WO2020126221A1 - Side-channel compressor for a fuel cell system for conveying and/or compressing a gaseous medium - Google Patents

Side-channel compressor for a fuel cell system for conveying and/or compressing a gaseous medium Download PDF

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WO2020126221A1
WO2020126221A1 PCT/EP2019/080961 EP2019080961W WO2020126221A1 WO 2020126221 A1 WO2020126221 A1 WO 2020126221A1 EP 2019080961 W EP2019080961 W EP 2019080961W WO 2020126221 A1 WO2020126221 A1 WO 2020126221A1
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compressor
side channel
rotation
axis
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PCT/EP2019/080961
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Michael Kurz
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a side channel compressor for a fuel cell system for conveying and / or compressing a gaseous medium, in particular hydrogen, which is particularly intended for use in vehicles with a fuel cell drive.
  • gaseous fuels will also play an increasing role in the future.
  • Hydrogen gas flows must be controlled, particularly in vehicles with a fuel cell drive.
  • the gas flows are no longer controlled discontinuously, as in the injection of liquid fuel, but the gaseous medium is removed from at least one high-pressure tank and passed to an ejector unit via an inflow line of a medium-pressure line system.
  • This ejector unit leads the gaseous medium via a connecting line of a low pressure line system to a fuel cell. After the gaseous medium has flowed through the fuel cell, it is returned to the ejector unit via a return line.
  • the side channel blower can be interposed, which supports the gas recirculation in terms of flow technology and efficiency.
  • side channel compressors are used to support the flow build-up in the fuel cell drive, especially when the vehicle is (cold) started after a certain idle time.
  • These side channel blowers are usually driven by electric motors which are supplied with voltage by the vehicle battery when operated in vehicles.
  • a side channel compressor for a fuel cell system in which a gaseous medium, in particular hydrogen, is conveyed and / or compressed.
  • the side channel compressor has a rotating compressor wheel in a housing, which is fastened to a drive shaft and is set in rotation by a drive and is thus rotatably arranged about an axis of rotation.
  • the side channel compressor has one Compressor chamber located in the housing, which has at least one umlau fenden side channel.
  • the compressor wheel has conveyor cells arranged on its circumference in the region of the compressor chamber.
  • a gas inlet opening and a gas outlet opening are each arranged in the housing and are fluidly connected to one another via the at least one side channel.
  • the housing has a first and a second gap surface facing the compressor wheel, each of which extends radially to the axis of rotation. In these areas, an inner and an outer axial gap are formed between the housing and the compressor wheel.
  • the side channel blower known from DE 10 2007 053 016 A1 can have certain disadvantages.
  • the housing which can consist in particular of an upper housing part and a lower housing part, is made of a cast material, on the one hand to provide resistance to the gaseous medium to be conveyed in the region of To ensure compressor space and in order to be able to guarantee a long service life in functional areas in which a high strength of the housing is required, such as the bearing mount.
  • the entire housing must be made of the cast material in order to be able to form the complex and / or complex structures, such as cooling fins, on the surface facing the environment.
  • the manufacturing costs of the housing are correspondingly high.
  • the high manufacturing costs are made up as follows: high raw material costs of the casting material and / or high energy costs in the production, in particular in a casting process, of the compressor wheel as a casting and / or high processing costs in the reworking of the compressor wheel, such as for example a metal cutting and / or grinding post-processing.
  • the side channel blower known from DE 10 2007 053 016 Al has the disadvantage that the weight of the housing is high and thus also the resulting total weight of the side channel blower. Disclosure of the Invention Advantages of the Invention
  • a side channel compressor for a fuel cell system for conveying and / or compressing a gaseous medium, in particular hydrogen, is provided with the features of the independent claims.
  • the side channel compressor has a housing, the housing being formed in several parts and having a housing upper part and a housing lower part, each of which at least partially comprises a metallic material and a plastic. It is proposed in the inventive design of the housing according to claim 1, the housing at least in areas where the housing has simple structures and less complex surfaces, this at least partially len from a metallic materials, in particular aluminum, to manufacture. Furthermore, a metallic material, in particular aluminum, should preferably be used for the areas of the housing in which the housing has to ensure resistance to the gaseous medium to be conveyed in the area of a compressor room and / or in functional areas in which high strength is achieved the housing is required, such as the bearing, in order to ensure a long service life.
  • the housing according to claim 1 is at least partially made of plastic, in particular by means of an injection molding process. Afterwards, the metallic material and the plastic only have to be joined together for the lower housing part and / or the upper housing part, in particular by means of a positive connection in order to be able to form the respective component.
  • the material costs, in particular the raw material costs, can be significantly reduced compared to a housing made of a cast material, in particular cast aluminum.
  • the complex housing structure is molded from plastic, for example by means of an injection molding process, less energy, in particular electrical energy, must be used than in the shaping of the entire housing, in particular by means of a casting process, made of aluminum and / or a metallic material.
  • the costs for the reworking of the complete housing, in which plastic is used at least in part as a material are lower in comparison to a housing which consists entirely of cast material, in particular due to the material hardness and the tool wear resulting therefrom and a disadvantage for the housing Temperature development during post-processing.
  • the manufacturing costs and the total weight and / or the total mass of the housing can be reduced. Furthermore, the manufacturing costs of the entire side channel compressor and / or the weight of the entire side channel compressor can thus be reduced without adversely affecting the reliability and service life of the side channel compressor.
  • the side channel denser has the upper housing part and the lower housing part.
  • the upper housing part has a first base body and a mounting flange and / or the lower housing part has a second base body and a cover plate, wherein the respective base body is at least partially made of plastic and the mounting flange and / or the cover plate at least are at least partially made of a metallic material.
  • the receiving flange and the cover plate are each at least almost completely between the respective base body and a compressor wheel.
  • the mounting flange and the cover plate are each at least almost completely between the respective base body and the compression wheel, in particular in the region of a first and a second functionally relevant gap dimension, the compressor wheel in particular being at least almost completely enclosed by the mounting flange and the cover plate.
  • the housing is manufactured from the metallic material in the area of the high structural demands on the material, such as the functionally relevant gap dimensions and in the area of contact with the gaseous medium and in the area facing the compressor wheel.
  • the housing is also made of a plastic in the area where a complex and complex surface contour of the housing is required, but the structural requirements for the material are low.
  • a sandwich construction of the housing and thus in each case the upper housing part and / or the lower housing part is sought. In this way, the cost of the housing and / or the weight of the housing can be improved, while also the reliability and the service life of the housing and / or the entire side channel compressor can be improved.
  • the side channel compressor there is a first disk-shaped element between the first base body and the receiving flange. Furthermore, there is a second disc-shaped element between the second base body and the cover plate.
  • the respective element consists at least partially of egg nem elastic material.
  • the advantage can be achieved that a different change in width, in particular at least almost parallel to an axis of rotation, of the respective construction parts made of the metallic material, in particular mounting flange and cover plate, to the plastic components, in particular the base bodies, can also be compensated for when running through a wide temperature range, for example from -20 ° C to 100 ° C.
  • This advantage can be achieved in that the intermediate element is designed so that it is compressed in the direction of the axis of rotation when a width of the respective component of the housing increases, for example due to a temperature increase in the side channel compressor and the resultant thermal expansion a change in width is compensated for.
  • the respective compensation gap must be dimensioned such that the tolerance range that can be used to set the functionally relevant gap dimensions and, on the other hand, the temperature-related gap expansion or contraction caused by the different thermal expansion coefficients of the materials is compensated.
  • the advantage can be achieved that the housing is not structurally damaged due to different thermal expansion coefficients of the components and when passing through a temperature range, which under certain circumstances leads to failure of a pneumatic encapsulation and / or separation of the side channels.
  • the reliability and / or the efficiency of the side channel blower can be increased or at least maintained, even when passing through a wide temperature range.
  • the respective disk-shaped element and / or the receiving flange and / or the cover plate has at least one fixing hole which runs parallel to the axis of rotation and which can be fixed and / or centered by means of at least one pin present in the first or second base body .
  • the respective disk-shaped element and / or the receiving flange and / or the cover plate can be prevented from rotating about the axis of rotation relative to the housing, in particular to the respective base body. This enables the life of the side channel blower to be increased.
  • assembly and disassembly of the respective disc-shaped element and / or of the receiving flange and / or of the cover plate in the respective base body are simplified, and thus the assembly and maintenance costs can be reduced.
  • the receptacle flange has on its outer diameter a second cylindrical projection that runs around the axis of rotation and has a second collar that runs parallel to the axis of rotation.
  • Either respective shims with different thicknesses running in the direction of the axis of rotation can be used during assembly, or it can be done shortly before or during the assembly process by machining the respective shim. Reworking the upper housing part and / or the lower housing part is no longer necessary. The time of the month and / or the assembly costs can thus be reduced.
  • the respective shim can be inserted into the second collar before assembly, which can reduce assembly time and / or assembly costs, and reduce the susceptibility to errors during assembly, which can increase the life of the entire side channel blower.
  • the advantage can be achieved that the lower housing part can be centered in the upper housing part, since the second cylindrical approach with its outer diameter is guided on the inner diameter of the upper housing part, thereby reducing assembly costs .
  • assembly errors can be reduced, for example by housing parts that are not optimally aligned with one another, which can reduce the probability of failure of the side channel blower.
  • the receptacle flange extends in a disk-like manner around the axis of rotation, the receptacle flange having on its inside diameter a first cylindrical projection encircling the axis of rotation, the first cylindrical projection having a first collar running towards the axis of rotation.
  • an at least partial fixation of the radial bearing, in particular on a bearing outer ring, can be achieved axially to the axis of rotation.
  • the upper housing part and the lower housing part are fixed to one another by means of at least two screwing assembly groups, the components being fixed to one another only axially to the axis of rotation.
  • the screw assembly additionally has a spring element, the spring element being supported in the direction of the axis of rotation on a screw head of a plug-in screw of the screw assembly and the housing, in particular the housing upper part, and by means of a spring force in the direction of the axis of rotation the components works.
  • the housing has the upper housing part and the lower housing part, the upper housing part and the lower housing part being fixed to one another by means of at least one clip-like element, the housings in particular being fixed to one another axially to the axis of rotation.
  • the components of the first base body and / or second base body and / or mounting flange and / or cover plate and / or sealing wheel can be optimally aligned with one another at least during installation radially to the axis of rotation by means of the fixation which runs only axially to the axis of rotation, thereby stabilizing itself Connection of the components of the side channel compressor can be achieved, this assembly has a long service life.
  • the upper housing part and the lower housing part can be mounted on a block, so that deviations in the manufacturing tolerances of the surfaces can be compensated for.
  • the plug-in screws and / or the bracket-like elements are always subject to tension regardless of manufacturing tolerances and not to shear since the housing parts do not come into contact with each other in the area of the air gap.
  • the advantage can be achieved that the two housing parts are attached to one another by means of the direction of force of the spring element. be pressed against each other, in particular at least almost in the direction of the axis of rotation, wherein, for example, a respective edge-like elevation is supported on a respective housing surface. This offers the advantage that a longer service life of the side channel blower can be achieved.
  • the material of the compressor wheel and / or of the receiving flange and / or of the cover plate has an at least approximately the same thermal expansion coefficient.
  • the metallic material can be aluminum and / or steel and / or a metallic alloy.
  • the first base body and / or the second base body are produced by means of a casting process, in particular by means of an injection molding process for plastics.
  • the number of components used for the side channel blower can be reduced and thus the assembly costs and / or the component costs and / or the total costs of the side channel blower can be reduced.
  • the service life of the side channel blower can be increased, since the impeller shells can be cast directly onto the mounting flange and / or the cover plate.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a side channel compressor according to the invention and a housing according to the invention according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a section, designated III in FIG. 1, of a receiving flange and a cover plate of the side channel compressor,
  • FIG. 3 shows a section of a compressor chamber of the side channel compressor, designated A-A in FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a side view of a respective first and / or second disk-shaped element
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a side channel compressor according to the invention and a housing according to the invention according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a section of the side channel poet designated IV in FIG. 5,
  • Figure 7 is a schematic and enlarged sectional view of an inventive side channel compressor and a Ge housing according to the invention according to a third embodiment. Description of the embodiment
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a side channel compressor 1 according to the invention and a housing 3 according to the invention according to a first embodiment.
  • the side channel compressor 1 has a compressor chamber 30 located in the housing 3, which in turn has at least one circumferential side channel 19, 21. Furthermore, there is a compressor wheel 2 in the Ge housing 3, which is arranged rotatably about a horizontally extending axis of rotation 4 and has arranged on its circumference in the region of the compressor chamber 30 arranged delivery cells 5, and each with a gas inlet opening formed on the housing 3 14 and a gas outlet opening 16, which are fluidly connected to one another via the compressor chamber 30, in particular the at least one side channel 19, 21.
  • a plurality of feed cells 5 runs circumferentially about the axis of rotation 4 in the rotating compressor chamber 30 of the housing 3 in the compressor wheel 2.
  • the housing 3 is formed in several parts and has a housing upper part 7 and a housing lower part 8, these being each have at least partially a metallic material and a plastic.
  • a drive 6, in particular an electric drive 6, serves as a rotary drive 6 of the compressor wheel 2.
  • the compressor wheel 2 is arranged in a rotationally fixed manner on a drive shaft 9 and is in particular connected to the drive shaft 9 by means of a press fit.
  • the compressor wheel 2 has an inner compressor wheel hub, the compressor wheel hub having a recess through which the drive shaft 9 is inserted.
  • the side channels 19, 21 run in the housing 3 in the direction of the axis of rotation 4 such that they extend axially to the feed cell 5 on both sides.
  • Be tenkanäle 19, 21 can extend at least in a portion of the housing 3 circumferentially about the axis of rotation 4, wherein in the portion in which the side channels 19, 21 is not formed in the housing 3, an interrupter loading area 15 in the housing 3rd is trained.
  • the drive shaft 9 is connected at least gimbally to the drive 6 at one end axially to the axis of rotation 4.
  • At least one bearing 27, in particular a radial bearing 27, is located axially on the outer diameter of the drive shaft 9 in the area between the drive 6 and the compressor wheel 2.
