DE102022204860A1 - Gas supply device - Google Patents
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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) mit der Welle (7) funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbessern, umfasst die Temperiereinrichtung (11) erste Strömungskanäle für ein Temperiermedium und zweite Strömungskanäle für ein Gas, die im Sinne einer Parallelschaltung angeordnet sind.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) with the shaft (7) functionally and/or in terms of manufacturing technology, the temperature control device (11) comprises first flow channels for a temperature control medium and second flow channels for a Gas that are arranged in a parallel connection.
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
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 erste Strömungskanäle für ein Temperiermedium und zweite Strömungskanäle für ein Gas umfasst, die im Sinne einer Parallelschaltung angeordnet sind. 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. Durch die Parallelschaltung der ersten und zweiten Strömungskanäle wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle im Betrieb der Gaszuführvorrichtung gleichzeitig mit Temperiermedium und Gas durchströmt werden. Die Strömungskanäle verlaufen vorzugsweise nur in axialer Richtung. Je nach Ausführung kann aber zumindest ein Teil der Strömungskanäle auch in Umfangsrichtung beziehungsweise tangential durchströmt werden. Das gilt insbesondere für die vorzugsweise radial außen angeordneten zweiten Strömungskanäle. Sowohl die ersten als auch die zweiten Strömungskanäle verlaufen vorzugsweise geradlinig in einer Richtung ohne Umlenkungen. Dadurch kann der Druckverlust im Betrieb der Gaszuführvorrichtung in der Temperiereinrichtung sowohl beim Gas als auch beim Temperiermedium sehr gering gehalten werden. Gleichzeitig kann durch eine große Anzahl von Temperierflächen, die mit den parallel geschalteten Strömungskanälen realisiert werden können, eine große Wärmemenge abgeführt werden, vorzugsweise vom Gas in das Temperiermedium. Durch die Kombination der Gastemperierung und der Mediumtemperierung in einer gemeinsamen Temperiereinrichtung wird die Herstellung der Gaszuführvorrichtung vereinfacht und im Hinblick auf die Herstellkosten verbessert.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 first flow channels for a temperature control medium and second flow channels for a gas, which are arranged in a parallel connection. 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. By connecting the first and second flow channels in parallel, it is achieved in a simple manner that temperature control medium and gas flow through the first and second flow channels simultaneously during operation of the gas supply device. The flow channels preferably only run in the axial direction. Depending on the design, at least part of the flow channels can also flow through in the circumferential direction or tangentially. This applies in particular to the second flow channels, which are preferably arranged radially on the outside. Both the first and the second flow channels preferably run in a straight line in a direction without deflections. As a result, the pressure loss during operation of the gas supply device in the temperature control device can be kept very low, both for the gas and for the temperature control medium. At the same time, a large amount of heat can be dissipated, preferably from the gas into the temperature control medium, through a large number of temperature control surfaces, which can be implemented with the flow channels connected in parallel. By combining gas temperature control and medium temperature control in a common temperature control device, the production of the gas supply device is simplified and improved in terms of manufacturing costs.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle in axialer Richtung parallel zueinander angeordnet sind. Die ersten und die zweiten Strömungskanäle können sowohl gleichsinnig, das heißt in der gleichen Richtung, als auch gegensinnig, das heißt in entgegengesetzten Richtungen mit Gas und Temperiermedium durchströmt werden. Durch die parallele Anordnung der ersten und der zweiten Strömungskanäle wird die Herstellung vereinfacht. Insbesondere wird eine Herstellung eines gemeinsamen Bauteils, das sowohl die ersten als auch die zweiten Strömungskanäle begrenzt, ermöglicht, zum Beispiel durch Strangpressen.A preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the first and second flow channels are arranged parallel to one another in the axial direction. Gas and temperature control medium can flow through the first and second flow channels both in the same direction, i.e. in the same direction, and in opposite directions, i.e. in opposite directions. The parallel arrangement of the first and second flow channels simplifies production. In particular, it is possible to produce a common component that delimits both the first and the second flow channels, for example by extrusion.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Strömungskanäle radial innerhalb der zweiten Strömungskanäle angeordnet sind. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass die ersten Strömungskanäle radial außerhalb einer Wärmequelle, wie zum Beispiel einem zu kühlenden elektromotorischen Antrieb der Gaszuführvorrichtung, angeordnet werden können. So kann die im Betrieb von dem elektromotorischen Antrieb abgegebene Wärme auf einfache Art und Weise über das Temperiermedium abgeführt werden. Gleichzeitig kann zur Kühlung des Gases Wärme ebenfalls über das Temperiermedium abgeführt werden.A further preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the first flow channels are arranged radially within the second flow channels. This provides, among other things, the advantage that the first flow channels are located radially outside of a heat source, such as one to be cooled electric motor drive of the gas supply device, can be arranged. In this way, the heat given off by the electric motor drive during operation can be dissipated in a simple manner via the temperature control medium. At the same time, heat can also be dissipated via the temperature control medium to cool the gas.
