel eine radial nach außen offene zweite Temperierkanalgeometrie 21 mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung zwischen der Einströmausnehmung und der Ausströmausnehmung verlaufenden Gaskanälen 35 ergibt.The ring body 72 is, as shown in 16 looks, executed without any structure. The ring body 72 only includes the separating body 58, which serves to represent the separating web on the gas temperature control ring 24. In 19 It can be seen that the pairwise arrangement of the ring bodies 71, 72 alternately results in a second temperature control channel geometry 21 which is open radially outwards and has a plurality of gas channels 35 running in the circumferential direction between the inflow recess and the outflow recess.

In den 20 bis 22 ist ein Ausführungsbeispiel des Gastemperierring 24 gezeigt, bei dem die radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie 21 mit nur einem Typ Ringkörper 75 realisiert wird. Einer der Ringkörper 75 ist in 20 alleine dargestellt. Zur Darstellung der Temperierkanalgeometrie 21 werden die Ringkörper 75 beim Stapeln auf dem Grundkörper 29 abwechselnd verdreht, wodurch sich die Bereiche mit dem Trennkörper 57 überlappen, um den Trennsteg darzustellen, der den Einlass und den Auslass für das Gas im Zusammenspiel mit dem Gehäuse druckdicht voneinander trennt.In the 20 until 22 an exemplary embodiment of the gas temperature control ring 24 is shown, in which the temperature control channel geometry 21, which is open radially outwards, is realized with only one type of ring body 75. One of the ring bodies 75 is in 20 shown alone. To represent the temperature control channel geometry 21, the ring bodies 75 are alternately rotated when stacked on the base body 29, whereby the areas with the separating body 57 overlap in order to represent the separating web, which separates the inlet and the outlet for the gas from one another in a pressure-tight manner in interaction with the housing .

In den 23 bis 27 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Strukturkörper 53, 54 an den Ringkörpern 51, 52 an ihren freien Enden in axialer Richtung umgebogen werden. Daraus ergeben sich in axialer Richtung angeordnete Laschen 77, 78 an den Strukturkörpern 53, 54. Die in den 24 und 25 ausschnittsweise perspektivisch dargestellten Ringkörper 51, 52 werden wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen auf einen in 23 dargestellten Grundkörper 29 gestapelt. Der in 23 dargestellte Grundkörper 29 entspricht dem in 3 dargestellten Grundkörper 29 und ist ebenfalls mit einem Bund 40 ausgestattet.In the 23 until 27 An exemplary embodiment is shown in which the structural bodies 53, 54 on the ring bodies 51, 52 are bent in the axial direction at their free ends. This results in tabs 77, 78 arranged in the axial direction on the structural bodies 53, 54. The ones in the 24 and 25 Ring bodies 51, 52 shown in detail in perspective are, as in the previous exemplary embodiments, placed on an in 23 shown base body 29 stacked. The in 23 Basic body 29 shown corresponds to that in 3 shown base body 29 and is also equipped with a collar 40.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102018201162 A1 [0002]
DE 102014224774 A [0002]

Claims

Gas supply device (1) with a shaft (7), which is rotatably mounted in a housing (15) about an axis of rotation (13), and with a temperature control device (11), which includes a medium temperature control (12) surrounding the shaft (7), which is combined with a gas temperature control (20), characterized in that the temperature control device (11) has a temperature control sleeve (14) with a first temperature control channel geometry (18) which is designed to guide the flow of a temperature control medium and is open radially outwards and for temperature control of gas one with a second radial one a gas temperature control ring (24) provided with a temperature control channel geometry (21) open to the outside, which delimits the first temperature control channel geometry (18) radially on the inside and/or axially and is delimited radially on the outside by a housing body (16), the gas temperature control ring (24) having a sleeve-like base body ( 29), which is combined with ring bodies (51,52; 71,72; 75), which serve to represent the second temperature control channel geometry (21) which is open radially outwards.

Gas supply device after Claim 1 , characterized in that the sleeve-like base body (29) has the shape of a straight circular cylinder jacket.

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve-like base body (29) has a collar (40) at one end.

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the annular bodies (51,52; 71,72; 75) are connected to the sleeve-like base body (29) in a material-locking and/or non-positive manner.

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the ring bodies (51,52;71,72;75) are positively connected to the sleeve-like base body (29).

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the annular bodies (51,52; 71,72; 75) have the shape of annular disks (55,56) with an inner diameter which, apart from a manufacturing clearance and/or assembly clearance, is one Outer diameter of the sleeve-like base body (29) corresponds.

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the ring bodies (51, 52; 71, 72; 75) have separating bodies (57, 58) which project radially outwards and which form a separating web (45) on the gas temperature control ring (24). serve, the separating web (45) separating an inflow recess (41) for the gas from an outflow recess (42) for the gas on the outside of the sleeve-like base body (29).

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the ring bodies (51,52; 71,72; 75) have structural bodies (53,54; 73,74) projecting radially outwards, which are used to represent the second temperature control channel geometry which is open radially outwards ( 21) serve on the gas temperature control ring (24).

Gas supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas temperature control ring (24) has at least two types of ring bodies (51.52; 71.72; 75) with differently designed structural bodies (53.54; 73.74).

Gas temperature control ring (24), in particular sleeve-like base body (29) and/or ring body (51,52; 71,72; 75), for a gas supply device (1) according to one of the preceding claims.