WO2019020288A1 - Turbomachine, in particular for a fuel cell system - Google Patents

Turbomachine, in particular for a fuel cell system Download PDF

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WO2019020288A1
WO2019020288A1 PCT/EP2018/066415 EP2018066415W WO2019020288A1 WO 2019020288 A1 WO2019020288 A1 WO 2019020288A1 EP 2018066415 W EP2018066415 W EP 2018066415W WO 2019020288 A1 WO2019020288 A1 WO 2019020288A1
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WO
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turbomachine
impeller
fuel cell
shaft
disk
Prior art date
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PCT/EP2018/066415
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German (de)
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Inventor
Felix WIEDMANN
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051Axial thrust balancing
    • F04D29/0513Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/10Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/024Units comprising pumps and their driving means the driving means being assisted by a power recovery turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00Cooling of bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps

Definitions

  • Turbomachines designed as turbocompressors for a fuel cell system are known from the prior art, for example from the published patent application DE 10 2012 224 052 A1.
  • the known turbocompressor has one of a
  • a turbomachine designed as a turbocompressor is known from the published patent application DE 10 2008 044 876 A1.
  • Turbocompressor has an impeller arranged on a shaft.
  • the impeller is designed as a radial runner, so is flowed through on its front by a working fluid along a flow path, wherein the flow path is an axial
  • Flowing and a radial flow end comprises.
  • the object of the present invention is the optimization of such thrust washers.
  • the turbomachine according to the invention has a strength and weight-optimized thrust washer.
  • the turbomachine is in one
  • the turbomachine comprises a shaft, an impeller and the thrust washer.
  • the impeller and the thrust washer are arranged on the shaft.
  • At the Axiallagerinstallation is designed a tread for axial storage.
  • the tread forms a thrust bearing with a corresponding bearing surface.
  • the thrust washer has a first cover plate and a second cover disc opposite thereto.
  • the two cover plates are connected by a plurality of ribs.
  • the tread is formed on the first cover plate.
  • the two cover plates are made comparatively thin, preferably with a maximum thickness of 2 mm. Therefore, the weight is the whole
  • the ribs preferably a number of at least 20 ribs, give the thrust washer the necessary strength and rigidity, so that the deformation of the tread - and thus also potential wear - is minimized.
  • the running surface cooperates with the bearing surface, which is formed, for example, stationary on a housing of the turbomachine or on a component connected to the housing.
  • the impeller is designed as a radial rotor.
  • the impeller is flowed through on its front by a working fluid along a flow path.
  • the flow path includes an axial flow end and a radial flow end.
  • the turbomachine has a very high efficiency. Functionally occur on the impeller but then fluidly resulting axial forces, which are supported by the thrust washer.
  • Axiallagerarea is therefore very effective especially for radial runners.
  • the stiffness of the tread is very important to unwanted
  • the impeller is designed as a compressor, wherein the axial
  • the compressor preferably has an electromagnetic drive device.
  • the required power of the drive device is reduced.
  • the axial bearing disk faces the rear side of the rotor wheel. As a result, the thrust washer is space-saving within the
  • the ribs are designed to extend radially outward.
  • the axial bearing disc is comparatively easy to manufacture, for example, as a castable executable. Nevertheless, weight and stiffness are approximate
  • the two cover plates are designed to be rotationally symmetrical.
  • the axial bearing disk has on its inner periphery a hub with an inner bore formed therein.
  • the hub is therefore provided with the smallest possible diameter, but preferably has comparatively much material for increasing the strength. However, since this material is only exposed to a relatively low peripheral speed, the corresponding centrifugal forces are minimized.
  • a further running surface is formed on the second cover disk.
  • the other tread is opposite to the tread. Consequently, the further running surface of the bearing of the thrust washer serves in the
  • the thrust bearing is thus acting in both directions.
  • the bearing forces can be reduced in amount, since not necessarily a single axial effective direction of the force must be maintained, but a sign change is allowed.
  • the turbomachine is arranged in a fuel cell system.
  • the turbomachine is designed as a turbo compressor or the impeller as a compressor.
  • the fuel cell system includes a fuel cell, an air supply passage for supplying an oxidant into the fuel cell, and an exhaust passage for discharging the oxidant from the fuel cell.
  • the compressor is arranged in the air supply line.
  • the air supply line is used In this case, the inflow of the working fluid or oxidant in the fuel cell, and the exhaust pipe is used for removal of the oxidant or the reacted
  • Oxidizing agent or a mixture thereof from the fuel cell is Oxidizing agent or a mixture thereof from the fuel cell.
  • Turbocompressor is designed according to one of the embodiments described above.
  • the impeller is designed as a radial runner.
  • the minimized weight of the thrust washer contributes to increasing the efficiency of the entire turbo compressor. Furthermore, this increases the maximum possible acceleration of the impeller and thus the functionality of the turbocompressor.
  • the fuel cell system has an exhaust gas turbine with a further impeller.
  • the further impeller is also arranged on the shaft.
  • the exhaust gas turbine is arranged in the exhaust pipe.
  • the further impeller of the exhaust gas turbine is arranged opposite to the impeller of the turbocompressor, so that the respective effective resulting axial forces on the two wheels partially compensate each other.
  • the reacted working fluid or oxidizing agent flowing out of the fuel cell can be used very effectively as a power source for the exhaust gas turbine; As a result, the required drive power of the drive device for the turbocompressor is reduced.
  • the fuel cell system may preferably be adapted to a
  • FIG. 1 shows schematically a fuel cell system with a turbocharger compressor
  • FIG. 2 shows schematically a section through a turbomachine according to the invention, wherein only the essential areas are shown.
  • FIG. 3 is a perspective view of an axial bearing disk of a turbomachine.
  • the fuel cell system 1 shows a fuel cell system 1 known from DE 10 2012 224 052 A1.
  • the fuel cell system 1 comprises a fuel cell 2, an air supply line 3, an exhaust pipe 4, a compressor 1 1, an exhaust gas turbine 13, a bypass valve 5 for pressure reduction and a feed line not shown in detail for fuel to the fuel cell 2.
  • the bypass valve 5, for example, a control valve his.
  • a bypass valve 5 for example, a wastegate valve can be used.
  • the fuel cell 2 is a galvanic cell that converts chemical reaction energy of a fuel supplied via the not shown fuel supply line and an oxidizing agent into electric energy shown in FIG.
