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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.
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Stand der Technik
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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.
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Offenbarung der Erfindung
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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.
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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 Temperierleitgeometrie und zum Temperieren von Gas einen mit einer zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie versehenen Gastemperierring umfasst, der die erste Temperierleitgeometrie begrenzt und radial außen von einem Gehäusekörper begrenzt wird, wobei der Gastemperierring einen hülsenartigen Grundkörper umfasst, der der mit einem aus einem ebenen Blechausgangsmaterial gebildeten Leitblech kombiniert ist, das zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie Gasleitelemente umfasst, die einstückig mit dem ebenen Blechausgangsmaterial verbunden sind, wobei das Leitblech den hülsenartigen Grundkörper des Gastemperierrings umgibt. Der hülsenartige Grundkörper stellt eine Art Grundring dar. Die Gasleitelemente dienen dazu, die Temperierung des an der zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie entlang geleiteten Gases zu verbessern. Der Grundring ist geometrisch sehr einfach aufgebaut und kann so kostengünstig, zum Beispiel durch einen Drehprozess, hergestellt werden. Die Gasleitelemente können unterschiedliche Formen oder Gestalten aufweisen. Die Gasleitelemente können in dem ebenen Blechausgangsmaterial zum Beispiel durch Lasern, Stanzen oder Ätzen erzeugt werden. Die erste radial nach außen offene Temperierleitgeometrie umfasst Temperiermediumleitstrukturen, zum Beispiel Temperiermediumkanäle, die von einem vorzugsweise flüssigen Temperiermedium durchströmt werden. Die erste Temperierleitgeometrie begrenzt die Temperiermediumleitstrukturen an der Temperierhülse vorzugsweise radial innen und in axialer Richtung. Radial außen werden die Temperiermediumleitstrukturen von der Temperierhülse nicht begrenzt. Die Begrenzung der Temperiermediumleitstrukturen der ersten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie erfolgt zumindest in einem axialen Abschnitt durch den Gastemperierring. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die erste radial nach außen offene Temperierleitgeometrie 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 Temperierleitgeometrie 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 Temperierleitgeometrie, die an der Temperierhülse ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich begrenzt der Gastemperierring die erste Temperierleitgeometrie 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 Temperierleitgeometrie mit Gas umströmt. 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.
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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 Temperierleitgeometrie 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 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 zum Beispiel mindestens ein Temperiermediumkanal ausgebildet, durch den das temperierte Temperiermedium, zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Gemisch, fließt. Zwischen dem Mittelteil und dem Außenteil ist eine Gasleitstruktur, die zum Beispiel mindestens einen Gaskanal umfasst, ausgebildet, durch den zu kühlendes Gas strömt. Um die beiden Temperierleitgeometrien abzudichten, sind vorteilhaft Dichtungen, wie O-Ringe, vorgesehen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitelemente als aus dem ebenen Blechausgangsmaterial ausgeschnittenen Leitfinnen ausgeführt sind, die sich zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie aufstellen, wenn das Leitblech auf den hülsenartigen Grundkörper des Gastemperierrings aufgebracht wird. So wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass die Gasleitelemente in der radial nach außen offenen zweiten Temperierleitgeometrie von dem Gas umströmt werden. Durch die aufgestellten Leitfinnen wird die Temperieroberfläche an der zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie des Gastemperierrings effektiv vergrößert. Darüber hinaus wird eine thermische Grenzschicht in der an der zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie entlang geführten Gasströmung gestört, so dass die aus dem Gas abgeführte Wärmemenge wirksam erhöhte werden kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem ebenen Blechausgangsmaterial ausgeschnittenen Leitfinnen an einer Verbindungslinie einstückig mit dem ebenen Blechausgangsmaterial verbunden sind. Die Verbindungslinie verläuft im eigebauten Zustand des Gastemperierrings vorzugsweise in axialer Richtung. So wird auf einfache Art und Weise beim Biegen des Blechausgangsmaterials das gewünschte Aufstellen der Gasleitelemente ermöglicht. Zwischen den einstückigen Verbindungen der Leitfinnen mit dem ebenen Blechausgangsmaterial stellen Abschnitte der Verbindungslinie Biegelinien an dem gebogenen Leitblech dar. Die Leitfinnen können unterschiedliche Gestalten aufweisen. So können die Leitfinnen zum Beispiel die Gestalt von Dreiecken oder Vierecken aufweisen. Die Leitfinnen können alle die gleiche Gestalt aufweisen. Die Leitfinnen können aber auch unterschiedliche Gestalten aufweisen.
