WO2013152837A1 - Gas-jet pump for conveying a gas flow - Google Patents

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WO2013152837A1
WO2013152837A1 PCT/EP2013/000964 EP2013000964W WO2013152837A1 WO 2013152837 A1 WO2013152837 A1 WO 2013152837A1 EP 2013000964 W EP2013000964 W EP 2013000964W WO 2013152837 A1 WO2013152837 A1 WO 2013152837A1
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WO
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flow
jet pump
gas
gas jet
fuel cell
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/000964
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German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf-Peter Essling
Stefan Pfitzer
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/16—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/46—Arrangements of nozzles
    • F04F5/461—Adjustable nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a gas jet pump for conveying a gas stream through an injected propellant gas stream according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a fuel cell system with such a gas jet pump.
  • a fuel cell system is known.
  • a gas jet pump is specified, which is designed to promote a gas flow through an injected propellant gas stream.
  • the part of the gas jet pump in which the energy input from the propellant gas stream to the gas stream to be conveyed takes place by means of momentum exchange and / or an intake vacuum is referred to as an ejector, the part via which the
  • Propellant gas stream is injected into the gas jet pump, as an injector. This already known from the general state of the art construction is driven according to the invention in the generic document via a propellant gas stream, which of the
  • Propellant jet is passed through the injector before injection.
  • Pulsation device the pressure and / or the flow rate of the propellant gas stream is changed so that it is injected pulsed. As a result, an improvement in the delivery rate of the gas jet pump is achieved.
  • a valve which is operated pulsed. It is clear to the person skilled in the art that this is presumably a pulsed solenoid valve, as is usual in such constructions.
  • Such a valve as a pulsation device in this case has a movable element, the valve body, on which the flow-through cross-section in the valve either completely releases or closes by striking the valve body to a valve seat.
  • intermediate positions of the valve are not provided, but would be possible in principle and are known in other valve types from the general state of the art.
  • Pulsation device is required, which closes the cross-section via a valve body or the like pulsating and releases. This is very complex with regard to the control since an active activation of the pulsation of this pulsation device has to take place. In order to adjust these according to the requirements of the system, it also requires a corresponding sensor. All of this is laborious and expensive.
  • Sensor and control also have the disadvantage that they are correspondingly error-prone and in the event of a defect of sensors and / or control, the functionality of the gas jet pump is no longer given. In addition, this requires an external source of energy.
  • the object of the present invention is now to provide a gas jet pump, which achieves a high efficiency by a pulsation of the propellant gas stream and avoids the disadvantages mentioned.
  • the solution according to the invention provides that the movable element automatically moves in a pulsating manner by means of a variable force and a counterforce caused by the flow.
  • This particularly advantageous embodiment of the invention thus allows the generation of a pulsating propellant gas stream, without actively by a controller
  • the pulsating propellant gas flow can thus be realized completely independently of the metering, which is ideally designed upstream. Via a movable element, which due to a variable force caused by the flow and a counterforce, which act against each other and cause a fluctuating force or pressure difference once in the direction of a force and once in the direction of the other force, pulsating moves.
  • the movable element is designed as a flap, which at one in the flow direction of the
  • Propellant gas flow front end outside the center of the flow of propellant gas flow is rotatably mounted. Such an eccentrically mounted flap will always experience a resultant force due to the inflow or flow in one direction.
  • the flap is first deflected in one direction until a
  • the weight of the flap and / or the force of a spring can additionally be designed as a counterforce in order to press the flap into the flow. This results in a pulsating movement of the flap. It thereby alternately releases the flow-through cross-section more or less, so that this results in a pulsating propellant gas flow.
  • the pulsation device has an outlet nozzle and a steering element which is freely movable in its distance from the outlet nozzle at least between a position closing the outlet nozzle and a position spaced from the outlet nozzle, the outlet nozzle being an outlet opening and having a projection corresponding to the deflection element, so that a more or less large flowed-through gap is formed between the deflection element and the projection of the outlet nozzle as a function of the automatically changing position of the deflection element.
  • This embodiment of the gas jet pump according to the invention uses the so-called hydrodynamic paradox to achieve a pulsating flow.
  • the deflecting element is arranged in front of the outlet nozzle, that it deflects the flow, whereby it flows through a narrow gap between the deflecting element and the outlet nozzle. The narrower this gap, the higher the deflecting element and the outlet nozzle.
  • Deflection element is thereby moved in the direction of the outlet opening of the outlet nozzle, whereby the gap is even smaller and the effect is further enhanced. At some point, the deflecting element closes the outlet nozzle. The flow then abruptly stops, it sets everywhere the ambient pressure, whereby the deflecting element is lifted again from the extension of the outlet nozzle. The re-forming flow gap is then again traversed by gas, the process described begins again. The process thereby calls a pulsating flow of
  • Propellant gas flow out which becomes high-frequency with increasing flow velocity of the gas.
  • Pulsation device is usable, it is provided that before the
  • Pulsation means a proportional valve is arranged as a metering valve.
  • a proportional valve which is ideal as a metering valve with regard to the control of the noise emissions caused and the accuracy of the metered volume flow, can be combined with the gas jet pump according to the invention, without thereby resulting in disadvantages in efficiency, as a result of the inventive design of the self-acting pulsation device regardless of the dosage pulsed propellant gas stream can be achieved.
  • a locking device is provided for fixing the movable element.
  • the movable element can be fixed. This is a shutdown of the pulsation in the above manner possible. This may be useful, for example, at higher loads or higher flow rates.
  • the fixation of the movable element takes place in a position largely releasing the flow. The fixation is thus carried out so that the movable element is preferably fixed in its maximum flow cross-section releasing end position, so as to be able to change from a pulsating gas flow to a continuous gas flow.
  • the propellant gas stream after the pulsation device can be introduced via at least two parallel nozzles into a region for the gas stream to be conveyed.
  • the per se known and described in the prior art ejector concept is extended in this particularly favorable embodiment of the gas jet pump by at least a second nozzle.
  • the use of several nozzles has the advantage that they can be controlled individually. They can then be switched so that either the one, or the other or both of the nozzles are flowed through depending on the required flow rate and depending on the available propellant gas stream. This results in a high degree of flexibility of the gas jet pump, so that not only does it work ideally at a predefined load, but several load points can be set within a single gas jet pump.
  • the gas jet pump according to the invention is highly flexible and allows with good
  • a preferred embodiment of the invention is therefore a fuel cell system with at least one fuel cell, wherein at least one exhaust gas of the fuel cell is returned from an output of the fuel cell via a recirculation line to an input of the fuel cell, and wherein at least one recirculation conveyor is arranged in the recirculation line.
  • Gas jet pump as at least one of the recirculation conveyors ideally complementary. It offers high efficiency with easier and more reliable
  • FIG. 1 shows a detail of a fuel cell system according to the invention
  • FIG. 2 shows a section through a possible embodiment of a gas jet pump according to the invention
  • FIG. 3 shows a possible embodiment of a pulsation device of a gas jet pump according to the invention
  • Fig. 5 shows a possible embodiment of a locking device.
  • a fuel cell system 1 is shown. It should be arranged in an exemplary indicated vehicle 2.
  • Fuel cell system forms a fuel cell 3. This is designed as a PEM fuel cell stack.
  • the fuel cell 3 comprises an anode chamber 4 and a cathode compartment 5.
  • the cathode compartment 5 is to be supplied with air as an oxygen supplier in a manner known per se.
  • the exhaust air from the cathode compartment 5 then reaches the environment.
  • This is very much simplified and purely exemplary to understand.
  • the anode chamber 4 of the fuel cell 3 is supplied as fuel hydrogen from a compressed gas storage 7.
  • the hydrogen passes through a metering valve 8, which is designed as a proportional valve, in the anode chamber 4 of the fuel cell 3.
  • Unconsumed hydrogen passes together with inert gas, in particular nitrogen, which flows through the membranes of the fuel cell from the cathode compartment 5 in the
  • Anodenraum 4 is diffused, and together with a portion of the product water of the fuel cell 3 via a recirculation line 9 back to the input of
  • Recirculation conveyor 10 is provided. This is formed in the embodiment shown here as a gas jet pump 10.
  • the gas jet pump 10 is thereby driven by the hydrogen from the compressed gas storage 7 as a propellant gas stream and ensures by pulse exchange and / or a negative pressure generated by the propellant gas flow that the exhaust gas from the recirculation line 9 is supplied together with the propellant gas stream to the anode compartment 4 of the fuel cell 3 again ,
  • a drain valve 11 is provided in the illustration of FIG. Since this is not relevant for the present invention, will not be discussed in more detail below.
  • the gas jet pump 10 itself can be designed, for example, as can be seen in the representation of FIG. It has a nozzle body 12, which in the exemplary embodiment illustrated here comprises two nozzle openings 13. Via these nozzle openings 13, the propellant gas stream is injected into the gas jet pump 10 downstream of the metering valve 8, via a pulsation device 14 which will be described in more detail later, and two optional valves 15.
  • the exhaust gas stream designated by A in the illustration in FIG. 2 flows through the recirculation line 9 into an acceleration region I, which is arranged downstream of the nozzle in the direction of flow of the propellant gas stream. About a so-called capture nozzle II, the gases then flow mixed. To promote the gas flow, two physical principles now come into play. On the one hand it comes to a pulse exchange of injected into the acceleration range I.
