WO2023179959A1

WO2023179959A1 - Gaszuführvorrichtung

Info

Publication number: WO2023179959A1
Application number: PCT/EP2023/053041
Authority: WO
Inventors: Steffen Derhardt
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2023-02-08
Publication date: 2023-09-28
Also published as: DE102022202888A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gaszuführvorrichtung (1) mit einer Welle (7), die um eine Drehachse (13) drehbar in einem Gehäuse (15) gelagert ist, und mit einer Temperiereinrichtung (11), die eine die Welle (7) umgebende Mediumtemperierung (12) umfasst, die mit einer Gastemperierung (20) kombiniert ist. Um die Gaszuführvorrichtung (1) funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbessern, umfasst die Temperiereinrichtung (11) eine Temperierhülse (14) mit einer zur Strömungsführung eines Temperiermediums gestalteten ersten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie (18) und zum Temperieren von Gas einen mit einer zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie (21) versehenen Gastemperierring (24), der radial innen und/oder axial die erste Temperierkanalgeometrie (18) begrenzt und radial außen von einem Gehäusekörper (16) begrenzt wird, wobei der Gastemperierring (24) einen hülsenartigen Grundkörper (29) umfasst, der mit Ringkörpern kombiniert ist, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie (21) dienen.

Description

Beschreibung

Titel

Die Erfindung betrifft eine Gaszuführvorrichtung mit einer Welle, die um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, und mit einer Temperiereinrichtung, die eine die Welle umgebende Mediumtemperierung umfasst, die mit einer Gastemperierung kombiniert ist

Stand der Technik

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2018 201 162 A1 ist eine als Turbomaschine ausgeführte Luftzuführvorrichtung bekannt, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, mit einem Verdichter, einer Antriebsvorrichtung und einer Welle, wobei der Verdichter ein auf der Welle angeordnetes Laufrad, einen Verdichtereingang und einen Verdichterausgang aufweist, wobei ein Arbeitsfluid von dem Verdichtereingang zu dem Verdichterausgang förderbar ist, wobei an dem Verdichterausgang ein Antriebskühlpfad zur Kühlung der Antriebsvorrichtung abzweigt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 224 774 A ist eine Kühleinheit eines Luftkompressors bekannt, der ein Spiralgehäuse, ein Laufrad, das an dem Spiralgehäuse montiert ist, und einen Motor enthält, der das Laufrad antreibt, und den Motor und Lager, die eine Drehwelle des Motors lagern, unter Verwendung von Luft an einer Auslassseite des Laufrads kühlt, wobei die Kühleinheit folgendes aufweist: Eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen, die entlang einer Radialrichtung in einem Motorgehäuse angeordnet sind, das mit dem Spiralgehäuse gekoppelt ist, und durch die Kühlmittel strömt; und einen Kanal für gekühlte Luft, der zwischen den Kühlmittelkanälen des Motorgehäuses ausgebildet ist und durch den die Luft strömt. Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gaszuführvorrichtung mit einer Welle, die um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, und mit einer Temperiereinrichtung, die eine die Welle umgebende Mediumtemperierung umfasst, die mit einer Gastemperierung kombiniert ist, funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einer Gaszuführvorrichtung mit einer Welle, die um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, und mit einer Temperiereinrichtung, die eine die Welle umgebende Mediumtemperierung umfasst, die mit einer Gastemperierung kombiniert ist, dadurch gelöst, dass die Temperiereinrichtung eine Temperierhülse mit einer zur Strömungsführung eines Temperiermediums gestalteten ersten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie und zum Temperieren von Gas einen mit einer zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie versehenen Gastemperierring umfasst, der radial innen und/oder axial die erste Temperierkanalgeometrie begrenzt und radial außen von einem Gehäusekörper begrenzt wird, wobei der Gastemperierring einen hülsenartigen Grundkörper umfasst, der mit Ringkörpern kombiniert ist, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie dienen. Die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie umfasst zum Beispiel Temperiermediumkanäle, die von einem vorzugsweise flüssigen Temperiermedium durchströmt werden. Die erste Temperierkanalgeometrie begrenzt die Temperiermediumkanäle an der Temperierhülse vorzugsweise radial innen und in axialer Richtung. Radial außen werden die Temperiermediumkanäle von der Temperierhülse nicht begrenzt. Die Begrenzung der Temperiermediumkanäle der ersten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie erfolgt zumindest in einem axialen Abschnitt durch den Gastemperierring. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie in einem axialen Abschnitt an einem Ende der Temperierhülse von dem Gastemperierring begrenzt. Es ist aber auch möglich, dass die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie der Temperierhülse über ihre gesamte axiale Abmessung von dem Gastemperierring begrenzt wird. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Welle. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu dieser Drehachse. Analog bedeutet radial quer zu dieser Drehachse. Der Gastemperierring hat im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem rechteckigen Querschnitt. Radial innen hat der Gastemperierring im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. Mit zumindest einem axialen Abschnitt dieses geraden Kreiszylindermantels begrenzt der Gastemperierring die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie, die an der Temperierhülse ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich begrenzt der Gastemperierring die erste Temperierkanalgeometrie der Temperierhülse in einer axialen Richtung. Das heißt, dass der Gastemperierring mit einer Stirnfläche zum Beispiel einen axial offenen Temperiermediumkanal begrenzt, der an der Temperierhülse vorgesehen ist. An dieser Stirnfläche und/oder radial innen strömt temperiertes Temperiermedium an dem Gastemperierring entlang. Radial außen ist die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie mit Gas umströmt. Die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie wird an den Gastemperierring vorteilhaft mit Ringkörpern dargestellt. Durch die Verwendung der Ringkörper können auf einfache Art und Weise ganz unterschiedliche radial nach außen offene Temperierkanalgeometrien an dem Gastemperierring realisiert werden. Durch den hülsenartigen Grundkörper des Gastemperierrings wird die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie fluidisch von der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie getrennt.