Ein weiteres 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.A further 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.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle in oder an einer gemeinsamen Temperierhülse ausgebildet sind. Die Temperierhülse kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Die Temperierhülse kann vorteilhaft aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein, die im Hinblick auf die Temperierwirkung optimiert sind. Durch die Kombination der Gastemperierung und der Mediumtemperierung in der gemeinsamen Temperierhülse, insbesondere durch die Kombination eines Luftkühlers und eines Wasserkühlers in der gemeinsamen Temperierhülse, wird ein kostengünstig herstellbares Bauteil geschaffen. Bei einem Grundteil oder Grundkörper der gemeinsamen Temperierhülse handelt es sich vorzugsweise um ein Einzelteil, für dessen Herstellung das optimale Material hinsichtlich Wärmeleitung, Festigkeit, Fertigbarkeit und Herstellkosten ausgewählt werden kann. Dieses Einzelteil weist in axialer Richtung vorzugsweise einen konstanten Querschnitt auf, der durch ein Verfahren, wie zum Beispiel Strangpressen oder Kaltfließpressen hergestellt werden kann. Aufgrund dieser Herstellungsverfahren sind zunächst keine Hinterschnitte oder Absätze vorhanden. Diese werden erst in einem weiteren Fertigungsschritt, zum Beispiel durch Drehen oder Fräsen, in die gemeinsame Temperierhülse eingebracht. So können zum Beispiel Passungen oder Ringnuten für Dichtelemente, wie O-Ringe, in der gemeinsamen Temperierhülse erzeugt werden. Die ersten und die zweiten Strömungskanäle werden durch eines der genannten Verfahren zum Beispiel in Form von axial verlaufenden Stegen an der gemeinsamen Temperierhülse erzeugt.A further preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the first and second flow channels are formed in or on a common temperature control sleeve. The temperature control sleeve can be made in one piece or in several parts. The temperature control sleeve can advantageously be formed from different materials that are optimized with regard to the temperature control effect. The combination of gas temperature control and medium temperature control in the common temperature control sleeve, in particular by the combination of an air cooler and a water cooler in the common temperature control sleeve, creates a component that can be produced cost-effectively. A base part or base body of the common temperature control sleeve is preferably an individual part for the production of which the optimal material can be selected in terms of heat conduction, strength, manufacturability and manufacturing costs. This individual part preferably has a constant cross section in the axial direction, which can be produced by a process such as extrusion or cold extrusion. Due to these manufacturing processes, there are initially no undercuts or heels. These are only introduced into the common temperature control sleeve in a further production step, for example by turning or milling. For example, fits or annular grooves for sealing elements, such as O-rings, can be created in the common temperature control sleeve. The first and second flow channels are created by one of the methods mentioned, for example in the form of axially extending webs on the common temperature control sleeve.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Temperierhülse eine in radialer und in Umfangsrichtung geschlossene erste Temperierleitgeometrie für das Temperiermedium und eine zweite Temperierleitgeometrie für das Gas aufweist. Durch die in radialer und in Umfangsrichtung geschlossene erste Temperierleitgeometrie wird auf einfache Art und Weise eine hohe Dichtigkeit für das Temperiermedium sichergestellt. Die zweite Temperierleitgeometrie für das Gas kann geschlossen oder offen ausgeführt sein. Durch die in radialer Richtung geschlossene erste Temperierleitgeometrie wird auf einfache Art und Weise eine gewünschte Trennung zwischen dem Temperiermedium und dem Gas sichergestellt.A further