  • Propellant gas stream and the particles of the exhaust gas A which accelerate the exhaust gas A.
  • a negative pressure which also exerts a suction effect on the exhaust gas A.
  • the one nozzle opening 13 or the other nozzle opening 13 or both of the nozzle openings can be used through the two nozzle openings 13 in the nozzle 12 at different loads due to the switching means 15. As a result, different load conditions of the gas jet pump 10 can be adjusted.
  • the pulsation device 14 already mentioned and illustrated in FIGS. 1 and 2 is of decisive importance. It serves to the propellant gas stream after the metering valve 8 in a pulsating
  • the design of the pulsation device 14 is designed so that a movable element automatically moves in a pulsating manner by means of a variable force caused by the flow and an opposing force then building up.
  • the pulsation device 14 in the embodiment according to FIG. 3 essentially consists of a flap 16, which forms the movable element.
  • the flap 16 is ideally rotatably mounted on one side, namely from the direction of the inflowing propellant gas flow forward, ball-bearing.
  • an example here indicated spring 17 which is preferably designed as a torsion spring in the storage area, the flap 16 will move downwards at standstill of the fuel cell system 1. It then protrudes from the surge pressure chamber 18, in which it is arranged, via the connection to the line element 19 for the propellant gas flow into the flow of the propellant gas stream.
  • the pulsation device 14 is automatic and requires no influence via a control or regulation from the outside. Only spring force and weight of the flap 16 must be matched to the particular application in the construction of the pulsation device 14 and designed.
  • Pulsation device 14 to recognize. This uses the so-called hydrodynamic paradox.
  • an outlet nozzle 20 connects to the line element 19 for the inflowing propellant gas stream.
  • This consists of a nozzle opening 21, here practically the end of the conduit member 19, and a designated extension 22 part.
  • This can be formed for example as an annular disc.
  • the extension 22 has a different shape, for example the shape of a funnel.
  • a deflecting element 23 Following in the direction of flow to the outlet opening is a deflecting element 23. This corresponds in shape to the extension 22, so it is formed in the embodiment shown here as a circular disc.
  • the deflecting element 23 would then be formed accordingly in the manner of a cone.
  • the flow is deflected according to the exit from the outlet opening 22 accordingly.
  • the deflected flow then flows through the gap 24 recognizable in FIG. 4 between the deflecting element 23 and the extension 22 of the outlet nozzle 21. Due to the high flow velocity in the gap 24 prevails in the region of the gap 24, a smaller pressure than in the vicinity of the structure, and in particular in the region of the deflecting element 23 on his the
  • the deflecting element 23 is increasingly pressed in the direction of the outlet opening 21 as the flow velocity increases. As soon as the pressure is so high that the deflecting element 23 touches the extension 22, it closes the outlet opening 21 and the gap 24 falls away. As a result, the pressure between the extension 22 and the deflecting element 23 equalizes immediately to the prevailing pressure in the environment. The deflection element 23 is thereby no longer pressed in the direction of the extension 22, so that the gap 24 is formed again and the flow through the gap 24 begins again. With increasing flow then reduces the pressure in the gap 24 again, this is correspondingly smaller and the process described is repeated. The result is one after the
  • Pulsation device 14 pulsating propellant gas stream, which can then be injected via the nozzle 12 in the gas jet pump 10 accordingly.
  • the pulsation device 14 in both variants can be integrated directly into the structure of the gas jet pump 10, for example by the corresponding component being flanged there. Just as well, it is conceivable to spatially separate the pulsation device 14 and the gas jet pump 10 from each other and to connect with each other via a more or less long line element.
  • the locking device 25 via which the movable element, that is the flap 16 or the deflecting element 23, can be fixed.
  • the locking device 25 could be designed as an electromagnet when the movable element 16, 23 consists of a magnetizable material.
  • the flap 16 could be held in its upper position, or the deflecting element 23 in the maximum permeable gap 24 releasing
  • a possible embodiment of a mechanical locking device 25 is shown in the representation of FIG.
  • Such a locking device 25 may be arranged, for example, in the embodiment of the movable element as a flap 16 on the side facing away from the rotatable mounting of the flap 16 side of the shock pressure chamber 18.
  • the movable element as a deflecting element 23 would ideally be three or more evenly distributed over the circumference of the deflecting element 23 arranged Locking devices 25 possible.
  • the orientation of the representation is selected so that it substantially corresponds to the illustration in FIG.
  • the gap 24 in the embodiment shown in FIG. 5 would be understood below the movable element 16, 23 drawn there in its end position.
  • the pulsation of the movable element 16, 23 is indicated by the double arrow.
  • Locking device 25 has a pawl 26 which, for example, by the force of a spring 27 in the direction of the movable member 16, 23 is pressed when the movable member 16, 23 to be fixed. Since typically the position of the movable element 16, 23 at the time of activation of the locking device 25 is not known, the structure shown in Figure 5 is of particular advantage. If the movable element 16, 23 is already above the pawl 26, then it will remain there. If it is still below the pawl 26, then it is moved up against an inclined surface 28 of the pawl 26. The pawl 26 is pushed back against the force of the spring 27 and the movable member 16, 23 can pass through the pawl 26.
  • the pawl is then pressed back into the position shown in Figure 5 and the movable member 23 is held above the pawl 26.
  • an active control of the pawl 26 can take place via an actuator 29 so that it can be moved, for example, against the force of the spring 27 out of the engagement region of the movable element 16, 23, if the pulsation is not to be interrupted. A movement into the position shown in Figure 5 by the actuator 29 when needed is possible.
  • the locking device 25 can now be preferably used so that these from a certain predetermined volume flow, which typically one
  • the movable member 16, 23 can be released again via the actuator 29 and again a pulsed propellant gas stream can be provided by the pulsation device 14 in the conduit element 19.
  • a pulsed propellant gas stream can be provided by the pulsation device 14 in the conduit element 19.
  • Gas jet pump 10 as described in the illustration of Figure 2, use, but also in a gas jet pump with a single nozzle opening, or more juxtaposed gas jet pumps, which are each designed for different flow rates and interconnected in the manner of a register.
  • Pulsation device 14 has in one of the described embodiments, allows with minimal effort and with minimal space very good efficiency. It is therefore particularly suitable for use in the already mentioned vehicle 2.
  • the vehicle 2 may be in particular a passenger car, but also a rail-driven vehicle, an unmanned logistics vehicle, a ship or the like.
  • the fuel cell 3 may provide the electric power for this vehicle 2.
  • the power can be used on the one hand for the electronics of a vehicle electrical system. However, it should be provided in particular as a drive power for the vehicle 2.

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Abstract

Gas-jet pump (10) for conveying a gas flow (A) by an injected propellant gas flow, having a pulsation device (14) upstream of the injection in the flow direction of the propellant gas flow, by which pulsation device the pressure and/or volumetric flow of the propellant gas flow can be varied. The pulsation device (14) has a movable element (16, 23) which constricts a throughflow cross section for the gas flow to a greater or lesser extent by way of the movement of said movable element (16, 23). The movable element (16, 23) moves automatically in a pulsing manner as a result of a variable force which is caused via the flow and a counterforce with respect to said variable force.

Description

Gasstrahlpumpe zum Fördern eines Gasstroms  Gas jet pump for conveying a gas stream
Die Erfindung betrifft eine Gasstrahlpumpe zum Fördern eines Gasstroms durch einen eingespritzten Treibgasstrom nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Gasstrahlpumpe. The invention relates to a gas jet pump for conveying a gas stream through an injected propellant gas stream according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1. The invention also relates to a fuel cell system with such a gas jet pump.
Aus der gattungsgemäßen DE 10 2004 049 165 B4 ist ein Brennstoffzellensystem bekannt. Zur Rezirkulation eines Abgases, insbesondere des Anodenabgases des Brennstoffzellensystems, ist eine Gasstrahlpumpe angegeben, welche zur Förderung eines Gasstroms durch einen eingespritzten Treibgasstrom ausgebildet ist. In der Erfindung ist dabei der Teil der Gasstrahlpumpe, in welcher der Energieeintrag von dem Treibgasstrom auf den zu fördernden Gasstrom durch Impulsaustausch und/oder einen Ansaugunterdruck erfolgt, als Ejektor bezeichnet, der Teil, über welchen der From the generic DE 10 2004 049 165 B4 a fuel cell system is known. For recirculation of an exhaust gas, in particular of the anode exhaust gas of the fuel cell system, a gas jet pump is specified, which is designed to promote a gas flow through an injected propellant gas stream. In the invention, the part of the gas jet pump in which the energy input from the propellant gas stream to the gas stream to be conveyed takes place by means of momentum exchange and / or an intake vacuum is referred to as an ejector, the part via which the
Treibgasstrom in die Gasstrahlpumpe eingespritzt wird, als Injektor. Dieser bereits aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Aufbau wird gemäß der Erfindung in der gattungsgemäßen Schrift über einen Treibgasstrom angetrieben, welcher der Propellant gas stream is injected into the gas jet pump, as an injector. This already known from the general state of the art construction is driven according to the invention in the generic document via a propellant gas stream, which of the
Gasstrahlpumpe über eine Pulsationseinrichtung in Strömungsrichtung des Gas jet pump via a pulsation device in the flow direction of the
Treibgasstrahls vor der Einspritzung durch den Injektor geleitet wird. Durch die Propellant jet is passed through the injector before injection. By the
Pulsationseinrichtung wird der Druck und/oder der Volumenstrom des Treibgasstroms verändert, sodass dieser pulsiert eingespritzt wird. Dadurch wird eine Verbesserung der Förderleistung der Gasstrahlpumpe erzielt. In der gattungsgemäßen Patentschrift ist dabei als beispielhafte Pulsationseinrichtung lediglich ein Ventil angegeben, welches pulsiert betrieben wird. Dem Fachmann ist klar, dass es sich hierbei vermutlich um ein pulsiert angesteuertes Magnetventil handelt, wie es bei derartigen Aufbauten üblich ist. Ein solches Ventil als Pulsationseinrichtung weist dabei ein bewegliches Element, den Ventilkörper, auf, welches den durchströmbaren Querschnitt in dem Ventil entweder vollkommen freigibt oder durch ein Anschlagen des Ventilkörpers an einem Ventilsitz verschließt. Zwischenstellungen des Ventils sind zwar nicht vorgesehen, wären aber prinzipiell möglich und sind bei anderen Ventiltypen aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Pulsation device, the pressure and / or the flow rate of the propellant gas stream is changed so that it is injected pulsed. As a result, an improvement in the delivery rate of the gas jet pump is achieved. In the generic patent specification is given as an exemplary pulsation only a valve, which is operated pulsed. It is clear to the person skilled in the art that this is presumably a pulsed solenoid valve, as is usual in such constructions. Such a valve as a pulsation device in this case has a movable element, the valve body, on which the flow-through cross-section in the valve either completely releases or closes by striking the valve body to a valve seat. Although intermediate positions of the valve are not provided, but would be possible in principle and are known in other valve types from the general state of the art.