  • Embodiment is intake air, which is supplied via the air supply line 3 of the fuel cell 2.
  • the fuel may preferably be hydrogen or methane or methanol. Accordingly, the exhaust gas is water vapor or water vapor and carbon dioxide.
  • the fuel cell 2 is set up, for example
  • the electrical energy generated by the fuel cell 2 drives an electric motor of the
  • the compressor 1 1 is arranged in the air supply line 3.
  • the exhaust gas turbine 13 is arranged in the exhaust pipe 4.
  • the compressor 1 1 and the exhaust gas turbine 13 are mechanically connected via a shaft 14.
  • the shaft 14 is electrically driven by a drive device 20.
  • the exhaust gas turbine 13 serves to support the drive device 20 for driving the shaft 14 or the compressor 11.
  • the compressor 1 1, the shaft 14 and the exhaust gas turbine 13 together form a turbomachine 10.
  • turbomachine 10 schematically shows a longitudinal section of a turbomachine 10, in particular for use in a fuel cell system 1.
  • the turbomachine 10 is designed in this embodiment as a turbocompressor 10 and has an arranged on the shaft 14 impeller 15, which acts as a compressor 1 1 and compressor.
  • the turbomachine 10 optionally has the exhaust gas turbine 13, which on the shaft 14 arranged further impeller 13 includes a.
  • the further impeller 13 a and the impeller 15 are positioned on the opposite ends of the shaft 14.
  • the turbomachine 10 is arranged in the fuel cell system 1, so that the impeller 15 of the compressor 1 1 is arranged in the air supply line 3 and so that the further impeller 13a of the exhaust gas turbine 13 is arranged in the exhaust pipe 4.
  • the impeller 15 is executed in the embodiment of Figure 2 as a radial rotor, so in the case of use as turbo compressor or compressor 1 1 flows axially and flows radially.
  • the impeller 15 has on its front side 15a a flow path 16, which comprises an axial flow end 18 and a radial flow end 17.
  • a flow path 16 which comprises an axial flow end 18 and a radial flow end 17.
  • the direction of a working fluid flowing through the impeller 15 changes by approximately 90 ° in the sectional view.
  • the impeller 15 On its front side 15a, the impeller 15 is at the pressure of the working fluid
  • Turbomachine 10 both as a turbocompressor and as a turbine.
  • the turbomachine 10 When using the turbomachine 10 as a turbine, only the direction of the flow path 16 is reversed, namely from the radial flow end 17 to the axial flow end 18; however, the qualitative pressure ratios on the front side 15a are the same as those of the turbo-compressor.
  • the rear side 15b of the impeller 15 is constantly acted upon by the high pressure of the radial flow end 17. This results in a resulting fluidic force on the impeller 15, which acts in FIG. 2 to the left.
  • the thrust bearing 35 comprises an axial bearing washer 30 arranged on the shaft 14.
  • the axial bearing washer 30 can be pressed onto the shaft 14, for example, or, as shown in FIG. 2, by means of a nut 49 with the impeller 15 interposed against a shoulder of the shaft 14 be tense.
  • the thrust bearing 30 has a preferably hardened and ground running surface 31 for the thrust bearing 35, which cooperates with a bearing surface 81 which is formed in the embodiment of Figure 2 on a housing 8 of the turbomachine 10.
  • the housing 8 can also be designed in several parts or the bearing surface 81 may be formed on a further connected to the housing 8 component.
  • a further running surface 32 is formed on the axial bearing disk 30, opposite and opposite to the running surface 31, which has a further bearing surface 82
  • the further bearing surface 82 is formed on the housing 8, but may alternatively also be formed on a further component connected to the housing 8.
  • the drive device 20 of the turbomachine 10 embodied as a turbocompressor is designed as an electric motor, arranged between the compressor 11 and the exhaust gas turbine 13 and comprises a rotor 21 and a stator 22.
  • the rotor 21 is likewise arranged on the shaft 14.
  • the stator 22 is stationarily positioned in the only partially illustrated housing 8 of the turbocompressor 10.
  • the housing 8 can also be designed in several parts.
  • the shaft 14 is rotatably mounted on both sides of the drive device 20 by means of a respective radial bearing 41, 42.
  • the drive device 20 is positioned between the two radial bearings 41, 42.
  • the impeller 15 is disposed at one end and the other impeller 13 a, which forms the exhaust gas turbine 13 at the other end.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the axial bearing disk 30 of the turbomachine 10.
  • the axial bearing disk 30 comprises two cover disks: a first cover disk 34 and a second cover disk 35.
  • the two cover disks 34, 35 are arranged opposite one another and by a multiplicity of radial ribs 36 connected with each other.
  • the thrust washer 30 On its inner circumference, the thrust washer 30 has a hub 37 with an inner bore 38 formed therein. At the inner bore 38 is the
  • Thrust washer 30 arranged on the shaft 14, for example, pressed onto this.
  • the hub 37 and the two shrouds 34, 35 are preferably
  • the ribs 36 extend radially outward, so are arranged in a star shape.
  • the Tread 31 is formed on the outer end face of the first cover plate 34.
  • the further running surface 32 is formed on the outer end face of the second cover disk 35, so that the axial bearing disk 30 is suitable for supporting both axial directions.
  • the ribs 36 which advantageously have a number of at least 20, give the thrust washer 30 a very high strength with minimum weight.
  • the use of only a single cover plate would have insufficient rigidity for the two treads 31, 32; only with a very thick - and thus very heavy - cover disc this would be possible.
  • the use of the two relatively thin cover plates 34, 35 reduces the mass of the thrust washer 30 and thus the centrifugally induced stresses in the hub 37 significantly, which in particular reduces the stress on the hub 37 and thus increases the life of the thrust washer 30.

Abstract

The invention relates to a turbomachine (10), in particular for a fuel cell system (1). The turbomachine (10) comprises a shaft (14), an impeller wheel (15) and an axial bearing disk (30). The impeller wheel (15) and the axial bearing disk (30) are arranged on the shaft (14). A running surface (31) for axial mounting is formed on the axial bearing disk (30). The running surface (31) forms together with a corresponding bearing surface (81), an axial bearing (35). The axial bearing disk (30) comprises a first cover disk (34) and a second cover disk (35) that is arranged over said latter. Both cover disks (34, 35) are joined together by multiple ribs (36). The running surface (31) is formed on the first cover disk (34).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Turbomaschine, insbesondere für ein Brennstoffzellensvstem Stand der Technik  Turbomachine, in particular for a Brennstoffzellensvstem prior art
Als Turbokompressoren ausgeführte Turbomaschinen für ein Brennstoffzellensystem sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2012 224 052 A1 . Der bekannte Turbokompressor weist eine von einer Turbomachines designed as turbocompressors for a fuel cell system are known from the prior art, for example from the published patent application DE 10 2012 224 052 A1. The known turbocompressor has one of a
Antriebsvorrichtung antreibbare Welle auf. Auf der Welle sind ein Verdichter und eine Abgasturbine angeordnet. Drive device driven shaft on. On the shaft, a compressor and an exhaust gas turbine are arranged.