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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 eine gewünschte fluidische Trennung zwischen den beiden Temperierleitgeometrien realisiert werden, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermedium und dem Gas zu ermöglichen, und umgekehrt.
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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 Temperierleitgeometrie 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 des Leitblechs vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein 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 das Abführen des Gases an dem Gastemperierring ermöglicht. Das Gas wird vorteilhaft in Umfangsrichtung an der zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie des Gastemperierrings entlang geführt. Das Temperiermedium wird radial innerhalb des Gastemperierrings vorteilhaft ebenfalls im Wesentlichen in Umfangsrichtung an der ersten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie innen an dem Gastemperierring entlang geführt. So wird auf einfache Art und Weise ein effektiver Wärmeaustausch zwischen dem Gas und dem Temperiermedium ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Trennsteg einstückig mit dem Leitblech verbunden ist. Dadurch wird die Herstellung des Gastemperierrings weiter vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem hülsenartigen Grundkörper verbunden ist. So wird auf einfache Art und Weise ein stabiler Verbund zwischen dem Leitblech und dem hülsenartigen Grundkörper geschaffen.
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Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Gastemperierrings für eine vorab beschriebene Gaszuführvorrichtung ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Gasleitelemente in dem ebenen Blechausgangsmaterial erzeugt werden, um das Leitblech darzustellen, wobei sich die Gasleitelemente aufstellen, wenn das Leitblech mit den Gasleitelementen gebogen wird. So kann die zweite radial nach außen offene Temperierleitgeometrie auf einfache Art und Weise kostengünstig an dem Gastemperierring erzeugt werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech mit dem hülsenartigen Grundkörper verbunden wird. Die Verbindung zwischen dem Leitblech und dem hülsenartigen Grundkörper ist vorzugsweise stoffschlüssig ausgeführt. Die Verbindung kann durch Schweißen oder Löten erfolgen. Je nach Ausführung kann die Verbindung auch durch Kleben erfolgen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech an Endabschnitten zusammengefügt wird. Das Zusammenfügen der Endabschnitte des Leitblechs erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig und/oder formschlüssig.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Gastemperierring, insbesondere einen hülsenartigen Grundkörper und/oder ein Leitblech, für eine vorab beschriebene Gaszuführvorrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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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 eine perspektivische Darstellung eines hülsenartigen Grundkörpers, der in Kombination mit einem Leitblech aus einem ebenen Blechausgangsmaterial zur Darstellung einer radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie an einem Gastemperierring in dem in den 1 und 2 gezeigten Verdichter dient; die
- 4 bis 6 zwei Ausführungsbeispiele des ebenen Blechausgangsmaterials und die
- 7 bis 10 perspektivische Darstellungen zur Veranschaulichung der Herstellung des Gastemperierrings mit dem hülsenartigen Grundkörper und dem ebenen Blechausgangsmaterial.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Temperierleitgeometrie 18.
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Die erste radial nach außen offene Temperierleitgeometrie 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 Temperierleitgeometrie 18 der Kühlmediumkühlung 12 wird größtenteils durch den Gehäusekörper 16 und zu einem kleinen Teil durch die Luftkühlung 20 begrenzt.
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Die Luftkühlung 20 umfasst eine zweite ebenfalls radial nach außen offene Temperierleitgeometrie 21 mit einer Vielzahl von Gaskanälen 22, insbesondere Luftkanälen, die von Gasleitstrukturen begrenzt werden. Die radial nach außen offene Temperierleitgeometrie 21 der Luftkühlung 20 wird radial außen durch den Gehäusekörper 16 begrenzt.