Dieser Aufbau in der gattungsgemäßen Schrift hat nun den Nachteil, dass er zur Erzeugung eines pulsierenden Treibgasstroms eine aktiv angesteuerte This structure in the generic document now has the disadvantage that it is actively driven to produce a pulsating propellant gas stream
Pulsationseinrichtung benötigt, welche über einen Ventilkörper oder dergleichen den Querschnitt pulsierend verschließt und freigibt. Dies ist hinsichtlich der Ansteuerung sehr komplex, da ein aktives Ansteuern der Pulsation dieser Pulsationseinrichtung erfolgen muss. Um diese entsprechend den Anforderungen des Systems einstellen zu können, bedarf es ferner einer entsprechenden Sensorik. All dies ist aufwändig und teuer. Pulsation device is required, which closes the cross-section via a valve body or the like pulsating and releases. This is very complex with regard to the control since an active activation of the pulsation of this pulsation device has to take place. In order to adjust these according to the requirements of the system, it also requires a corresponding sensor. All of this is laborious and expensive.
Sensorik und Steuerung haben darüber hinaus den Nachteil, dass diese entsprechend fehleranfällig sind und im Falle eines Defekts von Sensorik und/oder Steuerung die Funktionalität der Gasstrahlpumpe nicht mehr gegeben ist. Zusätzlich wird hierfür eine externe Energiequelle benötigt. Sensor and control also have the disadvantage that they are correspondingly error-prone and in the event of a defect of sensors and / or control, the functionality of the gas jet pump is no longer given. In addition, this requires an external source of energy.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Gasstrahlpumpe anzugeben, welche durch eine Pulsation des Treibgasstroms einen hohen Wirkungsgrad erzielt und die genannten Nachteile vermeidet. The object of the present invention is now to provide a gas jet pump, which achieves a high efficiency by a pulsation of the propellant gas stream and avoids the disadvantages mentioned.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Gasstrahlpumpe mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und According to the invention this object is achieved by a gas jet pump with the features in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments and
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Außerdem löst ein Brennstoffzellensystem mit einer derartigen Gasstrahlpumpe die Aufgabe. Vorteilhafte Weiterbildungen hiervon ergeben sich aus dem abhängigen Unteranspruch. Further developments of the gas jet pump according to the invention will become apparent from the dependent claims. In addition, a fuel cell system with such a gas jet pump solves the problem. Advantageous developments thereof will become apparent from the dependent subclaim.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht es vor, dass das bewegliche Element sich selbsttätig durch eine über die Strömung verursachte veränderliche Kraft und eine Gegenkraft pulsierend bewegt. The solution according to the invention provides that the movable element automatically moves in a pulsating manner by means of a variable force and a counterforce caused by the flow.
Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung erlaubt also die Erzeugung eines pulsierenden Treibgasstroms, ohne dass aktiv durch eine Steuerung This particularly advantageous embodiment of the invention thus allows the generation of a pulsating propellant gas stream, without actively by a controller
beziehungsweise Regelung in die Strömung des Treibgasstroms eingegriffen werden muss. Der pulsierende Treibgasstrom kann damit vollkommen unabhängig von der Dosierung, welche idealerweise vorgelagert ausgebildet ist, realisiert werden. Über ein bewegliches Element, welches sich aufgrund einer durch die Strömung verursachten veränderlichen Kraft und einer Gegenkraft, welche gegeneinander wirken und eine schwankende Kraft beziehungsweise Druckdifferenz einmal in Richtung der einen Kraft und einmal in Richtung der anderen Kraft verursachen, pulsierend bewegt. or control are intervened in the flow of the propellant gas stream got to. The pulsating propellant gas flow can thus be realized completely independently of the metering, which is ideally designed upstream. Via a movable element, which due to a variable force caused by the flow and a counterforce, which act against each other and cause a fluctuating force or pressure difference once in the direction of a force and once in the direction of the other force, pulsating moves.
Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der According to a particularly favorable and advantageous development of
erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe ist es dabei vorgesehen, dass das bewegliche Element als Klappe ausgebildet ist, welche an einem in Strömungsrichtung des Gas jet pump according to the invention, it is provided that the movable element is designed as a flap, which at one in the flow direction of the
Treibgasstroms vorderen Ende außerhalb der Mitte der Strömung des Treibgasstroms drehbeweglich befestigt ist. Eine solche außermittig befestigte Klappe wird immer eine resultierende Kraft aufgrund der An- bzw. Umströmung in eine Richtung erfahren. Propellant gas flow front end outside the center of the flow of propellant gas flow is rotatably mounted. Such an eccentrically mounted flap will always experience a resultant force due to the inflow or flow in one direction.
Dadurch wird die Klappe zunächst in der einen Richtung abgelenkt, bis sich ein As a result, the flap is first deflected in one direction until a
Kräftegleichgewicht einstellt. Von der Trägheit wird sie etwas über dieses Force equilibrium sets. From the sluggishness she becomes something about this
Kräftegleichgewicht hinausbewegt und wird dann eine resultierende Kraft in die andere Richtung erfahren und sich so wieder zurückbewegen. Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung kann dabei zusätzlich die Gewichtskraft der Klappe und/oder die Kraft einer Feder als Gegenkraft ausgebildet sein, um die Klappe in die Strömung zu drücken. Damit ergibt sich eine pulsierende Bewegung der Klappe. Sie gibt dadurch den durchströmbaren Querschnitt abwechselnd mehr oder weniger stark frei, sodass dies einen pulsierenden Treibgasstrom zur Folge hat. Force balance is moved out and will then experience a resultant force in the other direction and thus move back again. According to a particularly favorable and advantageous development, the weight of the flap and / or the force of a spring can additionally be designed as a counterforce in order to press the flap into the flow. This results in a pulsating movement of the flap. It thereby alternately releases the flow-through cross-section more or less, so that this results in a pulsating propellant gas flow.
In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe kann es vorgesehen sein, dass die Pulsationseinrichtung eine Austrittsdüse und ein Lenkelement aufweist, welches in seinem Abstand zur Austrittsdüse zumindest zwischen einer die Austrittsdüse verschließenden und einer von der Austrittsdüse beabstandeten Position frei beweglich ist, wobei die Austrittsdüse eine Austrittsöffnung und einen mit dem Umlenkelement korrespondierenden Fortsatz aufweist, sodass sich zwischen dem Umlenkelement und dem Fortsatz der Austrittsdüse in Abhängigkeit der sich selbsttätig verändernden Position des Umlenkelements ein mehr oder weniger großer durchströmter Spalt ausbildet. In an alternative embodiment of the gas jet pump according to the invention, it may be provided that the pulsation device has an outlet nozzle and a steering element which is freely movable in its distance from the outlet nozzle at least between a position closing the outlet nozzle and a position spaced from the outlet nozzle, the outlet nozzle being an outlet opening and having a projection corresponding to the deflection element, so that a more or less large flowed-through gap is formed between the deflection element and the projection of the outlet nozzle as a function of the automatically changing position of the deflection element.
Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe nutzt dabei das sogenannte hydrodynamische Paradoxon, um eine pulsierende Strömung zu erzielen. Das Umlenkelement ist so vor der Austrittsdüse angeordnet, dass es die Strömung umlenkt, wodurch diese durch einen schmalen Spalt zwischen dem Umlenkelement und der Austrittsdüse strömt. Je schmaler dieser Spalt ist, desto höher ist die This embodiment of the gas jet pump according to the invention uses the so-called hydrodynamic paradox to achieve a pulsating flow. The deflecting element is arranged in front of the outlet nozzle, that it deflects the flow, whereby it flows through a narrow gap between the deflecting element and the outlet nozzle. The narrower this gap, the higher the
Strömungsgeschwindigkeit. Dadurch ergibt sich im Bereich zwischen dem Spalt und dem Fortsatz der Austrittsdüse ein geringerer Druck als in der Umgebung. Das Flow rate. This results in the region between the gap and the extension of the outlet nozzle, a lower pressure than in the environment. The
Umlenkelement wird dadurch in Richtung der Austrittsöffnung der Austrittsdüse bewegt, wodurch der Spalt noch kleiner und die Wirkung noch weiter verstärkt wird. Irgendwann verschließt das Umlenkelement die Austrittsdüse. Die Strömung bricht dann schlagartig ab, es stellt sich überall der Umgebungsdruck ein, wodurch das Umlenkelement wieder von dem Fortsatz der Austrittsdüse abgehoben wird. Der sich wieder ausbildende Strömungsspalt wird dann wieder von Gas durchströmt, der beschriebene Vorgang beginnt von Neuem. Der Vorgang ruft dadurch eine pulsierende Strömung des Deflection element is thereby moved in the direction of the outlet opening of the outlet nozzle, whereby the gap is even smaller and the effect is further enhanced. At some point, the deflecting element closes the outlet nozzle. The flow then abruptly stops, it sets everywhere the ambient pressure, whereby the deflecting element is lifted again from the extension of the outlet nozzle. The re-forming flow gap is then again traversed by gas, the process described begins again. The process thereby calls a pulsating flow of
Treibgasstroms hervor, die mit steigender Strömungsgeschwindigkeit des Gases hochfrequenter wird. Propellant gas flow out, which becomes high-frequency with increasing flow velocity of the gas.
In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe, welche für beide oben beschriebenen Ausführungsformen der In a particularly favorable and advantageous development of the gas jet pump according to the invention, which for both embodiments described above
Pulsationseinrichtung verwendbar ist, ist es vorgesehen, dass vor der Pulsation device is usable, it is provided that before the
Pulsationseinrichtung ein Proportionalventil als Dosierventil angeordnet ist. Ein solches Proportionalventil, welches als Dosierventil hinsichtlich der Ansteuerung der verursachten Geräuschemissionen und der Exaktheit des dosierten Volumenstroms ideal ist, kann mit der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe kombiniert werden, ohne dass hierdurch Wirkungsgradnachteile entstehen, da durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der selbsttätig wirkenden Pulsationseinrichtung unabhängig von der Dosierung ein pulsierter Treibgasstrom erzielt werden kann. Pulsation means a proportional valve is arranged as a metering valve. Such a proportional valve, which is ideal as a metering valve with regard to the control of the noise emissions caused and the accuracy of the metered volume flow, can be combined with the gas jet pump according to the invention, without thereby resulting in disadvantages in efficiency, as a result of the inventive design of the self-acting pulsation device regardless of the dosage pulsed propellant gas stream can be achieved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe kann es auch vorgesehen sein, dass eine Feststelleinrichtung zur Fixierung des beweglichen Elements vorgesehen ist. Über eine solche Feststelleinrichtung, welche insbesondere aktiv schaltbar ausgestattet sein kann, kann das bewegliche Element fixiert werden. Damit ist eine Abschaltung der Pulsation in der oben genannten Art und Weise möglich. Dies kann beispielsweise bei höheren Lasten beziehungsweise höheren Volumenströmen sinnvoll sein. In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung hiervon ist es dementsprechend vorgesehen, dass die Fixierung des beweglichen Elements in einer die Strömung weitgehend freigebenden Position erfolgt. Die Fixierung erfolgt also so, dass das bewegliche Element vorzugsweise in seiner den maximalen Strömungsquerschnitt freigebenden Endposition fixiert wird, umso von einem pulsierenden Gasstrom auf einen kontinuierlichen Gasstrom wechseln zu können. According to an advantageous embodiment of the gas jet pump according to the invention, it can also be provided that a locking device is provided for fixing the movable element. About such a locking device, which can be equipped in particular actively switchable, the movable element can be fixed. This is a shutdown of the pulsation in the above manner possible. This may be useful, for example, at higher loads or higher flow rates. In a very advantageous embodiment thereof, it is accordingly provided that the fixation of the movable element takes place in a position largely releasing the flow. The fixation is thus carried out so that the movable element is preferably fixed in its maximum flow cross-section releasing end position, so as to be able to change from a pulsating gas flow to a continuous gas flow.
In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe ist es ferner vorgesehen, dass der Treibgasstrom nach der Pulsationseinrichtung über wenigstens zwei parallele Düsen in einen Bereich für den zu fördernden Gasstrom einbringbar ist. Das an sich bekannte und aus dem Stand der Technik beschriebene Ejektorkonzept wird in dieser besonders günstigen Ausgestaltung der Gasstrahlpumpe um wenigstens eine zweite Düse erweitert. Die Verwendung von mehreren Düsen hat dabei den Vorteil, dass diese einzeln angesteuert werden können. Sie können dann so geschaltet werden, dass je nach benötigtem Fördervolumenstrom und je nach zur Verfügung stehendem Treibgasstrom entweder die eine, oder die andere oder beide der Düsen durchströmt werden. Hierdurch entsteht eine hohe Flexibilität der Gasstrahlpumpe, sodass diese nicht nur bei einer vordefinierten Last ideal arbeitet, sondern dass innerhalb einer einzigen Gasstrahlpumpe mehrere Lastenpunkte eingestellt werden können. In a further very favorable embodiment of the gas jet pump according to the invention, it is further provided that the propellant gas stream after the pulsation device can be introduced via at least two parallel nozzles into a region for the gas stream to be conveyed. The per se known and described in the prior art ejector concept is extended in this particularly favorable embodiment of the gas jet pump by at least a second nozzle. The use of several nozzles has the advantage that they can be controlled individually. They can then be switched so that either the one, or the other or both of the nozzles are flowed through depending on the required flow rate and depending on the available propellant gas stream. This results in a high degree of flexibility of the gas jet pump, so that not only does it work ideally at a predefined load, but several load points can be set within a single gas jet pump.
Die erfindungsgemäße Gasstrahlpumpe ist hochflexibel und erlaubt mit gutem The gas jet pump according to the invention is highly flexible and allows with good
Wirkungsgrad die Förderung eines Gasstroms durch einen Treibgasstrom. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist daher ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle, wobei zumindest ein Abgas der Brennstoffzelle von einem Ausgang der Brennstoffzelle über eine Rezirkulationsleitung zu einem Eingang der Brennstoffzelle zurückgeführt ist, und wobei in der Rezirkulationsleitung wenigstens eine Rezirkulationsfördereinrichtung angeordnet ist. Dieser Aufbau eines Efficiency the promotion of a gas flow through a propellant gas stream. A preferred embodiment of the invention is therefore a fuel cell system with at least one fuel cell, wherein at least one exhaust gas of the fuel cell is returned from an output of the fuel cell via a recirculation line to an input of the fuel cell, and wherein at least one recirculation conveyor is arranged in the recirculation line. This structure of a
Brennstoffzellensystems mit einer Anodenrezirkulation und/oder einer Fuel cell system with an anode recirculation and / or a
Kathodenrezirkulation lässt sich durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Cathode recirculation can be achieved by the use of the invention
Gasstrahlpumpe als zumindest eine der Rezirkulationsfördereinrichtungen ideal ergänzend. Sie bietet einen hohen Wirkungsgrad bei einfacher und zuverlässiger Gas jet pump as at least one of the recirculation conveyors ideally complementary. It offers high efficiency with easier and more reliable
Dosierbarkeit des Treibgasstroms und lässt sich dadurch ideal in dem Dosability of the propellant gas stream and can be ideal in the
Brennstoffzellensystem einsetzen. Der bevorzugte Einsatz innerhalb des Brennstoffzellensystems liegt dabei in der Use fuel cell system. The preferred use within the fuel cell system is in the
Verwendung als Rezirkulationsfördereinrichtung zur Rezirkulation des Abgases aus einem Anodenraum der Brennstoffzelle, wobei frischer der Brennstoffzelle zugeführter Brennstoff den Treibgasstrom für die Gasstrahlpumpe bildet. Dieser bevorzugte Einsatz als Rezirkulationsfördereinrichtung in einer sogenannten Anodenrezirkulation Use as a recirculation conveyor for recirculation of the exhaust gas from an anode compartment of the fuel cell, fresh fuel supplied to the fuel cell forming the propellant gas flow for the gas jet pump. This preferred use as a recirculation conveyor in a so-called anode recirculation
beziehungsweise einem Anodenloop ist ideal, da hier der hohe Wirkungsgrad eine entscheidende Rolle spielt und der typischerweise unter Druck mitgeführte Brennstoff, normalerweise Wasserstoff, ohnehin mit hohem Druck zur Verfügung steht, sodass der Antrieb der Gasstrahlpumpe innerhalb des Brennstoffzellensystems sehr energieeffizient erfolgen kann. or an anode loop is ideal, since the high efficiency plays a crucial role and the typically under pressure entrained fuel, usually hydrogen, is already available at high pressure, so that the drive of the gas jet pump within the fuel cell system can be very energy efficient.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe sowie des Brennstoffzellensystems gemäß der Erfindung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind. Further advantageous embodiments of the gas jet pump according to the invention and the fuel cell system according to the invention will become apparent from the remaining dependent subclaims and will be apparent from the embodiments, which are described in more detail below with reference to the figures.