  • a plate spring 46 is shown, which is supported on the one hand on the bearing 27, in particular on a bearing inner ring, and on the other hand on the hub base of the compressor wheel 2. In this way, the compressor wheel 2 can be axially relative to the axis of rotation 4 in the housing 3 position, wherein a preload of at least one bearing 27, 47 can be achieved in particular by means of the plate spring 46.
  • a torque is transmitted to the compressor wheel 2, the compressor wheel 2 being set in a rotational movement and the at least one för der cell 5 being set in a rotational movement around the axis of rotation 4 by the compressor chamber 30 in the housing 3.
  • a gaseous medium already located in the compression chamber 30 is moved along by the delivery cell 5 and thereby conveyed and / or compressed.
  • the drive 6 has a rotor 17 running axially to the axis of rotation 4, the rotor 17 being connected to the drive shaft 9 in a force-locking and / or positive manner, in particular by means of a press fit. Encapsulation of the rotor 17 against environmental influences and / or against moisture and pollution from the outside is achieved by using a rotor housing 41.
  • the drive 6 has a rotating stator 11 around the axis of rotation 4, the stator 11 being outside rotating around the rotor 17 and / or the rotor 17 being inside the inner diameter of the stator 11. By energizing the stator 11, the rotor 17 can be driven and in particular can be set in a rotational movement ver. Encapsulation of the stator 11 against environmental influences and / or against moisture and pollution from the outside is achieved by using a stator housing 39.
  • the side channel compressor 1 is at least indirectly fluidically connected to a fuel cell system 31 via the gas inlet opening 14 and / or the gas outlet opening 16.
  • the Ge housing upper part 7 has a first base body 65 and / or a receiving flange 10 and / or a first disk-shaped element 22.
  • the lower housing part 8 has a second base body 66 and / or a cover plate 13 and / or a second disk-shaped element 24.
  • the respective basic body per 65, 66 at least partially made of plastic and the receiving meflansch 10 and / or the cover plate 13 are at least partially made of a metallic material.
  • the metallic material can be, for example, aluminum and / or steel and / or a metallic alloy.
  • the receiving flange 10 and the cover plate 13 are each at least almost completely between the respective base body 65, 66 and the compressor wheel 2, in particular in the region of the compressor chamber 30, this in particular through the receiving flange 10 and the cover plate 13 is encapsulated.
  • the bearing preload is used in addition to the plate spring 46, a first shim 29, which is located between the compressor wheel 2 and an axial bearing 47 and / o which is a second shim 33 between the receiving flange 10 and the cover plate 13, which is by means of respective shim 29, 33, the respective axial distance between the compressor wheel 2 and the Aufnah meflansch 10 and / or between the compressor wheel 2 and the cover plate 13 can be adjusted.
  • the rotor housing 41 and / or the stator housing 39 can be fixed to the housing 3 of the side channel compressor 1, in particular screwed to the housing. Rotation about the axis of rotation 4 of the respective disc-shaped element 22, 24 and / or the receiving flange 10 and / or the cover plate 13 in the first and / or second base body 65, 66 can thus be avoided.
  • the receiving flange 10 extends in a disk-like manner around the axis of rotation 4, the receiving flange 10 having a first cylindrical projection 12 rotating around the axis of rotation 4 on its inner diameter, the first cylindrical projection 12 having a first collar 28 running towards the axis of rotation 4, the first collar 28 running in a disk-like manner around the axis of rotation 4.
  • the first cylindrical projection 12, which is designed in particular as a bearing receiving collar 12, receives a radial bearing 27, the radial bearing 27 with its outer diameter facing away from the axis of rotation 4 being in contact with an inner bore 18 of the first cylindrical projection 12.
  • an at least partial fixation of the radial bearing 27, in particular on the bearing outer ring can be achieved axially to the axis of rotation 4.
  • the upper housing part 7 and the lower housing part 8 are fixed to one another by means of at least two screwing assemblies 53, the housing halves 7, 8 being fixed to one another only axially to the axis of rotation 4.
  • the at least two screw assemblies 53 can have a plug screw 49 with a screw head 51. The plug screw is used for fixation
  • housing halves 7, 8 are able to align each other radially to the axis of rotation 4 at least during assembly.
  • the upper housing part 7 is pressed with an at least approximately radially extending to the axis of rotation 4 first surface 44 against an at least approximately radially extending to the axis of rotation 4 second surface 52 of the lower housing part 8 Ge by means of the screw assembly 53.
  • FIG. 2 shows a section of the receiving flange 10 and the cover plate 13 of the side channel compressor 1, designated III in FIG. 1. It is shown that the receiving flange 10 has on its outer diameter a second cylindrical projection 67 which runs around the axis of rotation 4 and which has a Has second collar 26 running parallel to the axis of rotation 4.
  • the first front surface of the second adjusting disk 33 is located axially to the axis of rotation 4 in contact with the second cylindrical extension 67, in particular in the region of a shoulder which represents the transition from the cylindrical extension 67 to the second collar 26.
  • FIG. 3 shows a section of the compressor chamber 30 of the side channel compressor 1 denoted by AA in FIG. 1.
  • the upper housing part 7 forms a first gap surface 32, which faces the compressor wheel 2 and runs radially to the axis of rotation 4.
  • the lower housing part 8 forms a second gap surface 54, each of which faces the compressor wheel 2 and extends radially to the axis of rotation 4.
  • the two gap surfaces 32, 54 face each other.
  • a first functionally relevant gap dimension 36 is formed between the upper housing part 7 and the compressor wheel 2.
  • a second functionally relevant gap dimension 38 is formed between the lower housing part 8 and the compressor wheel 2.
  • the upper housing part 7 has the first base body by 65 and the mounting flange 10, the mounting flange 10 being at least almost completely between the first base body 65 and the sealing wheel 2, in particular in the region of the first functionally relevant gap dimension 36.
  • the housing Lower part 8 has second base body 66 and cover plate 13, cover plate 13 being at least almost completely between second base body 66 and compressor wheel 2, in particular in the region of second functionally relevant gap dimension 38. In this case, compressor wheel 2 is at least almost completely enclosed by the receptacle flange 10 and the cover plate 13.
  • first compensation gap 43 between the first base body 65 and the receiving flange 10 and / or that there is a second compensation gap 61 between the second base body 66 and the cover plate 13.
  • the respective compensating gap 43, 61 is at least almost completely filled by the respective disc-shaped element 22, 24.
  • first disc-shaped element 22 is fixed axially to the axis of rotation 4 between a first end face 23 of the first base body 65 and a first contact surface 34 of the receiving flange 10.
  • the second disc-shaped element 24 is fixed axially to the axis of rotation 4 between a second end face 25 of the second base body 66 and a second contact surface 56 of the cover plate 13.
  • the respective element 22, 24 is at least partially made of an elastic material and thus at least partially compressible.
  • the material of the compressor wheel 2 and / or the receiving flange 10 and / or the cover plate 13 have an at least approximately the same thermal expansion coefficient.
  • Can continue the first base body 65 and / or the second base body 66 are produced by means of a casting process, in particular by means of an injection molding process and / or a plastic injection molding process.
  • the respective disk-shaped element 22, 24 is shown in a side view in FIG. 4.
  • the element 22, 24 each has an inner contour 60 which rotates in a ring around the axis of rotation 4 and an outer contour 62, the outer contour 62 having a larger diameter than the inner contour 60.
  • the respective element 22, 24 each have a connecting contour 45, which is located in the interrupter area 15 between the compressor wheel 2 and the housing 3, the connecting contour 45 being the connects inner contour 60 with outer contour 62, so that in particular the respective element 22, 24 can be made in one piece.
  • the respective disk-shaped element 22, 24 has in the area of the inner contour 60 at least the at least one fixing hole 20a, b, by means of which and by means of the respective pin 70 a rotation of the element 22, 25 about the axis of rotation 4 in the respective base body 65, 66 can be prevented.
  • the at least one disk-shaped element 22, 24 each form a connecting contour 45, which is located in the interrupter region 15 between the sealing wheel 2 and the housing 3, the connecting Contour 45 connects the inner contour 60 to the outer contour 62, so that in particular the at least one disk-shaped element 22, 24 is made in one piece.
  • the respective disc-shaped element 22, 24 and / or the receiving flange 10 and / or the cover plate 13 forms a recess 63 in the overlap region with the respective side channel 19, 21 of the housing 3 in order to form a respective circulation flow between the delivery cell 28 of the compressor - Terrads 2 and the respective side channel 19, 21 of the housing 3 to ermögli chen.
  • the gaseous medium can thus flow axially to the axis of rotation 4 through the savings 63 from the respective disk-shaped element 22, 24 and / or the receiving flange 10 and / or the cover plate 13.
  • the respective connection contour 45 of the respective disk-shaped element 22, 24 covers the respective interrupter area 15 in the housing 3 in the assembled state.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a side channel compressor 1 according to the invention and a housing 3 according to the invention according to a second embodiment.
  • the screw assembly 53 additionally has a spring element 35, the spring element 35 in the direction of the axis of rotation 4 in each case on the screw head 51 of the plug-in screw 49, the screw assembly 53 and the housing 3, in particular the housing upper part 7 is supported and acts on the components by means of a spring force in the direction of the axis of rotation 4.
  • either the receiving flange 10 forms a first edge-like elevation 40 and / or the cover plate 13 forms a second edge-like elevation 58.
  • the respective elevation 40, 58 runs at least almost in the direction of the axis of rotation 4 and is in contact with the respective end face 23, 25.
  • the respective elevation 40, 58 is formed in an exemplary embodiment on the respective base body 65, 66. In this way, the first equalizing gap 43 is formed between the first base body 65 and the receiving flange 10 and / or the second equalizing gap 61 is formed between the cover plate 13 and the second base body 66.
  • FIG. 6 shows a section of the side channel sealer 1, designated IV in FIG. 5, in particular, for example, the area of the second compensating gap 61. It is shown that, for example, the O-ring 37 in the direction of the axis of rotation 4 is in contact with the second End face 25 of the second base body 66 and the second contact surface 56 of the cover plate 13 is located. Due to the second edge-like elevation 58, the second compensation gap 61 can form. Encapsulation of the respective side channel 19, 21 can, however, also be achieved by the respective edge-like elevation 40, 58.
  • Fig. 7 shows a schematic and enlarged sectional view of an inventive side channel compressor and a housing according to the invention ge according to a third embodiment.
  • the upper housing part 7 and the lower housing part 8 are fixed to one another by means of at least one clamp-like element 57, the housings 7, 8 in particular being axially to the axis of rotation 4 be fixed together.
  • the bracket-like element 57 can form at least two flexible legs 59a, b, which run in a ring circumferentially around the axis of rotation 4 and which press the first base body 65 and the second base body 66 against each other in the direction of the axis of rotation 4 and thus fix and / or at least keep in plant.

Abstract

The invention relates to a side-channel compressor (1) for a fuel cell system (31) for conveying and/or compressing a gaseous medium, in particular hydrogen, comprising a housing (3), a compressor chamber (30) which is located in the housing (3) and has at least one circumferential side channel (19, 21), a compressor impeller (2) which is located in the housing (3) and rotatably arranged about an axis of rotation (4), wherein the compressor impeller (2) has conveying cells (5) arranged at its circumference in the region of the compressor chamber (30), and comprising one gas inlet opening (14) and one gas outlet opening (16) formed in each case on the housing, which openings are fluidically connected to one another via the compressor chamber (30), in particular via the at least one side channel (19, 21), wherein the housing (3) has a first and a second gap area (32, 54) which face in each case the compressor impeller (2) and extend axially relative to the axis of rotation (4), and wherein a first and a second functionally relevant gap (36, 38) are in each case formed in the region of the gap areas (32, 54) between the housing (3) and the compressor impeller (2). According to the invention, the housing (3) consists of multiple parts and has an upper housing part (7) and a lower housing part (8), wherein both comprise in each case at least partially a metallic material and a plastic.

Description

Beschreibung description
Titel title
Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem zur Förderung und/oder Side channel compressor for a fuel cell system for delivery and / or
Verdichtung eines gasförmigen Mediums Compression of a gaseous medium
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter für ein Brennstoff zellensystem zur Förderung und/oder Verdichtung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, das insbesondere zur Anwendung in Fahrzeugen mit einem Brennstoffzellenantrieb vorgesehen ist. The present invention relates to a side channel compressor for a fuel cell system for conveying and / or compressing a gaseous medium, in particular hydrogen, which is particularly intended for use in vehicles with a fuel cell drive.
Im Fahrzeugbereich spielen neben flüssigen Kraftstoffen in Zukunft auch gasför mige Kraftstoffe eine zunehmende Rolle. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb müssen Wasserstoffgasströme gesteuert werden. Die Gasströme werden hierbei nicht mehr diskontinuierlich wie bei der Einspritzung von flüssigem Kraftstoff gesteuert, sondern es wird das gasförmige Medium aus mindestens einem Hochdrucktank entnommen und über eine Zuströmleitung ei nes Mitteldruckleitungssystem an eine Ejektoreinheit geleitet. Diese Ejektorein heit führt das gasförmige Medium über eine Verbindungsleitung eines Nieder druckleitungssystems zu einer Brennstoffzelle. Nachdem das gasförmige Me dium durch die Brennstoffzelle geströmt ist wird es über eine Rückführleitung zu rück zur Ejektoreinheit geführt. Dabei kann der Seitenkanalverdichter zwischen geschaltet werden, der die Gasrückführung strömungstechnisch und effizienz technisch unterstützt. Zudem werden Seitenkanalverdichter zur Unterstützung des Strömungsaufbaus im Brennstoffzellenantrieb eingesetzt, insbesondere bei einem (Kalt)-Start des Fahrzeugs nach einer gewissen Standzeit. Das Antreiben dieser Seitenkanalverdichter erfolgt üblicherweise über Elektromotoren, die beim Betrieb in Fahrzeugen über die Fahrzeugbatterie mit Spannung versorgt werden. In the automotive sector, in addition to liquid fuels, gaseous fuels will also play an increasing role in the future. Hydrogen gas flows must be controlled, particularly in vehicles with a fuel cell drive. The gas flows are no longer controlled discontinuously, as in the injection of liquid fuel, but the gaseous medium is removed from at least one high-pressure tank and passed to an ejector unit via an inflow line of a medium-pressure line system. This ejector unit leads the gaseous medium via a connecting line of a low pressure line system to a fuel cell. After the gaseous medium has flowed through the fuel cell, it is returned to the ejector unit via a return line. The side channel blower can be interposed, which supports the gas recirculation in terms of flow technology and efficiency. In addition, side channel compressors are used to support the flow build-up in the fuel cell drive, especially when the vehicle is (cold) started after a certain idle time. These side channel blowers are usually driven by electric motors which are supplied with voltage by the vehicle battery when operated in vehicles.