preferred exemplary embodiment of the gas supply device is characterized in that the common temperature control sleeve has a first temperature control geometry for the temperature control medium that is closed in the radial and circumferential directions and a second temperature control geometry for the gas. The first temperature control geometry, which is closed in the radial and circumferential directions, ensures a high level of sealing for the temperature control medium in a simple manner. The second temperature control geometry for the gas can be designed to be closed or open. The first temperature control geometry, which is closed in the radial direction, ensures a desired separation between the temperature control medium and the gas in a simple manner.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperierleitgeometrie für das Gas in der gemeinsamen Temperierhülse in radialer und in Umfangsrichtung geschlossen ist. Dadurch wird die Abdichtung der Temperiereinrichtung mit der Gastemperierung und der Mediumtemperierung in der Gaszuführvorrichtung erheblich vereinfacht.A further preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the second temperature control geometry for the gas in the common temperature control sleeve is closed in the radial and circumferential directions. This considerably simplifies the sealing of the temperature control device with the gas temperature control and the medium temperature control in the gas supply device.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperierleitgeometrie für das Gas in der gemeinsamen Temperierhülse in Umfangsrichtung geschlossen und in radialer Richtung durch einen Gehäusekörper geschlossen ist. Dadurch werden sowohl die Herstellung als auch die Montage der Temperiereinrichtung vereinfacht. Der Gehäusekörper hat vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels, der die in radialer Richtung zunächst offene zweite Temperierleitgeometrie für das Gas umgibt. So kann gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung auch ein radialer Abstand zwischen der zweiten Temperierleitgeometrie für das Gas und dem Gehäusekörper vorgesehen werden. Das kann Vorteile beim Umströmen der zweiten Temperierleitgeometrie mit Gas bezüglich des Druckverlustes und/oder der Wärmeabfuhr aus dem Gas mit sich bringen.A further preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the second temperature control geometry for the gas in the common temperature control sleeve is closed in the circumferential direction and closed in the radial direction by a housing body. This simplifies both the production and assembly of the temperature control device. The housing body preferably essentially has the shape of a straight circular cylinder jacket, which surrounds the second temperature control geometry for the gas, which is initially open in the radial direction. According to a further aspect of the invention, a radial distance can also be provided between the second temperature control geometry for the gas and the housing body. This can bring advantages when gas flows around the second temperature control geometry in terms of pressure loss and/or heat dissipation from the gas.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Ringraum zur Aufnahme der gemeinsamen Temperierhülse umfasst, wobei der Ringraum zusätzliche Ringkanäle zum Zuführen und/oder Abführen des Temperiermediums und des Gases umfasst. So wird auf einfache Art und Weise eine axiale Durchströmung der Strömungskanäle mit dem Gas und dem Temperiermedium in einer Parallelschaltung ermöglicht.A further preferred embodiment of the gas supply device is characterized in that the housing comprises an annular space for receiving the common temperature control sleeve, the annular space comprising additional annular channels for supplying and/or discharging the temperature control medium and the gas. This makes it possible in a simple manner for the gas and the temperature control medium to flow axially through the flow channels in a parallel connection.
Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Temperierhülse für eine vorab beschriebene Gaszuführvorrichtung ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle durch ein Strangpressverfahren in der Temperierhülse dargestellt werden. In dem Strangpressverfahren können die parallel angeordneten axialen Strömungskanäle für das Gas und das Temperiermedium kostengünstig in der Temperierhülse erzeugt werden. In weiteren Bearbeitungsschritten kann die Temperierhülse dann zum Beispiel spanend bearbeitet werden, um eine gewünschte Passung oder Abdichtung in dem Gehäuse der Gaszuführvorrichtung zu ermöglichen.In a method for producing a temperature control sleeve for a previously described gas supply device, the above-mentioned task is alternatively or additionally achieved in that the first and second flow channels are formed in the temperature control sleeve by an extrusion process. In the extrusion process, the parallel axial flow channels for the gas and the temperature control medium can be generated cost-effectively in the temperature control sleeve. In further processing steps, the temperature control sleeve can then be machined, for example, in order to enable a desired fit or seal in the housing of the gas supply device.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Temperierhülse und/oder ein Gehäuse, insbesondere einen Gehäusekörper, für eine vorab beschriebene Gaszuführvorrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.The invention further relates to a temperature control sleeve and/or a housing, in particular a housing 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 Gaszuführvorrichtung mit einer Kühleinrichtung, die eine Kühlmediumkühlung umfasst, die mit einer Luftkühlung kombiniert ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt; -
2 eine Temperierhülse der in1 dargestellten Gaszuführvorrichtung 1 mit einer geschlossenen Innenstruktur, einer geschlossenen Zwischenstruktur und einer offenen Außenstruktur in einer Vorderansicht; -
3 eine perspektivische Darstellung der Temperierhülse aus2 ; -
4 einen vergrößerten Ausschnitt aus1 mit Pfeilen zur Veranschaulichung von Wärmeströmen sowie einer Gasströmung und einer Mediumströmung durch die mit der Temperierhülse ausden 2 und3 realisierten Temperiereinrichtung; die -
5 und6 ähnliche Darstellungen wie inden 2 und3 einer Temperierhülse mit einer geschlossenen Außenstruktur; -
7 eine ähnliche Darstellung wie in4 mit zusätzlichen Drosselelementen; -
8 eine perspektivische Darstellung eines derDrosselelemente aus 7 ; -
9 eine ähnliche Darstellung wie in4 , wobei das Temperiermedium über einen kombinierten Verteil- und Dichtkörper zugeführt wird; -
10 eine ähnliche Darstellung wie in9 mit einem radialen Spalt zwischen der Temperierhülse und einem Gehäusekörper; und die -
11 bis 13 perspektivische Darstellungen einer Temperierhülse gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
-
1 a schematic representation of a gas 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 temperature control sleeve in1 illustrated gas supply device 1 with a closed internal structure, a closed intermediate structure and an open external structure in a front view; -
3 a perspective view of thetemperature control sleeve 2 ; -
4 an enlarged section1 with arrows to illustrate heat flows as well as a gas flow and a medium flow through thetemperature control sleeve 2 and3 realized temperature control device; the -
5 and6 similar representations as in the2 and3 a temperature control sleeve with a closed external structure; -
7 a similar representation as in4 with additional throttle elements; -
8th a perspective view of one of thethrottle elements 7 ; -
9 a similar representation as in4 , whereby the temperature control medium is supplied via a combined distribution and sealing body; -
10 a similar representation as in9 with a radial gap between the temperature control sleeve and a housing body; and the -
11 until13 Perspective views of a temperature control sleeve according to further exemplary embodiments.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
In
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
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 Spiralgehäusen 5, 6 angeordnet, die ebenfalls Teile des Gehäuses 15 darstellen.The
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
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
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
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 Temperierleitgeometrie 18.The