In detaillierterer Ausgestaltung ist eine als Turbokompressor ausgeführte Turbomaschine aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 044 876 A1 bekannt. Der bekannte In a more detailed embodiment, a turbomachine designed as a turbocompressor is known from the published patent application DE 10 2008 044 876 A1. The known
Turbokompressor weist ein auf einer Welle angeordnetes Laufrad auf. Das Laufrad ist dabei als Radialläufer ausgeführt, wird also auf seiner Vorderseite von einem Arbeitsfluid entlang eines Strömungspfads durchströmt, wobei der Strömungspfad ein axiales Turbocompressor has an impeller arranged on a shaft. The impeller is designed as a radial runner, so is flowed through on its front by a working fluid along a flow path, wherein the flow path is an axial
Strömungsende und ein radiales Strömungsende umfasst. Flowing and a radial flow end comprises.
Weiterhin ist aus der EP 2 006 497 A1 bekannt, dass die Welle von Turbomaschinen mittels einer Axiallagerscheibe axial gelagert werden kann. Furthermore, it is known from EP 2 006 497 A1 that the shaft of turbomachinery can be axially supported by means of an axial bearing disk.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Optimierung derartiger Axiallagerscheiben. The object of the present invention is the optimization of such thrust washers.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Turbomaschine weist eine festigkeits- und gewichtsoptimierte Axiallagerscheibe auf. Vorzugsweise ist die Turbomaschine dabei in einem The turbomachine according to the invention has a strength and weight-optimized thrust washer. Preferably, the turbomachine is in one
Brennstoffzellensystem angeordnet. Dazu umfasst die Turbomaschine eine Welle, ein Laufrad und die Axiallagerscheibe. Das Laufrad und die Axiallagerscheibe sind auf der Welle angeordnet. An der Axiallagerscheibe ist eine Lauffläche zur axialen Lagerung ausgebildet. Die Lauffläche bildet mit einer korrespondierenden Lagerfläche ein Axiallager. Die Axiallagerscheibe weist eine erste Deckscheibe und dazu gegenüberliegend eine zweite Deckscheibe auf. Die beiden Deckscheiben sind durch eine Mehrzahl von Rippen miteinander verbunden. Die Lauffläche ist an der ersten Deckscheibe ausgebildet. Vorzugsweise ist die Fuel cell system arranged. For this purpose, the turbomachine comprises a shaft, an impeller and the thrust washer. The impeller and the thrust washer are arranged on the shaft. At the Axiallagerscheibe is designed a tread for axial storage. The tread forms a thrust bearing with a corresponding bearing surface. The thrust washer has a first cover plate and a second cover disc opposite thereto. The two cover plates are connected by a plurality of ribs. The tread is formed on the first cover plate. Preferably, the
Normalenrichtung der Lauffläche identisch zur Achse der Welle. Normal direction of the tread identical to the axis of the shaft.
Die beiden Deckscheiben sind vergleichsweise dünn ausgeführt, vorzugsweise mit einer maximalen Dicke von jeweils 2 mm. Daher ist das Gewicht der gesamten The two cover plates are made comparatively thin, preferably with a maximum thickness of 2 mm. Therefore, the weight is the whole
Axiallagerscheibe reduziert, und damit auch die bei Rotation der Welle Reduces axial bearing, and thus the rotation of the shaft
fliehkraftinduzierten Spannungen, was die Beanspruchung der Axiallagerscheibe reduziert. Die Rippen, vorzugsweise eine Anzahl von mindestens 20 Rippen, verleihen der Axiallagerscheibe die nötige Festigkeit und Steifigkeit, so dass die Verformung der Lauffläche - und damit auch potentieller Verschleiß - minimiert ist. Zur Lagerung wirkt die Lauffläche mit der Lagerfläche zusammen, welche beispielsweise ortsfest an einem Gehäuse der Turbomaschine oder an einem mit dem Gehäuse verbundenen Bauteil ausgebildet ist. centrifugally induced stresses, which reduces the load on the thrust washer. The ribs, preferably a number of at least 20 ribs, give the thrust washer the necessary strength and rigidity, so that the deformation of the tread - and thus also potential wear - is minimized. For storage, the running surface cooperates with the bearing surface, which is formed, for example, stationary on a housing of the turbomachine or on a component connected to the housing.
In vorteilhaften Weiterbildungen ist das Laufrad als Radialläufer ausgeführt. Das Laufrad ist auf seiner Vorderseite von einem Arbeitsfluid entlang eines Strömungspfads durchströmbar. Der Strömungspfad umfasst ein axiales Strömungsende und ein radiales Strömungsende. Dadurch hat die Turbomaschine einen sehr hohen Wirkungsgrad. Funktionsbedingt treten an dem Laufrad dann jedoch fluidisch resultierende Axialkräfte auf, welche durch die Axiallagerscheibe gelagert werden. Eine optimierte In advantageous developments, the impeller is designed as a radial rotor. The impeller is flowed through on its front by a working fluid along a flow path. The flow path includes an axial flow end and a radial flow end. As a result, the turbomachine has a very high efficiency. Functionally occur on the impeller but then fluidly resulting axial forces, which are supported by the thrust washer. An optimized
Axiallagerscheibe ist demzufolge besonders bei Radialläufern sehr wirkungsvoll. Axiallagerscheibe is therefore very effective especially for radial runners.