Aus der DE 10 2007 053 016 Al ist ein Seitenkanalverdichter für ein Brennstoff zellensystem bekannt, bei dem ein gasförmiges Medium, insbesondere Wasser stoff, gefördert und/oder verdichtet wird. Der Seitenkanalverdichter weist ein in einem Gehäuse umlaufendes Verdichterrad auf, das auf einer Antriebswelle be festigt ist und von einem Antrieb in Rotation versetzt wird und somit drehbar um eine Drehachse angeordnet ist. Weiterhin weist der Seitenkanalverdichter einen in dem Gehäuse befindlichen Verdichterraum auf, der mindestens einen umlau fenden Seitenkanal aufweist. Das Verdichterrad weist dabei an seinem Umfang im Bereich des Verdichterraums angeordnete Förderzellen auf. Im Gehäuse ist zudem jeweils eine Gas- Einlassöffnung und eine Gas-Auslassöffnung angeord net, die über den mindestens einen Seitenkanal fluidisch miteinander verbunden sind. Dabei weist das Gehäuse eine erste und eine zweite dem Verdichterrad zu gewandte Spaltfläche auf, die jeweils radial zur Drehachse verlaufen. In diesen Bereichen bildet sich jeweils ein innerer und ein äußerer Axialspalt zwischen dem Gehäuse und dem Verdichterrad aus. From DE 10 2007 053 016 Al a side channel compressor for a fuel cell system is known in which a gaseous medium, in particular hydrogen, is conveyed and / or compressed. The side channel compressor has a rotating compressor wheel in a housing, which is fastened to a drive shaft and is set in rotation by a drive and is thus rotatably arranged about an axis of rotation. Furthermore, the side channel compressor has one Compressor chamber located in the housing, which has at least one umlau fenden side channel. The compressor wheel has conveyor cells arranged on its circumference in the region of the compressor chamber. In addition, a gas inlet opening and a gas outlet opening are each arranged in the housing and are fluidly connected to one another via the at least one side channel. The housing has a first and a second gap surface facing the compressor wheel, each of which extends radially to the axis of rotation. In these areas, an inner and an outer axial gap are formed between the housing and the compressor wheel.
Der aus der DE 10 2007 053 016 Al bekannte Seitenkanalverdichter kann ge wisse Nachteile aufweisen. Bei der Verwendung des Seitenkanalverdichters, ins besondere als Rezirkulationsgebläse, ist das Gehäuse, das insbesondere aus einem Gehäuse-Oberteil und einem Gehäuse-Unterteil bestehen kann, aus ei nem Gussmaterial hergestellt, um zum einen eine Beständigkeit gegen das zu fördernde gasförmige Medium im Bereich des Verdichterraums zu gewährleisten und um zum anderen in funktionalen Bereichen, in denen eine hohe Festigkeit des Gehäuses erforderlich ist, wie beispielsweise der Lageraufnahme, eine hohe Lebensdauer gewährleisten zu können. Dabei muss jedoch das gesamte Ge häuse aus dem Gussmaterial hergestellt sein, um an der der Umgebung zuge wandten Oberfläche die aufwendigen und/oder komplexen Strukturen, wie bei spielsweise Kühlrippen, ausbilden zu können. Somit sind zum einen die Herstell kosten des Gehäuses entsprechend hoch sein. Die hohen Herstellkosten setzen sich dabei wie folgt zusammen: hohe Rohmaterial- Kosten des Gussmaterials und/oder hohe Energiekosten bei der Herstellung, insbesondere bei einem Gieß prozess, des Verdichterrads als Gussteil und/oder hohe Bearbeitungskosten bei der Nachbearbeitung des Verdichterrads, wie beispielsweise eine spanende und/oder schleifende Nachbearbeitung. Zum anderen weist der aus der DE 10 2007 053 016 Al bekannte Seitenkanalverdichter den Nachteil auf, dass das Ge wicht des Gehäuses hoch ist und somit auch das resultierende Gesamtgewicht des Seitenkanalverdichters. Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung The side channel blower known from DE 10 2007 053 016 A1 can have certain disadvantages. When using the side channel blower, in particular as a recirculation blower, the housing, which can consist in particular of an upper housing part and a lower housing part, is made of a cast material, on the one hand to provide resistance to the gaseous medium to be conveyed in the region of To ensure compressor space and in order to be able to guarantee a long service life in functional areas in which a high strength of the housing is required, such as the bearing mount. However, the entire housing must be made of the cast material in order to be able to form the complex and / or complex structures, such as cooling fins, on the surface facing the environment. Thus, on the one hand, the manufacturing costs of the housing are correspondingly high. The high manufacturing costs are made up as follows: high raw material costs of the casting material and / or high energy costs in the production, in particular in a casting process, of the compressor wheel as a casting and / or high processing costs in the reworking of the compressor wheel, such as for example a metal cutting and / or grinding post-processing. On the other hand, the side channel blower known from DE 10 2007 053 016 Al has the disadvantage that the weight of the housing is high and thus also the resulting total weight of the side channel blower. Disclosure of the Invention Advantages of the Invention
Erfindungsgemäß wird ein Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem zur Förderung und/oder Verdichtung von einem gasförmigen Medium, insbeson dere Wasserstoff, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereit gestellt. According to the invention, a side channel compressor for a fuel cell system for conveying and / or compressing a gaseous medium, in particular hydrogen, is provided with the features of the independent claims.
Bezugnehmend auf Anspruch 1 weist der Seitenkanalverdichter ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse mehrteilig ausgebildet ist und ein Gehäuse-Oberteil und ein Gehäuse-Unterteil aufweist, wobei diese jeweils zumindest teilweise einen metallischen Werkstoff und einen Kunststoff aufweisen. Dabei wird bei der erfin dungsgemäßen Ausgestaltung des Gehäuses gemäß Anspruch 1 vorgeschla gen, das Gehäuse zumindest in Bereichen, in denen das Gehäuse einfache Strukturen und wenig komplexe Oberflächen aufweist, dieses zumindest teil weise aus einem metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, herzustel len. Weiterhin soll ein metallischer Werkstoff, insbesondere Aluminium, für die Bereiche des Gehäuses bevorzugt Verwendung finden, in denen das Gehäuse eine Beständigkeit gegen das zu fördernde gasförmige Medium im Bereich eines Verdichterraums zu gewährleisten hat und/oder in funktionalen Bereichen, in de nen eine hohe Festigkeit des Gehäuses erforderlich ist, wie beispielsweise der Lageraufnahme, um eine hohe Lebensdauer gewährleisten zu können. Dabei kann für die Herstellung des Gehäuses in diesem Bereich einfaches metallisches Stangenmaterial oder einfache Drehteile verwendet werden, wodurch die Not wendigkeit von komplexen und teuren Metallguss-Verfahren vermieden werden kann. Im Bereich der komplexen Strukturen, insbesondere von komplexen Ober flächen, wird das Gehäuse gemäß Anspruch 1, zumindest teilweise aus dem Kunststoff hergestellt, insbesondere mittels eines Spritzgussverfahrens. Im Nach gang müssen für das Gehäuse-Unterteil und/oder das Gehäuse-Oberteil jeweils der metallische Werkstoff und der Kunststoff nur noch zusammengefügt werden, insbesondere mittels einer formschlüssigen Verbindung, um das jeweilige Bauteil ausbilden zu können. Dabei können die Materialkosten, insbesondere die Roh materialkosten, gegenüber einem Gehäuse aus einem Gussmaterial, insbeson dere Aluminiumguss deutlich reduziert werden. Dies ist dadurch begründet, da bei Ausformung der komplexen Gehäuse-Struktur aus Kunststoff, beispielsweise mitels eines Spritzgussverfahrens, weniger Energie, insbesondere elektrische Energie, aufgewendet werden muss, als bei der Ausformung des gesamten Ge häuses, insbesondere mitels eines Gießverfahrens, aus Aluminium und/oder ei nem metallischen Werkstoff. Weiterhin sind die Kosten für die Nachbearbeitung des vollständigen Gehäuses, bei dem zumindest teilweise als Werkstoff Kunst stoff verwendet wird, geringer im Vergleich zu einem Gehäuse das vollständig aus Gussmaterial besteht, insbesondere aufgrund der Materialhärte und dem da raus resultierenden Werkzeugverschleiss und einer für das Gehäuse nachteiligen Temperaturentwicklung bei der Nachbearbeitung. Auf diese Weise kann durch die teilweise Verwendung und/oder Kombination von Kunststoff und einem metal lischen Werkstoff anstelle von beispielsweise einem vollständig aus einem metal lischen Werkstoff hergestellten Gehäuse zum einen die Herstellkosten und zu dem das Gesamtgewicht und/oder die Gesamtmasse des Gehäuses reduziert werden. Des Weiteren lassen sich somit die Herstellkosten des gesamten Seiten kanalverdichters und/oder das Gewicht des gesamten Seitenkanalverdichters re duzieren, ohne die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Seitenkanalverdichters nachteilig zu beeinflussen. With reference to claim 1, the side channel compressor has a housing, the housing being formed in several parts and having a housing upper part and a housing lower part, each of which at least partially comprises a metallic material and a plastic. It is proposed in the inventive design of the housing according to claim 1, the housing at least in areas where the housing has simple structures and less complex surfaces, this at least partially len from a metallic materials, in particular aluminum, to manufacture. Furthermore, a metallic material, in particular aluminum, should preferably be used for the areas of the housing in which the housing has to ensure resistance to the gaseous medium to be conveyed in the area of a compressor room and / or in functional areas in which high strength is achieved the housing is required, such as the bearing, in order to ensure a long service life. Simple metal rod material or simple turned parts can be used for the production of the housing in this area, which means that the need for complex and expensive metal casting processes can be avoided. In the area of complex structures, in particular complex surfaces, the housing according to claim 1 is at least partially made of plastic, in particular by means of an injection molding process. Afterwards, the metallic material and the plastic only have to be joined together for the lower housing part and / or the upper housing part, in particular by means of a positive connection in order to be able to form the respective component. The material costs, in particular the raw material costs, can be significantly reduced compared to a housing made of a cast material, in particular cast aluminum. This is due to the fact that when the complex housing structure is molded from plastic, for example by means of an injection molding process, less energy, in particular electrical energy, must be used than in the shaping of the entire housing, in particular by means of a casting process, made of aluminum and / or a metallic material. Furthermore, the costs for the reworking of the complete housing, in which plastic is used at least in part as a material, are lower in comparison to a housing which consists entirely of cast material, in particular due to the material hardness and the tool wear resulting therefrom and a disadvantage for the housing Temperature development during post-processing. In this way, through the partial use and / or combination of plastic and a metallic material instead of, for example, a housing made entirely of a metallic material, the manufacturing costs and the total weight and / or the total mass of the housing can be reduced. Furthermore, the manufacturing costs of the entire side channel compressor and / or the weight of the entire side channel compressor can thus be reduced without adversely affecting the reliability and service life of the side channel compressor.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Seitenkanalverdichter mög lich. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements of the side channel blower specified in claim 1 are possible. The subclaims relate to preferred developments of the invention.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der Seitenkanalver dichter das Gehäuse-Oberteil und das Gehäuse-Unterteil auf. Dabei weist das Gehäuse-Oberteil einen ersten Grundkörper und einen Aufnahmeflansch auf und/oder das Gehäuse-Unterteil weist einen zweiten Grundkörper und eine Ab deckplate auf, wobei der jeweilige Grundkörper zumindest teilweise aus Kunst stoff hergestellt ist und der Aufnahmeflansch und/oder die Abdeckplate zumin dest teilweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind. Des Weiteren befinden sich der Aufnahme- Flansch und die Abdeckplate jeweils zumindest na hezu vollständig zwischen dem jeweiligen Grundkörper und einem Verdichterrad. Zudem befinden sich der Aufnahmeflansch und die Abdeckplate jeweils zumin dest nahezu vollständig zwischen dem jeweiligen Grundkörper und dem Verdich terrad, insbesondere im Bereich eines ersten und eines zweiten funktionsrele vanten Spaltmaßes, wobei insbesondere das Verdichterrad zumindest nahezu vollständig vom Aufnahmeflansch und der Abdeckplate umschlossen wird. Auf diese Weise kann eine derartige Kombination von zumindest teilweise metalli schen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, und einem Kunststoff für das Ge häuse zusammengestellt werden, die ein kostengünstiges und leichtes Gehäuse bei einer gleichzeitigen hohen Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Gehäuses gewährleistet. Dabei wird das Gehäuse in dem Bereich der hohen strukturellen Anforderungen an das Material, wie beispielsweise der funktionsrelevanten Spaltmaße und im Bereich des Kontakts mit dem gasförmigen Medium und in dem dem Verdichterrad zugewandten Bereich aus dem metallischen Werkstoff gefertigt. Dies gilt insbesondere somit in dem Bereich in dem der Kunststoff auf grund seiner Materialeigenschaften ungeeignet ist, wobei der verwendete metalli sche Werkstoff in diesem Bereich nur einfache geometrischen Konturen ausbil den muss und somit aus einfachen Drehteilen und/oder Stangenmaterial des me tallischen Werkstoffs gefertigt werden kann. Das Gehäuse wird zudem in dem Bereich, in dem eine komplexen und aufwändige Oberflächenkontur des Gehäu ses erforderlich ist, jedoch die strukturellen Anforderungen an das Material gerin ger sind, aus einem Kunststoff gefertigt. Dabei ist eine Sandwich-Bauweise des Gehäuses und somit jeweils des Gehäuse-Oberteils und/oder des Gehäuse-Un terteils angestrebt. Auf diese Weise lassen sich die Kosten des Gehäuses und/o der das Gewicht des Gehäuses verbessern, während zudem die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Gehäuses und/oder des gesamten Seitenkanalverdich ters verbessert werden kann. According to a particularly advantageous embodiment, the side channel denser has the upper housing part and the lower housing part. The upper housing part has a first base body and a mounting flange and / or the lower housing part has a second base body and a cover plate, wherein the respective base body is at least partially made of plastic and the mounting flange and / or the cover plate at least are at least partially made of a metallic material. Furthermore, the receiving flange and the cover plate are each at least almost completely between the respective base body and a compressor wheel. In addition, the mounting flange and the cover plate are each at least almost completely between the respective base body and the compression wheel, in particular in the region of a first and a second functionally relevant gap dimension, the compressor wheel in particular being at least almost completely enclosed by the mounting flange and the cover plate. On in this way, such a combination of at least partially metallic materials, in particular aluminum, and a plastic for the housing can be put together, which ensures an inexpensive and lightweight housing with a long service life and reliability of the housing. The housing is manufactured from the metallic material in the area of the high structural demands on the material, such as the functionally relevant gap dimensions and in the area of contact with the gaseous medium and in the area facing the compressor wheel. This is particularly true in the area where the plastic is unsuitable due to its material properties, the metallic material used in this area only having to form simple geometric contours and thus can be made from simple turned parts and / or rod material of the metallic material . The housing is also made of a plastic in the area where a complex and complex surface contour of the housing is required, but the structural requirements for the material are low. A sandwich construction of the housing and thus in each case the upper housing part and / or the lower housing part is sought. In this way, the cost of the housing and / or the weight of the housing can be improved, while also the reliability and the service life of the housing and / or the entire side channel compressor can be improved.