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In 2 sieht man, dass die Temperierleitgeometrie 18 der Kühlmediumkühlung 12 radial innen von einem hülsenartigen Grundkörper 23 der Motorkühlhülse 14 begrenzt wird. Analog wird die Temperierleitgeometrie 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.
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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.
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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.
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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.
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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 eine Gasleitstruktur, zum Beispiel ein Luftkanal, für das zu temperierende, insbesondere zu kühlende Gas, zum Beispiel Luft.
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In 2 sieht man, dass der Gastemperierring 24, der auch als Luftkühlring bezeichnet werden kann, eine Vielzahl von Gasleitstrukturen, die auch als Luftleitstrukturen bezeichnet werden, umfasst. Die Gasleitstrukturen werden, wie im Folgenden mit Bezug auf die 3 bis 10 beschrieben wird, mit Hilfe eines Leitblechs 60 an dem Gastemperierring 24 realisiert, um die zweite Temperierleitgeometrie 21 darzustellen.
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Radial außen zwischen der zweiten Temperierleitgeometrie 21 und dem Gehäusekörper 16 können, wie in 2 nur durch ein Bezugszeichen angedeutet ist, Druckausgleichsspalte 31 vorgesehen werden, die einen Druckausgleich zwischen einzelnen Gaskanälen, die von den Gasleitstrukturen begrenzt werden, 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.
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In 3 ist der hülsenartige Grundkörper 29 des Gastemperierrings 24 alleine perspektivisch dargestellt. Der Grundkörper 29 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. An einem Ende weist der Grundkörper 29 einen radial nach außen abstehenden Bund 40 auf. Der Bund 40 ist vorteilhaft mit einer Aufnahmenut zur Aufnahme der in 2 mit 25 bezeichneten Dichteinrichtung ausgestattet.
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In den 4 bis 6 ist ein ebenes Blechausgangsmaterial 50 dargestellt, aus dem Leitfinnen 53 ausgeschnitten sind. In den 4 und 5 haben die Leitfinnen 53 im Wesentlichen die Gestalt von langgezogenen Dreiecken. In 6 haben die Leitfinnen 53 die Gestalt von Rechtecken.
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Die Leitfinnen 53 können, anders als dargestellt, auch trapezförmig oder nahezu beliebig gestaltet sein. Wesentlich ist, dass die Leitfinnen 53 nur an einem Ende entlang einer in 4 dargestellten Verbindungslinie 54 mit dem ebenen Blechausgangsmaterial 50 verbunden sind. So können mit den Leitfinnen 53 Gasleitelemente 35; 36 realisiert werden, die sich aufstellen, wenn das ebene Blechausgangsmaterial 50 gebogen wird.
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Das ebene Blechausgangsmaterial 50 mit den ausgeschnittenen Leitfinnen hat die Gestalt eines länglichen Blechstreifens, der an seinen einander abgewandten Endabschnitten 51, 52 verbindbar ist, um das Leitblech 60 darzustellen.
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In 7 ist dargestellt, wie das ebene Blechausgangsmaterial 50 auf den hülsenartigen Grundkörper 29 aufgebracht wird. Zunächst wird der Endabschnitt 51 an dem hülsenartigen Grundkörper 29 befestigt, zum Beispiel durch Kleben, Schweißen oder Löten. Dann wird der aus dem ebenen Blechausgangsmaterial 50 gebildete Blechstreifen auf den hülsenartigen Grundkörper 29 aufgebracht. Dabei verbiegt sich das ebene Blechausgangsmaterial 50.
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In 8 ist gezeigt, wie sich die Leitfinnen 53 zur Darstellung der Gasleitelemente 35 außen an einer mit dem Leitblech 60 gebildeten kreiszylindermantelförmigen Gasleitfläche 49 aufstellen. Das ebene Blechausgangsmaterial 50 wird in seinem gebogenen Zustand mit den aufgestellten Gasleitelementen 35 als Leitblech 60 bezeichnet.