Dabei zeigen: Showing:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem gemäß der Erfindung;  1 shows a detail of a fuel cell system according to the invention;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine mögliche Ausführungsform einer Gasstrahlpumpe gemäß der Erfindung; 2 shows a section through a possible embodiment of a gas jet pump according to the invention;
Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform einer Pulsationseinrichtung einer Gasstrahlpumpe gemäß der Erfindung;  3 shows a possible embodiment of a pulsation device of a gas jet pump according to the invention;
Fig. 4 eine mögliche alternative Ausführungsform einer Pulsationseinrichtung einer 4 shows a possible alternative embodiment of a pulsation device of a
Gasstrahlpumpe gemäß der Erfindung; und  Gas jet pump according to the invention; and
Fig. 5 eine mögliche Ausführungsform einer Feststelleinrichtung. Fig. 5 shows a possible embodiment of a locking device.
In der Darstellung der Figur 1 ist ein Brennstoffzellensystem 1 dargestellt. Es soll in einem beispielhaft angedeuteten Fahrzeug 2 angeordnet sein. Der Kern des In the illustration of Figure 1, a fuel cell system 1 is shown. It should be arranged in an exemplary indicated vehicle 2. The core of
Brennstoffzellensystems bildet eine Brennstoffzelle 3. Diese ist als PEM- Brennstoffzellenstack ausgebildet. Die Brennstoffzelle 3 umfasst einen Anodenraum 4 sowie einen Kathodenraum 5. Über eine angedeutete Luftfördereinrichtung 6 soll dem Kathodenraum 5 Luft als Sauerstofflieferant in an sich bekannter Art und Weise zugeführt werden. Die Abluft aus dem Kathodenraum 5 gelangt dann an die Umgebung. Dies ist sehr stark vereinfacht und rein beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich könnte zwischen Zuluft und Abluft noch ein Modul zum Austausch von Wärme und/oder Feuchtigkeit angeordnet sein, oder es kann im Bereich der Abluft eine Turbine angeordnet sein, um Energie aus der Abluft zurückzugewinnen. Fuel cell system forms a fuel cell 3. This is designed as a PEM fuel cell stack. The fuel cell 3 comprises an anode chamber 4 and a cathode compartment 5. By means of an indicated air conveyor 6, the cathode compartment 5 is to be supplied with air as an oxygen supplier in a manner known per se. The exhaust air from the cathode compartment 5 then reaches the environment. This is very much simplified and purely exemplary to understand. Of course, could between supply air and exhaust still a module for the exchange of heat and / or Be arranged moisture, or it may be located in the region of the exhaust air, a turbine to recover energy from the exhaust air.
Dem Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 wird als Brennstoff Wasserstoff aus einem Druckgasspeicher 7 zugeführt. Der Wasserstoff gelangt über ein Dosierventil 8, welches als Proportionalventil ausgebildet ist, in den Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3. Nicht verbrauchter Wasserstoff gelangt zusammen mit Inertgas, insbesondere Stickstoff, welcher durch die Membranen der Brennstoffzelle vom Kathodenraum 5 in den The anode chamber 4 of the fuel cell 3 is supplied as fuel hydrogen from a compressed gas storage 7. The hydrogen passes through a metering valve 8, which is designed as a proportional valve, in the anode chamber 4 of the fuel cell 3. Unconsumed hydrogen passes together with inert gas, in particular nitrogen, which flows through the membranes of the fuel cell from the cathode compartment 5 in the
Anodenraum 4 diffundiert ist, und zusammen mit einem Teil des Produktwassers der Brennstoffzelle 3 über eine Rezirkulationsleitung 9 zurück zum Eingang des Anodenraum 4 is diffused, and together with a portion of the product water of the fuel cell 3 via a recirculation line 9 back to the input of
Anodenraums 4, welchem das rezirkulierte Abgas zusammen mit frischem Wasserstoff zugeführt wird. Um die Druckverluste im Anodenraum 4 und in der Rezirkulationsleitung 9 auszugleichen, ist in an sich bekannter Art und Weise eine Anodenraums 4, where the recirculated exhaust gas is supplied together with fresh hydrogen. To compensate for the pressure losses in the anode chamber 4 and in the recirculation line 9, in a conventional manner a
Rezirkulationsfördereinrichtung 10 vorgesehen. Diese ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Gasstrahlpumpe 10 ausgebildet. Die Gasstrahlpumpe 10 wird dabei von dem Wasserstoff aus dem Druckgasspeicher 7 als Treibgasstrom angetrieben und sorgt durch Impulsaustausch und/oder einen durch den Treibgasstrom erzeugten Unterdruck dafür, dass das Abgas aus der Rezirkulationsleitung 9 zusammen mit dem Treibgasstrom dem Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 wieder zugeführt wird. Nun ist es so, dass sich in einer solchen Anodenrezirkulation mit der Zeit Wasser und inerte Gase anreichern. Diese müssen beispielsweise von Zeit zu Zeit oder in Abhängigkeit von entstandenen Stoffmengen und/oder Stoffkonzentrationen abgelassen werden. Hierfür ist in der Darstellung der Figur 1 ein Ablassventil 11 vorgesehen. Da dies für die hier vorliegende Erfindung nicht weiter relevant ist, wird darauf nachfolgend nicht näher eingegangen. Recirculation conveyor 10 is provided. This is formed in the embodiment shown here as a gas jet pump 10. The gas jet pump 10 is thereby driven by the hydrogen from the compressed gas storage 7 as a propellant gas stream and ensures by pulse exchange and / or a negative pressure generated by the propellant gas flow that the exhaust gas from the recirculation line 9 is supplied together with the propellant gas stream to the anode compartment 4 of the fuel cell 3 again , Now, in such an anode recirculation, water and inert gases accumulate over time. These must be drained, for example, from time to time or depending on the quantities of substances and / or substance concentrations produced. For this purpose, a drain valve 11 is provided in the illustration of FIG. Since this is not relevant for the present invention, will not be discussed in more detail below.
Die Gasstrahlpumpe 10 selbst kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie dies in der Darstellung der Figur 2 zu erkennen ist. Sie weist einen Düsenkörper 12 auf, welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Düsenöffnungen 13 umfasst. Über diese Düsenöffnungen 13 wird der Treibgasstrom nach dem Dosierventil 8, über eine später noch näher beschriebene Pulsationseinrichtung 14, und zwei optionale Ventile 15 in die Gasstrahlpumpe 10 eingedüst. Der in der Darstellung in der Figur 2 mit A bezeichnete Abgasstrom strömt durch die Rezirkulationsleitung 9 in einen Beschleunigungsbereich I, welche in Strömungsrichtung des Treibgasstroms nach der Düse angeordnet ist. Über eine sogenannte Fangdüse II strömen die Gase dann vermischt ab. Zur Förderung des Gasstroms kommen nun zwei physikalische Prinzipien zum Tragen. Einerseits kommt es zu einem Impulsaustausch des in den Beschleunigungsbereich I eingedüsten The gas jet pump 10 itself can be designed, for example, as can be seen in the representation of FIG. It has a nozzle body 12, which in the exemplary embodiment illustrated here comprises two nozzle openings 13. Via these nozzle openings 13, the propellant gas stream is injected into the gas jet pump 10 downstream of the metering valve 8, via a pulsation device 14 which will be described in more detail later, and two optional valves 15. The exhaust gas stream designated by A in the illustration in FIG. 2 flows through the recirculation line 9 into an acceleration region I, which is arranged downstream of the nozzle in the direction of flow of the propellant gas stream. About a so-called capture nozzle II, the gases then flow mixed. To promote the gas flow, two physical principles now come into play. On the one hand it comes to a pulse exchange of injected into the acceleration range I.
Treibgasstroms und der Partikel des Abgases A, welche das Abgas A beschleunigen. Außerdem kann durch die Querschnittsverengung im Bereich der Fangdüse II bei gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit des Treibgasstroms ein Unterdruck aufgebaut werden, welcher ebenfalls einen Ansaugeffekt auf das Abgas A ausübt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Gasstrahlpumpe 10 ist es nun speziell so, dass durch die zwei Düsenöffnungen 13 in der Düse 12 bei unterschiedlichen Lasten aufgrund der Schalteinrichtungen 15 entweder die eine Düsenöffnung 13 oder die andere Düsenöffnung 13 oder beide der Düsenöffnungen verwendet werden können. Dadurch lassen sich verschiedene Lastzustände der Gasstrahlpumpe 10 einstellen. Propellant gas stream and the particles of the exhaust gas A, which accelerate the exhaust gas A. In addition, can be constructed by the cross-sectional constriction in the region of the catching nozzle II at a constant flow rate of the propellant gas flow, a negative pressure, which also exerts a suction effect on the exhaust gas A. In the embodiment of the gas jet pump 10 shown here, it is specific that either the one nozzle opening 13 or the other nozzle opening 13 or both of the nozzle openings can be used through the two nozzle openings 13 in the nozzle 12 at different loads due to the switching means 15. As a result, different load conditions of the gas jet pump 10 can be adjusted.