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung befindet sich bei dem erfindungsgemä ßen Seitenkanalverdichter ein erstes scheibenförmiges Element zwischen dem ersten Grundkörper und dem Aufnahmeflansch. Des Weiteren befindet sich ein zweites scheibenförmiges Element zwischen dem zweiten Grundkörper und der Abdeckplatte. Dabei besteht das jeweilige Element zumindest teilweise aus ei nem elastischen Werkstoff. Zudem befindet sich ein erster Ausgleichsspalt zwi schen dem ersten Grundkörper und dem Aufnahmeflansch und/oder ein zweiter Ausgleichsspalt zwischen dem zweiten Grundkörper und der Abdeckplatte, wobei insbesondere der jeweilige Ausgleichsspalt durch das jeweilige scheibenförmige Element zumindest nahezu vollständig ausgefüllt ist. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass eine unterschiedliche Breitenänderung, die insbeson dere zumindest nahezu parallel zu einer Drehachse verläuft, der jeweiligen Bau teile aus dem metallischen Werkstoff, insbesondere Aufnahmeflansch und Ab deckplatte, zu den Bauteilen aus Kunststoff, insbesondere den Grundkörpern, auch beim Durchlaufen eines weiten Temperaturbereichs, beispielsweise von - 20°C bis 100°C, ausgeglichen werden kann. Dieser Vorteil kann insofern erzielt werden, da das Zwischenelement derart elastisch ausgeführt ist, dass es bei ei nem Zuwachs einer Breite des jeweiligen Bauteils des Gehäuses, beispielsweise aufgrund einer Temperaturerhöhung im Seitenkanalverdichter und der daraus re sultierenden Wärmeausdehnung, in Richtung der Drehachse zusammengepresst wird und somit eine Breitenänderung ausgeglichen wird. Dabei muss jedoch zum einen der jeweilige Ausgleichsspalt derart dimensioniert sein, dass die Toleranz breite die zum Einstellen der funktionsrelevanten Spaltmaße beibehalten werden kann und zum anderen die temperaturbedingte Spaltaufweitung bzw. -einen- gung, hervorgerufen durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizien ten der Materialien, ausgeglichen wird. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil er zielen, dass das Gehäuse aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffi zienten der Bauteile und beim Durchlaufen eines Temperaturbereichs, nicht strukturell geschädigt wird, was unter Umständen zu einem Versagen einer pneumatische Kapselung und/oder Trennung der Seitenkanäle führt. Somit lässt sich die Zuverlässigkeit und/oder der Wirkungsgrad des Seitenkanalverdichters erhöhen oder zumindest beibehalten, auch beim Durchlaufen eines weiten Tem peraturbereichs. According to an advantageous further development, in the side channel compressor according to the invention there is a first disk-shaped element between the first base body and the receiving flange. Furthermore, there is a second disc-shaped element between the second base body and the cover plate. The respective element consists at least partially of egg nem elastic material. In addition, there is a first compensation gap between the first base body and the receiving flange and / or a second compensation gap between the second base body and the cover plate, in particular the respective compensation gap being at least almost completely filled by the respective disk-shaped element. In this way, the advantage can be achieved that a different change in width, in particular at least almost parallel to an axis of rotation, of the respective construction parts made of the metallic material, in particular mounting flange and cover plate, to the plastic components, in particular the base bodies, can also be compensated for when running through a wide temperature range, for example from -20 ° C to 100 ° C. This advantage can be achieved in that the intermediate element is designed so that it is compressed in the direction of the axis of rotation when a width of the respective component of the housing increases, for example due to a temperature increase in the side channel compressor and the resultant thermal expansion a change in width is compensated for. On the one hand, however, the respective compensation gap must be dimensioned such that the tolerance range that can be used to set the functionally relevant gap dimensions and, on the other hand, the temperature-related gap expansion or contraction caused by the different thermal expansion coefficients of the materials is compensated. In this way, the advantage can be achieved that the housing is not structurally damaged due to different thermal expansion coefficients of the components and when passing through a temperature range, which under certain circumstances leads to failure of a pneumatic encapsulation and / or separation of the side channels. Thus, the reliability and / or the efficiency of the side channel blower can be increased or at least maintained, even when passing through a wide temperature range.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung weist das jeweilige schei benförmige Element und/oder der Aufnahmeflansch und/oder die Abdeckplatte mindestens eine Fixierbohrung auf, die parallel zur Drehachse verläuft und die sich mittels mindestens eines im ersten oder zweiten Grundkörper vorhandenen Zapfens fixieren und/oder zentrieren lässt. Auf diese Weise kann das jeweilige scheibenförmige Element und/oder der Aufnahmeflansch und/oder die Abdeck platte an einer Drehbewegung um die Drehachse relativ zum Gehäuse, insbe sondere zum jeweiligen Grundkörper, gehindert werden. Somit lässt sich die Le bensdauer des Seitenkanalverdichters erhöhen. Zudem wird eine Montage und Demontage des jeweiligen scheibenförmigen Elements und/oder des Aufnah- meflanschs und/oder der Abdeckplatte im jeweiligen Grundkörper vereinfacht und somit können die Montage- und Wartungskosten reduziert werden. According to a particularly advantageous development, the respective disk-shaped element and / or the receiving flange and / or the cover plate has at least one fixing hole which runs parallel to the axis of rotation and which can be fixed and / or centered by means of at least one pin present in the first or second base body . In this way, the respective disk-shaped element and / or the receiving flange and / or the cover plate can be prevented from rotating about the axis of rotation relative to the housing, in particular to the respective base body. This enables the life of the side channel blower to be increased. In addition, assembly and disassembly of the respective disc-shaped element and / or of the receiving flange and / or of the cover plate in the respective base body are simplified, and thus the assembly and maintenance costs can be reduced.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich eine erste Einstellscheibe zwischen dem Verdichterrad und einem Axiallager und/oder es befindet eine zweite Einstellscheibe zwischen dem Aufnahmeflansch und der Abdeckplatte. Zudem weist der Aufnahmeflansch an seinem Außendurchmesser einen um die Drehachse umlaufenden zweiten zylindrischen Ansatz auf, der einen parallel zur Drehachse verlaufenden zweiten Kragen aufweist. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass mittels des Einsatzes der jeweiligen Einstellscheibe möglich Fertigungstoleranzen des Gehäuse-Oberteils und/oder des Gehäuse- Unterteils und/oder des Verdichterrads derart ausgeglichen werden können, dass ein optimales funktionsrelevantes erstes und/oder zweites Spaltmaß eingestellt werden kann. Dabei können entweder bei der Montage jeweilige Einstellscheiben mit unterschiedlichen in Richtung der Drehachse verlaufenden Dicken verwendet werden oder es kann mittels einer Bearbeitung der jeweiligen Einstellscheibe kurz vor dem oder beim Montageprozess erfolgen. Eine Nachbearbeitung des Gehäuse-Oberteils und/oder des Gehäuse-Unterteils ist nicht mehr notwendig. Somit können die Monatezeit und/oder die Montagekosten reduziert werden. Zu dem kann die jeweilige Einstellscheibe vor der Montage in den zweiten Kragen eingelegt werden, wodurch sich die Montagezeit und/oder die Montagekosten re duzieren lassen, sowie die Fehleranfälligkeit bei der Montage reduzieren lässt, wodurch die Lebensdauer des gesamten Seitenkanalverdichters gesteigert wer den kann. Auf diese Weise kann zum einen der Vorteil erzielt werden, dass sich das Gehäuse-Unterteil im Gehäuse-Oberteil zentrieren lässt, da der zweite zy lindrische Ansatz mit seinem Außendurchmesser am Innendurchmesser des Ge häuse-Oberteils geführt wird, wodurch sich Montage- Kosten reduzieren lassen. Zudem können Montagefehler reduziert werden, beispielsweise durch nicht opti mal zueinander ausgerichteten Gehäuseteilen, wodurch sich die Ausfallwahr scheinlichkeit des Seitenkanalverdichters reduzieren lässt. According to an advantageous embodiment, there is a first shim between the compressor wheel and an axial bearing and / or there is one second shim between the mounting flange and the cover plate. In addition, the receptacle flange has on its outer diameter a second cylindrical projection that runs around the axis of rotation and has a second collar that runs parallel to the axis of rotation. In this way, the advantage can be achieved that the use of the respective shim enables manufacturing tolerances of the upper housing part and / or the lower housing part and / or the compressor wheel to be compensated in such a way that an optimal functionally relevant first and / or second gap dimension is set can be. Either respective shims with different thicknesses running in the direction of the axis of rotation can be used during assembly, or it can be done shortly before or during the assembly process by machining the respective shim. Reworking the upper housing part and / or the lower housing part is no longer necessary. The time of the month and / or the assembly costs can thus be reduced. In addition, the respective shim can be inserted into the second collar before assembly, which can reduce assembly time and / or assembly costs, and reduce the susceptibility to errors during assembly, which can increase the life of the entire side channel blower. In this way, on the one hand, the advantage can be achieved that the lower housing part can be centered in the upper housing part, since the second cylindrical approach with its outer diameter is guided on the inner diameter of the upper housing part, thereby reducing assembly costs . In addition, assembly errors can be reduced, for example by housing parts that are not optimally aligned with one another, which can reduce the probability of failure of the side channel blower.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung verläuft der Aufnah meflansch scheibenförmig umlaufend um die Drehachse, wobei der Aufnah meflansch an seinem Innendurchmesser einen um die Drehachse umlaufenden ersten zylindrischen Ansatz aufweist, wobei der erste zylindrische Ansatz einen zur Drehachse hin verlaufenden ersten Kragen aufweist. Auf diese Weise kann eine Aufnahme eines Radiallagers im zumindest teilweise aus dem metallischen Werkstoff bestehenden Teil des Gehäuses, insbesondere dem Gehäuse-Ober teil, gewährleistet werden, wodurch eine hohe Lebensdauer mittels des ersten zylindrischen Ansatzes, der insbesondere als ein Lageraufnahme-Bund ausge führt sein kann, für das Gehäuse und das Radiallager erzielt werden kann. Somit kann die Lebensdauer des Seitenkanalverdichters erhöht und die Ausfallwahr scheinlichkeit des Seitenkanalverdichters, insbesondere aufgrund eines Lager schadens und/oder eines Verschleißes der gehäuseseitigen Lageraufnahmeflä che, verringert werden. Des Weiteren kann mittels des ersten Kragens eine zu mindest teilweise Fixierung des Radiallager, insbesondere an einem Lagerau ßenring, axial zur Drehachse erzielt werden. According to a particularly advantageous embodiment, the receptacle flange extends in a disk-like manner around the axis of rotation, the receptacle flange having on its inside diameter a first cylindrical projection encircling the axis of rotation, the first cylindrical projection having a first collar running towards the axis of rotation. In this way, a reception of a radial bearing in the at least partially made of the metallic material part of the housing, in particular the upper part of the housing, can be ensured, as a result of which a long service life can be achieved by means of the first cylindrical projection, which leads in particular as a bearing mounting collar can be achieved for the housing and the radial bearing. Consequently can increase the life of the side channel compressor and the probability of failure of the side channel compressor, in particular due to a bearing damage and / or wear on the housing-side bearing receiving surface, can be reduced. Furthermore, by means of the first collar, an at least partial fixation of the radial bearing, in particular on a bearing outer ring, can be achieved axially to the axis of rotation.