Bei der Gaszuführvorrichtung handelt es sich zum Beispiel um einen Verdichter, insbesondere um einen Luftverdichter, der in einem Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung von verdichteter Luft dient. Der Verdichter kann ein Laufrad umfassen. Der Verdichter kann aber auch mehrere Laufräder umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Verdichter mit mindestens einem Turbinenrad ausgestattet sein. Dann wird der Verdichter auch als Turboverdichter oder Turbomaschine bezeichnet. Die Gaszuführvorrichtung kann nur durch mindestens eine Turbine angetrieben sein.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführvorrichtung einen elektromotorischen Antrieb umfasst, der die Welle antreibt und der von der Mediumtemperierung umgeben ist. Der elektromotorische Antrieb der Gaszuführvorrichtung umfasst vorzugsweise einen Elektromotor mit einem feststehenden Stator, in dem ein Rotor drehbar angeordnet ist. Die mit der Temperierhülse dargestellte Temperierkanalgeometrie dient, insbesondere in Verbindung mit einem Gehäusekörper, der die Temperierhülse radial außen umgibt, zur Darstellung von Hohlräumen, die von dem Temperiermedium durchströmt werden. Die beanspruchte Temperiereinrichtung stellt einen Wärmetauscher dar, der die Temperierhülse und den Gastemperierring mit dem hülsenartigen Grundkörper und den Ringkörpern umfasst. Die Temperierhülse stellt ein Innenteil dar. Der Gastemperierring stellt ein Mittelteil dar. Der Gehäusekörper stellt ein Außenteil dar. Die Temperiereinrichtung mit dem Innenteil, dem Mittelteil und dem Außenteil ist in einem Ringraum angeordnet, der radial innen von dem elektromotorischen Antrieb, insbesondere dem Stator des elektromotorischen Antriebs, begrenzt wird, und der radial außen offen ist beziehungsweise von einem Gehäuse oder einer angebauten Struktur begrenzt wird. Zwischen dem Innenteil und dem Mittelteil ist mindestens ein Temperiermediumkanal ausgebildet, durch den das temperierte Temperiermedium, zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Gemisch, fließt. Zwischen dem Mittelteil und dem Außenteil ist mindestens ein Gaskanal ausgebildet, durch den zu kühlendes Gas strömt. Um die Kanäle der beiden Temperierkanalgeometrien abzudichten, sind vorteilhaft Dichtungen, wie O-Ringe, vorgesehen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige Grundkörper die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels aufweist. So kann mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln die gewünschte fluidische Trennung zwischen den beiden Temperierkanalgeometrien realisiert werden, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermedium und dem Gas zu ermöglichen, und umgekehrt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige Grundkörper an einem Ende einen Bund aufweist. Der Bund begrenzt die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie an einem axialen Enden des hülsenartigen Grundkörpers. Darüber hinaus ist der Bund vorteilhaft mit einer Aufnahmenut ausgestattet, die zur Aufnahme einer Dichtung, insbesondere eines O-Rings, dient, um eine Abdichtung zwischen dem Gastemperierring und dem Gehäusekörper zu ermöglichen. Darüber hinaus wird durch den Bund die Montage und/oder Positionierung der Ringkörper auf dem hülsenartigen Grundkörper vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem hülsenartigen Grundkörper verbunden sind. So wird auf einfache Art und Weise ein stabiler Verbund zwischen den Ringkörpern und