WO2022152494A1 - Side channel compressor having a hybrid drive, for a fuel cell system - Google Patents

Side channel compressor having a hybrid drive, for a fuel cell system Download PDF

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WO2022152494A1
WO2022152494A1 PCT/EP2021/086111 EP2021086111W WO2022152494A1 WO 2022152494 A1 WO2022152494 A1 WO 2022152494A1 EP 2021086111 W EP2021086111 W EP 2021086111W WO 2022152494 A1 WO2022152494 A1 WO 2022152494A1
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fuel cell
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Benedikt Leibssle
Jochen Wessner
Martin Katz
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a delivery device for a fuel cell system for delivering and/or recirculating a gaseous medium, in particular hydrogen, which is intended in particular for use in vehicles with a fuel cell drive.
  • gaseous fuels will also play an increasing role in the vehicle sector in the future.
  • Hydrogen gas flows must be controlled, particularly in fuel cell powered vehicles.
  • the gas flows are no longer controlled discontinuously as with the injection of liquid fuel, but the gas is removed from at least one tank, in particular a high-pressure tank, and routed to the delivery device via an inflow line of a medium-pressure line system.
  • This conveying device conveys the gas to a fuel cell via a connecting line of a low-pressure line system.
  • DE 10 2017 222 390 A1 discloses a delivery device for a fuel cell system for delivering and/or recirculating a gaseous medium, in particular hydrogen, with a side channel compressor, with a jet pump driven by a propulsion jet of a pressurized gaseous medium and with a metering valve.
  • the pressurized gaseous medium is fed to the jet pump by means of the metering valve, with an anode outlet of the fuel cell being fluidically connected to an inlet of the delivery device and with an outlet of the delivery device being fluidically connected to an anode inlet of the fuel cell,
  • the fuel cell system known from DE 10 2017 222 390 A1 can each have certain disadvantages.
  • the components are at least partially present as separate assemblies that are connected to one another by means of pipelines. On the one hand, this results in many flow deflections and thus flow losses. This reduces the efficiency of the conveyor.
  • arranging the metering valve and/or jet pump and/or side channel compressor components as separate assemblies has the disadvantage that these form a large surface overall in relation to the installation space and/or geometric volume. This promotes rapid cooling, especially when the entire vehicle is parked for a long time, which can lead to increased formation of ice bridges and thus increased damage to the components and/or the entire fuel cell system, which in turn leads to reduced reliability and/or service life of the Conveyor and / or the fuel cell system can lead.
  • a further disadvantage is a poor cold start property of the metering valve and/or jet pump and/or recirculation fan components and/or the fuel cell system and/or the entire vehicle, since heat energy and/or heat energy can be fed individually into the recirculation fan components and/or jet pump and/or or dosing valve has to be introduced, whereby the components are arranged at a distance from each other and thus each component has to be heated up separately, especially at temperatures below 0° Celsius, in order to eliminate possible ice bridges.
  • a delivery device for a fuel cell system for delivery and/or recirculation of a gaseous medium, in particular hydrogen, the hydrogen being referred to below as H2.
  • the delivery device is at least partially driven by means of a metering valve with a driving jet of a pressurized gaseous medium, with the pressurized gaseous medium being fed to the delivery device by means of the metering valve, with the recirculation fan having at least one impeller which can be rotated about a Axis of rotation is arranged.
  • an anode outlet of a fuel cell is fluidically connected to an inlet of the delivery device.
  • an output of the delivery device is fluidically connected to an anode input of the fuel cell.
  • the conveying device can have a side channel compressor.
  • a conveying device in which the at least one impeller has first impeller blades and/or second impeller blades arranged on its circumference in the region of a compressor chamber, the at least one impeller being driven at least indirectly via the respective impeller blades by the drive jet of the metering valve
  • the efficiency of the delivery unit can be improved since the at least one impeller is efficiently driven via the blade blades present on the circumference by means of the drive jet of the metering valve.
  • the driving medium which is under high pressure and at high speed, in the form of the driving jet impacts the surface of the blade blades and causes, in particular by means of momentum transmission and/or a flow effect, that a force is exerted on the respective impeller and, due to the lever arm, the impeller is set in motion and/or kept in motion.
  • the advantage can be achieved that the conveyor and / or the recirculation fan and / or a drive motor by means of the freshly flowing driving medium, which in particular which comes from a tank, in particular a high-pressure tank, can be cooled.
  • the product costs of the conveyor device can be reduced since the use of an additional cooling element component is no longer required.
  • the at least one impeller is driven either by the drive motor or at least indirectly by the drive jet of the metering valve, in particular depending on the operating state of the fuel cell.
  • the at least one impeller can also be driven simultaneously by the elements drive motor or drive jet of the metering valve.
  • the drive motor of the recirculation fan can be supported at high load points of the recirculation fan and/or the fuel cell and/or the fuel cell system by the action of the driving jet of the metering valve, as a result of which the drive motor and/or the at least one impeller can be made more compact, thereby reducing the required installation space and the cost of the entire conveyor can be reduced.
  • the delivery device and/or the recirculation fan has a first impeller with first impeller blades and a second impeller with second impeller blades.
  • the side channel compressor and/or the delivery unit can be implemented in a compact design, which means that the space required for the side channel compressor and/or the delivery unit and/or the fuel cell system in the overall vehicle can be reduced. This applies especially for the installation space, which can be reduced due to a reduced diameter of the impeller.
  • the first running wheel and the second running wheel are designed in the form of disks running around the axis of rotation.
  • the first impeller is arranged next to the second impeller in the direction of the axis of rotation.
  • the first running wheel has a larger diameter than the second running wheel.
  • the advantage can be achieved that the drive torque and/or the drive speed of the drive motor causes a higher delivery capacity for the recirculate, since a larger diameter of the second impeller can transmit a higher force to the recirculate and/or the recirculate over a greater angular distance is taken.
  • the efficiency of the delivery unit can thus be improved.
  • a better coordination of the drive of the recirculation fan can thus be brought about by means of the drive motor and the propulsion jet injected by the metering valve.
  • the first impeller and the second impeller with their respective blades are located in the common compressor chamber with a first and/or second side channel.
  • the efficiency and functioning of the delivery unit can be improved in a simple manner in such a way that the recirculated material coming from the fuel cell can optimally mix with the propellant medium coming from the tank in the common compressor chamber and/or the respective side channel of the delivery device and, in addition, a pulse transfer from the driving medium to the recirculated material, at least partially indirectly via the impeller.
  • the first blade blades each have a symmetrical V-shaped contour, the symmetrical V-shaped contour running in the direction of the axis of rotation and the open side of the symmetrical V-shaped contour of the first blade blades in a direction of rotation of the first Impeller is directed.
  • the delivery pressure that can be achieved can be increased and the fluidic efficiency of the respective impeller in the area of a delivery cell can be improved by the V-shaped contour, as a result of which the overall efficiency of the side channel compressor can be increased.
  • the end or ends of the blades are inclined forward and/or leading in the direction of rotation.
  • the second blade leaves have a symmetrical V-shaped contour, with the symmetrical V-shaped contour running in the direction of the axis of rotation and with the open side of the symmetrical V-shaped contour of the second blade leaves opposite to the direction of rotation of the second impeller is directed.
  • the delivery pressure that can be achieved can be increased and the aerodynamic efficiency of the impeller in the area of the delivery cell can be improved by the V-shaped contour, as a result of which the overall efficiency of the side channel compressor can be increased.
  • the end or ends of the blades are inclined forward and/or leading in the direction of rotation.
  • the driving jet of the metering valve flows into the open side of the symmetrical V-shaped contour of the second blade leaves, in particular when the metering valve is open.
  • the advantage can be achieved that a large part of the pressure energy and kinetic energy of the propulsion jet injected via the metering valve can be converted into rotational energy of the respective airfoil, in particular with almost no or only minimal losses
  • a heating element is located in a housing, in particular in a lower part of the housing, of the conveyor device.
  • the heating element is located in the interior of the housing and/or on a surface of the housing.
  • the metering valve has an internal channel and a nozzle.
  • the channel and the nozzle are directly adjacent to the compressor space.
  • a connection for example by means of pipelines, from the duct or the nozzle to the compressor chamber can be saved and avoided, as a result of which as little flow energy as possible is avoided due to friction losses with the non-existent pipelines.
  • the efficiency of the conveying device can be improved.
  • a compact construction of the delivery device can be brought about since the metering valve and/or the channel and/or the nozzle can be positioned in the recirculation blower and thus integrated.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a conveyor device according to the invention with a recirculation fan
  • Figure 2 shows a schematic sectional view of part of a side channel compressor according to a first embodiment with a first impeller and a drive motor
  • FIG. 3 shows a sectional view, labeled A-A in FIG. 1, of the conveying device according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of part of the recirculation fan according to a second exemplary embodiment with a first impeller, a second impeller and the drive motor,
  • FIG. 5 shows a sectional view, denoted by A-A in FIG. 1, of the conveying device according to a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a conveying device according to the invention with a side channel compressor 2 .
  • the delivery device 1 is suitable for a fuel cell system 31 for delivery and/or recirculation of a gaseous medium, in particular hydrogen.
  • the delivery device has the side channel compressor 2, the delivery device 1 being able to be driven at least partially by means of a metering valve 6 with a driving jet 12 (both shown in FIG. 3) of a pressurized gaseous medium.
  • the pressurized gaseous medium is fed to the conveying device 1 by means of the metering valve 6 , the side channel compressor 2 having at least one impeller 14 , 16 which is arranged so as to be rotatable about an axis of rotation 4 .
  • An anode outlet 3 of a fuel cell 29 is fluidly connected to a gas inlet opening 20 of the delivery device 1 .
  • an anode inlet 5 of the fuel cell 29 is fluidically connected to a gas outlet opening 22 of the delivery device 1
  • a drive 10, in particular an electric drive motor 10, serves as a rotary drive 10 for the impeller 14, 16, with the drive 10 being able to be designed as an axial field motor 10 in a possible embodiment of the conveying device 1.
  • the conveyor device 1 has a housing 17 .
  • the housing 17 comprises an upper housing part 7 and a lower housing part 8 which are connected to one another.