Insbesondere die Steifigkeit der Lauffläche ist dabei sehr wichtig, um ungewollte In particular, the stiffness of the tread is very important to unwanted
Verwölbungen zu vermeiden und dadurch den Verschleiß an Lauffläche und Lagerfläche reduzieren zu können. Vorteilhafterweise ist das Laufrad als Verdichter ausgeführt, wobei das axiale To avoid warping and thereby reduce wear on the tread and storage space can. Advantageously, the impeller is designed as a compressor, wherein the axial
Strömungsende den Strömungseingang und das radiale Strömungsende den Flow end of the flow inlet and the radial flow end of the
Strömungsausgang des Strömungspfads darstellen. Der Verdichter weist dabei vorzugsweise eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung auf. Durch die Minimierung des Gewichts der Axiallagerscheibe ist demzufolge auch die benötigte Leistung der Antriebsvorrichtung reduziert. In vorteilhaften Weiterbildungen ist die Axiallagerscheibe der Rückseite des Laufrads zugewandt. Dadurch ist die Axiallagerscheibe bauraumsparend innerhalb der Represent flow output of the flow path. The compressor preferably has an electromagnetic drive device. By minimizing the weight of the thrust bearing disc, therefore, the required power of the drive device is reduced. In advantageous developments, the axial bearing disk faces the rear side of the rotor wheel. As a result, the thrust washer is space-saving within the
Turbomaschine angeordnet. Weiterhin können im Bereich der Rückseite und der Axiallagerscheibe dann Maßnahmen zur Axialkraftreduzierung getroffen werden, beispielsweise ein Druckteiler angeordnet werden; dadurch wird die auf die Welle wirkende fluidisch resultierende Axialkraft reduziert. Turbomachine arranged. Furthermore, measures for reducing the axial force can then be made in the region of the rear side and the axial bearing disk, for example, a pressure divider can be arranged; This reduces the fluidic axial force acting on the shaft.
In vorteilhaften Ausführungen sind die Rippen radial nach außen verlaufend ausgebildet. Dadurch ist die Axiallagerscheibe vergleichsweise einfach fertigbar, beispielsweise als Gussteil ausführbar. Dennoch sind Gewicht und Steifigkeit dabei annähernd In advantageous embodiments, the ribs are designed to extend radially outward. As a result, the axial bearing disc is comparatively easy to manufacture, for example, as a castable executable. Nevertheless, weight and stiffness are approximate
rotationssymmetrisch ausgeführt, so dass der Rundlauf der Axiallagerscheibe optimiert ist. Vorzugsweise sind dazu auch die beiden Deckscheiben rotationssymmetrisch gestaltet. In vorteilhaften Weiterbildungen weist die Axiallagerscheibe an ihrem Innenumfang eine Nabe mit einer darin ausgebildeten Innenbohrung auf. Vorzugsweise ist die designed rotationally symmetric, so that the concentricity of the thrust bearing is optimized. Preferably, the two cover plates are designed to be rotationally symmetrical. In advantageous developments, the axial bearing disk has on its inner periphery a hub with an inner bore formed therein. Preferably, the
Axiallagerscheibe dabei an der Innenbohrung auf die Welle aufgepresst. Die Nabe ist demzufolge mit dem kleinstmoglichen Durchmesser versehen, weist vorzugsweise aber vergleichsweise viel Material zur Festigkeitssteigerung auf. Da dieses Material jedoch lediglich einer vergleichsweise geringen Umfangsgeschwindigkeit ausgesetzt ist, sind auch die entsprechenden Fliehkräfte minimiert. Axial bearing washer pressed against the inner bore on the shaft. The hub is therefore provided with the smallest possible diameter, but preferably has comparatively much material for increasing the strength. However, since this material is only exposed to a relatively low peripheral speed, the corresponding centrifugal forces are minimized.
In vorteilhaften Weiterbildungen ist eine weitere Lauffläche an der zweiten Deckscheibe ausgebildet. Die weitere Lauffläche ist entgegenorientiert zur Lauffläche. Demzufolge dient die weitere Lauffläche der Lagerung der Axiallagerscheibe in der In advantageous developments, a further running surface is formed on the second cover disk. The other tread is opposite to the tread. Consequently, the further running surface of the bearing of the thrust washer serves in the
entgegenorientierten Richtung zur Lauffläche der ersten Deckscheibe. Das Axiallager ist somit in beiden Richtungen wirkend. Die Lagerkräfte können so betragsmäßig reduziert werden, da nicht notwendigerweise eine einzige axiale Wirkrichtung der Kraft aufrechterhalten werden muss, sondern eine Vorzeichenänderung zulässig ist. opposite direction to the tread of the first cover plate. The thrust bearing is thus acting in both directions. The bearing forces can be reduced in amount, since not necessarily a single axial effective direction of the force must be maintained, but a sign change is allowed.
In vorteilhaften Verwendungen ist die Turbomaschine in einem Brennstoffzellensystem angeordnet. Die Turbomaschine ist dazu als Turbokompressor bzw. das Laufrad als Verdichter ausgeführt. Das Brennstoffzellensystem weist eine Brennstoffzelle, eine Luftzuführungsleitung zum Zuführen eines Oxidationsmittels in die Brennstoffzelle und eine Abgasleitung zum Abführen des Oxidationsmittels aus der Brennstoffzelle auf. Der Verdichter ist in der Luftzuführungsleitung angeordnet. Die Luftzuführungsleitung dient dabei der Zuströmung des Arbeitsfluids bzw. Oxidationsmittels in die Brennstoffzelle, und die Abgasleitung dient der Abfuhr des Oxidationsmittels bzw. des reagierten In advantageous uses, the turbomachine is arranged in a fuel cell system. The turbomachine is designed as a turbo compressor or the impeller as a compressor. The fuel cell system includes a fuel cell, an air supply passage for supplying an oxidant into the fuel cell, and an exhaust passage for discharging the oxidant from the fuel cell. The compressor is arranged in the air supply line. The air supply line is used In this case, the inflow of the working fluid or oxidant in the fuel cell, and the exhaust pipe is used for removal of the oxidant or the reacted
Oxidationsmittels bzw. einem Gemisch daraus aus der Brennstoffzelle. Der Oxidizing agent or a mixture thereof from the fuel cell. The