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird das Gehäuse-Oberteil und das Gehäuse-Unterteil mittels mindestens zwei Verschraubungs-Baugrup pen miteinander fixiert, wobei die Bauteile nur axial zur Drehachse miteinander fixiert werden. Zudem befindet sich ein Luftspalt zwischen einer ersten Fläche des ersten Grundkörpers und einer zweiten Fläche des zweiten Grundkörpers, wobei der Luftspalt radial und umlaufend zur Drehachse verläuft. Des Weiteren weist die Verschraubungs-Baugruppe zusätzlich ein Federelement auf, wobei sich das Federelement in Richtung der Drehachse jeweils an einem Schrauben kopf einer Steckschraube der Verschraubungs-Baugruppe und dem Gehäuse, insbesondere dem Gehäuse-Oberteil abstützt und mittels einer Federkraft in Richtung der Drehachse auf die Bauteile wirkt. Weiterhin weist das Gehäuse das Gehäuse-Oberteil und das Gehäuse-Unterteil auf, wobei das Gehäuse-Oberteil und das Gehäuse-Unterteil mittels mindestens eines klammerartigen Elements miteinander fixiert werden, wobei insbesondere die Gehäuse axial zur Drehachse miteinander fixiert werden. Auf diese Weise kann mittels der nur axial zur Dreh achse verlaufenden Fixierung die Bauteile erster Grundkörper und/oder zweiter Grundkörper und/oder Aufnahmeflansch und/oder Abdeckplatte und/oder Ver dichterrad zumindest bei der Montage radial zur Drehachse zueinander optimal ausrichten, wodurch sich eine stabile Verbindung der Bauteile des Seitenkanal verdichters erzielen lässt, wobei dieser Montageverbund eine hohe Lebensdauer aufweist. Mittels des Luftspalts, der radial umlaufend um die Drehachse verläuft, können das Gehäuse-Oberteil und das Gehäuse-Unterteil auf Block montiert werden, so dass Abweichungen der Fertigungstoleranzen der Oberflächen aus geglichen werden können. Die Steckschrauben und/oder die klammerartigen Ele mente werden dabei unabhängig von Fertigungstoleranzen immer auf Zug bean sprucht und nicht auf Scherung, da die Gehäuse-Teile im Bereich des Luftspalts nicht miteinander in Anlage kommen. Weiterhin kann der Vorteil erzielt werden, dass mittels der Kraftrichtung des Federelements die beiden Gehäuse-Teile anei- nandergedrückt werden, insbesondere zumindest nahezu in Richtung der Dreh achse, wobei sich beispielsweise eine jeweilige kantenartige Überhöhung an ei ner jeweiligen Gehäusefläche abstützt. Dies bietet den Vorteil, dass eine höhere Lebensdauer des Seitenkanalverdichters erzielt werden kann. According to a particularly advantageous development, the upper housing part and the lower housing part are fixed to one another by means of at least two screwing assembly groups, the components being fixed to one another only axially to the axis of rotation. In addition, there is an air gap between a first surface of the first base body and a second surface of the second base body, the air gap running radially and circumferentially to the axis of rotation. Furthermore, the screw assembly additionally has a spring element, the spring element being supported in the direction of the axis of rotation on a screw head of a plug-in screw of the screw assembly and the housing, in particular the housing upper part, and by means of a spring force in the direction of the axis of rotation the components works. Furthermore, the housing has the upper housing part and the lower housing part, the upper housing part and the lower housing part being fixed to one another by means of at least one clip-like element, the housings in particular being fixed to one another axially to the axis of rotation. In this way, the components of the first base body and / or second base body and / or mounting flange and / or cover plate and / or sealing wheel can be optimally aligned with one another at least during installation radially to the axis of rotation by means of the fixation which runs only axially to the axis of rotation, thereby stabilizing itself Connection of the components of the side channel compressor can be achieved, this assembly has a long service life. By means of the air gap, which runs radially around the axis of rotation, the upper housing part and the lower housing part can be mounted on a block, so that deviations in the manufacturing tolerances of the surfaces can be compensated for. The plug-in screws and / or the bracket-like elements are always subject to tension regardless of manufacturing tolerances and not to shear since the housing parts do not come into contact with each other in the area of the air gap. Furthermore, the advantage can be achieved that the two housing parts are attached to one another by means of the direction of force of the spring element. be pressed against each other, in particular at least almost in the direction of the axis of rotation, wherein, for example, a respective edge-like elevation is supported on a respective housing surface. This offers the advantage that a longer service life of the side channel blower can be achieved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich mindestens ein O-Ring jeweils zwischen dem Grundkörper und dem Aufnahmeflansch und/oder zwi schen dem zweiten Grundkörper und der Abdeckplatte, wobei dieser O-Ring der art nierenförmig ausgeführt ist, dass dieser den Bereich des jeweiligen Seitenka nals kapselt. Dies bietet den Vorteil, dass eine verbesserte Kapselung des jewei ligen Seitenkanals und/oder des Verdichterraums herbeigeführt wird, wodurch sich der Wirkungsgrad des gesamten Seitenkanalverdichters verbessern lässt. According to an advantageous embodiment, there is at least one O-ring between the base body and the receiving flange and / or between the second base body and the cover plate, this O-ring being kidney-shaped in that it encapsulates the region of the respective side channel . This offers the advantage that an improved encapsulation of the respective side channel and / or the compressor chamber is brought about, as a result of which the efficiency of the entire side channel compressor can be improved.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weisen das Material des Verdichterrads und/oder des Aufnahmeflanschs und/oder der Abdeckplatte einen zumindest an nähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Zudem kann es sich bei dem metallische Werkstoff um Aluminium und/oder Stahl und/oder eine metalli sche Legierung handeln. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass sich auch das mindestens eine funktionsrelevante Spaltmaße nicht ändert oder zumindest nur geringfügig ändert, so dass es insbesondere nicht zu einer derarti gen Erweiterung des mindestens einen funktionsrelevanten Spaltmaßes kommt, dass eine pneumatische Kapselung und/oder Trennung der Seitenkanäle aufge hoben wird, insbesondere bei Durchlaufen eines breiten Temperaturbereichs zwi schen -40°C und 100°C. Somit lässt sich die Zuverlässigkeit und/oder der Wir kungsgrad des Seitenkanalverdichters erhöhen oder zumindest beibehalten, auch beim Durchlaufen eines weiten Temperaturbereichs. According to an advantageous development, the material of the compressor wheel and / or of the receiving flange and / or of the cover plate has an at least approximately the same thermal expansion coefficient. In addition, the metallic material can be aluminum and / or steel and / or a metallic alloy. In this way, the advantage can be achieved that the at least one functionally relevant gap dimension does not change or at least only changes slightly, so that in particular there is no such expansion of the at least one functionally relevant gap dimension that pneumatic encapsulation and / or separation the side channels is lifted, especially when going through a wide temperature range between -40 ° C and 100 ° C. Thus, the reliability and / or the efficiency of the side channel blower can be increased or at least maintained, even when going through a wide temperature range.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung werden der erste Grundkör per und/oder der zweite Grundkörper mittels eines Gießverfahrens hergestellt, insbesondere mittels eines Spritzgußverfahrens für Kunststoffe. Auf diese Weise kann die Anzahl der verwendeten Bauteile für den Seitenkanalverdichter redu ziert werden und somit können die Montagekosten und/oder die Bauteilkosten und/oder die Gesamtkosten des Seitenkanalverdichters reduziert werden. Zudem kann die Lebensdauer des Seitenkanalverdichters erhöht werden, da die Lauf radschalen direkt an den Aufnahmeflansch und/oder die Abdeckplatte angegos sen werden können. Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. According to a particularly advantageous development, the first base body and / or the second base body are produced by means of a casting process, in particular by means of an injection molding process for plastics. In this way, the number of components used for the side channel blower can be reduced and thus the assembly costs and / or the component costs and / or the total costs of the side channel blower can be reduced. In addition, the service life of the side channel blower can be increased, since the impeller shells can be cast directly onto the mounting flange and / or the cover plate. The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the scope specified by the claims, which lie within the framework of professional action.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrie ben. The invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigt: It shows:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Seiten kanalverdichters und eines erfindungsgemäßen Gehäuses gemäß ei nem ersten Ausführungsbeispiel, FIG. 1 shows a schematic sectional view of a side channel compressor according to the invention and a housing according to the invention according to a first exemplary embodiment,
Figur 2 einen in Figur 1 mit III bezeichneten Ausschnitt eines Aufnahmeflan sches und einer Abdeckplatte des Seitenkanalverdichters, FIG. 2 shows a section, designated III in FIG. 1, of a receiving flange and a cover plate of the side channel compressor,
Figur 3 einen in Figur 1 mit A-A bezeichnete Schnitt eines Verdichterraums des Seitenkanalverdichters, FIG. 3 shows a section of a compressor chamber of the side channel compressor, designated A-A in FIG. 1,
Figur 4 eine Seitenansicht eines jeweiligen ersten und/oder zweiten schei benförmigen Elements, FIG. 4 shows a side view of a respective first and / or second disk-shaped element,
Figur 5 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Seiten kanalverdichters und eines erfindungsgemäßen Gehäuses gemäß ei nem zweiten Ausführungsbeispiel, FIG. 5 shows a schematic sectional view of a side channel compressor according to the invention and a housing according to the invention according to a second exemplary embodiment,
Figur 6 einen in Figur 5 mit IV bezeichneten Ausschnitt des Seitenkanalver dichters, FIG. 6 shows a section of the side channel poet designated IV in FIG. 5,
Figur 7 eine schematische und vergrößerte Schnittansicht eines erfindungs gemäßen Seitenkanalverdichters und eines erfindungsgemäßen Ge häuses gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Figure 7 is a schematic and enlarged sectional view of an inventive side channel compressor and a Ge housing according to the invention according to a third embodiment. Description of the embodiment
Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfin dungsgemäßen Seitenkanalverdichters 1 und eines erfindungsgemäßen Gehäu ses 3 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 1 shows a schematic sectional view of a side channel compressor 1 according to the invention and a housing 3 according to the invention according to a first embodiment.
Dabei weist der Seitenkanalverdichter 1 einen in dem Gehäuse 3 befindlichen Verdichterraum 30 auf, der wiederum mindestens einen umlaufenden Seitenka nal 19, 21 aufweist. Des Weiteren befindet sich ein Verdichterrad 2 in dem Ge häuse 3, das drehbar um eine horizontal verlaufende Drehachse 4 angeordnet ist und an seinem Umfang im Bereich des Verdichterraums 30 angeordnete Förder zellen 5 aufweist, und mit jeweils einer am Gehäuse 3 ausgebildeten Gas- Ein lassöffnung 14 und einer Gas-Auslassöffnung 16, die über den Verdichterraum 30, insbesondere den mindestens einen Seitenkanal 19, 21, fluidisch miteinander verbunden sind. Dabei verläuft eine Vielzahl an Förderzellen 5 umlaufend um die Drehachse 4 in dem umlaufenden Verdichterraum 30 des Gehäuses 3 im Ver dichterrad 2. Das Gehäuse 3 ist dabei mehrteilig ausgebildet und weist ein Ge häuse-Oberteil 7 und ein Gehäuse-Unterteil 8 auf, wobei diese jeweils zumindest teilweise einen metallischen Werkstoff und einen Kunststoff aufweisen. Zudem dient ein Antrieb 6, insbesondere ein elektrischer Antrieb 6, als Drehantrieb 6 des Verdichterrads 2. Das Verdichterrad 2 ist drehfest auf einer Antriebswelle 9 ange ordnet und ist insbesondere mittels eines Pressverbands mit der Antriebswelle 9 verbunden. Das Verdichterrad 2 weist eine innere Verdichterrad-Nabe auf, wobei die Verdichterrad-Nabe eine Ausnehmung aufweist, durch die die Antriebswelle 9 gesteckt ist. Die Seitenkanäle 19, 21 verlaufen derart im Gehäuse 3 in Richtung der Drehachse 4, dass diese axial zur Förderzelle 5 beidseitig verlaufen. Die Sei tenkanäle 19, 21 können dabei zumindest in einem Teilbereich des Gehäuses 3 umlaufend um die Drehachse 4 verlaufen, wobei in dem Teilbereich, in dem die Seitenkanäle 19, 21 im Gehäuse 3 nicht ausgebildet ist, ein Unterbrecher-Be reich 15 im Gehäuse 3 ausgebildet ist. The side channel compressor 1 has a compressor chamber 30 located in the housing 3, which in turn has at least one circumferential side channel 19, 21. Furthermore, there is a compressor wheel 2 in the Ge housing 3, which is arranged rotatably about a horizontally extending axis of rotation 4 and has arranged on its circumference in the region of the compressor chamber 30 arranged delivery cells 5, and each with a gas inlet opening formed on the housing 3 14 and a gas outlet opening 16, which are fluidly connected to one another via the compressor chamber 30, in particular the at least one side channel 19, 21. A plurality of feed cells 5 runs circumferentially about the axis of rotation 4 in the rotating compressor chamber 30 of the housing 3 in the compressor wheel 2. The housing 3 is formed in several parts and has a housing upper part 7 and a housing lower part 8, these being each have at least partially a metallic material and a plastic. In addition, a drive 6, in particular an electric drive 6, serves as a rotary drive 6 of the compressor wheel 2. The compressor wheel 2 is arranged in a rotationally fixed manner on a drive shaft 9 and is in particular connected to the drive shaft 9 by means of a press fit. The compressor wheel 2 has an inner compressor wheel hub, the compressor wheel hub having a recess through which the drive shaft 9 is inserted. The side channels 19, 21 run in the housing 3 in the direction of the axis of rotation 4 such that they extend axially to the feed cell 5 on both sides. Be tenkanäle 19, 21 can extend at least in a portion of the housing 3 circumferentially about the axis of rotation 4, wherein in the portion in which the side channels 19, 21 is not formed in the housing 3, an interrupter loading area 15 in the housing 3rd is trained.
Des Weiteren ist die Antriebswelle 9 mit einem Ende axial zur Drehachse 4 zu mindest kardanisch mit dem Antrieb 6 verbunden. Dabei befindet sich mindes tens ein Lager 27, insbesondere ein Radiallager 27, am Außendurchmesser der Antriebswelle 9 axial im Bereich zwischen dem Antrieb 6 und dem Verdichterrad 2. Zudem ist eine Tellerfeder 46 gezeigt, die sich zum einen am Lager 27, insbe sondere an einem Lagerinnenring, abstützt und zum anderen an dem Naben- Fuß des Verdichterrads 2. Auf diese Weise lässt sich das Verdichterrad 2 axial zur Drehachse 4 im Gehäuse 3 positionieren, wobei sich insbesondere mittels der Tellerfeder 46 eine Vorspannung mindestens eines Lagers 27, 47 erzielen lässt. Vom Antrieb 6 wird ein Drehmoment auf das Verdichterrad 2 übertragen, wobei das Verdichterrad 2 in Rotationsbewegung versetzt und die wenigstens eine För derzelle 5 in einer Rotationsbewegung umlaufend um die Drehachse 4 durch den Verdichterraum 30 im Gehäuse 3 versetzt wird. Dabei wird ein schon im Verdich terraum 30 befindliches gasförmiges Medium durch die Förderzelle 5 mitbewegt und dabei gefördert und/oder verdichtet. Zudem findet eine Bewegung des gas förmigen Mediums, insbesondere ein Strömungsaustausch, zwischen der Förder zelle 5 und dem mindestens einen Seitenkanal 19, 21 statt. Furthermore, the drive shaft 9 is connected at least gimbally to the drive 6 at one end axially to the axis of rotation 4. At least one bearing 27, in particular a radial bearing 27, is located axially on the outer diameter of the drive shaft 9 in the area between the drive 6 and the compressor wheel 2. In addition, a plate spring 46 is shown, which is supported on the one hand on the bearing 27, in particular on a bearing inner ring, and on the other hand on the hub base of the compressor wheel 2. In this way, the compressor wheel 2 can be axially relative to the axis of rotation 4 in the housing 3 position, wherein a preload of at least one bearing 27, 47 can be achieved in particular by means of the plate spring 46. From the drive 6, a torque is transmitted to the compressor wheel 2, the compressor wheel 2 being set in a rotational movement and the at least one för der cell 5 being set in a rotational movement around the axis of rotation 4 by the compressor chamber 30 in the housing 3. In this case, a gaseous medium already located in the compression chamber 30 is moved along by the delivery cell 5 and thereby conveyed and / or compressed. In addition, there is a movement of the gaseous medium, in particular a flow exchange, between the delivery cell 5 and the at least one side channel 19, 21.