  • the at least one impeller 14 , 16 can be arranged in a rotationally fixed manner on a drive shaft 9 and is enclosed by the upper housing part 7 and the lower housing part 8 .
  • the respective impeller 14, 16 forms a delivery cell 28 adjoining a hub disk on the outside.
  • These delivery cells 28 of the respective impeller 14, 16 run circumferentially around the axis of rotation 4 in a circumferential compressor chamber 30 of the housing 17. Furthermore, in FIG. 13 to see. These respective blades 11 , 13 can have a V-shaped contour, with the symmetrical V-shaped contour running in the direction of the axis of rotation 4 . Furthermore, the respective delivery cell 28 is delimited in the direction of rotation of the compressor wheel 2 by two respective blade leaves 11, 13, a number of respective blade leaves 11, 13 being arranged circumferentially around the axis of rotation 4 on the compressor wheel 2 radially to the axis of rotation 4.
  • the housing 17 in particular the upper housing part 7 and/or the lower housing part 8 , has at least one peripheral side channel 19 , 21 in the region of the compressor chamber 30 .
  • the at least one side channel 19, 21 runs in the housing 17 in the direction of the axis of rotation 4 in such a way that it runs axially to the delivery cell 28 on one side or on both sides.
  • the at least one side channel 19, 21 can run around the axis of rotation 4 at least in a partial area of the housing 17, wherein in the partial area in which the at least one side channel 19, 21 is not formed in the housing 17, an interrupter area 15 in the Housing 17 is formed (see Fig. 3).
  • the drive shaft 9 is connected at least gimballed to the drive 6 axially to the axis of rotation 4 .
  • the housing 17 in particular the lower housing part 8 , forms the gas inlet opening 20 and the gas outlet opening 22 .
  • the gas inlet opening 20 and the gas outlet opening 22 are fluidly connected to one another, in particular via the at least one side channel 19, 21.
  • Torque is transmitted from the drive 6 to the impeller 14 , 16 via the drive shaft 9 .
  • the compressor wheel 14, 16 is set in rotation and the delivery cell 28 moves in a rotation around the axis of rotation 4 through the compressor chamber 30 in the housing 17 in the direction of a direction of rotation 24 (see Fig. 2) of the impeller 14, 16 a gaseous medium that is already in the compressor chamber 30 is moved through the delivery cell 28 and thereby delivered and/or compressed.
  • a movement of the gaseous medium in particular a flow exchange, takes place between the delivery cell 28 and the at least one side channel 19, 21.
  • the side channel compressor 2 is connected to the fuel cell system 31 via the gas inlet opening 20 and the gas outlet opening 22, the gaseous medium, which is in particular an unused recirculation medium from the fuel cell 29, via the gas inlet opening 20 into the compressor chamber 30 of the side channel compressor 2 and/or is fed to the side channel compressor 2 and/or is sucked in from the area upstream of the gas inlet opening 20 .
  • the gaseous medium after passing through the conveyor device 1 and/or the side channel compressor 2 via the gas outlet opening 22 of the side channel compressor 2 and flows in particular via the anode outlet 3 into the fuel cell 29.
  • FIG. 1 also shows that there is a heating element 26 in the housing 17, in particular in the lower housing part 8, of the conveyor device 1, with the heating element 26 being located in the interior of the housing 17 and/or on a surface of the housing 17.
  • the drive shaft 9 can be mounted by means of at least one bearing 27.
  • the drive shaft 9 and/or the first running wheel 14 and/or the at least one bearing 27 and/or the drive motor 10 run at least almost rotationally symmetrically around the axis of rotation 4.
  • the first running wheel 14 can be fastened to the drive shaft 9 by means of a press fit.
  • the first impeller 14 has a plurality of first impeller blades 11 which are arranged circumferentially around the axis of rotation 4 on the compressor wheel 2 .
  • the first airfoils 11 are located in the first side channel 19 and/or the second side channel 21 and/or the compressor chamber 30.
  • FIG. 3 shows a sectional view, denoted by A-A in FIG. 1, of the conveyor device 1 according to a first exemplary embodiment. It is shown that the first impeller 14 has first impeller blades 11 arranged on its circumference in the region of the compressor chamber 30 , the first impeller 14 being driven at least indirectly by the driving jet 12 of the metering valve 6 via the first impeller blades 11 .
  • the motive jet 12 of the metering valve 6, which is in particular a motive medium, impinges under high pressure and at high speed in the form of the motive jet 12 on the surface of the first airfoils 11, in particular by means of an impulse transmission and/or a flow effect.
  • a force is exerted on the first running wheel 14 and, due to the lever arm, the first running wheel 14 is set in motion and/or in motion. tion is maintained and sets the first impeller 14 in the direction of rotation 24 in motion.
  • the inflowing hydrogen which is in particular a propellant medium is used to cool the side channel compressor 2. This reduces the probability of failure of the conveyor 1 due to overheating.
  • the first impeller 14, in particular depending on the operating state of the fuel cell 29, is either driven by the drive motor 10 or is driven at least indirectly by the driving jet 12 of the metering valve 6 or by the elements 6, 10, 12 at the same time.
  • the metering valve 6 has an internal channel 18 and a nozzle 32 , the channel 18 and the nozzle 32 directly adjoining the compressor chamber 30 .
  • the propellant medium from the tank 25 is metered to the channel 18 via the metering valve 6 .
  • the recirculated material is fed to the compressor chamber 30 from the anode outlet 3 of the fuel cell 29 via the gas inlet opening 20 .
  • the side channel compressor 2 conveys and/or compresses the recirculated material in the respective side channel 19, 21. From there, the compressed recirculated material passes to the gas outlet opening 22 and from there back to the fuel cell 29, in particular via the anode inlet 5.
  • Between the gas inlet opening 20 and the The interrupter area 15 is located at the gas outlet opening 22 in order to prevent a pressure drop and/or a pressure equalization from the gas outlet opening 22 to the gas inlet opening 20 , in particular in the direction of rotation 24 .
  • the interrupter area 15 runs at least partially around the axis of rotation 4 and interrupts the respective side channel 19, 21 at least fluidically.
  • first impeller blades 11 have a symmetrical V-shaped contour, with the symmetrical V-shaped contour running in the direction of the axis of rotation 4 and with the open side of the symmetrical V-shaped contour of the first impeller blades 11 in the direction of rotation 24 of the first impeller 14 are directed.
  • Fig. 4 shows a schematic sectional view of part of the side channel compressor 2 according to a second exemplary embodiment with the first impeller 14, a second impeller 16 and the drive motor 10.
  • the first impeller 14 and the second impeller 16 are designed in the form of disks running around the axis of rotation 4.
  • the first running wheel 14 is arranged next to the second running wheel 16 in the direction of the axis of rotation 4 .
  • both or one of the running wheels 14, 16 can be arranged in a rotationally fixed manner on the drive shaft 9, for example by means of an interference fit, whereby both running wheels 14, 16 can be at least additionally driven by the drive motor 10.
  • the first impeller 14 has first impeller blades 11 running around the axis of rotation 4 on its outer diameter.
  • the second impeller 16 On its outer diameter, the second impeller 16 has second impeller blades 13 running around the axis of rotation 4 .
  • the respective blade leaves 11, 13 move when the respective impeller 14, 16 rotates in the compressor chamber 30 and/or the respective side channel 19, 21.
  • the first running wheel 14 has a larger diameter than the second running wheel 16 .
  • FIG. 5 shows in FIG. 1 a sectional view, denoted by A-A, of the conveyor device 1 according to a second exemplary embodiment.
  • the first impeller 14 has first impeller blades 11 arranged on its circumference in the region of the compressor chamber 30 .
  • the second impeller 16 has second impeller blades 13 arranged on its circumference in the area of the compressor chamber 30 .
  • the respective impeller 14 , 16 or both impellers 14 , 16 can be driven at least indirectly via their respective blades 11 , 13 by the driving jet 12 of the metering valve 6 .
  • FIG. 5 shows that the metering valve 6 has the inner channel 18 and the nozzle 32 , the channel 18 and the nozzle 32 directly adjoining the compressor chamber 30 .
  • the propellant medium which is under high pressure and at a high speed, in the form of the propulsion jet 12 impacts the surface of the first impeller blades 11 or the second impeller blades 13 and causes, in particular by means of momentum transmission and/or a flow effect, that a force is exerted on the respective impeller 14, 16 is exercised and due to the lever arm, the respective impeller 14, 16 is set in motion and/or is kept in motion.
  • the driving jet 12 of the metering valve 6 flows into the open side of the symmetrical V-shaped contour of the second blade blades 13, in particular when the metering valve 6 is open.
  • the second blade blades 13 have a symmetrical V-shaped contour, with the symmetrical V -shaped contour runs in the direction of the axis of rotation 4 and the open side of the symmetrical V-shaped contour of the second impeller blades 14 is directed counter to the direction of rotation 24 of the second impeller 16 .
  • the driving jet 12 of the metering valve 6 is thus injected into the open side of the symmetrical V-shaped contour, as a result of which the second impeller 16 is driven in the direction of rotation 24 .

Abstract

The invention relates to a conveying device (1) for a fuel cell system (31) for conveying and/or recirculating a gaseous medium, in particular hydrogen, by means of a side channel compressor (2), wherein the conveying device (1) is at least partly driven, by means of a dosing valve (6), by a propulsive jet (12) of a pressurised gaseous medium. The pressurised gaseous medium is supplied to the conveying device (1) by means of the dosing valve (6) and the side channel compressor (2) has at least one impeller (14, 16) which is arranged so as to be rotatable about a rotational axis (4). An anode outlet (3) of a fuel cell (29) is fluidically connected to an inlet of the conveying device (1) and an outlet of the conveying device (1) is fluidically connected to an anode inlet (5) of the fuel cell (29). According to the invention, the at least one impeller (14, 16) has, located at the circumference thereof in the region of a compressor chamber (30), first blades (11) and/or second blades (13). The at least one impeller (14, 16) is driven at least indirectly by the propulsive jet (12) of the dosing valve (6) via the respective blades (11, 13).