Turbokompressor ist gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen gestaltet. Vorzugsweise ist das Laufrad dabei als Radialläufer ausgeführt. Das minimierte Gewicht der Axiallagerscheibe trägt zur Steigerung der Effizienz des gesamten Turbokompressors bei. Weiterhin wird dadurch die maximal mögliche Beschleunigung des Laufrads und damit die Funktionalität des Turbokompressors erhöht. In vorteilhaften Weiterbildungen weist das Brennstoffzellensystem eine Abgasturbine mit einem weiteren Laufrad auf. Das weitere Laufrad ist ebenfalls auf der Welle angeordnet. Die Abgasturbine ist in der Abgasleitung angeordnet. Vorzugsweise ist das weitere Laufrad der Abgasturbine entgegenorientiert zum Laufrad des Turbokompressors angeordnet, so dass sich die jeweils wirksamen resultierenden Axialkräfte auf die beiden Laufräder teilweise kompensieren. Das aus der Brennstoffzelle ausströmende reagierte Arbeitsfluid bzw. Oxidationsmittel kann sehr wirkungsvoll als Leistungsquelle für die Abgasturbine verwendet werden; dadurch wird die benötigte Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung für den Turbokompressor reduziert. Das Brennstoffzellensystem kann vorzugsweise dazu eingerichtet sein, eine Turbocompressor is designed according to one of the embodiments described above. Preferably, the impeller is designed as a radial runner. The minimized weight of the thrust washer contributes to increasing the efficiency of the entire turbo compressor. Furthermore, this increases the maximum possible acceleration of the impeller and thus the functionality of the turbocompressor. In advantageous developments, the fuel cell system has an exhaust gas turbine with a further impeller. The further impeller is also arranged on the shaft. The exhaust gas turbine is arranged in the exhaust pipe. Preferably, the further impeller of the exhaust gas turbine is arranged opposite to the impeller of the turbocompressor, so that the respective effective resulting axial forces on the two wheels partially compensate each other. The reacted working fluid or oxidizing agent flowing out of the fuel cell can be used very effectively as a power source for the exhaust gas turbine; As a result, the required drive power of the drive device for the turbocompressor is reduced. The fuel cell system may preferably be adapted to a
Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs anzutreiben. Drive drive device of a motor vehicle.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Es zeigen: Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures. Show it:
Figur 1 schematisch ein Brennstoffzellensystem mit einer als Turbokompressor 1 shows schematically a fuel cell system with a turbocharger compressor
ausgeführten Turbomaschine aus dem Stand der Technik, Figur 2 schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Turbomaschine, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Figur 3 perspektivisch eine Axiallagerscheibe einer Turbomaschine. 2 shows schematically a section through a turbomachine according to the invention, wherein only the essential areas are shown. FIG. 3 is a perspective view of an axial bearing disk of a turbomachine.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Fig.1 zeigt ein aus der DE 10 2012 224 052 A1 bekanntes Brennstoffzellensystem 1 . Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst eine Brennstoffzelle 2, eine Luftzuführungsleitung 3, eine Abgasleitung 4, einen Verdichter 1 1 , eine Abgasturbine 13, ein Bypassventil 5 zur Druckabsenkung und eine nicht näher gezeigte Zuführungsleitung für Brennstoff zu der Brennstoffzelle 2. Das Bypassventil 5 kann beispielsweise eine Regelklappe sein. Als Bypassventil 5 kann beispielsweise ein Wastegate-Ventil eingesetzt werden. 1 shows a fuel cell system 1 known from DE 10 2012 224 052 A1. The fuel cell system 1 comprises a fuel cell 2, an air supply line 3, an exhaust pipe 4, a compressor 1 1, an exhaust gas turbine 13, a bypass valve 5 for pressure reduction and a feed line not shown in detail for fuel to the fuel cell 2. The bypass valve 5, for example, a control valve his. As a bypass valve 5, for example, a wastegate valve can be used.
Die Brennstoffzelle 2 ist eine galvanische Zelle, die chemische Reaktionsenergie eines über die nicht gezeigte Brennstoffzuführungsleitung zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt, das bei der hier gezeigten The fuel cell 2 is a galvanic cell that converts chemical reaction energy of a fuel supplied via the not shown fuel supply line and an oxidizing agent into electric energy shown in FIG
Ausführungsform Ansaugluft ist, die über die Luftzuführungsleitung 3 der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird. Der Brennstoff kann vorzugsweise Wasserstoff oder Methan oder Methanol sein. Entsprechend entsteht als Abgas Wasserdampf oder Wasserdampf und Kohlendioxid. Die Brennstoffzelle 2 ist beispielsweise eingerichtet, eine Embodiment is intake air, which is supplied via the air supply line 3 of the fuel cell 2. The fuel may preferably be hydrogen or methane or methanol. Accordingly, the exhaust gas is water vapor or water vapor and carbon dioxide. The fuel cell 2 is set up, for example
Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs anzutreiben. Beispielsweise treibt die durch die Brennstoffzelle 2 erzeugte elektrische Energie dabei einen Elektromotor des  Drive drive device of a motor vehicle. For example, the electrical energy generated by the fuel cell 2 drives an electric motor of the
Kraftfahrzeugs an. Der Verdichter 1 1 ist in der Luftzuführungsleitung 3 angeordnet. Die Abgasturbine 13 ist in der Abgasleitung 4 angeordnet. Der Verdichter 1 1 und die Abgasturbine 13 sind über eine Welle 14 mechanisch verbunden. Die Welle 14 ist von einer Antriebsvorrichtung 20 elektrisch antreibbar. Die Abgasturbine 13 dient der Unterstützung der Antriebsvorrichtung 20 zum Antreiben der Welle 14 bzw. des Verdichters 1 1 . Der Verdichter 1 1 , die Welle 14 und die Abgasturbine 13 bilden zusammen eine Turbomaschine 10. Motor vehicle on. The compressor 1 1 is arranged in the air supply line 3. The exhaust gas turbine 13 is arranged in the exhaust pipe 4. The compressor 1 1 and the exhaust gas turbine 13 are mechanically connected via a shaft 14. The shaft 14 is electrically driven by a drive device 20. The exhaust gas turbine 13 serves to support the drive device 20 for driving the shaft 14 or the compressor 11. The compressor 1 1, the shaft 14 and the exhaust gas turbine 13 together form a turbomachine 10.
Fig.2 zeigt schematisch einen Längsschnitt einer Turbomaschine 10, insbesondere zur Verwendung in einem Brennstoffzellensystem 1 . Die Turbomaschine 10 ist in dieser Ausführung als Turbokompressor 10 ausgeführt und weist ein auf der Welle 14 angeordnetes Laufrad 15 auf, welches als Verdichter 1 1 bzw. Kompressor wirkt. 2 schematically shows a longitudinal section of a turbomachine 10, in particular for use in a fuel cell system 1. The turbomachine 10 is designed in this embodiment as a turbocompressor 10 and has an arranged on the shaft 14 impeller 15, which acts as a compressor 1 1 and compressor.