Für die hier vorliegende Erfindung ist nun insbesondere die bereits erwähnte und in den Figuren 1 und 2 dargestellte Pulsationseinrichtung 14 von entscheidender Bedeutung. Sie dient dazu, den Treibgasstrom nach dem Dosierventil 8 in einen pulsierenden For the present invention, in particular the pulsation device 14 already mentioned and illustrated in FIGS. 1 and 2 is of decisive importance. It serves to the propellant gas stream after the metering valve 8 in a pulsating
Treibgasstrom zu verwandeln, um den Wirkungsrad der Gasstrahlpumpe 10 zu verbessern. Die Ausgestaltung der Pulsationseinrichtung 14 ist dabei so ausgebildet, dass ein bewegliches Element sich selbsttätig durch eine über die Strömung verursachte veränderliche Kraft und eine sich dann aufbauende Gegenkraft pulsierend bewegt. To convert propellant gas flow to improve the efficiency of the gas jet pump 10. The design of the pulsation device 14 is designed so that a movable element automatically moves in a pulsating manner by means of a variable force caused by the flow and an opposing force then building up.
In der Darstellung der Figur 3 ist ein erstes mögliches Ausführungsbeispiel für eine solche Pulsationseinrichtung 14 zu erkennen. Die Pulsationseinrichtung 14 in der Ausgestaltung gemäß Figur 3 besteht im Wesentlichen aus einer Klappe 16, welche das bewegliche Element bildet. Die Klappe 16 ist in idealer Weise auf einer Seite, und zwar aus Richtung des anströmenden Treibgasstroms vorne, kugelgelagert drehbeweglich befestigt. Über ihre Gewichtskraft und eventuell die Kraft einer hier beispielhaft angedeuteten Feder 17, welche vorzugsweise als Torsionsfeder im Bereich der Lagerung ausgebildet ist, wird sich die Klappe 16 im Stillstand des Brennstoffzellensystems 1 nach unten bewegen. Sie ragt dann aus der Stoßdruckkammer 18, in welcher sie angeordnet ist, über die Verbindung zu dem Leitungselement 19 für den Treibgasstrom in die Strömung des Treibgasstroms hinein. Sie staut die Strömung des Treibgasstroms dadurch auf. Mit höherem sich ausbildendem Staudruck nimmt die Kraft auf die Klappe 16 entgegen der Gewichtskraft und der Federkraft entsprechend zu, sodass die Klappe 16, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, in Richtung der Stoßdruckkammer 18 nach oben und in diese hinein bewegt wird. Dadurch kann der Treibgasstrom frei durch das Leitungselement 19 strömen und der Staudruck, welcher sich in Strömungsrichtung vor der Klappe 16 aufgebaut hat, baut sich entsprechend ab. Dadurch gewinnt wieder die Gegenkraft, hier also die In the illustration of Figure 3 is a first possible embodiment of such a pulsation device 14 can be seen. The pulsation device 14 in the embodiment according to FIG. 3 essentially consists of a flap 16, which forms the movable element. The flap 16 is ideally rotatably mounted on one side, namely from the direction of the inflowing propellant gas flow forward, ball-bearing. About her weight and possibly the force of an example here indicated spring 17, which is preferably designed as a torsion spring in the storage area, the flap 16 will move downwards at standstill of the fuel cell system 1. It then protrudes from the surge pressure chamber 18, in which it is arranged, via the connection to the line element 19 for the propellant gas flow into the flow of the propellant gas stream. It thereby accumulates the flow of propellant gas flow. With higher forming dynamic pressure increases the force on the flap 16 against the weight and the spring force accordingly, so that the flap 16, as indicated by the double arrow, is moved in the direction of the impact pressure chamber 18 upwards and into it. As a result, the propellant gas flow freely through the conduit member 19 flow and the back pressure, which has built up in the flow direction in front of the flap 16, builds off accordingly. This regains the counterforce, here so the
Gewichtskraft und die Federkraft auf die Klappe, die Überhand, sodass die Klappe wiederum in die Strömung hineingedrückt wird und der Ablauf von vorne beginnt. Weight and the spring force on the flap, the excess, so that the flap is again pressed into the flow and the process begins again.
Dadurch ergibt sich ein pulsierender Treibgasstrom. Bei niedrigen Lasten funktioniert dies hervorragend und die Klappe 16 führt eine pulsierende Bewegung aus, welche den pulsierenden Treibgasstrom erzielt. Bei höheren Lasten, bei denen eine Pulsation des Treibgasstroms nicht mehr unbedingt notwendig und teilweise sogar unerwünscht ist, wird die Klappe 16 durch den Strömungsdruck weitgehend offengehalten und verbleibt überwiegend im Bereich der Stoßdruckkammer 18. Sie beeinflusst die Strömung des Treibgasstroms dann nur noch minimal, sodass die Druckpulsationen mit höherer Strömungsgeschwindigkeit und höherem Volumenstrom des Treibgasstroms This results in a pulsating propellant gas flow. At low loads, this works well and the flap 16 performs a pulsating motion that achieves the pulsating propellant gas flow. At higher loads, in which a pulsation of the propellant gas flow is no longer necessary and sometimes even undesirable, the flap 16 is largely kept open by the flow pressure and remains predominantly in the area of the impact pressure chamber 18. It then influences the flow of the propellant gas flow only minimally, so the pressure pulsations with higher flow velocity and higher volume flow of the propellant gas stream
selbstregelnd abnehmen. Die Pulsationseinrichtung 14 ist dabei selbsttätig und benötigt keinerlei Einfluss über eine Steuerung oder Regelung von außen. Lediglich Federkraft und Gewichtskraft der Klappe 16 müssen auf den jeweiligen Anwendungsfall bei der Konstruktion der Pulsationseinrichtung 14 abgestimmt und ausgelegt werden. self-adjusting decrease. The pulsation device 14 is automatic and requires no influence via a control or regulation from the outside. Only spring force and weight of the flap 16 must be matched to the particular application in the construction of the pulsation device 14 and designed.
In der Darstellung der Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer In the illustration of Figure 4 is another embodiment of a
Pulsationseinrichtung 14 zu erkennen. Diese nutzt das sogenannte hydrodynamische Paradoxon. An das Leitungselement 19 für den anströmenden Treibgasstrom schließt sich hierbei eine Austrittsdüse 20 an. Diese besteht aus einer Düsenöffnung 21 , hier praktisch das Ende des Leitungselements 19, sowie einem als Fortsatz 22 bezeichneten Teil. Dieser kann beispielsweise als kreisringförmige Scheibe ausgebildet sein. Es wäre auch denkbar, dass der Fortsatz 22 eine andere Form, beispielsweise die Form eines Trichters, aufweist. In Strömungsrichtung auf die Austrittsöffnung folgend befindet sich ein Umlenkelement 23. Dieses korrespondiert in seiner Form mit dem Fortsatz 22, ist also in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als kreisförmige Scheibe ausgebildet. Bei der prinzipiell ebenso möglichen Ausgestaltung des Fortsatzes 22 in der Art des bereits erwähnten Trichters müsste das Umlenkelement 23 dann dementsprechend in der Art eines Kegels ausgebildet sein. Pulsation device 14 to recognize. This uses the so-called hydrodynamic paradox. In this case, an outlet nozzle 20 connects to the line element 19 for the inflowing propellant gas stream. This consists of a nozzle opening 21, here practically the end of the conduit member 19, and a designated extension 22 part. This can be formed for example as an annular disc. It would also be conceivable that the extension 22 has a different shape, for example the shape of a funnel. Following in the direction of flow to the outlet opening is a deflecting element 23. This corresponds in shape to the extension 22, so it is formed in the embodiment shown here as a circular disc. In principle also possible embodiment of the extension 22 in the manner of the aforementioned funnel the deflecting element 23 would then be formed accordingly in the manner of a cone.
Die Funktionalität der Pulsationseinrichtung 14 ist nun die, dass durch das The functionality of the pulsation device 14 is now that through the
Umlenkelement 23 die Strömung nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung 22 entsprechend umgelenkt wird. Die umgelenkte Strömung strömt dann durch den in Figur 4 erkennbaren Spalt 24 zwischen dem Umlenkelement 23 und dem Fortsatz 22 der Austrittsdüse 21 hindurch. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit in dem Spalt 24 herrscht im Bereich des Spalts 24 ein kleinerer Druck als in der Umgebung des Aufbaus, und insbesondere im Bereich des Umlenkelements 23 auf seiner der Deflection element 23, the flow is deflected according to the exit from the outlet opening 22 accordingly. The deflected flow then flows through the gap 24 recognizable in FIG. 4 between the deflecting element 23 and the extension 22 of the outlet nozzle 21. Due to the high flow velocity in the gap 24 prevails in the region of the gap 24, a smaller pressure than in the vicinity of the structure, and in particular in the region of the deflecting element 23 on his the
Austrittsöffnung 21 abgewandten Seite. Das Umlenkelement 23 wird dadurch mit steigender Strömungsgeschwindigkeit zunehmend in Richtung der Austrittsöffnung 21 gedrückt. Sobald der Druck so hoch wird, dass das Umlenkelement 23 den Fortsatz 22 berührt, verschließt es die Austrittsöffnung 21 und der Spalt 24 fällt weg. Dadurch gleicht sich der Druck zwischen dem Fortsatz 22 und dem Umlenkelement 23 sofort auf den in der Umgebung herrschenden Druck an. Das Umlenkelement 23 wird dadurch nicht mehr in Richtung des Fortsatzes 22 gedrückt, sodass der Spalt 24 wieder entsteht und die Strömung durch den Spalt 24 von Neuem beginnt. Mit zunehmender Strömung verringert sich dann der Druck im Spalt 24 wieder, dieser wird entsprechend kleiner und der beschriebene Vorgang wiederholt sich. Das Ergebnis ist ein nach der Outlet opening 21 opposite side. As a result, the deflecting element 23 is increasingly pressed in the direction of the outlet opening 21 as the flow velocity increases. As soon as the pressure is so high that the deflecting element 23 touches the extension 22, it closes the outlet opening 21 and the gap 24 falls away. As a result, the pressure between the extension 22 and the deflecting element 23 equalizes immediately to the prevailing pressure in the environment. The deflection element 23 is thereby no longer pressed in the direction of the extension 22, so that the gap 24 is formed again and the flow through the gap 24 begins again. With increasing flow then reduces the pressure in the gap 24 again, this is correspondingly smaller and the process described is repeated. The result is one after the
Pulsationseinrichtung 14 pulsierender Treibgasstrom, welcher dann entsprechend über die Düse 12 in die Gasstrahlpumpe 10 eingespritzt werden kann. Pulsation device 14 pulsating propellant gas stream, which can then be injected via the nozzle 12 in the gas jet pump 10 accordingly.