Description

Beschreibung description
Titel title
SEITENKANALVERDICHTER MIT HYBRIDEM ANTRIEB, FÜR EIN BRENNSTOFFZELLEN-SYSTEM SIDE CHANNEL BLOWERS WITH HYBRID DRIVE, FOR A FUEL CELL SYSTEM
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung für ein Brennstoffzellen- System zur Förderung und/oder Rezirkulation eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, das insbesondere zur Anwendung in Fahrzeugen mit einem Brennstoffzellenantrieb vorgesehen ist. The present invention relates to a delivery device for a fuel cell system for delivering and/or recirculating a gaseous medium, in particular hydrogen, which is intended in particular for use in vehicles with a fuel cell drive.
Im Fahrzeugbereich spielen neben flüssigen Kraftstoffen in Zukunft auch gasförmige 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 Gas aus mindestens einem Tank, insbesondere einem Hochdrucktank, entnommen und über eine Zuströmleitung eines Mitteldruckleitungssystem an die Fördereinrichtung geleitet. Diese Fördereinrichtung führt das Gas über eine Verbindungsleitung eines Niederdruckleitungssystems zu einer Brennstoffzelle. In addition to liquid fuels, gaseous fuels will also play an increasing role in the vehicle sector in the future. Hydrogen gas flows must be controlled, particularly in fuel cell powered vehicles. The gas flows are no longer controlled discontinuously as with the injection of liquid fuel, but the gas is removed from at least one tank, in particular a high-pressure tank, and routed to the delivery device via an inflow line of a medium-pressure line system. This conveying device conveys the gas to a fuel cell via a connecting line of a low-pressure line system.
Aus der DE 10 2017 222 390 Al ist eine Fördereinrichtung für ein Brennstoffzel- len-System zur Förderung und/oder Rezirkulation eines gasförmigen Mediums bekannt, insbesondere Wasserstoff, mit einem Seitenkanalverdichter, mit einer von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums angetriebenen Strahlpumpe und mit einem Dosierventil. Dabei wird das unter Druck stehende gasförmigen Medium der Strahlpumpe mittels des Dosierventils zugeführt wird, wobei ein Anodenausgang der Brennstoffzelle mit einem Eingang der Fördereinrichtung fluidisch verbunden ist und wobei ein Ausgang der Fördereinrichtung mit einem Anodeneingang der Brennstoffzelle fluidisch verbunden ist, DE 10 2017 222 390 A1 discloses a delivery device for a fuel cell system for delivering and/or recirculating a gaseous medium, in particular hydrogen, with a side channel compressor, with a jet pump driven by a propulsion jet of a pressurized gaseous medium and with a metering valve. The pressurized gaseous medium is fed to the jet pump by means of the metering valve, with an anode outlet of the fuel cell being fluidically connected to an inlet of the delivery device and with an outlet of the delivery device being fluidically connected to an anode inlet of the fuel cell,
Die aus der DE 10 2017 222 390 Al bekannten Fördereinrichtung bekannte Brennstoffzellen-System kann jeweils gewisse Nachteile aufweisen. Dabei sind die Komponenten der Fördereinrichtung, insbesondere der Seitenkanalverdichter, das HGI und die Strahlpumpe zumindest teilweise mittels fluidischer Verbindungen in Form von Rohrleitungen und gegebenenfalls einer zusätzlichen Verteilerplatte mit innenliegenden Kanälen miteinander und/oder mit der Brennstoffzelle und/oder mit weiteren Komponenten der Fördereinrichtung verbunden. Dabei liegen die Komponenten zumindest teilweise als separate Baugruppen vor, die mittels Rohrleitungen miteinander verbunden sind. Dabei entstehen zum einen viele Strömungsumlenkungen und somit Strömungsverluste. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Fördereinrichtung reduziert. The fuel cell system known from DE 10 2017 222 390 A1 can each have certain disadvantages. are there the components of the delivery device, in particular the side channel compressor, the HGI and the jet pump, are at least partially connected to one another and/or to the fuel cell and/or to other components of the delivery device by means of fluidic connections in the form of pipelines and, if necessary, an additional distributor plate with internal channels. The components are at least partially present as separate assemblies that are connected to one another by means of pipelines. On the one hand, this results in many flow deflections and thus flow losses. This reduces the efficiency of the conveyor.
Zum anderen entsteht durch das Anordnen der Komponenten Dosierventil und/oder Strahlpumpe und/oder Seitenkanalverdichter als separate Baugruppen der Nachteil, dass diese insgesamt eine große Oberfläche im Bezug zum Bauraum und/oder geometrischen Volumen ausbilden. Dadurch wird ein schnelles Auskühlen begünstigt, insbesondere bei langen Standzeiten des Gesamtfahrzeugs, was zu einer erhöhten Bildung von Eisbrücken und somit einer erhöhten Schädigung der Bauteile und/oder des gesamten Brennstoffzellen-Systems führen kann, was wiederum zu einer verringerten Zuverlässigkeit und/oder Lebensdauer der Fördereinrichtung und/oder des Brennstoffzellen-Systems führen kann. Ein weiterer Nachteil ist zudem eine schlechte Kaltstarteigenschaft der Bauteile Dosierventil und/oder Strahlpumpe und/oder Rezirkulationsgebläse und/oder des Brennstoffzellen-Systems und/oder des Gesamtfahrzeugs, da Heizenergie und/oder Wärmeenergie jeweils einzeln in die Bauteile Rezirkulationsgebläse und/oder Strahlpumpe und/oder Dosierventil eingebracht werden muss, wobei die Bauteile voneinander entfernt angeordnet sind und somit jedes Bauteil separat aufgeheizt werden muss, insbesondere bei Temperaturen unter 0° Celsius, um mögliche Eisbrücken zu eliminieren. On the other hand, arranging the metering valve and/or jet pump and/or side channel compressor components as separate assemblies has the disadvantage that these form a large surface overall in relation to the installation space and/or geometric volume. This promotes rapid cooling, especially when the entire vehicle is parked for a long time, which can lead to increased formation of ice bridges and thus increased damage to the components and/or the entire fuel cell system, which in turn leads to reduced reliability and/or service life of the Conveyor and / or the fuel cell system can lead. A further disadvantage is a poor cold start property of the metering valve and/or jet pump and/or recirculation fan components and/or the fuel cell system and/or the entire vehicle, since heat energy and/or heat energy can be fed individually into the recirculation fan components and/or jet pump and/or or dosing valve has to be introduced, whereby the components are arranged at a distance from each other and thus each component has to be heated up separately, especially at temperatures below 0° Celsius, in order to eliminate possible ice bridges.
Des Weiteren muss für die Komponenten Rezirkulationsgebläse, Strahlpumpe und Dosierventil jeweils ein eigenes Gehäuse vorgesehen werden, was zu hohen Herstellkosten und/oder Material kosten führt. Offenbarung der Erfindung Furthermore, a separate housing must be provided for each of the components recirculation fan, jet pump and metering valve, which leads to high production costs and/or material costs. Disclosure of Invention
Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention
Erfindungsgemäß wird eine Fördereinrichtung für ein Brennstoffzellen-System vorgeschlagen, zur Förderung und/oder Rezirkulation eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, wobei der Wasserstoff im Folgenden als H2 bezeichnet wird. Dabei wird die Fördereinrichtung mittels eines Dosierventils mit einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums zumindest teilweise angetrieben, wobei das unter Druck stehende gasförmigen Medium der Fördereinrichtung mittels des Dosierventils zugeführt wird, wobei das Rezirkulati- onsgebläse mindestens ein Laufrad aufweist, das jeweils drehbar um eine Drehachse angeordnet ist. Dabei ist ein Anodenausgang einer Brennstoffzelle mit einem Eingang der Fördereinrichtung fluidisch verbunden. Des Weiteren ist ein Ausgang der Fördereinrichtung mit einem Anodeneingang der Brennstoffzelle fluidisch verbunden. Die Fördereinrichtung kann dabei einen Seitenkanalverdichter aufweisen. According to the invention, a delivery device for a fuel cell system is proposed for delivery and/or recirculation of a gaseous medium, in particular hydrogen, the hydrogen being referred to below as H2. The delivery device is at least partially driven by means of a metering valve with a driving jet of a pressurized gaseous medium, with the pressurized gaseous medium being fed to the delivery device by means of the metering valve, with the recirculation fan having at least one impeller which can be rotated about a Axis of rotation is arranged. In this case, an anode outlet of a fuel cell is fluidically connected to an inlet of the delivery device. Furthermore, an output of the delivery device is fluidically connected to an anode input of the fuel cell. The conveying device can have a side channel compressor.