dem hülsenartigen Grundkörper geschaffen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper formschlüssig mit dem hülsenartigen Grundkörper verbunden ist. Zu diesem Zweck kann der hülsenartige Grundkörper radial außen mit einer Formschlussgeometrie kombiniert werden, durch welche die Ringkörper vorteilhaft sowohl axial als auch radial festgelegt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper die Gestalt von Kreisringscheiben mit einem Innendurchmesser aufweisen, der, abgesehen von einem Fertigungsspiel und/oder Montagespiel, einem Außendurchmesser des hülsenartigen Grundkörpers entspricht. So wird auf einfache Art und Weise die Darstellung von verschiedenen radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrien an dem Gastemperierring ermöglicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Ringkörper alle gleich ausgeführt sein. Durch eine in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der Ringkörper kann die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie an dem Gastemperierring bei der Montage variiert und eingestellt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper radial nach außen abstehende Stegkörper aufweisen, die zur Darstellung eines Trennstegs an dem Gastemperierring dienen, wobei der Trennsteg außen an dem hülsenartigen Grundkörper eine Einströmausnehmung für das Gas von einer Ausströmausnehmung für das Gas trennt. So wird auf fertigungstechnisch einfach realisierbare Art und Weise das Zuführen und Abführen des Gases an dem Gastemperierring ermöglicht Das Gas wird vorteilhaft in Umfangsrichtung an der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie des Gastemperierrings entlang geführt. Das Temperiermedium wird radial innerhalb des Gastemperierrings vorteilhaft ebenfalls im Wesentlichen in Umfangsrichtung in der ersten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie an dem Gastemperierring entlang geführt. So wird auf einfache Art und Weise ein effektiver Wärmeaustausch zwischen dem Gas und dem Temperiermedium ermöglicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper radial außen abstehende Strukturkörper aufweisen, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie an dem Gastemperierring dienen. Die Strukturkörper können alle gleich gestaltet sein. Die Strukturkörper können auch unterschiedlich gestaltet sein. Es ist auch möglich, Ringkörper paarweise mit und ohne Strukturkörper zu fertigen und miteinander zu kombinieren. Die Strukturkörper erstrecken sich gemäß einem Ausführungsbeispiel nur in radialen Richtungen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind an den Strukturkörpern Fortsätze vorgesehen, die sich in axialen Richtungen erstrecken.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gastemperierring mindestens zwei Arten von Ringkörpern mit unterschiedlich gestalteten Strukturkörpern aufweist. So kann mit einfachen fertigungstechnischen Mitteins die mit Gas in Berührung kommende Oberfläche radial außen an dem Gastemperierring variiert und vergrößert werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Gastemperierring, insbesondere einen hülsenartigen Grundkörper und/oder Ringkörper, für eine vorab beschriebene Gaszuführvorrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Brennstoffzellensystem mit einer vorab beschriebenen Gaszuführvorrichtung. Die vorzugsweise als Luftzuführvorrichtung ausgeführte Gaszuführvorrichtung dient in dem Brennstoffzellensystem zum Verdichten von Luft, die einem