In Fig. 1 ist darüber hinaus gezeigt, dass der Antrieb 6 einen axial zur Drehachse 4 verlaufenden Rotor 17 aufweist, wobei der Rotor 17 kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Antriebswelle 9 verbunden ist, insbesondere mittels eines Pressverbands. Eine Kapselung des Rotors 17 gegen Umwelteinflüsse und/oder gegen Feuchtigkeit und Verschmutzung von außen wird durch den Einsatz eines Rotorgehäuses 41 erzielt. Zudem weist der Antrieb 6 einen um die Drehachse 4 umlaufenden Stator 11 auf, wobei sich der Stator 11 außerhalb umlaufend um den Rotor 17 befindet und/oder sich der Rotor 17 innerhalb des Innendurchmes sers des Stators 11 befindet. Durch eine Bestromung des Stators 11 kann der Rotor 17 angetrieben werden und insbesondere in eine Rotationsbewegung ver setzt werden. Eine Kapselung des Stators 11 gegen Umwelteinflüsse und/oder gegen Feuchtigkeit und Verschmutzung von außen wird durch den Einsatz eines Statorgehäuses 39 erzielt. 1 also shows that the drive 6 has a rotor 17 running axially to the axis of rotation 4, the rotor 17 being connected to the drive shaft 9 in a force-locking and / or positive manner, in particular by means of a press fit. Encapsulation of the rotor 17 against environmental influences and / or against moisture and pollution from the outside is achieved by using a rotor housing 41. In addition, the drive 6 has a rotating stator 11 around the axis of rotation 4, the stator 11 being outside rotating around the rotor 17 and / or the rotor 17 being inside the inner diameter of the stator 11. By energizing the stator 11, the rotor 17 can be driven and in particular can be set in a rotational movement ver. Encapsulation of the stator 11 against environmental influences and / or against moisture and pollution from the outside is achieved by using a stator housing 39.
Zudem ist in Fig. 1 gezeigt, dass der Seitenkanalverdichter 1 über die Gas-Ein lassöffnung 14 und/oder die Gas-Auslassöffnung 16 an ein Brennstoffzellensys tem 31 zumindest mittelbar fluidisch angeschlossen ist. Zudem weist das Ge häuse-Oberteil 7 einen ersten Grundkörper 65 und/oder einen Aufnahmeflansch 10 und/oder ein erstes scheibenförmiges Element 22 auf. Das Gehäuse-Unterteil 8 weist einen zweiten Grundkörper 66 und/oder eine Abdeckplatte 13 und/oder ein zweites scheibenförmiges Element 24 auf. Dabei ist der jeweilige Grundkör- per 65, 66 zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellt und der Aufnah meflansch 10 und/oder die Abdeckplatte 13 sind zumindest teilweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Bei dem metallischen Werkstoff kann es sich dabei beispielsweise um Aluminium und/oder Stahl und/oder eine metallische Le gierung handeln. Der Aufnahme- Flansch 10 und die Abdeckplatte 13 befinden sich dabei jeweils zumindest nahezu vollständig zwischen dem jeweiligen Grund körper 65, 66 und dem Verdichterrad 2, insbesondere im Bereich des Verdichter raums 30, wobei dieser insbesondere durch den Aufnahme- Flansch 10 und die Abdeckplatte 13 gekapselt wird. Zur Einstellung beispielsweise der Lagervor spannung dient neben der Tellerfeder 46 zudem eine erste Einstellscheibe 29, die sich zwischen dem Verdichterrad 2 und einem Axiallager 47 befindet und/o der eine zweite Einstellscheibe 33 zwischen dem Aufnahmeflansch 10 und der Abdeckplatte 13 befindet, wobei sich mittels der jeweiligen Einstellscheibe 29, 33 der jeweilige axiale Abstand zwischen dem Verdichterrad 2 und dem Aufnah meflansch 10 und/oder zwischen dem Verdichterrad 2 und der Abdeckplatte 13 einstellen lässt. Das Rotorgehäuse 41 und/oder das Statorgehäuse 39 können dabei am Gehäuse 3 des Seitenkanalverdichters 1 fixiert sein, insbesondere an das Gehäuse angeschraubt sein. Ein Verdrehen um die Drehachse 4 des jeweili gen scheibenförmige Element 22, 24 und/oder der Aufnahmeflansch 10 und/oder die Abdeckplatte 13 im ersten und/oder zweiten Grundkörper 65, 66 kann somit vermieden werden. It is also shown in FIG. 1 that the side channel compressor 1 is at least indirectly fluidically connected to a fuel cell system 31 via the gas inlet opening 14 and / or the gas outlet opening 16. In addition, the Ge housing upper part 7 has a first base body 65 and / or a receiving flange 10 and / or a first disk-shaped element 22. The lower housing part 8 has a second base body 66 and / or a cover plate 13 and / or a second disk-shaped element 24. The respective basic body per 65, 66 at least partially made of plastic and the receiving meflansch 10 and / or the cover plate 13 are at least partially made of a metallic material. The metallic material can be, for example, aluminum and / or steel and / or a metallic alloy. The receiving flange 10 and the cover plate 13 are each at least almost completely between the respective base body 65, 66 and the compressor wheel 2, in particular in the region of the compressor chamber 30, this in particular through the receiving flange 10 and the cover plate 13 is encapsulated. For setting, for example, the bearing preload is used in addition to the plate spring 46, a first shim 29, which is located between the compressor wheel 2 and an axial bearing 47 and / o which is a second shim 33 between the receiving flange 10 and the cover plate 13, which is by means of respective shim 29, 33, the respective axial distance between the compressor wheel 2 and the Aufnah meflansch 10 and / or between the compressor wheel 2 and the cover plate 13 can be adjusted. The rotor housing 41 and / or the stator housing 39 can be fixed to the housing 3 of the side channel compressor 1, in particular screwed to the housing. Rotation about the axis of rotation 4 of the respective disc-shaped element 22, 24 and / or the receiving flange 10 and / or the cover plate 13 in the first and / or second base body 65, 66 can thus be avoided.
Des Weiteren verläuft der Aufnahmeflansch 10 scheibenförmig umlaufend um die Drehachse 4, wobei der Aufnahmeflansch 10 an seinem Innendurchmesser ei nen um die Drehachse 4 umlaufenden ersten zylindrischen Ansatz 12 aufweist, wobei der erste zylindrische Ansatz 12 einen zur Drehachse 4 hin verlaufenden ersten Kragen 28 aufweist, wobei der erste Kragen 28 scheibenförmig umlaufend um die Drehachse 4 verläuft. Dabei nimmt der erste zylindrische Ansatz 12, der insbesondere als Lageraufnahme-Bund 12 ausgebildet ist, ein Radiallager 27 auf, wobei das Radiallager 27 mit seinem der Drehachse 4 abgewandten Außen durchmesser mit einer Innenbohrung 18 des ersten zylindrischen Ansatzes 12 in Kontakt steht. Dabei kann mittels des ersten Kragens 28 eine zumindest teil weise Fixierung des Radiallager 27, insbesondere am Lageraußenring, axial zur Drehachse 4 erzielt werden. Des Weiteren ist in Fig. 1 gezeigt, dass das Gehäuse-Oberteil 7 und das Ge häuse-Unterteil 8 mittels mindestens zwei Verschraubungs-Baugruppen 53 mitei nander fixiert werden, wobei die Gehäusehälften 7, 8 nur axial zur Drehachse 4 miteinander fixiert werden. Die mindestens zwei Verschraubungs-Baugruppen 53 können dabei in einer beispielhaften Ausführungsform eine Steckschraube 49 mit einem Schraubenkopf 51 aufweisen. Zur Fixierung wird dabei die SteckschraubeFurthermore, the receiving flange 10 extends in a disk-like manner around the axis of rotation 4, the receiving flange 10 having a first cylindrical projection 12 rotating around the axis of rotation 4 on its inner diameter, the first cylindrical projection 12 having a first collar 28 running towards the axis of rotation 4, the first collar 28 running in a disk-like manner around the axis of rotation 4. The first cylindrical projection 12, which is designed in particular as a bearing receiving collar 12, receives a radial bearing 27, the radial bearing 27 with its outer diameter facing away from the axis of rotation 4 being in contact with an inner bore 18 of the first cylindrical projection 12. In this case, by means of the first collar 28, an at least partial fixation of the radial bearing 27, in particular on the bearing outer ring, can be achieved axially to the axis of rotation 4. Furthermore, it is shown in FIG. 1 that the upper housing part 7 and the lower housing part 8 are fixed to one another by means of at least two screwing assemblies 53, the housing halves 7, 8 being fixed to one another only axially to the axis of rotation 4. In an exemplary embodiment, the at least two screw assemblies 53 can have a plug screw 49 with a screw head 51. The plug screw is used for fixation
49 zumindest nahezu in Richtung der Drehachse 4 durch eine erste Bohrung 42 des Gehäuse-Oberteils 7 und/oder eine zweite Bohrung 50 des Gehäuse-Unter teils 8 gesteckt, um entweder mittels eines im Gehäuses ausgebildeten Gewin des oder einer Mutter 68 verschraubt zu werden und so die beiden Gehäusehälf ten 7, 8 miteinander axial zur Drehachse 4 zu fixieren. Die beiden Bohrung 42,49 at least almost in the direction of the axis of rotation 4 through a first bore 42 of the upper housing part 7 and / or a second bore 50 of the lower housing part 8 to be screwed either by means of a thread formed in the housing or a nut 68 and so to fix the two housing halves 7, 8 together axially to the axis of rotation 4. The two holes 42,
50 verlaufen dabei jeweils zumindest nahezu parallel zur Drehachse 4, bilden da bei eine Spielpassung zur Steckschraube 49 aus, wobei sich die Gehäusehälften 7,8 zumindest bei der Montage radial zur Drehachse 4 jeweils zueinander aus- richten können. Das Gehäuse-Oberteils 7 wird dabei mit einer zumindest annä hernd radial zur Drehachse 4 verlaufenden ersten Fläche 44 gegen eine zumin dest annähernd radial zur Drehachse 4 verlaufenden zweiten Fläche 52 des Ge häuse-Unterteils 8 gedrückt mittels der Verschraubungs-Baugruppe 53. Dabei kann das Gehäuse 3 umlaufend um die Drehachse 4 mindestens zwei dieser Verschraubungs-Baugruppen 53 und/oder Bohrungen 42, 50 aufweisen. Zwi schen den Gehäusehälften 7,8 befindet sich zudem ein Dichtelement 48. 50 each run at least almost parallel to the axis of rotation 4, since they form a clearance fit with the plug-in screw 49, the housing halves 7, 8 being able to align each other radially to the axis of rotation 4 at least during assembly. The upper housing part 7 is pressed with an at least approximately radially extending to the axis of rotation 4 first surface 44 against an at least approximately radially extending to the axis of rotation 4 second surface 52 of the lower housing part 8 Ge by means of the screw assembly 53. This can Have housing 3 all around the axis of rotation 4 at least two of these screw assemblies 53 and / or bores 42, 50. There is also a sealing element 48 between the housing halves 7, 8.