Bezugnehmend auf Anspruch 1 wird eine Fördereinrichtung vorgeschlagen, bei der das mindestens eine Laufrad an seinem Umfang im Bereich eines Verdichterraums angeordnete erste Schaufelblätter und/oder zweite Schaufelblätter aufweist, wobei das mindestens eine Laufrad über die jeweiligen Schaufelblätter von dem Treibstrahl des Dosierventils zumindest mittelbar angetrieben wird With reference to claim 1, a conveying device is proposed in which the at least one impeller has first impeller blades and/or second impeller blades arranged on its circumference in the region of a compressor chamber, the at least one impeller being driven at least indirectly via the respective impeller blades by the drive jet of the metering valve
Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des Förderaggregats verbessert werden, da ein effizientes Antreiben des mindestens einen Laufrads über die an dem Umfang vorhandenen Schaufelblätter mittels des Treibstrahls des Dosierventils herbeigeführt wird. Dabei prallt das unter hohem Druck und mit einer hohen Geschwindigkeit stehende Treibmedium in Form des Treibstrahls auf die Oberfläche der Schaufelblätter und bewirkt, insbesondere mittels einer Impulsübertragung und/oder eines Strömungseffekts, dass eine Kraft auf das jeweilige Laufrad ausgeübt wird und aufgrund des Hebelarms das Laufrad in Bewegung versetzt wird und/oder in Bewegung gehalten wird. Weiterhin kann der Vorteil erzielt werden, dass die Fördereinrichtung und/oder das Rezirkulationsgebläse und/oder ein Antriebsmotor mittels des frisch einströmenden Treibmediums, welches insbeson- dere aus einem Tank, insbesondere einem Hochdrucktank, kommt, gekühlt werden kann. Zudem können die Produktkosten der Fördereinrichtung reduziert werden, da die Verwendung eines zusätzlichen Kühlelement-Bauteils nun nicht mehr benötigt wird. In this way, the efficiency of the delivery unit can be improved since the at least one impeller is efficiently driven via the blade blades present on the circumference by means of the drive jet of the metering valve. The driving medium, which is under high pressure and at high speed, in the form of the driving jet impacts the surface of the blade blades and causes, in particular by means of momentum transmission and/or a flow effect, that a force is exerted on the respective impeller and, due to the lever arm, the impeller is set in motion and/or kept in motion. Furthermore, the advantage can be achieved that the conveyor and / or the recirculation fan and / or a drive motor by means of the freshly flowing driving medium, which in particular which comes from a tank, in particular a high-pressure tank, can be cooled. In addition, the product costs of the conveyor device can be reduced since the use of an additional cooling element component is no longer required.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Fördereinrichtung möglich. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Advantageous developments of the conveying device specified in claim 1 are possible as a result of the measures listed in the subclaims. The dependent claims relate to preferred developments of the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Fördereinrichtung wird das mindestens eine Laufrad, insbesondere je nach Betriebszustand der Brennstoffzelle, entweder von dem Antriebsmotor angetrieben oder zumindest mittelbar vom Treibstrahl des Dosierventil angetrieben. Alternativ kann das mindestens eine Laufrad auch von den Elementen Antriebsmotor oder Treibstrahl des Dosierventils gleichzeitig angetrieben werden. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass das Bauteil einer Strahlpumpe als separates Bauteil nicht mehr benötigt wird, wodurch die Komplexität des Brennstoffzellensystems reduziert werden kann und/oder die Gesamtkosten des Brennstoffzellensystems reduziert werden können. Zudem wird im Gesamtfahrzeug weniger Bauraum für das Brennstoffsystem benötigt wodurch eine kompaktere Bauform des Brennstoffzellensystems erreicht werden kann. According to an advantageous embodiment of the delivery device, the at least one impeller is driven either by the drive motor or at least indirectly by the drive jet of the metering valve, in particular depending on the operating state of the fuel cell. Alternatively, the at least one impeller can also be driven simultaneously by the elements drive motor or drive jet of the metering valve. In this way, the advantage can be achieved that the component of a jet pump is no longer required as a separate component, as a result of which the complexity of the fuel cell system can be reduced and/or the overall costs of the fuel cell system can be reduced. In addition, less installation space is required for the fuel system in the overall vehicle, which means that a more compact design of the fuel cell system can be achieved.
Zudem kann der Antriebsmotor des Rezirkulationsgebläses bei hohen Lastpunkten des Rezirkulationsgebläses und/oder der Brennstoffzelle und/oder des Brennstoffzellensystems durch die Wirkung des Treibstrahls des Dosierventils unterstützt werden, wodurch der Antriebsmotor und/oder das mindestens eine Laufrad kompakter ausgeführt werden kann, wodurch der benötigte Bauraum und die Kosten der gesamten Fördereinrichtung reduziert werden können. In addition, the drive motor of the recirculation fan can be supported at high load points of the recirculation fan and/or the fuel cell and/or the fuel cell system by the action of the driving jet of the metering valve, as a result of which the drive motor and/or the at least one impeller can be made more compact, thereby reducing the required installation space and the cost of the entire conveyor can be reduced.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Fördereinrichtung und/oder das Rezirkulationsgebläse ein erstes Laufrad mit ersten Schaufelblättern und eine zweites Laufrad mit zweiten Schaufelblättern auf. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass der Seitenkanalverdichter und/oder das Förderaggregat in einer kompakten Bauweise realisiert werden können, wodurch der benötigte Bauraum für den Seitenkanalverdichter und/oder das Förderaggregat und/oder das Brennstoffzellensystem im Gesamtfahrzeug reduziert werden kann. Dies gilt insbesondere für den Bauraum, der aufgrund eines reduzierten Durchmessers des Laufrads verringert werden kann. According to an advantageous development, the delivery device and/or the recirculation fan has a first impeller with first impeller blades and a second impeller with second impeller blades. In this way, the advantage can be achieved that the side channel compressor and/or the delivery unit can be implemented in a compact design, which means that the space required for the side channel compressor and/or the delivery unit and/or the fuel cell system in the overall vehicle can be reduced. this applies especially for the installation space, which can be reduced due to a reduced diameter of the impeller.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Fördereinrichtung sind das erste Laufrad und das zweite Laufrad scheibenförmig umlaufend um die Drehachse ausgebildet. Dabei ist sich das erste Laufrad in Richtung der Drehachse neben dem zweiten Laufrad angeordnet. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass der Seitenkanalverdichters und/oder das Förderaggregat in einer kompakten Bauweise realisiert werden können, wodurch der benötigte Bauraum für den Seitenkanalverdichter und/oder das Förderaggregat und/oder das Brennstoffzellensystem im Gesamtfahrzeug reduziert werden kann. According to a particularly advantageous embodiment of the conveyor device, the first running wheel and the second running wheel are designed in the form of disks running around the axis of rotation. The first impeller is arranged next to the second impeller in the direction of the axis of rotation. In this way, the advantage can be achieved that the side channel compressor and/or the delivery unit can be implemented in a compact design, which means that the space required for the side channel compressor and/or the delivery unit and/or the fuel cell system in the overall vehicle can be reduced.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Fördereinrichtung weist das erste Laufrad einen größeren Durchmesser als das zweite Laufrad auf. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass das Antriebsmoment und/oder die Antriebsgeschwindigkeit des Antriebsmotors eine höhere Förderleistung für das Rezirkulat bewirkt, da durch einen größeren Durchmesser des zweiten Laufrads eine höhere Kraft auf das Rezirkulat übertragen werden kann und/oder das Rezirkulat über eine größere Winkelstrecke mitgenommen wird. Somit lässt sich der Wirkungsgrad des Förderaggregats verbessern. Zudem lässt sich somit eine bessere Abstimmung des Antriebs des Rezirkulationsgebläses mittels des Antriebsmotors und des vom Dosierventil eingedüsten Treibstrahls bewirken. According to a particularly advantageous embodiment of the conveyor device, the first running wheel has a larger diameter than the second running wheel. In this way, the advantage can be achieved that the drive torque and/or the drive speed of the drive motor causes a higher delivery capacity for the recirculate, since a larger diameter of the second impeller can transmit a higher force to the recirculate and/or the recirculate over a greater angular distance is taken. The efficiency of the delivery unit can thus be improved. In addition, a better coordination of the drive of the recirculation fan can thus be brought about by means of the drive motor and the propulsion jet injected by the metering valve.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Fördereinrichtung befindet sich das erste Laufrad und das zweite Laufrad mit ihren jeweiligen Schaufelblättern in dem gemeinsamen Verdichterraum mit einem ersten und/oder zweiten Seitenkanal. So kann in einfacher Weise die die Effizienz und die Funktionsweise des Förderaggregats derart verbessert werden, dass sich das aus der Brennstoffzelle kommende Rezirkulat mit dem aus dem Tank kommende Treibmedium im gemeinsamen Verdichterraum und/oder den jeweiligen Seitenkanal der Fördereinrichtung optimal vermischen kann und zusätzlich ein Impulsübertrag vom Treibmedium auf das Rezirkulat, zumindest teilweise mittelbar über das Laufrad, erfolgen kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Fördereinrichtung weisen die ersten Schaufelblätter jeweils eine symmetrische V-förmige Kontur auf, wobei die symmetrische V-förmige Kontur in Richtung der Drehachse verläuft und wobei die geöffnete Seite der symmetrischen V-förmigen Kontur der ersten Schaufelblätter in einer Drehrichtung des ersten Laufrads gerichtet ist. Auf diese Weise kann der erzielbare Förderdruck erhöht werden und der strömungstechnische Wirkungsgrad des jeweiligen Laufrades im Bereich einer Förderzelle kann durch die V-för- mige Kontur verbessert werden, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Seitenkanalverdichters erhöht werden kann. Dies ist dadurch möglich, dass aufgrund der im Bereich der mindestens einen Öffnung der Förderzelle das Ende oder die Enden der Schaufelblätter in der Drehrichtung nach vorne geneigt und/oder vorauseilend angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine verbessertes Strömungsverhältnis erzielen, da auf diese Weise ein zu den Schaufelblättern etwa paralleles Einströmen des geförderten gasförmigen Mediums in die Förderzelle erreicht werden kann, was strömungstechnische Vorteile bietet. Des Weiteren kann ein verbesserter Zirkulationsströmungsverlauf durch eine derartige V-förmige Kontur der Schaufelblätter erreicht werden. According to a particularly advantageous embodiment of the conveyor device, the first impeller and the second impeller with their respective blades are located in the common compressor chamber with a first and/or second side channel. In this way, the efficiency and functioning of the delivery unit can be improved in a simple manner in such a way that the recirculated material coming from the fuel cell can optimally mix with the propellant medium coming from the tank in the common compressor chamber and/or the respective side channel of the delivery device and, in addition, a pulse transfer from the driving medium to the recirculated material, at least partially indirectly via the impeller. According to an advantageous development of the conveyor device, the first blade blades each have a symmetrical V-shaped contour, the symmetrical V-shaped contour running in the direction of the axis of rotation and the open side of the symmetrical V-shaped contour of the first blade blades in a direction of rotation of the first Impeller is directed. In this way, the delivery pressure that can be achieved can be increased and the fluidic efficiency of the respective impeller in the area of a delivery cell can be improved by the V-shaped contour, as a result of which the overall efficiency of the side channel compressor can be increased. This is possible because in the area of the at least one opening of the delivery cell, the end or ends of the blades are inclined forward and/or leading in the direction of rotation. This makes it possible to achieve an improved flow ratio, since in this way the pumped gaseous medium can flow into the pumping cell approximately parallel to the blade leaves, which offers advantages in terms of flow technology. Furthermore, an improved circulation flow profile can be achieved by such a V-shaped contour of the blade leaves.