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In 9 ist der Gastemperierring 24 mit dem hülsenartigen Grundkörper 29 und dem stoffschlüssig mit diesem verbundenen Leitblech 60 mit den aufgestellten Gasleitelementen 35 perspektivisch dargestellt. Der Gastemperierring 24 begrenzt eine Einströmausnehmung 41 für das Gas und eine Ausströmausnehmung 42 für das Gas. Durch Pfeile 43 und 44 ist in 9 angedeutet, wie das Gas axial zugeführt und axial abgeführt wird.
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Die Einströmausnehmung 41 und die Ausströmausnehmung 42 werden in axialer Richtung von dem Bund 40 begrenzt. Radial innen werden die Einströmausnehmung 41 und die Ausströmausnehmung 42 von den Endabschnitten 51 und 52 begrenzt. Radial außen werden die Einströmausnehmung 41 und die Ausströmausnehmung 42 im eingebauten Zustand des Gastemperierrings 24 von dem Gehäusekörper 16 begrenzt.
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Zwischen der Einströmausnehmung 41 und der Ausströmausnehmung 42 ist ein Trennsteg 45 ausgebildet. Der Trennsteg 45 ist, wie man in 9 sieht, durch einen Kragen 55 dargestellt, der von dem Endabschnitt 52 des Leitblechs 60 abgewinkelt ist. Der Endabschnitt 52 ist stoffschlüssig mit einer Verbindungslasche 56 verbunden, die von dem Endabschnitt 51 ausgeht und durch einen entsprechenden Schlitz in dem Endabschnitt 52 hindurchgesteckt ist. Darüber hinaus ist die Verbindungslasche 56 stoffschlüssig mit dem Endabschnitt 52 verbunden.
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In 9 ist darüber hinaus durch Pfeile 61 bis 63 angedeutet, wie das über die Einströmausnehmung 41 zugeführte Gas in Umfangsrichtung an der zweiten Temperierleitgeometrie 21 mit den aufgestellten Gasleitelementen 35 entlang geführt wird. In 9 weist der Gastemperierring 24 eine fast vollständige Umschlingung von dreihundertsechzig Grad zwischen der Einströmausnehmung 41 und der Ausströmausnehmung 42 auf.
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Anders als dargestellt, ist es auch möglich, dass die Einströmausnehmung 41 und die Ausströmausnehmung 42 auf dem Umfang weiter voneinander beabstandet sind. Dann verkleinert sich die Umschlingung entsprechend und kann zum Beispiel zweihundertsiebzig Grad, einhundertachtzig Grad oder neunzig Grad in der Umschlingung aufweisen.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, die Einströmausnehmung 41 und die Ausströmausnehmung 42 diametral anzuordnen. Dadurch teilt sich die Strömung im Einlassbereich auf und fließt von dort in zwei Richtungen am Umfang des Leitblechs 60 entlang zum Auslass. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass auf den Trennsteg verzichtet werden kann.
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In 10 ist gezeigt, dass das Leitblech 60 auch vor dem Fügen mit dem hülsenartigen Grundkörper 29 aus dem ebenen Blechausgangsmaterial 50 gebogen werden kann. Durch einen Pfeil 65 ist in 10 angedeutet, dass das so gebogene Leitblech 60 axial mit dem hülsenartigen Grundkörper 29 gefügt wird, bis das gebogene Leitblech 60 an dem Bund 40 anschlägt.
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Die Gasleitelemente 35, 36 mit den sich aufstellenden Leitfinnen 53 können in Richtung einer längeren Blechseite die gleiche oder auch voneinander abweichende Länge aufweisen. Die Breite der Leitfinnen 53 kann in Richtung der kürzeren Blechseite gleich sein oder voneinander abweichen. Zudem können die Abstände der Leitfinnen 53 in Umfangs- und/oder Achsrichtung identisch sein oder unterschiedlich. Die geometrische Form oder Gestalt der Leitfinnen 53 kann in Umfangs- und/oder Achsrichtung beliebig kombiniert werden. So kann das ebene Blechausgangsmaterial 50 beispielsweise eine Mischung aus dreieckigen, quadratischen und trapezförmigen Konturen aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018201162 A1 [0002]
- DE 102014224774 A [0002]