Zusätzlich weist die Turbomaschine 10 optional die Abgasturbine 13 auf, welche ein auf der Welle 14 angeordnetes weiteres Laufrad 13a umfasst. Vorzugsweise sind dabei das weitere Laufrad 13a und das Laufrad 15 auf den entgegengesetzten Enden der Welle 14 positioniert. Vorteilhafterweise ist die Turbomaschine 10 in dem Brennstoffzellensystem 1 angeordnet, so dass das Laufrad 15 des Verdichters 1 1 in der Luftzuführungsleitung 3 angeordnet ist und so dass das weitere Laufrad 13a der Abgasturbine 13 in der Abgasleitung 4 angeordnet ist. Das Laufrad 15 ist in der Ausführung der Fig.2 als Radialläufer ausgeführt, wird also im Falle des Einsatzes als Turbokompressor bzw. Verdichter 1 1 axial angeströmt und strömt radial ab. Das Laufrad 15 weist dazu auf seiner Vorderseite 15a einen Strömungspfad 16 auf, welcher ein axiales Strömungsende 18 und ein radiales Strömungsende 17 umfasst. Wie bei einem Radialläufer üblich ändert sich die Richtung eines durch das Laufrad 15 strömenden Arbeitsfluids in der Schnittansicht um etwa 90°. Im Falle der Ausführung als Turbokompressor wird das Laufrad 15 am axialen Strömungsende 18 von dem In addition, the turbomachine 10 optionally has the exhaust gas turbine 13, which on the shaft 14 arranged further impeller 13 includes a. Preferably, the further impeller 13 a and the impeller 15 are positioned on the opposite ends of the shaft 14. Advantageously, the turbomachine 10 is arranged in the fuel cell system 1, so that the impeller 15 of the compressor 1 1 is arranged in the air supply line 3 and so that the further impeller 13a of the exhaust gas turbine 13 is arranged in the exhaust pipe 4. The impeller 15 is executed in the embodiment of Figure 2 as a radial rotor, so in the case of use as turbo compressor or compressor 1 1 flows axially and flows radially. For this purpose, the impeller 15 has on its front side 15a a flow path 16, which comprises an axial flow end 18 and a radial flow end 17. As is usual with a radial runner, the direction of a working fluid flowing through the impeller 15 changes by approximately 90 ° in the sectional view. In the case of execution as a turbo compressor, the impeller 15 at the axial flow end 18 of the
Arbeitsfluid axial angeströmt, das Arbeitsfluid durchläuft dann den Strömungspfad 16 auf der Vorderseite 15a und wird dabei verdichtet und tritt anschließend am radialen Working fluid flows axially, the working fluid then passes through the flow path 16 on the front side 15 a and is thereby compressed and then occurs at the radial
Strömungsende 17 radial aus dem Laufrad 15 aus. Flow end 17 radially out of the impeller 15.
Auf seiner Vorderseite 15a ist das Laufrad 15 mit dem Druck des Arbeitsfluids On its front side 15a, the impeller 15 is at the pressure of the working fluid
beaufschlagt. Dabei ist dieser Druck nicht konstant, sondern steigt vom applied. This pressure is not constant, but rises from
Innendurchmesser zum Außendurchmesser an; dies gilt für den Einsatz der Inner diameter to the outer diameter on; this applies to the use of
Turbomaschine 10 sowohl als Turbokompressor als auch als Turbine. Beim Einsatz der Turbomaschine 10 als Turbine kehrt sich lediglich die Richtung des Strömungspfads 16 um, nämlich vom radialen Strömungsende 17 zum axialen Strömungsende 18; die qualitativen Druckverhältnisse auf der Vorderseite 15a sind jedoch die gleichen wie beim Turbokompressor. Die Rückseite 15b des Laufrads 15 ist dabei konstant mit dem hohen Druck des radialen Strömungsendes 17 beaufschlagt. Es ergibt sich daraus also eine resultierende fluidische Kraft auf das Laufrad 15, welche in der Fig.2 nach links wirkt. Turbomachine 10 both as a turbocompressor and as a turbine. When using the turbomachine 10 as a turbine, only the direction of the flow path 16 is reversed, namely from the radial flow end 17 to the axial flow end 18; however, the qualitative pressure ratios on the front side 15a are the same as those of the turbo-compressor. The rear side 15b of the impeller 15 is constantly acted upon by the high pressure of the radial flow end 17. This results in a resulting fluidic force on the impeller 15, which acts in FIG. 2 to the left.
Durch verschiedene Maßnahmen kann diese Axialkraft reduziert werden. Jedoch ist dennoch ein Axiallager 35 erforderlich. Das Axiallager 35 umfasst eine auf der Welle 14 angeordnete Axiallagerscheibe 30. Die Axiallagerscheibe 30 kann dazu beispielsweise auf die Welle 14 aufgepresst sein, oder - wie in Fig.2 gezeigt - mittels einer Mutter 49 unter Zwischenlage des Laufrads 15 gegen eine Schulter der Welle 14 verspannt sein. Die Axiallagerscheibe 30 weist eine vorzugsweise gehärtete und geschliffene Lauffläche 31 für das Axiallager 35 auf, die mit einer Lagerfläche 81 zusammenwirkt, welche in der Ausführung der Fig.2 an einem Gehäuse 8 der Turbomaschine 10 ausgebildet ist. Das Gehäuse 8 kann dabei auch mehrteilig ausgeführt sein bzw. die Lagerfläche 81 kann an einem weiteren mit dem Gehäuse 8 verbundenen Bauteil ausgebildet sein. Through various measures, this axial force can be reduced. However, a thrust bearing 35 is still required. The thrust bearing 35 comprises an axial bearing washer 30 arranged on the shaft 14. The axial bearing washer 30 can be pressed onto the shaft 14, for example, or, as shown in FIG. 2, by means of a nut 49 with the impeller 15 interposed against a shoulder of the shaft 14 be tense. The thrust bearing 30 has a preferably hardened and ground running surface 31 for the thrust bearing 35, which cooperates with a bearing surface 81 which is formed in the embodiment of Figure 2 on a housing 8 of the turbomachine 10. The housing 8 can also be designed in several parts or the bearing surface 81 may be formed on a further connected to the housing 8 component.