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Fördereinrichtung weisen die zweiten Schaufelblätter eine symmetrische V-förmige Kontur aufweisen, wobei die symmetrische V-förmige Kontur in Richtung der Drehachse verläuft und wobei die geöffnete Seite der symmetrischen V-förmigen Kontur der zweiten Schaufelblätter entgegen der Drehrichtung des zweiten Laufrads gerichtet ist. Auf diese Weise kann der erzielbare Förderdruck erhöht werden und der strömungstechnische Wirkungsgrad des Laufrades im Bereich der Förderzelle kann durch die V- förmige Kontur verbessert werden, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Seitenkanalverdichters erhöht werden kann. Dies ist dadurch möglich, dass aufgrund der im Bereich der mindestens einen Öffnung der Förderzelle das Ende oder die Enden der Schaufelblätter in der Drehrichtung nach vorne geneigt und/oder vorauseilend angeordnet sind. Dadurch lässt sich ein verbessertes Strömungsverhältnis erzielen, da durch dieses zu den Schaufelblättern etwa paralleles Einströmen des geförderten gasförmigen Mediums in die Förderzelle erreicht werden kann, was strömungstechnische Vorteile bietet. Des Weiteren kann ein verbesserter Zirkulationsströmungsverlauf durch eine derartige V-förmige Kontur der Schaufelblätter erreicht werden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Fördereinrichtung strömt der Treibstrahl des Dosierventils in die geöffnete Seite der symmetrischen V-för- migen Kontur der zweiten Schaufelblätter ein, insbesondere beim geöffneten Dosierventil. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass ein Großteil der Druckenergie und kinetischen Energie des über das Dosierventil eingedüsten Treibstrahls in eine Rotationsenergie des jeweiligen Schaufelblatts umgewandelt werden kann, insbesondere mit nahezu keinen oder nur minimalen Verlusten According to an advantageous embodiment of the conveyor device, the second blade leaves have a symmetrical V-shaped contour, with the symmetrical V-shaped contour running in the direction of the axis of rotation and with the open side of the symmetrical V-shaped contour of the second blade leaves opposite to the direction of rotation of the second impeller is directed. In this way, the delivery pressure that can be achieved can be increased and the aerodynamic efficiency of the impeller in the area of the delivery cell can be improved by the V-shaped contour, as a result of which the overall efficiency of the side channel compressor can be increased. This is possible because in the area of the at least one opening of the delivery cell, the end or ends of the blades are inclined forward and/or leading in the direction of rotation. This makes it possible to achieve an improved flow ratio, since the pumped gaseous medium can flow into the pumping cell approximately parallel to the blade leaves, which offers advantages in terms of flow technology. Furthermore, an improved circulation flow profile can be achieved by such a V-shaped contour of the blade leaves. According to a particularly advantageous embodiment of the delivery device, the driving jet of the metering valve flows into the open side of the symmetrical V-shaped contour of the second blade leaves, in particular when the metering valve is open. In this way, the advantage can be achieved that a large part of the pressure energy and kinetic energy of the propulsion jet injected via the metering valve can be converted into rotational energy of the respective airfoil, in particular with almost no or only minimal losses
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung befindet sich ein Heizelement in einem Gehäuse, insbesondere in einem Gehäuse-Unterteil, der Fördereinrichtung. Dabei befindet sich das Heizelement im Innenraum des Gehäuses und/oder an einer Oberfläche des Gehäuses. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass bei einer Kaltstartprozedur des Gesamtfahrzeugs, bei dem die Umgebungstemperaturen insbesondere unter 0°C liegen, vorhandene Eisbrücken in den Strömungskonturen des Förderaggregats und/oder des Rezirkulati- onsgebläses, die insbesondere zwischen den beweglichen und unbeweglichen Bauteilen bestehen, mittels beispielsweise einer Bestromung und/oder Versorgung des Heizelements mit Energie diese Eisbrücken abgebaut werden. Dabei erhitzt sich das Heizelement mittels der eingebrachten Energie und überträgt diese Energie in Form von Wärmeenergie auf das Gehäuse und von dort auf die Eisbrücken, die insbesondere abschmelzen. According to a particularly advantageous development, a heating element is located in a housing, in particular in a lower part of the housing, of the conveyor device. The heating element is located in the interior of the housing and/or on a surface of the housing. In this way, the advantage can be achieved that during a cold start procedure of the entire vehicle, in which the ambient temperatures are in particular below 0° C., existing ice bridges in the flow contours of the delivery unit and/or the recirculation fan, in particular between the moving and immovable components exist, these ice bridges are broken down by means of, for example, energizing and/or supplying the heating element with energy. The heating element heats up using the energy introduced and transfers this energy in the form of thermal energy to the housing and from there to the ice bridges, which in particular melt away.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Dosierventil einen innenliegenden Kanal und eine Düse auf. Dabei grenzt der Kanal und die Düse direkt an den Verdichterraum an. Auf diese Weise kann eine Verbindung beispielsweise mittels Rohrleitungen vom Kanal oder der Düse zum Verdichterraum eingespart und vermieden werden, wodurch möglichst wenig Strömungsenergie durch Reibungsverluste mit den nicht vorhandenen Rohrleitungen vermieden werden. Somit kann zum einen der Wirkungsgrad der Fördereinrichtung verbessert werden. Zum anderen kann eine kompakte Bauweise der Fördereinrichtung herbeigeführt werden, da das Dosierventil und/oder der Kanal und/oder die Düse im Rezirkula- tionsgebläse positioniert und somit integriert werden können. According to an advantageous development, the metering valve has an internal channel and a nozzle. The channel and the nozzle are directly adjacent to the compressor space. In this way, a connection, for example by means of pipelines, from the duct or the nozzle to the compressor chamber can be saved and avoided, as a result of which as little flow energy as possible is avoided due to friction losses with the non-existent pipelines. Thus, on the one hand, the efficiency of the conveying device can be improved. On the other hand, a compact construction of the delivery device can be brought about since the metering valve and/or the channel and/or the nozzle can be positioned in the recirculation blower and thus integrated.
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. The invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, within the through the Claims specified range, a variety of modifications possible, which are within the scope of professional action.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. The invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigt: It shows:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung mit einem Rezirkulationsgebläse, FIG. 1 shows a schematic sectional view of a conveyor device according to the invention with a recirculation fan,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Seitenkanalverdichters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Laufrad und einem Antriebsmotor, Figure 2 shows a schematic sectional view of part of a side channel compressor according to a first embodiment with a first impeller and a drive motor,
Figur 3 eine in Figur 1 mit A-A bezeichnete Schnittansicht der Fördereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, FIG. 3 shows a sectional view, labeled A-A in FIG. 1, of the conveying device according to a first exemplary embodiment,
Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines Teils des Rezirkulationsge- bläses gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Laufrad, einem zweiten Laufrad und dem Antriebsmotor, FIG. 4 shows a schematic sectional view of part of the recirculation fan according to a second exemplary embodiment with a first impeller, a second impeller and the drive motor,
Figur 5 eine in Figur 1 mit A-A bezeichnete Schnittansicht der Fördereinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. FIG. 5 shows a sectional view, denoted by A-A in FIG. 1, of the conveying device according to a second embodiment.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung mit einem Seitenkanalverdichter 2 zu entnehmen. Dabei ist die Fördereinrichtung 1 geeignet für ein Brennstoffzellen-System 31 zur Förderung und/oder Rezirkulation eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff. Die Fördereinrichtung weist den Seitenkanalverdichter 2 auf, wobei die Fördereinrichtung 1 mittels eines Dosierventils 6 mit einem Treibstrahl 12 (beide gezeigt in Fig. 3) eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums zumindest teilweise angetrieben werden kann. Dabei wird das unter Druck stehende gasförmigen Medium der Fördereinrichtung 1 mittels des Dosierventils 6 zugeführt, wobei der Seitenkanalverdichter 2 mindestens ein Laufrad 14, 16 aufweist, das jeweils drehbar um eine Drehachse 4 angeordnet ist. Dabei ist ein Anodenausgang 3 einer Brennstoffzelle 29 mit einer Gas-Einlassöffnung 20 der Fördereinrichtung 1 fluidisch verbunden. Weiterhin ist ein Anodeneingang 5 der Brennstoffzelle 29 mit einer Gas-Auslassöffnung 22 der Fördereinrichtung 1 fluidisch verbunden. The illustration according to FIG. 1 shows a schematic sectional view of a conveying device according to the invention with a side channel compressor 2 . The delivery device 1 is suitable for a fuel cell system 31 for delivery and/or recirculation of a gaseous medium, in particular hydrogen. The delivery device has the side channel compressor 2, the delivery device 1 being able to be driven at least partially by means of a metering valve 6 with a driving jet 12 (both shown in FIG. 3) of a pressurized gaseous medium. The pressurized gaseous medium is fed to the conveying device 1 by means of the metering valve 6 , the side channel compressor 2 having at least one impeller 14 , 16 which is arranged so as to be rotatable about an axis of rotation 4 . An anode outlet 3 of a fuel cell 29 is fluidly connected to a gas inlet opening 20 of the delivery device 1 . Furthermore, an anode inlet 5 of the fuel cell 29 is fluidically connected to a gas outlet opening 22 of the delivery device 1 .