Fig. 2 zeigt einen in Figur 1 mit III bezeichneten Ausschnitt des Aufnahmeflan sches 10 und der Abdeckplatte 13 des Seitenkanalverdichters 1. Dabei ist ge zeigt, dass der Aufnahmeflansch 10 an seinem Außendurchmesser einen um die Drehachse 4 umlaufenden zweiten zylindrischen Ansatz 67 aufweist, der einen parallel zur Drehachse 4 verlaufenden zweiten Kragen 26 aufweist. Dabei befin det sich die eine erste Frontfläche der zweiten Einstellscheibe 33 axial zu Dreh achse 4 in Anlage am zweiten zylindrischen Ansatz 67, insbesondere im Bereich eines Absatzes der den Übergang vom zylindrischen Ansatz 67 zum zweiten Kragen 26 darstellt. Zudem befindet sich eine gegenüberliegende zur ersten Frontfläche liegende zweite Frontfläche der zweiten Einstellscheibe 33 in Anlage an der Abdeckplatte 13. Der zweite Kragen 26 begrenzt und/oder zentriert und/o der führt dabei die zweite Einstellscheibe 33, insbesondere bei der Montage, im Bereich ihres Außendurchmessers. Fig. 3 zeigt einen in Fig. 1 mit A-A bezeichnete Schnitt des Verdichterraums 30 des Seitenkanalverdichters 1. Dabei bildet das Gehäuse-Oberteil 7 eine erste Spaltfläche 32 aus, die jeweils dem Verdichterrad 2 zugewandt ist und radial zur Drehachse 4 verläuft. Das Gehäuse-Unterteil 8 bildet hingegen eine zweite Spalt fläche 54 aus, die jeweils dem Verdichterrad 2 zugewandt ist und radial zur Dreh achse 4 verläuft. Die beiden Spaltflächen 32, 54 sind sich dabei zugewandt. Im Bereich der ersten Spaltfläche 32 bildet sich dabei jeweils ein erstes funktionsre levantes Spaltmaß 36 zwischen dem Gehäuse-Oberteil 7 und dem Verdichterrad 2 aus. Im Bereich der zweiten Spaltfläche 54 bildet sich dabei jeweils ein zweites funktionsrelevantes Spaltmaß 38 zwischen dem Gehäuse-Unterteil 8 und dem Verdichterrad 2 aus. Das Gehäuse-Oberteil 7 weist dabei den ersten Grundkör per 65 und den Aufnahmeflansch 10 auf, wobei sich der Aufnahmeflansch 10 zu mindest nahezu vollständig zwischen dem ersten Grundkörper 65 und dem Ver dichterrad 2 befindet, insbesondere im Bereich des ersten funktionsrelevanten Spaltmaßes 36. Das Gehäuse-Unterteil 8 weist dabei den zweiten Grundkörper 66 und die Abdeckplatte 13 auf, wobei sich die Abdeckplatte 13 zumindest na hezu vollständig zwischen dem zweiten Grundkörper 66 und dem Verdichterrad 2 befindet, insbesondere im Bereich des zweiten funktionsrelevanten Spaltmaßes 38. Dabei wird das Verdichterrad 2 zumindest nahezu vollständig vom Aufnah meflansch 10 und der Abdeckplatte 13 umschlossen. FIG. 2 shows a section of the receiving flange 10 and the cover plate 13 of the side channel compressor 1, designated III in FIG. 1. It is shown that the receiving flange 10 has on its outer diameter a second cylindrical projection 67 which runs around the axis of rotation 4 and which has a Has second collar 26 running parallel to the axis of rotation 4. The first front surface of the second adjusting disk 33 is located axially to the axis of rotation 4 in contact with the second cylindrical extension 67, in particular in the region of a shoulder which represents the transition from the cylindrical extension 67 to the second collar 26. In addition, there is a second front surface of the second shim 33 lying opposite to the first front surface in abutment with the cover plate 13. The second collar 26 delimits and / or centers and / or guides the second shim 33, in particular in the assembly, in the area of it Outside diameter. FIG. 3 shows a section of the compressor chamber 30 of the side channel compressor 1 denoted by AA in FIG. 1. The upper housing part 7 forms a first gap surface 32, which faces the compressor wheel 2 and runs radially to the axis of rotation 4. The lower housing part 8, however, forms a second gap surface 54, each of which faces the compressor wheel 2 and extends radially to the axis of rotation 4. The two gap surfaces 32, 54 face each other. In the area of the first gap surface 32, a first functionally relevant gap dimension 36 is formed between the upper housing part 7 and the compressor wheel 2. In the area of the second gap surface 54, a second functionally relevant gap dimension 38 is formed between the lower housing part 8 and the compressor wheel 2. The upper housing part 7 has the first base body by 65 and the mounting flange 10, the mounting flange 10 being at least almost completely between the first base body 65 and the sealing wheel 2, in particular in the region of the first functionally relevant gap dimension 36. The housing Lower part 8 has second base body 66 and cover plate 13, cover plate 13 being at least almost completely between second base body 66 and compressor wheel 2, in particular in the region of second functionally relevant gap dimension 38. In this case, compressor wheel 2 is at least almost completely enclosed by the receptacle flange 10 and the cover plate 13.
Weiterhin ist in Fig. 3 gezeigt, dass sich ein erster Ausgleichsspalt 43 zwischen dem ersten Grundkörper 65 und dem Aufnahmeflansch 10 befindet und/oder sich ein zweiter Ausgleichsspalt 61 zwischen dem zweiten Grundkörper 66 und der Abdeckplatte 13 befindet. Dabei wird der jeweilige Ausgleichsspalt 43, 61 durch das jeweilige scheibenförmige Element 22, 24 zumindest nahezu vollständig aus gefüllt. Weiterhin ist gezeigt, dass das erste scheibenförmige Element 22 axial zur Drehachse 4 zwischen einer ersten Stirnfläche 23 des ersten Grundkörpers 65 und einer ersten Anlagefläche 34 des Aufnahmeflansches 10 fixiert ist. Das zweite scheibenförmige Element 24 ist axial zur Drehachse 4 zwischen einer zweiten Stirnfläche 25 des zweiten Grundkörpers 66 und einer zweiten Anlageflä che 56 der Abdeckplatte 13 fixiert. Dabei ist das jeweilige Element 22, 24 zumin dest teilweise aus einem elastischen Werkstoff hergestellt und somit zumindest teilweise zusammenpressbar. Das Material des Verdichterrads 2 und/oder des Aufnahmeflanschs 10 und/oder der Abdeckplatte 13 haben dabei einen zumin dest annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Weiterhin können der erste Grundkörper 65 und/oder der zweite Grundkörper 66 mittels eines Gießverfahrens hergestellt werden, insbesondere mittels eines Spritzgußverfah rens und/oder eines Kunststoff-Spritzgußverfahrens. It is further shown in FIG. 3 that there is a first compensation gap 43 between the first base body 65 and the receiving flange 10 and / or that there is a second compensation gap 61 between the second base body 66 and the cover plate 13. The respective compensating gap 43, 61 is at least almost completely filled by the respective disc-shaped element 22, 24. Furthermore, it is shown that the first disc-shaped element 22 is fixed axially to the axis of rotation 4 between a first end face 23 of the first base body 65 and a first contact surface 34 of the receiving flange 10. The second disc-shaped element 24 is fixed axially to the axis of rotation 4 between a second end face 25 of the second base body 66 and a second contact surface 56 of the cover plate 13. The respective element 22, 24 is at least partially made of an elastic material and thus at least partially compressible. The material of the compressor wheel 2 and / or the receiving flange 10 and / or the cover plate 13 have an at least approximately the same thermal expansion coefficient. Can continue the first base body 65 and / or the second base body 66 are produced by means of a casting process, in particular by means of an injection molding process and / or a plastic injection molding process.
In Fig. 4 ist das jeweilige scheibenförmige Element 22, 24 in einer Seitenansicht gezeigt. Dabei weist das Element 22, 24 jeweils eine ringförmig um die Dreh achse 4 umlaufende innere Kontur 60 und eine äußere Kontur 62 auf, wobei die äußere Kontur 62 einen größeren Durchmesser gegenüber der inneren Kontur 60 aufweist. Zwischen der inneren Kontur 60 und der äußeren Kontur 62 weist das jeweilige Element 22, 24 jeweils eine Verbindungs-Kontur 45 aus, die sich im Unterbrecher-Bereich 15 zwischen dem Verdichterrad 2 und dem Gehäuse 3 be findet, wobei die Verbindungs-Kontur 45 die innere Kontur 60 mit der äußeren Kontur 62 verbindet, so dass insbesondere das jeweilige Element 22, 24 einteilig ausgeführt sein kann. Das jeweilige scheibenförmige Element 22, 24 weist dabei im Bereich der inneren Kontur 60 mindestens die wenigstens eine Fixierbohrung 20a, b auf, mittels derer und mittels des jeweiligen Zapfens 70 eine Verdrehung des Elements 22, 25 um die Drehachse 4 im jeweiligen Grundkörper 65, 66 ver hindert werden kann. Zwischen der inneren Kontur 60 und der äußeren Kontur 62 bildet das wenigstens eine scheibenförmige Element 22, 24 jeweils eine Ver bindungs-Kontur 45 aus, die sich im Unterbrecher-Bereich 15 zwischen dem Ver dichterrad 2 und dem Gehäuse 3 befindet, wobei die Verbindungs- Kontur 45 die innere Kontur 60 mit der äußeren Kontur 62 verbindet, so dass insbesondere das mindestens eine scheibenförmige Element 22, 24 einteilig ausgeführt ist. Das je weilige scheibenförmige Element 22, 24 und/oder der Aufnahmeflansch 10 und/oder die Abdeckplatte 13 bildet im Überlappungsbereich mit dem jeweiligen Seitenkanal 19, 21 des Gehäuses 3 eine Aussparung 63 auf, um eine Ausbildung einer jeweiligen Zirkulationsströmung zwischen der Förderzelle 28 des Verdich- terrads 2 und dem jeweiligen Seitenkanals 19, 21 des Gehäuses 3 zu ermögli chen. Das gasförmige Medium kann somit axial zur Drehachse 4 durch die Aus sparung 63 des jeweiligen scheibenförmigen Elements 22, 24 und/oder der Auf nahmeflansch 10 und/oder die Abdeckplatte 13 strömen. Zudem ist in Fig. 4 ge zeigt, dass die jeweilige Verbindungs-Kontur 45 des jeweiligen scheibenförmigen Elements 22, 24 den jeweiligen Unterbrecher-Bereich 15 im Gehäuse 3 im mon tierten Zustand überdeckt. Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Seiten kanalverdichters 1 und eines erfindungsgemäßen Gehäuses 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich dabei ein Luftspalt 55 zwischen der ersten Fläche 44 des ersten Grundkörpers 65 und der zweiten Fläche 52 des zweiten Grundkörpers 66, wobei der Luftspalt 55 ra dial und umlaufend zur Drehachse 4 verläuft. Dabei weist die Verschraubungs- Baugruppe 53 zusätzlich ein Federelement 35 auf, wobei sich das Federelement 35 in Richtung der Drehachse 4 jeweils an dem Schraubenkopf 51 der Steck schraube 49, der Verschraubungs-Baugruppe 53 und dem Gehäuse 3, insbeson dere dem Gehäuse-Oberteil 7 abstützt und mittels einer Federkraft in Richtung der Drehachse 4 auf die Bauteile wirkt. Dabei bildet entweder der Aufnah meflansch 10 eine erste kantenartige Überhöhung 40 aus und/oder die Abdeck platte 13 bildet eine zweite kantenartige Überhöhung 58 aus. Die jeweilige Über höhung 40, 58 verläuft dabei zumindest nahezu in Richtung der Drehachse 4 und steht mit der jeweiligen Stirnfläche 23, 25 in Anlage. Zudem wird die jeweilige Überhöhung 40, 58 dabei in einer beispielshaften Ausführungsform am jeweiligen Grundkörper 65, 66 ausgebildet. Auf diese Weise bildet sich der erste Aus gleichsspalt 43 zwischen dem ersten Grundkörper 65 und dem Aufnahmeflansch 10 aus und/oder es bildet sich der zweite Ausgleichsspalt 61 zwischen der Ab deckplatte 13 und dem zweiten Grundkörper 66 aus. The respective disk-shaped element 22, 24 is shown in a side view in FIG. 4. In this case, the element 22, 24 each has an inner contour 60 which rotates in a ring around the axis of rotation 4 and an outer contour 62, the outer contour 62 having a larger diameter than the inner contour 60. Between the inner contour 60 and the outer contour 62, the respective element 22, 24 each have a connecting contour 45, which is located in the interrupter area 15 between the compressor wheel 2 and the housing 3, the connecting contour 45 being the connects inner contour 60 with outer contour 62, so that in particular the respective element 22, 24 can be made in one piece. The respective disk-shaped element 22, 24 has in the area of the inner contour 60 at least the at least one fixing hole 20a, b, by means of which and by means of the respective pin 70 a rotation of the element 22, 25 about the axis of rotation 4 in the respective base body 65, 66 can be prevented. Between the inner contour 60 and the outer contour 62, the at least one disk-shaped element 22, 24 each form a connecting contour 45, which is located in the interrupter region 15 between the sealing wheel 2 and the housing 3, the connecting Contour 45 connects the inner contour 60 to the outer contour 62, so that in particular the at least one disk-shaped element 22, 24 is made in one piece. The respective disc-shaped element 22, 24 and / or the receiving flange 10 and / or the cover plate 13 forms a recess 63 in the overlap region with the respective side channel 19, 21 of the housing 3 in order to form a respective circulation flow between the delivery cell 28 of the compressor - Terrads 2 and the respective side channel 19, 21 of the housing 3 to ermögli chen. The gaseous medium can thus flow axially to the axis of rotation 4 through the savings 63 from the respective disk-shaped element 22, 24 and / or the receiving flange 10 and / or the cover plate 13. In addition, it is shown in FIG. 4 that the respective connection contour 45 of the respective disk-shaped element 22, 24 covers the respective interrupter area 15 in the housing 3 in the assembled state. Fig. 5 shows a schematic sectional view of a side channel compressor 1 according to the invention and a housing 3 according to the invention according to a second embodiment. In this embodiment, there is an air gap 55 between the first surface 44 of the first base body 65 and the second surface 52 of the second base body 66, the air gap 55 being ra dial and circumferential to the axis of rotation 4. The screw assembly 53 additionally has a spring element 35, the spring element 35 in the direction of the axis of rotation 4 in each case on the screw head 51 of the plug-in screw 49, the screw assembly 53 and the housing 3, in particular the housing upper part 7 is supported and acts on the components by means of a spring force in the direction of the axis of rotation 4. In this case, either the receiving flange 10 forms a first edge-like elevation 40 and / or the cover plate 13 forms a second edge-like elevation 58. The respective elevation 40, 58 runs at least almost in the direction of the axis of rotation 4 and is in contact with the respective end face 23, 25. In addition, the respective elevation 40, 58 is formed in an exemplary embodiment on the respective base body 65, 66. In this way, the first equalizing gap 43 is formed between the first base body 65 and the receiving flange 10 and / or the second equalizing gap 61 is formed between the cover plate 13 and the second base body 66.
Fig. 6 zeigt einen in Figur 5 mit IV bezeichneten Ausschnitt des Seitenkanalver dichters 1, insbesondere beispielshaft den Bereich des zweiten Ausgleichsspalts 61. Dabei ist gezeigt, dass sich beispielsweise der O-Ring 37 in Richtung der Drehachse 4 in jeweils in Anlage mit der zweiten Stirnfläche 25 des zweiten Grundkörpers 66 und der zweiten Anlagefläche 56 der Abdeckplatte 13 befindet. Durch die zweite kantenartige Überhöhung 58 kann sich der zweite Ausgleichs spalt 61 ausbilden. Eine Kapselung des jeweiligen Seitenkanals 19, 21 lässt sich jedoch auch durch die jeweilige kantenartige Überhöhung 40, 58 erzielen. FIG. 6 shows a section of the side channel sealer 1, designated IV in FIG. 5, in particular, for example, the area of the second compensating gap 61. It is shown that, for example, the O-ring 37 in the direction of the axis of rotation 4 is in contact with the second End face 25 of the second base body 66 and the second contact surface 56 of the cover plate 13 is located. Due to the second edge-like elevation 58, the second compensation gap 61 can form. Encapsulation of the respective side channel 19, 21 can, however, also be achieved by the respective edge-like elevation 40, 58.