Brennstoffzellenstack in dem Brennstoffzellensystem zugeführt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer als Verdichter ausgeführten Luftzuführvorrichtung mit einer Kühleinrichtung, die eine Kühlmediumkühlung umfasst, die mit einer Luftkühlung kombiniert ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;

Figur 2 einen Ausschnitt aus Figur 1 gemäß einer geringfügig modifizierten Variante des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels; und die

Figuren 3 bis 27 verschiedene Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Ansichten und Darstellungen eines Gastemperierrings des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Verdichters.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist eine als Luftzuführvorrichtung ausgeführte Gaszuführvorrichtung 1 schematisch im Längsschnitt dargestellt. Die Luftzuführvorrichtung 1 ist als Verdichter mit zwei Laufrädern 3, 4 ausgeführt.

Die Laufräder 3, 4 sind als Verdichterräder ausgeführt und jeweils in einem Spiralgehäuse 5, 6 drehbar angeordnet. Die Laufräder 3, 4 sind durch einen elektromotorischen Antrieb 2 drehbar angetrieben. Der elektromotorische Antrieb 2 umfasst einen Stator, in welchem ein Rotor mit einer Welle 7 drehbar angetrieben ist. Die Welle 7 ist mit Hilfe zweier Radiallager 8, 9 und eines Axiallagers 10 drehbar in einem Gehäuse 15 gelagert. Das Gehäuse 15 umfasst einen Gehäusekörper 16, der im Wesentlichen topfartig ausgeführt ist. Der topfartige Gehäusekörper 16 ist durch einen Gehäusedeckel 17 verschlossen. Das Gehäuse 15 mit dem Gehäusekörper 16 und dem Gehäusedeckel 17 ist in axialer Richtung zwischen den beiden Spitalgehäusen 5, 6 angeordnet, die ebenfalls Teile des Gehäuses 15 darstellen.

Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse 13, um welche die Welle 7 mit den beiden Laufrädern 3, 4 drehbar in dem Gehäuse 15 gelagert ist. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse 13. Analog bedeutet radial quer zur Drehachse 13.

Der elektromotorische Antrieb 2, insbesondere der Stator des elektromotorischen Antriebs 2, ist in dem Gehäuse 15 von einer als Kühleinrichtung ausgeführten Temperiereinrichtung 11 umgeben. Die Kühleinrichtung 11 ist in einem Ringraum angeordnet, der radial innen von dem elektromotorischen Antrieb 2, insbesondere von dem Stator des elektromotorischen Antriebs 2, begrenzt wird.

Radial außen wird der Ringraum, in welchem die Kühleinrichtung 11 angeordnet ist, von dem Gehäusekörper 16 begrenzt. In axialer Richtung wird der Ringraum, in welchem die Kühleinrichtung 11 angeordnet ist, von dem Gehäusekörper 16 und dem Gehäusedeckel 17 begrenzt.

Die Kühleinrichtung 11 umfasst eine als Kühlmediumkühlung ausgeführte Mediumtemperierung 12 und eine als Luftkühlung ausgeführte Gastemperierung 20. Die Kühlmediumkühlung 12 wird mit einem vorzugsweise flüssigen Temperiermedium, vorzugsweise Kühlmedium, betrieben, zum Beispiel einem Wasser-Glykol-Gemisch. Im Betrieb der Kühlmediumkühlung 12 strömt das temperierte, vorzugsweise gekühlte, Kühlmedium durch eine erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie 18, die auch als Kühlkanalgeometrie bezeichnet wird.

Die erste radial nach außen offene Kühlkanalgeometrie 18 umfasst eine Vielzahl von Temperiermediumkanälen 19, insbesondere Kühlmediumkanälen, die an einer auch als Motorkühlhülse bezeichneten Temperierhülse 14 ausgebildet sind. Die radial nach außen offene Kühlkanalgeometrie 18 der Kühlmediumkühlung 12 wird größtenteils durch den Gehäusekörper 16 und zu einem kleinen Teil durch die Luftkühlung 20 begrenzt

Die Luftkühlung 20 umfasst eine zweite ebenfalls radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie 21 , die auch als Kühlkanalgeometrie bezeichnet wird, mit einer Vielzahl von Gaskanälen 22, insbesondere Luftkanälen. Die radial nach außen offene Kühlkanalgeometrie 21 der Luftkühlung 20 wird radial außen durch den Gehäusekörper 16 begrenzt.

In Figur 2 sieht man, dass die Kühlkanalgeometrie 18 der Kühlmediumkühlung 12 radial innen von einem hülsenartigen Grundkörper 23 der Motorkühlhülse 14 begrenzt wird. Analog wird die Kühlkanalgeometrie 21 der Luftkühlung 20 radial innen von einem hülsenartigen Grundkörper 29 eines Gastemperierrings 24 begrenzt. Die hülsenartigen Grundkörper 23, 29 haben jeweils vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt von geraden Kreiszylindermänteln.