Dabei dient ein Antrieb 10, insbesondere ein elektrischer Antriebsmotor 10, als Drehantrieb 10 des Laufrades 14, 16 wobei der Antrieb 10 in einer möglichen Ausführungsform der Fördereinrichtung 1 als Axialfeldmotor 10 ausgeführt sein kann. Weiterhin weist die Fördereinrichtung 1 ein Gehäuse 17 auf. Das Gehäuse 17 umfasst ein Gehäuse-Oberteil 7 und ein Gehäuse-Unterteil 8, die miteinander verbunden sind. Weiterhin kann das mindestens eine Laufrad 14, 16 drehfest auf einer Antriebswelle 9 angeordnet sein und wird vom Gehäuse-Oberteil 7 und dem Gehäuse-Unterteil 8 umschlossen. Des Weiteren bildet das jeweilige Laufrad 14, 16 eine sich außenseitig an eine Naben-Scheibe anschließende Förderzelle 28 aus. Diese Förderzellen 28 des jeweiligen Laufrads 14, 16 verlaufen umlaufend um die Drehachse 4 in einem umlaufenden Verdichterraum 30 des Gehäuses 17. Weiterhin ist in Fig. 1 im Bereich der Förderzelle 28 die geschnittene Kontur eines jeweiligen Schaufelblattes 11, 13 und oder jeweiligen Schaufelblättern 11, 13 zu sehen. Dieses jeweiligen Schaufelblätter 11, 13 können eine V-för- mige Kontur aufweisen, wobei die symmetrische V-förmige Kontur in Richtung der Drehachse 4 verläuft. Des Weiteren wird die jeweilige Förderzelle 28 in Rotationsrichtung des Verdichterrads 2 von zwei jeweiligen Schaufelblättern 11, 13 begrenzt, wobei eine Anzahl von jeweiligen Schaufelblättern 11, 13 umlaufend um die Drehachse 4 am Verdichterrad 2 radial zur Drehachse 4 angeordnet sind. Des Weiteren weist das Gehäuse 17, insbesondere das Gehäuse-Oberteil 7 und/oder das Gehäuse-Unterteil 8, im Bereich des Verdichterraums 30 mindestens einen umlaufenden Seitenkanal 19, 21 auf. Dabei verläuft der mindestens eine Seitenkanal 19, 21 derart im Gehäuse 17 in Richtung der Drehachse 4, dass dieser axial zur Förderzelle 28 einseitig oder beidseitig verläuft. Der mindestens eine Seitenkanal 19, 21 kann dabei zumindest in einem Teilbereich des Gehäuses 17 umlaufend um die Drehachse 4 verlaufen, wobei in dem Teilbereich, in dem der mindestens eine Seitenkanal 19, 21 im Gehäuse 17 nicht ausgebildet ist, ein Unterbrecher-Bereich 15 im Gehäuse 17 ausgebildet ist (siehe Fig. 3). A drive 10, in particular an electric drive motor 10, serves as a rotary drive 10 for the impeller 14, 16, with the drive 10 being able to be designed as an axial field motor 10 in a possible embodiment of the conveying device 1. Furthermore, the conveyor device 1 has a housing 17 . The housing 17 comprises an upper housing part 7 and a lower housing part 8 which are connected to one another. Furthermore, the at least one impeller 14 , 16 can be arranged in a rotationally fixed manner on a drive shaft 9 and is enclosed by the upper housing part 7 and the lower housing part 8 . Furthermore, the respective impeller 14, 16 forms a delivery cell 28 adjoining a hub disk on the outside. These delivery cells 28 of the respective impeller 14, 16 run circumferentially around the axis of rotation 4 in a circumferential compressor chamber 30 of the housing 17. Furthermore, in FIG. 13 to see. These respective blades 11 , 13 can have a V-shaped contour, with the symmetrical V-shaped contour running in the direction of the axis of rotation 4 . Furthermore, the respective delivery cell 28 is delimited in the direction of rotation of the compressor wheel 2 by two respective blade leaves 11, 13, a number of respective blade leaves 11, 13 being arranged circumferentially around the axis of rotation 4 on the compressor wheel 2 radially to the axis of rotation 4. Furthermore, the housing 17 , in particular the upper housing part 7 and/or the lower housing part 8 , has at least one peripheral side channel 19 , 21 in the region of the compressor chamber 30 . The at least one side channel 19, 21 runs in the housing 17 in the direction of the axis of rotation 4 in such a way that it runs axially to the delivery cell 28 on one side or on both sides. The at least one side channel 19, 21 can run around the axis of rotation 4 at least in a partial area of the housing 17, wherein in the partial area in which the at least one side channel 19, 21 is not formed in the housing 17, an interrupter area 15 in the Housing 17 is formed (see Fig. 3).
Die Antriebswelle 9 ist axial zur Drehachse 4 zumindest kardanisch mit dem Antrieb 6 verbunden. Zudem befindet sich ein Lager 27 am Außendurchmesser der Antriebswelle 9 axial im Bereich zwischen dem Gehäuse-Unterteil 8 und dem Laufrad 14, 16. The drive shaft 9 is connected at least gimballed to the drive 6 axially to the axis of rotation 4 . In addition, there is a bearing 27 on the outer diameter of the drive shaft 9, axially in the area between the lower housing part 8 and the impeller 14, 16.
Weiterhin bildet das Gehäuse 17, insbesondere das Gehäuse-Unterteil 8, die Gas- Einlassöffnung 20 und die Gas-Auslassöffnung 22 aus. Dabei sind die Gas- Einlassöffnung 20 und die Gas-Auslassöffnung 22, insbesondere über den mindestens einen Seitenkanal 19, 21, fluidisch miteinander verbunden. Furthermore, the housing 17 , in particular the lower housing part 8 , forms the gas inlet opening 20 and the gas outlet opening 22 . The gas inlet opening 20 and the gas outlet opening 22 are fluidly connected to one another, in particular via the at least one side channel 19, 21.
Vom Antrieb 6 wird ein Drehmoment über die Antriebswelle 9 auf das Laufrad 14, 16 übertragen. Dabei wird das Verdichterrad 14, 16 in Rotationsbewegung versetzt und die Förderzelle 28 bewegt sich in einer Rotationsbewegung umlaufend um die Drehachse 4 durch den Verdichterraum 30 im Gehäuse 17 in Richtung einer Drehrichtung 24 (siehe Fig. 2) des Laufrads 14, 16. Dabei wird ein schon im Verdichterraum 30 befindliches gasförmiges Medium durch die Förderzelle 28 mitbewegt und dabei gefördert und/oder verdichtet. Zudem findet eine Bewegung des gasförmigen Mediums, insbesondere ein Strömungsaustausch, zwischen der Förderzelle 28 und dem mindestens einen Seitenkanal 19, 21 statt. Des Weiteren ist der Seitenkanalverdichter 2 über die Gas- Einlassöffnung 20 und die Gas-Aus- lassöffnung 22 mit dem Brennstoffzellen-System 31 verbunden, wobei das gasförmige Medium, bei dem es sich insbesondere um ein unverbrauchte Rezirkula- tionsmedium aus der Brennstoffzelle 29 handelt, über die Gas- Einlassöffnung 20 in den Verdichterraum 30 des Seitenkanalverdichters 2 ein und/oder wird dem Seitenkanalverdichter 2 zugeführt und/oder wird aus dem Bereich, der der Gas- Einlassöffnung 20 vorgelagert ist, angesaugt. Dabei wird das gasförmige Medium nach erfolgtem Durchlauf durch die Fördereinrichtung 1 und/oder den Seitenkanalverdichter 2 über die Gas-Auslassöffnung 22 des Seitenkanalverdichters 2 abgeleitet und strömt insbesondere über den Anodenausgang 3 in die Brennstoffzelle 29. Torque is transmitted from the drive 6 to the impeller 14 , 16 via the drive shaft 9 . The compressor wheel 14, 16 is set in rotation and the delivery cell 28 moves in a rotation around the axis of rotation 4 through the compressor chamber 30 in the housing 17 in the direction of a direction of rotation 24 (see Fig. 2) of the impeller 14, 16 a gaseous medium that is already in the compressor chamber 30 is moved through the delivery cell 28 and thereby delivered and/or compressed. In addition, a movement of the gaseous medium, in particular a flow exchange, takes place between the delivery cell 28 and the at least one side channel 19, 21. Furthermore, the side channel compressor 2 is connected to the fuel cell system 31 via the gas inlet opening 20 and the gas outlet opening 22, the gaseous medium, which is in particular an unused recirculation medium from the fuel cell 29, via the gas inlet opening 20 into the compressor chamber 30 of the side channel compressor 2 and/or is fed to the side channel compressor 2 and/or is sucked in from the area upstream of the gas inlet opening 20 . In doing so, the gaseous medium after passing through the conveyor device 1 and/or the side channel compressor 2 via the gas outlet opening 22 of the side channel compressor 2 and flows in particular via the anode outlet 3 into the fuel cell 29.
Zudem ist in Fig. 1 gezeigt, dass sich ein Heizelement 26 im Gehäuse 17, insbesondere im Gehäuse-Unterteil 8, der Fördereinrichtung 1 befindet, wobei sich das Heizelement 26 im Innenraum des Gehäuses 17 und/oder an einer Oberfläche des Gehäuses 17 befindet. 1 also shows that there is a heating element 26 in the housing 17, in particular in the lower housing part 8, of the conveyor device 1, with the heating element 26 being located in the interior of the housing 17 and/or on a surface of the housing 17.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Teils des Seitenkanalverdichters 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Laufrad 14 und dem Antriebsmotor 10. Die Antriebswelle 9 kann dabei mittels von mindestens eines Lagers 27 gelagert sein. Dabei verlaufen die Antriebswelle 9 und/oder das erste Laufrad 14 und/oder das mindestens eine Lagers 27 und/oder der Antriebsmotors 10 zumindest nahezu rotationssymmetrisch um die Drehachse 4. Das erste Laufrad 14 kann mittels eines Pressverbands auf der Antriebswelle 9 befestigt sein. Das erste Laufrad 14 weist dabei mehrere erste Schaufelblätter 11 auf, die umlaufend um die Drehachse 4 am Verdichterrad 2 angeordnet sind. Die ersten Schaufelblätter 11 befinden sich in dem ersten Seitenkanal 19 und/oder dem zweiten Seitenkanal 21 und/oder dem Verdichterraum 30. 2 shows a schematic sectional view of part of the side channel compressor 2 according to a first exemplary embodiment with a first impeller 14 and the drive motor 10. The drive shaft 9 can be mounted by means of at least one bearing 27. The drive shaft 9 and/or the first running wheel 14 and/or the at least one bearing 27 and/or the drive motor 10 run at least almost rotationally symmetrically around the axis of rotation 4. The first running wheel 14 can be fastened to the drive shaft 9 by means of a press fit. The first impeller 14 has a plurality of first impeller blades 11 which are arranged circumferentially around the axis of rotation 4 on the compressor wheel 2 . The first airfoils 11 are located in the first side channel 19 and/or the second side channel 21 and/or the compressor chamber 30.