In der Ausführung der Fig.2 wirkt das Axiallager 35 in beiden Richtungen. Daher ist an der Axiallagerscheibe 30 gegenüberliegend und gegenorientiert zur Lauffläche 31 eine weitere Lauffläche 32 ausgebildet, welche mit einer weiteren Lagerfläche 82 In the embodiment of Figure 2, the thrust bearing 35 acts in both directions. Therefore, a further running surface 32 is formed on the axial bearing disk 30, opposite and opposite to the running surface 31, which has a further bearing surface 82
zusammenwirkt. Die weitere Lagerfläche 82 ist an dem Gehäuse 8 ausgebildet, kann alternativ aber auch an einem weiteren mit dem Gehäuse 8 verbundenen Bauteil ausgebildet sein. interacts. The further bearing surface 82 is formed on the housing 8, but may alternatively also be formed on a further component connected to the housing 8.
Die Antriebsvorrichtung 20 der als Turbokompressor ausgeführten Turbomaschine 10 ist als Elektromotor ausgeführt, zwischen dem Verdichter 1 1 und der Abgasturbine 13 angeordnet und umfasst einen Rotor 21 und einen Stator 22. Der Rotor 21 ist ebenfalls auf der Welle 14 angeordnet. Der Stator 22 ist ortsfest in dem nur partiell dargestellten Gehäuse 8 des Turbokompressors 10 positioniert. Das Gehäuse 8 kann auch mehrteilig ausgeführt sein. Die Welle 14 ist zu beiden Seiten der Antriebsvorrichtung 20 mittels je eines Radiallagers 41 , 42 drehbar gelagert. Die Antriebsvorrichtung 20 ist zwischen den beiden Radiallagern 41 , 42 positioniert. An den äußeren Enden der Welle 14 ist am einen Ende das Laufrad 15 angeordnet und am anderen Ende das weitere Laufrad 13a, welches die Abgasturbine 13 bildet. Erfindungsgemäß ist nun die Axiallagerscheibe 30 gewicht- und festigkeitsoptimiert. Dazu zeigt die Fig.3 eine perspektivische Ansicht der Axiallagerscheibe 30 der Turbomaschine 10. Die Axiallagerscheibe 30 umfasst zwei Deckscheiben: eine erste Deckscheibe 34 und eine zweite Deckscheibe 35. Die beiden Deckscheiben 34, 35 sind gegenüberliegend zueinander angeordnet und durch eine Vielzahl radialer Rippen 36 miteinander verbunden. An ihrem Innenumfang weist die Axiallagerscheibe 30 eine Nabe 37 mit einer darin ausgebildeten Innenbohrung 38 auf. An der Innenbohrung 38 wird die The drive device 20 of the turbomachine 10 embodied as a turbocompressor is designed as an electric motor, arranged between the compressor 11 and the exhaust gas turbine 13 and comprises a rotor 21 and a stator 22. The rotor 21 is likewise arranged on the shaft 14. The stator 22 is stationarily positioned in the only partially illustrated housing 8 of the turbocompressor 10. The housing 8 can also be designed in several parts. The shaft 14 is rotatably mounted on both sides of the drive device 20 by means of a respective radial bearing 41, 42. The drive device 20 is positioned between the two radial bearings 41, 42. At the outer ends of the shaft 14, the impeller 15 is disposed at one end and the other impeller 13 a, which forms the exhaust gas turbine 13 at the other end. According to the invention now the thrust washer 30 weight and strength optimized. FIG. 3 shows a perspective view of the axial bearing disk 30 of the turbomachine 10. The axial bearing disk 30 comprises two cover disks: a first cover disk 34 and a second cover disk 35. The two cover disks 34, 35 are arranged opposite one another and by a multiplicity of radial ribs 36 connected with each other. On its inner circumference, the thrust washer 30 has a hub 37 with an inner bore 38 formed therein. At the inner bore 38 is the
Axiallagerscheibe 30 auf der Welle 14 angeordnet, beispielsweise auf diese aufgepresst. Thrust washer 30 arranged on the shaft 14, for example, pressed onto this.
Die Nabe 37 und die beiden Deckscheiben 34, 35 sind vorzugsweise The hub 37 and the two shrouds 34, 35 are preferably
rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Rippen 36 verlaufen radial nach außen, sind also sternförmig angeordnet. Auf der äußeren Stirnseite der ersten Deckscheibe 34 ist die Lauffläche 31 ausgebildet. Und in vorteilhaften Weiterbildungen ist auf der äußeren Stirnseite der zweiten Deckscheibe 35 die weitere Lauffläche 32 ausgebildet, so dass die Axiallagerscheibe 30 zur Lagerung beider axialen Richtungen geeignet ist. Die Rippen 36, welche vorteilhafterweise eine Anzahl von mindestens 20 aufweisen, verleihen der Axiallagerscheibe 30 eine sehr hohe Festigkeit bei minimiertem Gewicht. Die Verwendung lediglich einer einzelnen Deckscheibe würde eine nicht ausreichende Steifigkeit für die beiden Laufflächen 31 , 32 aufweisen; lediglich mit einer sehr dicken - und damit auch sehr schweren - Deckscheibe wäre dies möglich. Die Verwendung der beiden vergleichsweise dünnen Deckscheiben 34, 35 reduziert jedoch die Masse der Axiallagerscheibe 30 und damit die fliehkraftinduzierten Spannungen in der Nabe 37 deutlich, was insbesondere die Beanspruchung der Nabe 37 reduziert und damit die Lebensdauer der Axiallagerscheibe 30 erhöht. formed rotationally symmetrical. The ribs 36 extend radially outward, so are arranged in a star shape. On the outer end face of the first cover plate 34 is the Tread 31 is formed. And in advantageous developments, the further running surface 32 is formed on the outer end face of the second cover disk 35, so that the axial bearing disk 30 is suitable for supporting both axial directions. The ribs 36, which advantageously have a number of at least 20, give the thrust washer 30 a very high strength with minimum weight. The use of only a single cover plate would have insufficient rigidity for the two treads 31, 32; only with a very thick - and thus very heavy - cover disc this would be possible. However, the use of the two relatively thin cover plates 34, 35 reduces the mass of the thrust washer 30 and thus the centrifugally induced stresses in the hub 37 significantly, which in particular reduces the stress on the hub 37 and thus increases the life of the thrust washer 30.