Die Pulsationseinrichtung 14 in beiden Varianten kann dabei unmittelbar in den Aufbau der Gasstrahlpumpe 10 mit integriert sein, beispielsweise indem das entsprechende Bauteil dort angeflanscht ist. Genau so gut ist es denkbar, die Pulsationseinrichtung 14 und die Gasstrahlpumpe 10 örtlich voneinander zu trennen und über ein mehr oder weniger langes Leitungselement miteinander zu verbinden. The pulsation device 14 in both variants can be integrated directly into the structure of the gas jet pump 10, for example by the corresponding component being flanged there. Just as well, it is conceivable to spatially separate the pulsation device 14 and the gas jet pump 10 from each other and to connect with each other via a more or less long line element.
In beiden beschriebenen Ausführungsformen der Pulsationseinrichtung 14 ist es denkbar und möglich, eine Feststelleinrichtung 25 vorzusehen, über welche sich das bewegliche Element, also die Klappe 16 oder das Umlenkelement 23, fixieren lässt. Beispielsweise könnte die Feststelleinrichtung 25 als Elektromagnet ausgebildet sein, wenn das bewegliche Element 16, 23 aus einem magnetisierbaren Material besteht. So könnte beispielsweise die Klappe 16 in ihrer oberen Position festgehalten werden, oder das Umlenkelement 23 in der den maximalen durchströmbaren Spalt 24 freigebenden In both described embodiments of the pulsation device 14, it is conceivable and possible to provide a locking device 25, via which the movable element, that is the flap 16 or the deflecting element 23, can be fixed. For example, the locking device 25 could be designed as an electromagnet when the movable element 16, 23 consists of a magnetizable material. Thus, for example, the flap 16 could be held in its upper position, or the deflecting element 23 in the maximum permeable gap 24 releasing
Position. Alternativ zu einer solchen Feststelleinrichtung 25 ist in der Darstellung der Figur 5 eine mögliche Ausführungsform einer mechanischen Feststelleinrichtung 25 dargestellt. Eine solche Feststelleinrichtung 25 kann beispielsweise bei der Ausgestaltung des beweglichen Elements als Klappe 16 auf der der drehbaren Lagerung der Klappe 16 abgewandten Seite der Stoßdruckkammer 18 angeordnet sein. Bei der Ausgestaltung des beweglichen Elements als Umlenkelement 23 wären idealerweise drei oder mehr gleichmäßig über den Umfang des Umlenkelements 23 verteilt angeordnete Feststelleinrichtungen 25 möglich. In der Darstellung der Figur 5 ist die Ausrichtung der Darstellung so gewählt, dass diese im Wesentlichen der Darstellung in Figur 3 entspricht. Bei der Verwendung mit dem Umlenkelement 23 als beweglichem Element wäre der Spalt 24 in der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform unterhalb des dort in seiner Endposition gezeichneten beweglichen Elements 16, 23 zu verstehen. Die Pulsation des beweglichen Elements 16, 23 ist durch den Doppelpfeil angedeutet. Die Position. As an alternative to such a locking device 25, a possible embodiment of a mechanical locking device 25 is shown in the representation of FIG. Such a locking device 25 may be arranged, for example, in the embodiment of the movable element as a flap 16 on the side facing away from the rotatable mounting of the flap 16 side of the shock pressure chamber 18. In the embodiment of the movable element as a deflecting element 23 would ideally be three or more evenly distributed over the circumference of the deflecting element 23 arranged Locking devices 25 possible. In the representation of FIG. 5, the orientation of the representation is selected so that it substantially corresponds to the illustration in FIG. When used with the deflection element 23 as a movable element, the gap 24 in the embodiment shown in FIG. 5 would be understood below the movable element 16, 23 drawn there in its end position. The pulsation of the movable element 16, 23 is indicated by the double arrow. The
Feststelleinrichtung 25 weist eine Sperrklinke 26 auf, welche beispielsweise durch die Kraft einer Feder 27 in Richtung des beweglichen Elements 16, 23 gedrückt wird, wenn das bewegliche Element 16, 23 fixiert werden soll. Da typischerweise die Position des beweglichen Elements 16, 23 zum Zeitpunkt der Aktivierung der Feststelleinrichtung 25 nicht bekannt ist, ist der in Figur 5 dargestellte Aufbau von besonderem Vorteil. Befindet sich das bewegliche Element 16, 23 bereits oberhalb der Sperrklinke 26, dann wird es dort verbleiben. Befindet es sich noch unterhalb der Sperrklinke 26, dann wird es nach oben gegen eine schräge Fläche 28 der Sperrklinke 26 bewegt. Die Sperrklinke 26 wird gegen die Kraft der Feder 27 zurückgeschoben und das bewegliche Element 16, 23 kann die Sperrklinke 26 passieren. Durch die Kraft der Feder 27 wird die Sperrklinke dann wieder in die in Figur 5 dargestellte Position gedrückt und das bewegliche Element 23 wird oberhalb der Sperrklinke 26 festgehalten. Zusätzlich kann über einen Aktuator 29 eine aktive Ansteuerung der Sperrklinke 26 erfolgen, sodass diese beispielsweise gegen die Kraft der Feder 27 aus dem Eingriffsbereich des beweglichen Elements 16, 23 bewegt werden kann, wenn die Pulsation nicht unterbrochen werden soll. Auch eine Bewegung in die in Figur 5 dargestellte Position durch den Aktuator 29 bei Bedarf ist möglich. Locking device 25 has a pawl 26 which, for example, by the force of a spring 27 in the direction of the movable member 16, 23 is pressed when the movable member 16, 23 to be fixed. Since typically the position of the movable element 16, 23 at the time of activation of the locking device 25 is not known, the structure shown in Figure 5 is of particular advantage. If the movable element 16, 23 is already above the pawl 26, then it will remain there. If it is still below the pawl 26, then it is moved up against an inclined surface 28 of the pawl 26. The pawl 26 is pushed back against the force of the spring 27 and the movable member 16, 23 can pass through the pawl 26. By the force of the spring 27, the pawl is then pressed back into the position shown in Figure 5 and the movable member 23 is held above the pawl 26. In addition, an active control of the pawl 26 can take place via an actuator 29 so that it can be moved, for example, against the force of the spring 27 out of the engagement region of the movable element 16, 23, if the pulsation is not to be interrupted. A movement into the position shown in Figure 5 by the actuator 29 when needed is possible.
Die Feststelleinrichtung 25 kann nun vorzugsweise so verwendet werden, dass diese ab einem gewissen vorgegebenen Volumenstrom, welcher typischerweise einer The locking device 25 can now be preferably used so that these from a certain predetermined volume flow, which typically one
vorgegebenen Last der Brennstoffzellensystems 1 entspricht, in die in Figur 5 dargestellte Position bewegt wird. Sobald das bewegliche Element 16, 23 die Sperrklinke 26 passiert, wird das bewegliche Element fixiert und kann nicht wieder in den Bereich der Strömung zurückfallen. Die Pulsation der Strömung in dem Leitungselement 19 wird dann aufgehoben und es kommt zu einer kontinuierlichen Durchströmung des predetermined load of the fuel cell system 1, is moved to the position shown in Figure 5. As soon as the movable element 16, 23 passes the pawl 26, the movable element is fixed and can not fall back into the region of flow. The pulsation of the flow in the line member 19 is then released and there is a continuous flow of the
Leitungselements 19. Sinkt der Volumenstrom in dem Leitungselement 19 Line element 19. If the volume flow in the line element 19 drops
beziehungsweise die Last der Brennstoffzelle 3 wieder ab, dann kann über den Aktuator 29 das bewegliche Element 16, 23 wieder freigegeben werden und es kann wieder ein pulsierter Treibgasstrom durch die Pulsationseinrichtung 14 in dem Leitungselement 19 bereitgestellt werden. Der beschriebene Aufbau lässt sich dabei selbstverständlich nicht nur bei einer or the load of the fuel cell 3 again, then the movable member 16, 23 can be released again via the actuator 29 and again a pulsed propellant gas stream can be provided by the pulsation device 14 in the conduit element 19. Of course, the structure described can be not only at a
Gasstrahlpumpe 10, wie sie in der Darstellung der Figur 2 beschrieben ist, einsetzen, sondern auch bei einer Gasstrahlpumpe mit einer einzigen Düsenöffnung, oder mehreren nebeneinander angeordneten Gasstrahlpumpen, welche jeweils für unterschiedliche Strömungsleistungen ausgebildet sind und in der Art eines Registers miteinander verschaltet werden. Gas jet pump 10, as described in the illustration of Figure 2, use, but also in a gas jet pump with a single nozzle opening, or more juxtaposed gas jet pumps, which are each designed for different flow rates and interconnected in the manner of a register.