Fig. 3 zeigt eine in Figur 1 mit A-A bezeichnete Schnittansicht der Fördereinrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei ist gezeigt, dass das erste Laufrad 14 an seinem Umfang im Bereich des Verdichterraums 30 angeordnete erste Schaufelblätter 11 aufweist, wobei das erste Laufrad 14 über die ersten Schaufelblätter 11 von dem Treibstrahl 12 des Dosierventils 6 zumindest mittelbar angetrieben wird. FIG. 3 shows a sectional view, denoted by A-A in FIG. 1, of the conveyor device 1 according to a first exemplary embodiment. It is shown that the first impeller 14 has first impeller blades 11 arranged on its circumference in the region of the compressor chamber 30 , the first impeller 14 being driven at least indirectly by the driving jet 12 of the metering valve 6 via the first impeller blades 11 .
Der Treibstrahl 12 des Dosierventils 6, wobei es sich insbesondere um ein Treibmedium handelt, prallt dabei unter hohem Druck und mit einer hohen Geschwindigkeit in Form des Treibstrahls 12 auf die Oberfläche der ersten Schaufelblätter 11, insbesondere mittels einer Impulsübertragung und/oder eines Strömungseffekts. Dabei wird eine Kraft auf das erste Laufrad 14 ausgeübt und aufgrund des Hebelarms das erste Laufrad 14 in Bewegung versetzt wird und/oder in Bewe- gung gehalten wird und setzt das erste Laufrad 14 in der Drehrichtung 24 in Bewegung. Der von einem Tank 25, insbesondere einem Hochdrucktank 25, durch das Dosierventil 6 in den Seitenkanalverdichters 2 strömende Wasserstoff, der im Tank 25 einen niedrige Temperatur aufweist, als die Betriebstemperatur des Seitenkanalverdichters 2. Somit kann der einströmende Wasserstoff, bei dem es sich insbesondere um ein Treibmedium handelt, zum Kühlen des Seitenkanalverdichters 2 verwendet werden. Dies verringert die Ausfallwahrscheinlichkeit der Fördereinrichtung 1 aufgrund von Erhitzen durch Übertemperatur. The motive jet 12 of the metering valve 6, which is in particular a motive medium, impinges under high pressure and at high speed in the form of the motive jet 12 on the surface of the first airfoils 11, in particular by means of an impulse transmission and/or a flow effect. A force is exerted on the first running wheel 14 and, due to the lever arm, the first running wheel 14 is set in motion and/or in motion. tion is maintained and sets the first impeller 14 in the direction of rotation 24 in motion. The hydrogen flowing from a tank 25, in particular a high-pressure tank 25, through the metering valve 6 into the side channel compressor 2, which has a lower temperature in the tank 25 than the operating temperature of the side channel compressor 2. The inflowing hydrogen, which is in particular a propellant medium is used to cool the side channel compressor 2. This reduces the probability of failure of the conveyor 1 due to overheating.
Dabei wird das erste Laufrad 14, insbesondere je nach Betriebszustand der Brennstoffzelle 29, entweder von dem Antriebsmotor 10 angetrieben wird oder zumindest mittelbar vom Treibstrahl 12 des Dosierventil 6 angetrieben oder von den Elementen 6, 10, 12 gleichzeitig angetrieben. The first impeller 14, in particular depending on the operating state of the fuel cell 29, is either driven by the drive motor 10 or is driven at least indirectly by the driving jet 12 of the metering valve 6 or by the elements 6, 10, 12 at the same time.
Dabei weist das Dosierventil 6 einen innenliegenden Kanal 18 und eine Düse 32 aufweist, wobei der Kanal 18 und die Düse 32 direkt an den Verdichterraum 30 angrenzen. Dem Kanal 18 wird dabei über das Dosierventil 6 das Treibmedium aus dem Tank 25 zu dosiert werden. The metering valve 6 has an internal channel 18 and a nozzle 32 , the channel 18 and the nozzle 32 directly adjoining the compressor chamber 30 . The propellant medium from the tank 25 is metered to the channel 18 via the metering valve 6 .
Dem Verdichterraum 30 wird dabei aus dem Anodenausgang 3 der Brennstoffzelle 29 über die Gas- Einlassöffnung 20 das Rezirkulat zugeführt. Der Seitenkanalverdichter 2 fördert und/oder verdichtet das Rezirkulat im jeweiligen Seitenkanal 19, 21. Von dort gelangt das verdichtete Rezirkulat zur Gas-Auslassöffnung 22 und von dort zurück zur Brennstoffzelle 29, inbesondere über den Anodeneingang 5. Zwischen der Gas- Einlassöffnung 20 und der Gas-Auslassöffnung 22 befindet sich der Unterbrecherbereich 15 um einen Druckabfall und/oder einen Druckausgleich von der Gas-Auslassöffnung 22 zur Gas- Einlassöffnung 20, insbesondere in der Drehrichtung 24, zu verhindern. Dabei verläuft der Unterbrecherbereich 15 zumindest teilweise umlaufend um die Drehachse 4 verläuft und unterbricht den jeweiligen Seitenkanal 19, 21 zumindest fluidisch. The recirculated material is fed to the compressor chamber 30 from the anode outlet 3 of the fuel cell 29 via the gas inlet opening 20 . The side channel compressor 2 conveys and/or compresses the recirculated material in the respective side channel 19, 21. From there, the compressed recirculated material passes to the gas outlet opening 22 and from there back to the fuel cell 29, in particular via the anode inlet 5. Between the gas inlet opening 20 and the The interrupter area 15 is located at the gas outlet opening 22 in order to prevent a pressure drop and/or a pressure equalization from the gas outlet opening 22 to the gas inlet opening 20 , in particular in the direction of rotation 24 . The interrupter area 15 runs at least partially around the axis of rotation 4 and interrupts the respective side channel 19, 21 at least fluidically.
Zudem weisen die ersten Schaufelblätter 11 eine symmetrische V-förmige Kontur auf, wobei die symmetrische V-förmige Kontur in Richtung der Drehachse 4 verläuft und wobei die geöffnete Seite der symmetrischen V-förmigen Kontur der ersten Schaufelblätter 11 in der Drehrichtung 24 des ersten Laufrads 14 gerichtet sind. Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Teils des Seitenkanalverdichters 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem ersten Laufrad 14, einem zweiten Laufrad 16 und dem Antriebsmotor 10. Das erste Laufrad 14 und das zweite Laufrad 16 sind dabei scheibenförmig umlaufend um die Drehachse 4 ausgebildet. Dabei ist das erste Laufrad 14 in Richtung der Drehachse 4 neben dem zweiten Laufrad 16 angeordnet ist. Weiterhin können beide oder jeweils eines der Laufräder 14, 16 drehfest auf der Antriebswelle 9 angeordnet sein, beispielsweise mittels eines Pressverbands, wodurch beide Laufräder 14, 16 zumindest zusätzlich vom Antriebsmotor 10 angetrieben werden können. Dabei weist das erste Laufrad 14 an seinem Außendurchmesser umlaufend um die Drehachse 4 verlaufende erste Schaufelblätter 11 auf. Das zweite Laufrad 16 weist an seinem Außendurchmesser umlaufend um die Drehachse 4 verlaufende zweite Schaufelblätter 13 auf. Die jeweiligen Schaufelblätter 11, 13 bewegen sich dabei bei einer Rotation des jeweiligen Laufrads 14, 16 im Verdichterraum 30 und/oder jeweiligen Seitenkanal 19, 21. In addition, the first impeller blades 11 have a symmetrical V-shaped contour, with the symmetrical V-shaped contour running in the direction of the axis of rotation 4 and with the open side of the symmetrical V-shaped contour of the first impeller blades 11 in the direction of rotation 24 of the first impeller 14 are directed. Fig. 4 shows a schematic sectional view of part of the side channel compressor 2 according to a second exemplary embodiment with the first impeller 14, a second impeller 16 and the drive motor 10. The first impeller 14 and the second impeller 16 are designed in the form of disks running around the axis of rotation 4. The first running wheel 14 is arranged next to the second running wheel 16 in the direction of the axis of rotation 4 . Furthermore, both or one of the running wheels 14, 16 can be arranged in a rotationally fixed manner on the drive shaft 9, for example by means of an interference fit, whereby both running wheels 14, 16 can be at least additionally driven by the drive motor 10. The first impeller 14 has first impeller blades 11 running around the axis of rotation 4 on its outer diameter. On its outer diameter, the second impeller 16 has second impeller blades 13 running around the axis of rotation 4 . The respective blade leaves 11, 13 move when the respective impeller 14, 16 rotates in the compressor chamber 30 and/or the respective side channel 19, 21.
Zudem ist in Fig. 4 gezeigt, dass das erste Laufrad 14 einen größeren Durchmesser als das zweite Laufrad 16 aufweist. In addition, it is shown in FIG. 4 that the first running wheel 14 has a larger diameter than the second running wheel 16 .
Fig. 5 ist in Figur 1 eine mit A-A bezeichnete Schnittansicht der Fördereinrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei weist das erste Laufrad 14 an seinem Umfang im Bereich des Verdichterraums 30 angeordnete erste Schaufelblätter 11 auf. Das zweite Laufrad 16 hingegen weist an seinem Umfang im Bereich des Verdichterraums 30 angeordnete zweite Schaufelblätter 13 auf. Dabei kann das jeweilige Laufrad 14, 16 oder beide Laufräder 14, 16 zugleich über ihre jeweiligen Schaufelblätter 11, 13 von dem Treibstrahl 12 des Dosierventils 6 zumindest mittelbar angetrieben werden. FIG. 5 shows in FIG. 1 a sectional view, denoted by A-A, of the conveyor device 1 according to a second exemplary embodiment. The first impeller 14 has first impeller blades 11 arranged on its circumference in the region of the compressor chamber 30 . The second impeller 16 , on the other hand, has second impeller blades 13 arranged on its circumference in the area of the compressor chamber 30 . The respective impeller 14 , 16 or both impellers 14 , 16 can be driven at least indirectly via their respective blades 11 , 13 by the driving jet 12 of the metering valve 6 .