Claims

Ansprüche claims
Turbomaschine (10), insbesondere für ein Brennstoffzellensystem (1 ), mit einer Welle (14), einem Laufrad (15) und einer Axiallagerscheibe (30), wobei das Laufrad (15) und die Axiallagerscheibe (30) auf der Welle (14) angeordnet sind, wobei an der Axiallagerscheibe (30) eine Lauffläche (31 ) zur axialen Lagerung ausgebildet ist, wobei die Lauffläche (31 ) mit einer korrespondierenden Lagerfläche (81 ) ein Axiallager (35) bildet, Turbomachine (10), in particular for a fuel cell system (1), having a shaft (14), an impeller (15) and a thrust washer (30), the impeller (15) and the thrust washer (30) being mounted on the shaft (14). wherein a running surface (31) for axial bearing is formed on the axial bearing disk (30), wherein the running surface (31) forms a thrust bearing (35) with a corresponding bearing surface (81),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Axiallagerscheibe (30) eine erste Deckscheibe (34) und dazu gegenüberliegend eine zweite Deckscheibe (35) aufweist, wobei die beiden Deckscheiben (34, 35) durch eine Mehrzahl von Rippen (36) miteinander verbunden sind, wobei die Lauffläche (31 ) an der ersten Deckscheibe (34) ausgebildet ist.  the axial bearing disk (30) has a first cover disk (34) and a second cover disk (35) opposite thereto, wherein the two cover disks (34, 35) are interconnected by a plurality of ribs (36), wherein the running surface (31) adjoins the first cover plate (34) is formed.
Turbomaschine (10) nach Anspruch 1 Turbomachine (10) according to claim 1
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Laufrad (15) als Radialläufer ausgeführt ist, wobei das Laufrad (15) auf seiner Vorderseite (15a) von einem Arbeitsfluid entlang eines Strömungspfads (16) durchströmbar ist, wobei der Strömungspfad (16) ein axiales Strömungsende (18) und ein radiales Strömungsende (17) umfasst.  the impeller (15) is designed as a radial runner, wherein the impeller (15) on its front side (15a) by a working fluid along a flow path (16) can be flowed through, wherein the flow path (16) has an axial flow end (18) and a radial flow end (17).
Turbomaschine (10) nach Anspruch 2Turbomachine (10) according to claim 2
Figure imgf000010_0001
dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (15) als Verdichter (1 1 ) ausgeführt ist, wobei das axiale Strömungsende (18) den Strömungseingang und das radiale Strömungsende (17) den Strömungsausgang des Strömungspfads (16) darstellen.
Figure imgf000010_0001
characterized in that the impeller (15) as a compressor (1 1) is carried out, wherein the axial flow end (18) represent the flow input and the radial flow end (17) the flow output of the flow path (16).
Turbomaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 Turbomachine (10) according to one of claims 1 to 3
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Axiallagerscheibe (30) der Rückseite (15b) des Laufrads (15) zugewandt ist.  the thrust washer (30) faces the rear side (15b) of the impeller (15).
Turbomaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 Turbomachine (10) according to one of claims 1 to 4
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Anzahl der Rippen (36) mindestens 20 beträgt. the number of ribs (36) is at least 20.
6. Turbomaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 6. Turbomachine (10) according to one of claims 1 to 5
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Rippen (36) radial nach außen verlaufend ausgebildet sind. 7. Turbomaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6  the ribs (36) are designed to extend radially outward. 7. Turbomachine (10) according to one of claims 1 to 6
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die beiden Deckscheiben (34, 35) rotationssymmetrisch gestaltet sind.  the two cover plates (34, 35) are rotationally symmetrical.
8. Turbomaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 8. Turbomachine (10) according to one of claims 1 to 7
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Axiallagerscheibe (30) an ihrem Innenumfang eine Nabe (37) mit einer darin ausgebildeten Innenbohrung (38) aufweist.  the axial bearing disk (30) has on its inner circumference a hub (37) with an inner bore (38) formed therein.
9. Turbomaschine (10) nach Anspruch 8 9. turbomachine (10) according to claim 8
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Axiallagerscheibe (30) an der Innenbohrung (38) auf die Welle (14) aufgepresst ist.  the thrust washer (30) on the inner bore (38) is pressed onto the shaft (14).
10. Turbomaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 10. Turbomachine (10) according to one of claims 1 to 9
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine weitere Lauffläche (32) an der zweiten Deckscheibe (35) ausgebildet ist, wobei die weitere Lauffläche (32) entgegenorientiert zur Lauffläche (31 ) ist.  a further running surface (32) is formed on the second cover disk (35), wherein the further running surface (32) is opposite to the running surface (31).
1 1 . Turbomaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 1 1. Turbomachine (10) according to one of claims 1 to 10
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die beiden Deckscheiben (34, 35) eine Dicke von jeweils maximal 2 mm aufweisen.  the two cover disks (34, 35) each have a maximum thickness of 2 mm.
12. Brennstoffzellensystem (1 ) mit einer Brennstoffzelle (2), einer Luftzuführungsleitung (3) zum Zuführen eines Oxidationsmittels in die Brennstoffzelle (2) und einer Abgasleitung (4) zum Abführen des Oxidationsmittels aus der Brennstoffzelle (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (1 ) eine Turbomaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 aufweist, wobei das Laufrad (15) als Verdichter (1 1 ) ausgeführt ist und wobei der Verdichter (1 1 ) in der 12. A fuel cell system (1) having a fuel cell (2), an air supply line (3) for supplying an oxidizing agent in the fuel cell (2) and an exhaust pipe (4) for discharging the oxidizing agent from the fuel cell (2), characterized in that the Fuel cell system (1) a turbomachine (10) according to one of claims 1 to 1 1, wherein the impeller (15) is designed as a compressor (1 1) and wherein the compressor (1 1) in the
Luftzuführungsleitung (3) angeordnet ist. Air supply line (3) is arranged.
13. Brennstoffzellensystem (1 ) nach Anspruch 12, wobei das Brennstoffzellensystem (1 ) eine Abgasturbine (13) mit einem weiteren Laufrad (13a) aufweist, wobei das weitere Laufrad (13a) auf der Welle (14) angeordnet ist, wobei die Abgasturbine (13) in der Abgasleitung (4) angeordnet ist. 13. Fuel cell system (1) according to claim 12, wherein the fuel cell system (1) has an exhaust gas turbine (13) with a further impeller (13a), wherein the further impeller (13a) is arranged on the shaft (14), wherein the exhaust gas turbine ( 13) in the exhaust pipe (4) is arranged.
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