Fig. 7 zeigt eine schematische und vergrößerte Schnittansicht eines erfindungs gemäßen Seitenkanalverdichters und eines erfindungsgemäßen Gehäuses ge mäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Dabei sind das Gehäuse-Oberteil 7 und das Gehäuse-Unterteil 8 mittels mindestens eines klammerartigen Elements 57 miteinander fixiert, wobei insbesondere die Gehäuse 7, 8 axial zur Drehachse 4 miteinander fixiert werden. Das klammerartige Element 57 kann dabei mindes tens zwei biegeelastische Schenkel 59a, b ausbilden, die ringförmig umlaufend um die Drehachse 4 verlaufen und die jeweils den ersten Grundkörper 65 und den zweiten Grundkörper 66 in Richtung der Drehachse 4 gegeneinanderdrü- cken und somit fixieren und/oder zumindest in Anlage halten. Fig. 7 shows a schematic and enlarged sectional view of an inventive side channel compressor and a housing according to the invention ge according to a third embodiment. The upper housing part 7 and the lower housing part 8 are fixed to one another by means of at least one clamp-like element 57, the housings 7, 8 in particular being axially to the axis of rotation 4 be fixed together. The bracket-like element 57 can form at least two flexible legs 59a, b, which run in a ring circumferentially around the axis of rotation 4 and which press the first base body 65 and the second base body 66 against each other in the direction of the axis of rotation 4 and thus fix and / or at least keep in plant.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Seitenkanalverdichter (1) für ein Brennstoffzellensystem (31) zur Förde rung und/oder Verdichtung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einem Gehäuse (3), mit einem in dem Gehäuse (3) be findlichen Verdichterraum (30), der mindestens einen umlaufenden Sei tenkanal (19, 21) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (3) befindlichen Verdichterrad (2), das drehbar um eine Drehachse (4) angeordnet ist, wobei das Verdichterrad (2) an seinem Umfang im Bereich des Verdich terraums (30) angeordnete Förderzellen (5) aufweist, und mit jeweils ei ner am Gehäuse (3) ausgebildeten Gas- Einlassöffnung (14) und einer Gas-Auslassöffnung (16), die über den Verdichterraum (30), insbeson dere den mindestens einen Seitenkanal (19, 21), fluidisch miteinander verbunden sind, wobei das Gehäuse (3) eine erste und zweite Spaltflä che (32, 54) jeweils dem Verdichterrad (2) zugewandt und radial zur Drehachse (4) verlaufend aufweist und wobei sich im Bereich der Spalt flächen jeweils ein erstes und zweites funktionsrelevantes Spaltmaß (36, 38) zwischen dem Gehäuse (3) und dem Verdichterrad (2) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) mehrteilig ausgebildet ist und ein Gehäuse-Oberteil (7) und ein Gehäuse-Unterteil (8) aufweist, wobei diese jeweils zumindest teilweise einen metallischen Werkstoff und einen Kunststoff aufweisen. 1. side channel compressor (1) for a fuel cell system (31) for conveying and / or compressing a gaseous medium, in particular hydrogen, with a housing (3), with a in the housing (3) be sensitive compressor chamber (30), which at least has a circumferential side channel (19, 21), with a compressor wheel (2) located in the housing (3), which is arranged rotatably about an axis of rotation (4), the compressor wheel (2) on its circumference in the region of the compression chamber (30) arranged conveyor cells (5), and each with egg ner on the housing (3) formed gas inlet opening (14) and a gas outlet opening (16), which via the compressor chamber (30), in particular the at least one side channel (19, 21), are fluidly connected to one another, the housing (3) having a first and a second gap surface (32, 54) each facing the compressor wheel (2) and extending radially to the axis of rotation (4) and in the area of Gap areas a first and forms a second functionally relevant gap dimension (36, 38) between the housing (3) and the compressor wheel (2), characterized in that the housing (3) is constructed in several parts and an upper housing part (7) and a lower housing part (8) has, each of which at least partially comprise a metallic material and a plastic.
2. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse-Oberteil (7) einen ersten Grundkörper (65) und einen Aufnahmeflansch (10) aufweist und/oder das Gehäuse-Unterteil (8) einen zweiten Grundkörper (66) und eine Abdeckplatte (13) aufweist, wobei der jeweilige Grundkörper (65, 66) zumindest teilweise aus Kunst stoff hergestellt ist und der Aufnahmeflansch (10) und/oder die Abdeck platte (13) zumindest teilweise aus einem metallischen Werkstoff herge stellt ist. 2. Side channel compressor (1) according to claim 1, characterized in that the upper housing part (7) has a first base body (65) and a receiving flange (10) and / or the lower housing part (8) has a second base body (66) and a cover plate (13), wherein the respective base body (65, 66) is at least partially made of plastic and the receiving flange (10) and / or the cover plate (13) is at least partially made of a metallic material.
3. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Aufnahme- Flansch (10) und die Abdeckplatte (13) je weils zumindest nahezu vollständig zwischen dem jeweiligen Grundkör per (65, 66) und dem Verdichterrad (2) befinden. 3. side channel compressor (1) according to claim 2, characterized in that the receiving flange (10) and the cover plate (13) each because at least almost completely between the respective Grundkör by (65, 66) and the compressor wheel (2) .
4. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Aufnahmeflansch (10) und die Abdeckplatte (13) jeweils zumindest nahezu vollständig zwischen dem jeweiligen Grund körper (65, 66) und dem Verdichterrad (2) befinden, insbesondere im Bereich der funktionsrelevanten Spaltmaße (36, 38), wobei insbeson dere das Verdichterrad (2) zumindest nahezu vollständig vom Aufnah meflansch (10) und der Abdeckplatte (13) umschlossen wird. 4. side channel compressor (1) according to claim 2 or 3, characterized in that the receiving flange (10) and the cover plate (13) are each at least almost completely between the respective base body (65, 66) and the compressor wheel (2), in particular in the area of the functionally relevant gap dimensions (36, 38), the compressor wheel (2) in particular being at least almost completely enclosed by the receiving flange (10) and the cover plate (13).
5. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erstes scheibenförmiges Element (22) zwischen dem ersten Grundkörper (65) und dem Aufnahmeflansch (10) befindet und/o der sich ein zweites scheibenförmiges Element (24) zwischen dem zwei ten Grundkörper (66) und der Abdeckplatte (13) befindet, wobei insbe sondere das jeweilige Element (22, 24) zumindest teilweise aus einem elastischen Werkstoff besteht. 5. side channel compressor (1) according to claim 2, characterized in that there is a first disc-shaped element (22) between the first base body (65) and the receiving flange (10) and / o which is a second disc-shaped element (24) between the two th base body (66) and the cover plate (13), in particular the particular element (22, 24) in particular consists at least partially of an elastic material.
6. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Ausgleichsspalt (43) zwischen dem ersten Grundkörper (65) und dem Aufnahmeflansch (10) befindet und/oder sich ein zweiter Ausgleichsspalt (61) zwischen dem zweiten Grundkörper (65) und der Abdeckplatte (13) befindet, wobei insbesondere der jewei lige Ausgleichsspalt (43, 61) durch das jeweilige scheibenförmige Ele ment (22, 24) zumindest nahezu vollständig ausgefüllt ist. 6. side channel compressor (1) according to claim 5, characterized in that there is a first compensation gap (43) between the first base body (65) and the receiving flange (10) and / or there is a second compensation gap (61) between the second base body ( 65) and the cover plate (13), in particular the respective compensating gap (43, 61) by the respective disc-shaped element (22, 24) is at least almost completely filled.
7. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige scheibenförmige Element (22, 24) und/oder der Aufnahmeflansch (10) und/oder die Abdeckplatte (13) mindestens eine Fixierbohrung (20) aufweist, die parallel zur Drehachse (4) verläuft und die sich mittels mindestens eines im ersten oder zweiten Grundkör per (65, 66) vorhandenen Zapfens (70) fixieren und/oder zentrieren lässt. 7. side channel compressor (1) according to claim 5 or 6, characterized in that the respective disc-shaped element (22, 24) and / or the receiving flange (10) and / or the cover plate (13) has at least one fixing bore (20) runs parallel to the axis of rotation (4) and which can be fixed and / or centered by means of at least one pin (70) present in the first or second base body (65, 66).
8. Seitenkanalverdichter (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine erste Einstellscheibe (29) zwischen dem Verdichterrad (2) und einem Axiallager (47) befindet und/oder eine zweite Einstellscheibe (33) zwischen dem Aufnahmeflansch (10) und der Abdeckplatte (13) befindet, wobei sich mittels der jeweiligen Einstell- scheibe (29, 33) der jeweilige axiale Abstand zwischen dem Verdichter rad (2) und dem Aufnahmeflansch (10) und/oder zwischen dem Verdich terrad (2) und der Abdeckplatte (13) einstellen lässt. 8. side channel compressor (1) according to any one of claims 2 to 7, characterized in that there is a first shim (29) between the compressor wheel (2) and an axial bearing (47) and / or a second shim (33) between the receiving flange (10) and the cover plate (13), with the respective adjustment disc (29, 33) the respective axial distance between the compressor wheel (2) and the mounting flange (10) and / or between the compression wheel (2) and the cover plate (13) can be adjusted.
9. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeflansch (10) scheibenförmig umlaufend um die Drehachse (4) verläuft, wobei der Aufnahmeflansch (10) an seinem Innendurchmesser einen um die Drehachse (4) umlaufenden ersten zy lindrischen Ansatz (12) aufweist, wobei der erste zylindrische Ansatz (12) einen zur Drehachse (4) hin verlaufenden ersten Kragen (28) auf weist. 9. side channel compressor (1) according to claim 2 to 7, characterized in that the receiving flange (10) extends in a disk-shaped circumferential manner about the axis of rotation (4), the receiving flange (10) on its inner diameter a circumferential around the axis of rotation (4) first zy Has Lindrish approach (12), wherein the first cylindrical approach (12) has a first collar (28) extending towards the axis of rotation (4).
10. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeflansch (10) an seinem Außendurchmes ser einen um die Drehachse (4) umlaufenden zweiten zylindrischen An satz (67) aufweist, der einen parallel zur Drehachse (4) verlaufenden zweiten Kragen (26) aufweist. 10. side channel compressor (1) according to claim 2 to 8, characterized in that the receiving flange (10) on its outer diameter water has a rotating around the axis of rotation (4) second cylindrical to set (67), which has a parallel to the axis of rotation (4) extending second collar (26).
11. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse-Oberteil (7) und das Gehäuse-Unterteil (8) mittels mindestens zwei Verschraubungs-Baugruppen (53) miteinander fixiert werden, wobei die Gehäuse (7, 8) nur axial zur Drehachse (4) mit einander fixiert werden. 11. side channel compressor (1) according to claim 2 to 10, characterized in that the upper housing part (7) and the lower housing part (8) by means of at least two screw assemblies (53) are fixed together, the housing (7, 8) can only be fixed with each other axially to the axis of rotation (4).
12. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Luftspalt (55) zwischen einer ersten Fläche (44) des ersten Grundkörpers (65) und einer zweiten Fläche (52) des zweiten Grundkörpers (66) befindet, wobei der Luftspalt (55) radial und umlau fend zur Drehachse (4) verläuft. 12. Side channel compressor (1) according to claim 11, characterized in that there is an air gap (55) between a first surface (44) of the first base body (65) and a second surface (52) of the second base body (66), wherein the Air gap (55) runs radially and umlau fend to the axis of rotation (4).
13. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubungs-Baugruppe (53) zusätzlich ein Federelement (35) aufweist, wobei sich das Federelement (35) in Rich tung der Drehachse (4) jeweils an einem Schraubenkopf (51) einer Steckschraube (49) der Verschraubungs-Baugruppe (53) und dem Ge häuse (3), insbesondere dem Gehäuse-Oberteil (7) abstützt und mittels einer Federkraft in Richtung der Drehachse (4) auf die Bauteile wirkt. 13. Side channel compressor (1) according to claim 11 or 12, characterized in that the screw assembly (53) additionally has a spring element (35), the spring element (35) in Rich direction of the axis of rotation (4) each on a screw head (51) one Plug screw (49) of the screw assembly (53) and the Ge housing (3), in particular the housing upper part (7) is supported and acts on the components by means of a spring force in the direction of the axis of rotation (4).
14. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) das Gehäuse-Oberteil (7) und ein Ge häuse-Unterteil (8) aufweist, wobei das Gehäuse-Oberteil (7) und das Gehäuse-Unterteil (8) mittels mindestens eines klammerartigen Ele ments (57) miteinander fixiert werden, wobei insbesondere die Gehäuse (7, 8) axial zur Drehachse (4) miteinander fixiert werden. 14. side channel compressor (1) according to claim 2 to 13, characterized in that the housing (3) has the housing upper part (7) and a Ge housing lower part (8), wherein the housing upper part (7) and the housing - The lower part (8) are fixed to one another by means of at least one bracket-like element (57), the housings (7, 8) in particular being fixed to one another axially to the axis of rotation (4).
15. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Verdichterrads (2) und/oder des Aufnah- meflanschs (10) und/oder der Abdeckplatte (13) einen zumindest annä hernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. 15. Side channel compressor (1) according to claim 4, characterized in that the material of the compressor wheel (2) and / or the receiving flange (10) and / or the cover plate (13) have an at least approximately the same thermal expansion coefficient.
16. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grundkörper (65) und/oder der zweite Grundkörper (66) mittels eines Gießverfahrens hergestellt werden, insbesondere mit tels eines Spritzgußverfahrens. 16. Side channel compressor (1) according to claim 2, characterized in that the first base body (65) and / or the second base body (66) are produced by means of a casting process, in particular by means of an injection molding process.
17. Seitenkanalverdichter (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff Aluminium und/oder Stahl und/oder eine metallische Legierung ist. 17. Side channel compressor (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the metallic material is aluminum and / or steel and / or a metallic alloy.
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US20070147983A1 (en) * 2005-12-26 2007-06-28 Denso Corporation Vortex-flow blower device
DE102007053016A1 (en) 2007-11-05 2009-05-07 Gardner Denver Deutschland Gmbh Side Channel Blowers
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