Die als Luftkühlung ausgeführte Gastemperierung 20 umfasst eine zweite Temperierleitgeometrie 21. Die zweite Temperierleitgeometrie 21 ist zusammen mit der ersten Temperierleitgeometrie 18 mit Hilfe einer Temperierhülse 30 realisiert. Die Temperierhülse 30 ist in einem Ringraum 25 angeordnet, der in dem Gehäuse 15 mit dem Gehäusekörper 16 ausgespart ist. Der Ringraum 25 wird radial innen von einem Stator des elektromotorischen Antriebs 2 begrenzt. Radial außen wird der Ringraum 25 von dem Gehäusekörper 16 des Gehäuses 15 begrenzt.The gas temperature control 20, designed as air cooling, comprises a second
Der Ringraum 25 umfasst zwei Ringkanäle 26, 27, über die Kühlmedium und Gas zugeführt und abgeführt werden. Der Ringraum 25 mit den Ringkanälen 26, 27 wird in
In den
Die Temperierhülse 30 umfasst in allen Ausführungsbeispielen eine geschlossene Innenstruktur 35. Die geschlossene Innenstruktur 35 wird zum Beispiel mit einem hülsenartigen Grundkörper dargestellt, der die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels hat. Die geschlossene Innenstruktur 35 begrenzt die ersten Strömungskanäle 31 radial innen.In all exemplary embodiments, the
Radial außen werden die ersten Strömungskanäle 31 von einer geschlossenen Zwischenstruktur 36 begrenzt. Die geschlossene Zwischenstruktur 36 hat ebenfalls die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. Die geschlossene Zwischenstruktur 36 begrenzt darüber hinaus die zweiten Strömungskanäle 32 in radialer Richtung. In axialer Richtung sind die ersten und die zweiten Strömungskanäle 31, 32 offen.The
Bei dem in den
Bei dem in den
Die in den
In den
Gas und Temperiermedium werden parallel zueinander gleichsinnig an den beiden Temperierleitgeometrien 18 und 21 entlang durch die Temperierhülse 30 geführt. Die Einlasskammer 45 für das Temperiermedium wird von einem Verteilerelement 49 begrenzt. Ein Dichtring 59 ist axial zwischen der Einlasskammer 46 für das Gas und der Einlasskammer 45 für das Temperiermedium angeordnet. Durch einen Pfeil 51 ist angedeutet, wie im Betrieb der Gaszuführvorrichtung 1 Wärme von einem Stator 50 des elektromotorischen Antriebs 2 an das Temperiermedium abgegeben wird. Durch einen Pfeil 52 ist angedeutet, wie Wärme vom Gas an das Temperiermedium abgegeben wird.Gas and temperature control medium are guided parallel to each other in the same direction along the two
Zur Abdichtung zwischen der Temperierhülse 30 und dem Gehäuse 15 dienen Dichtelemente 53, 54. Ein Dichtelement 55 dient zur Abdichtung zwischen der Temperierhülse 30 und dem Verteilerelement 49. Ein Dichtelement 56 dient zur Abdichtung zwischen der Temperierhülse 30 und dem Dichtring 59. Ein Dichtelement 57 dient zur Abdichtung zwischen dem Dichtring 59 und dem Gehäusekörper 16. Ein Dichtelement 58 dient zur Abdichtung zwischen dem Verteilerelement 49 und dem Gehäusekörper 16. Die Dichtelemente 53 bis 58 sind zum Beispiel als O-Ringe ausgeführt und in entsprechenden Ringnuten aufgenommen.
Anders als dargestellt, ist es auch möglich, die Strömungsrichtung des Temperiermediums oder des Gases zwischen Einlass 41, 42 und Auslass 43, 44 umzudrehen. Dann würde die Temperiereinrichtung 11 mit der Temperierhülse 30 gegensinnig durchströmt. Anders als in
Die Einlasskammer 45 für das Temperiermedium wird in der Regel nur über einen Einlassquerschnitt am Einlass 41 gespeist. Daraus ergibt sich in der Einlasskammer 45 eine ungleichmäßige Druckverteilung, wodurch die ersten Strömungskanäle nicht gleichmäßig befüllt werden. Ebenso ist die Auslasskammer 47 für das Temperiermedium in der Regel nur mit einem Auslassquerschnitt am Auslass 43 verbunden. Das führt ebenfalls zu einer ungleichmäßigen Befüllung der ersten Strömungskanäle.The
Um die Drücke in der Einlasskammer 45 und der Auslasskammer 47 für das Temperiermedium zu vergleichmäßigen und somit eine homogene Befüllung der ersten Strömungskanäle zu erzielen, werden, wie man in
In
Die Drosselquerschnitte 66 können alle den gleichen Querschnitt aufweisen. Die Drosselquerschnitte 66 können aber auch voneinander abweichende Gestalten oder Geometrien aufweisen. Darüber hinaus ist es möglich, nicht jedem Strömungskanal einen einzelnen Drosselquerschnitt 66 zuzuweisen. Mehrere Drosselquerschnitte können zum Beispiel in Form eines Langlochs zusammengefasst werden.The
In
In
Eine entsprechende Umströmung der Temperierhülse 30 ist in
Die in den
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102018201162 A1 [0002]DE 102018201162 A1 [0002]
- DE 102014224774 A [0002]DE 102014224774 A [0002]
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