Das Brennstoffzellensystem 1 mit der Gasstrahlpumpe 10, welche die The fuel cell system 1 with the gas jet pump 10, which the
Pulsationseinrichtung 14 in einer der beschriebenen Ausführungsformen aufweist, ermöglicht mit minimalem Aufwand und bei minimalem Bauraum einen sehr guten Wirkungsgrad. Es ist daher insbesondere für die Anwendung in dem bereits erwähnten Fahrzeug 2 geeignet. Das Fahrzeug 2 kann dabei insbesondere ein Personenkraftwagen, jedoch auch ein schienengetriebenes Fahrzeug, ein unbemanntes Logistikfahrzeug, ein Schiff oder dergleichen sein. Die Brennstoffzelle 3 kann die elektrische Leistung für dieses Fahrzeug 2 bereitstellen. Die Leistung kann einerseits für die Elektronik eines Bordnetzes verwendet werden. Sie soll jedoch insbesondere als Antriebsleistung für das Fahrzeug 2 bereitgestellt werden. Pulsation device 14 has in one of the described embodiments, allows with minimal effort and with minimal space very good efficiency. It is therefore particularly suitable for use in the already mentioned vehicle 2. The vehicle 2 may be in particular a passenger car, but also a rail-driven vehicle, an unmanned logistics vehicle, a ship or the like. The fuel cell 3 may provide the electric power for this vehicle 2. The power can be used on the one hand for the electronics of a vehicle electrical system. However, it should be provided in particular as a drive power for the vehicle 2.

Claims

Patentansprüche claims
Gasstrahlpumpe (10) zum Fördern eines Gasstroms (A) durch einen eingespritzten Treibgasstrom, mit einer Pulsationseinrichtung (14) in Strömungsrichtung des Treibgasstroms vor der Einspritzung, durch welche Druck und/oder Volumenstrom des Treibgasstroms veränderbar sind, wobei die Pulsationseinrichtung (14) ein bewegliches Element (19, 23) aufweist, welches durch seine Bewegung einen durchströmbaren Querschnitt für den Gasstrom mehr oder weniger stark verengt, dadurch gekennzeichnet, dass Gas jet pump (10) for conveying a gas stream (A) by an injected propellant gas stream, with a pulsation device (14) in the flow direction of the propellant gas stream before injection, by which pressure and / or flow rate of the propellant gas flow are variable, wherein the pulsation device (14) has a movable Having element (19, 23) which narrows more or less strongly by its movement a flow-through cross section for the gas stream, characterized in that
das bewegliche Element (19, 23) sich selbsttätig durch eine über die Strömung verursachte veränderliche Kraft und eine Gegenkraft hierzu pulsierend bewegt. the movable element (19, 23) automatically moves in a pulsating manner by means of a variable force caused by the flow and a counterforce.
Gasstrahlpumpe (10) nach Anspruch 1 , Gas jet pump (10) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das bewegliche Element als Klappe (19) ausgebildet ist, welche an einem in Strömungsrichtung des Treibgasstroms vorderen Ende außerhalb der Mitte der Strömung des Treibgasstroms drehbeweglich befestigt ist. the movable member is formed as a flap (19) which is rotatably mounted at a front end in the flow direction of the propellant gas flow outside the center of the flow of propellant gas stream.
Gasstrahlpumpe (10) nach Anspruch 2, Gas jet pump (10) according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass, characterized in that
die Klappe (19) durch ihre Gewichtskraft und/oder die Kraft einer Feder (17) als Gegenkraft in die Strömung gedrückt ist. the flap (19) is pressed by its weight and / or the force of a spring (17) as a counter force in the flow.
Gasstrahlpumpe (10) nach Anspruch 2 oder 3, Gas jet pump (10) according to claim 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Klappe (19) in einer mit dem durchströmbaren Querschnitt verbundenen, der Strömung benachbarten Kammer (18) angeordnet ist, wobei die Klappe (19) zumindest in ihrer einen Endstellung, in welche sie durch die Gegenkraft gedrückt ist, in die Strömung ragt. the flap (19) is arranged in a chamber (18), which is connected to the flow-through cross-section and adjacent to the flow, wherein the flap (19) at least in its one end position, in which it is pressed by the counterforce, projects into the flow.
5. Gasstrahlpumpe (10) nach Anspruch 1 , 5. gas jet pump (10) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Pulsationseinrichtung (14) eine Austrittsdüse (20) und ein Umlenkelement (23) als bewegliches Element aufweist, welches in seinem Abstand zur Austrittsdüse (20) zumindest zwischen einer die Austrittsdüse verschließenden und einer von der Austrittsdüse (20) beabstandeten Position frei beweglich ist, wobei die Austrittsdüse (20) eine Austrittsöffnung (22) und einen mit dem Umlenkelement (23)  the pulsation device (14) has an outlet nozzle (20) and a deflecting element (23) as a movable element which is freely movable in its distance from the outlet nozzle (20) at least between a position closing the outlet nozzle and a position spaced from the outlet nozzle (20), wherein the outlet nozzle (20) has an outlet opening (22) and one with the deflecting element (23)
korrespondierenden Fortsatz (22) aufweist, sodass sich zwischen dem  corresponding extension (22), so that between the
Umlenkelement (23) und dem Fortsatz (22) der Austrittsdüse (20) ein in  Deflection element (23) and the extension (22) of the outlet nozzle (20) a in
Abhängigkeit der sich selbsttätig verändernden Position des Umlenkelements (23) mehr oder weniger großer durchströmter Spalt (24) ausbildet.  Dependence of the automatically changing position of the deflecting element (23) forms more or less large flowed through gap (24).
6. Gasstrahlpumpe (10) nach Anspruch 5, 6. gas jet pump (10) according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Umlenkelement (24) und der Fortsatz (22) der Austrittsdüse (20) jeweils in einer Ebene flächig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind.  the deflecting element (24) and the extension (22) of the outlet nozzle (20) are in each case formed flat in a plane and are arranged parallel to one another.
7. Gasstrahlpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Gas jet pump (10) according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
in Strömungsrichtung des Treibgasstroms vor der Pulsationseinrichtung (14) ein Proportionalventil als Dosierventil (8) angeordnet ist.  in the flow direction of the propellant gas stream in front of the pulsation device (14), a proportional valve as a metering valve (8) is arranged.
8. Gasstrahlpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. gas jet pump (10) according to any one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Treibgasstrom nach der Pulsationseinrichtung (14) über wenigstens zwei parallele Düsenöffnungen (13) in einen Beschleunigungsbereich (I) für den zu fördernden Gasstrom (A) einbringbar ist.  the propellant gas stream after the pulsation device (14) can be introduced via at least two parallel nozzle openings (13) into an acceleration region (I) for the gas stream (A) to be conveyed.
9. Gasstrahlpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. Gas jet pump (10) according to one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Feststelleinrichtung (25) zur Fixierung des beweglichen Elements (16, 23) vorgesehen ist. a locking device (25) for fixing the movable element (16, 23) is provided.
10. Gasstrahlpumpe (10) nach Anspruch 9, 10. Gas jet pump (10) according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Fixierung des beweglichen Elements (16, 23) durch die Feststelleinrichtung (25) in einer die Strömung weitgehend freigebenden Position erfolgt.  the fixing of the movable element (16, 23) by the locking device (25) takes place in a position largely releasing the flow.
11. Brennstoffzellensystem (1 ), mit wenigstens einer Brennstoffzelle (3), wobei 11. Fuel cell system (1), with at least one fuel cell (3), wherein
zumindest ein Abgas aus der Brennstoffzelle (3) von einem Ausgang der  at least one exhaust gas from the fuel cell (3) from an outlet of the
Brennstoffzelle (3) über eine Rezirkulationsleitung (9) zu einem Eingang der Brennstoffzelle (3) zurückgeführt ist, wobei in der Rezirkulationsleitung (9) wenigstens eine Rezirkulationsfördereinrichtung (10) angeordnet ist,  Fuel cell (3) via a recirculation line (9) is returned to an input of the fuel cell (3), wherein in the recirculation line (9) at least one recirculation conveyor (10) is arranged,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
dass zumindest eine der Rezirkulationsfördereinrichtung als Gasstrahlpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.  in that at least one of the recirculation conveying device is designed as a gas jet pump (10) according to one of claims 1 to 10.
12. Brennstoffzellensystem (1 ) nach Anspruch 11 , 12. Fuel cell system (1) according to claim 11,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Abgas (A) Abgas (A) aus einem Anodenraum (4) der Brennstoffzelle (3) ist, wobei frischer der Brennstoffzelle (3) zugeführter Brennstoff den Treibgasstrom für die Gasstrahlpumpe (10) bildet.  the exhaust gas (A) is exhaust gas (A) from an anode chamber (4) of the fuel cell (3), wherein fresh fuel supplied to the fuel cell (3) forms the propellant gas stream for the gas jet pump (10).
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