Weiterhin ist in Fig. 5 gezeigt, dass das Dosierventil 6 den innenliegenden Kanal 18 und die Düse 32 aufweist, wobei der Kanal 18 und die Düse 32 direkt an den Verdichterraum 30 angrenzen. Dabei prallt das unter hohem Druck und mit einer hohen Geschwindigkeit stehende Treibmedium in Form des Treibstrahls 12 auf die Oberfläche der ersten Schaufelblätter 11 oder der zweiten Schaufelblätter 13 und bewirkt, insbesondere mittels einer Impulsübertragung und/oder eines Strömungseffekts, dass eine Kraft auf das jeweilige Laufrad 14, 16 ausgeübt wird und aufgrund des Hebelarms das jeweilige Laufrad 14, 16 in Bewegung versetzt wird und/oder in Bewegung gehalten wird. Dabei strömt der Treibstrahl 12 des Dosierventils 6 in die geöffnete Seite der symmetrischen V-förmigen Kontur der zweiten Schaufelblätter 13 ein, insbesondere beim geöffneten Dosierventil 6. Dabei wei- sen die zweiten Schaufelblätter 13 eine symmetrische V-förmige Kontur auf, wobei die symmetrische V-förmige Kontur in Richtung der Drehachse 4 verläuft und wobei die geöffnete Seite der symmetrischen V-förmigen Kontur der zweiten Schaufelblätter 14 entgegen der Drehrichtung 24 des zweiten Laufrads 16 gerichtet ist. Somit wird der Treibstrahl 12 des Dosierventils 6 in die geöffnete Seite der symmetrischen V-förmigen Kontur eingedüst, wodurch das zweite Laufrad 16 in der Drehrichtung 24 angetrieben wird. Furthermore, FIG. 5 shows that the metering valve 6 has the inner channel 18 and the nozzle 32 , the channel 18 and the nozzle 32 directly adjoining the compressor chamber 30 . The propellant medium, which is under high pressure and at a high speed, in the form of the propulsion jet 12 impacts the surface of the first impeller blades 11 or the second impeller blades 13 and causes, in particular by means of momentum transmission and/or a flow effect, that a force is exerted on the respective impeller 14, 16 is exercised and due to the lever arm, the respective impeller 14, 16 is set in motion and/or is kept in motion. The driving jet 12 of the metering valve 6 flows into the open side of the symmetrical V-shaped contour of the second blade blades 13, in particular when the metering valve 6 is open. The second blade blades 13 have a symmetrical V-shaped contour, with the symmetrical V -shaped contour runs in the direction of the axis of rotation 4 and the open side of the symmetrical V-shaped contour of the second impeller blades 14 is directed counter to the direction of rotation 24 of the second impeller 16 . The driving jet 12 of the metering valve 6 is thus injected into the open side of the symmetrical V-shaped contour, as a result of which the second impeller 16 is driven in the direction of rotation 24 .

Claims

Ansprüche Expectations
1. Fördereinrichtung (1) für ein Brennstoffzellen-System (31) zur Förderung und/oder Rezirkulation eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einem Seitenkanalverdichter (2), wobei die Fördereinrichtung (1) mittels eines Dosierventils (6) mit einem Treibstrahl (12) eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums zumindest teilweise angetrieben wird, wobei das unter Druck stehende gasförmigen Medium der Fördereinrichtung (1) mittels des Dosierventils (6) zugeführt wird, wobei das Seitenkanalverdichter (2) mindestens ein Laufrad (14, 16) aufweist, das drehbar um eine Drehachse (4) angeordnet ist, wobei ein Anodenausgang (3) einer Brennstoffzelle (29) mit einem Eingang der Fördereinrichtung (1) fluidisch verbunden ist und wobei ein Ausgang der Fördereinrichtung (1) mit einem Anodeneingang (5) der Brennstoffzelle (29) fluidisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Laufrad (14, 16) an seinem Umfang im Bereich eines Verdichterraums (30) angeordnete erste Schaufelblätter (11) und/oder zweite Schaufelblätter (13) aufweist, wobei das mindestens eine Laufrad (14, 16) über die jeweiligen Schaufelblätter (11, 13) von dem Treibstrahl (12) des Dosierventils (6) zumindest mittelbar angetrieben wird. 1. Conveying device (1) for a fuel cell system (31) for conveying and/or recirculating a gaseous medium, in particular hydrogen, with a side channel compressor (2), the conveying device (1) being supplied with a propulsion jet ( 12) a pressurized gaseous medium is at least partially driven, the pressurized gaseous medium being fed to the conveying device (1) by means of the metering valve (6), the side channel compressor (2) having at least one impeller (14, 16), which is arranged to be rotatable about an axis of rotation (4), an anode outlet (3) of a fuel cell (29) being fluidically connected to an inlet of the delivery device (1) and an outlet of the delivery device (1) being connected to an anode inlet (5) of the fuel cell (29) is fluidically connected, characterized in that the at least one impeller (14, 16) is arranged on its circumference in the region of a compressor chamber (30). first blade blades (11) and/or second blade blades (13), the at least one impeller (14, 16) being driven at least indirectly by the drive jet (12) of the metering valve (6) via the respective blade blades (11, 13).
2. Fördereinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Laufrad (14, 16), insbesondere je nach Betriebszustand der Brennstoffzelle (29), entweder von einem Antriebsmotor (10) angetrieben wird oder zumindest mittelbar vom Treibstrahl (12) des Dosierventil (6) angetrieben wird oder von den Elementen (10, 12, 6) gleichzeitig angetrieben wird. 2. Conveying device (1) according to Claim 1, characterized in that the at least one impeller (14, 16), in particular depending on the operating state of the fuel cell (29), is driven either by a drive motor (10) or at least indirectly by the driving jet (12 ) of the metering valve (6) is driven or is driven simultaneously by the elements (10, 12, 6).
3. Fördereinrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (1) und/oder das Seitenkanalverdichter (2) ein erstes Laufrad (14) mit ersten Schaufelblättern (11) und ein zweites Laufrad (16) mit zweiten Schaufelblättern (13) aufweist. Fördereinrichtung (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Laufrad (14) und das zweite Laufrad (16) scheibenförmig umlaufend um die Drehachse (4) ausgebildet sind und wobei sich das erste Laufrad (14) in Richtung der Drehachse (4) neben dem zweiten Laufrad (16) angeordnet ist. Fördereinrichtung (1) gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Laufrad (14) einen größeren Durchmesser als das zweite Laufrad (16) aufweist. Fördereinrichtung (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Laufrad (14) und das zweite Laufrad (16) mit ihren jeweiligen Schaufelblättern (11, 13) in dem gemeinsamen Verdichterraum (30) mit einem ersten und/oder zweiten Seitenkanal (19, 21) befinden. Fördereinrichtung (1) gemäß einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schaufelblätter (11) jeweils eine symmetrische V-förmige Kontur aufweisen, wobei die symmetrische V-förmige Kontur in Richtung der Drehachse (4) verläuft und wobei die geöffnete Seite der symmetrischen V-förmigen Kontur der ersten Schaufelblätter (11) in einer Drehrichtung (24) des ersten Laufrads (14) gerichtet sind. Fördereinrichtung (1) gemäß einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Schaufelblätter (13) eine symmetrische V-förmige Kontur aufweisen, wobei die symmetrische V- förmige Kontur in Richtung der Drehachse (4) verläuft und wobei die geöffnete Seite der symmetrischen V-förmigen Kontur der zweiten Schaufelblätter (14) entgegen der Drehrichtung (24) des zweiten Laufrads (16) gerichtet ist. Fördereinrichtung (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibstrahl (12) des Dosierventils (6) in die geöffnete Seite der symmetrischen V-förmigen Kontur der zweiten Schaufelblätter (14) einströmt, insbesondere beim geöffneten Dosierventil (6). - 17 - Fördereinrichtung (1) gemäß einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Heizelement (26) in einem Gehäuse (17), insbesondere in einem Gehäuse-Unterteil (8), der Fördereinrichtung (1) befindet, wobei sich das Heizelement (26) im Innenraum des Gehäuses (17) und/oder an einer Oberfläche des Gehäuses (17) befindet. Fördereinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierventil (6) einen innenliegenden Kanal (18) und eine Düse (32) aufweist, wobei der Kanal (18) und die Düse (32) direkt an den Verdichterraum (30) angrenzen. Verwendung der Fördereinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem Brennstoffzellen-System (31). 3. Conveying device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the conveying device (1) and/or the side channel compressor (2) has a first impeller (14) with first blades (11) and a second impeller (16) with second Has blades (13). Conveying device (1) according to Claim 3, characterized in that the first running wheel (14) and the second running wheel (16) are designed in the form of disks running around the axis of rotation (4) and the first running wheel (14) moves in the direction of the axis of rotation (4 ) is arranged next to the second impeller (16). Conveying device (1) according to Claim 3 or 4, characterized in that the first running wheel (14) has a larger diameter than the second running wheel (16). Conveying device (1) according to Claim 3, characterized in that the first impeller (14) and the second impeller (16) with their respective blades (11, 13) are in the common compressor chamber (30) with a first and/or second side channel (19, 21). Conveying device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first blades (11) each have a symmetrical V-shaped contour, the symmetrical V-shaped contour running in the direction of the axis of rotation (4) and the open side of the symmetrical V-shaped contour of the first blades (11) are directed in a direction of rotation (24) of the first impeller (14). Conveying device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second blades (13) have a symmetrical V-shaped contour, the symmetrical V-shaped contour running in the direction of the axis of rotation (4) and the open side of the symmetrical V-shaped contour of the second blades (14) is directed counter to the direction of rotation (24) of the second impeller (16). Conveying device (1) according to Claim 8, characterized in that the driving jet (12) of the metering valve (6) flows into the open side of the symmetrical V-shaped contour of the second blade blades (14), in particular when the metering valve (6) is open. - 17 - Conveyor device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a heating element (26) is located in a housing (17), in particular in a housing lower part (8), of the conveyor device (1), the Heating element (26) in the interior of the housing (17) and / or on a surface of the housing (17). Conveying device (1) according to Claim 1, characterized in that the metering valve (6) has an internal channel (18) and a nozzle (32), the channel (18) and the nozzle (32) being connected directly to the compressor chamber (30) adjoin. Use of the conveyor device (1) according to one of Claims 1 to 10 in a fuel cell system (31).
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