Der Grundkörper 23 der Motorkühlhülse 14 kann verschiedene axiale Abschnitte aufweisen, in denen der Grundkörper 23 unterschiedliche Innendurchmesser aufweist. Durch die unterschiedlichen Innendurchmesser werden Absätze dargestellt, die zum Beispiel zum Positionieren der Motorkühlhülse 14 relativ zu dem elektromotorischen Antrieb 2 dienen. Die Außendurchmesser des Grundkörpers 23 der Motorkühlhülse 1 4 sind in diesen axialen Abschnitten vorteilhaft ebenfalls unterschiedlich groß gestaltet.

Eine beispielhaft angedeutete Dichteinrichtung 28 ist als O-Ring ausgeführt und dient zur Abdichtung zwischen der Motorkühlhülse 14 und dem Gehäusekörper 16. Analog dient eine vorzugsweise ebenfalls als O-Ring ausgeführte Dichteinrichtung 25 zur Abdichtung zwischen dem Gastemperierring 24 und dem Gehäusekörper 16.

Die Kühleinrichtung 11 stellt einen Wärmetauscher dar, der sich aus drei Bauteilen zusammensetzt, einem Innenteil, einem Mittelteil und einem Außenteil. Bei dem Innenteil handelt es sich um die Motorkühlhülse 14. Bei dem Mittelteil handelt es sich um den Gastemperierring 24. Bei dem Außenteil handelt es sich um das Gehäuse 15 mit dem Gehäusekörper 16.

Zwischen dem Innenteil 14 und dem Mittelteil 24 ist ein Temperiermediumkanal 33, insbesondere ein Kühlmediumkanal 33, ausgebildet, durch den ein temperiertes Temperiermedium, insbesondere Kühlmedium, fließt, zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Gemisch. Zwischen dem Mittelteil 14 und dem Außenteil 16 ist mindestens ein Gaskanal, insbesondere Luftkanal, ausgebildet, durch den das zu temperierende, insbesondere zu kühlende Gas, zum Beispiel Luft, strömt.

In Figur 2 sieht man, dass der Gastemperierring 24, der auch als Luftkühlring bezeichnet werden kann, eine Vielzahl von Gaskanälen, die auch als Luftkanäle bezeichnet werden, umfasst. Die Gaskanäle werden, wie im Folgenden mit Bezug auf die Figuren 3 bis 27 beschrieben wird, mit Hilfe von Ringkörpern 51 , 52; 71 , 72; 75 an dem Gastemperierring 24 realisiert, um die zweite Temperierkanalgeometrie oder Kühlkanalgeometrie 21 darzustellen.

Radial außen zwischen der zweiten Temperierkanalgeometrie 21 und dem Gehäusekörper 16 können, wie in Figur 2 nur durch ein Bezugszeichen angedeutet ist, Druckausgleichsspalte 31 vorgesehen werden, die einen Druckausgleich zwischen den einzelnen Gaskanälen ermöglichen. Dadurch kann eine gleichmäßigere Durchströmung der Luftkanäle oder Gaskanäle realisiert werden. Zur Abdichtung zwischen der auch als Innenteil bezeichneten Temperierhülse 14 und dem auch als Mittelteil bezeichneten Gastemperierring 24 ist eine als O-Ring ausgeführte Dichteinrichtung 30 vorgesehen.

In Figur 3 ist der hülsenartige Grundkörper 29 des Gastemperierrings 24 alleine perspektivisch dargestellt. Der Grundkörper 29 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. An einem axialen Ende weist der Grundkörper 29 einen radial nach außen abstehenden Bund 40 auf. Der Bund 40 ist, wie man in Figur 7 sieht, mit einer Aufnahmenut 46 zur Aufnahme der in Figur 2 mit 25 bezeichneten Dichteinrichtung 25 ausgestattet.

Der hülsenartige Grundkörper 29 ist, wie man in den Figuren 4 bis 27 sieht, mit den Ringkörpern 51 , 52; 71 , 72 und 75 kombinierbar. Dabei können die Ringkörper 51 , 52; 71 , 72 und 75 auch anders als in den Ausführungsbeispielen dargestellt miteinander und mit dem Grundkörper 29 kombiniert werden.

In den Figuren 4 und 5 sind die beiden Ringkörper 51 , 52 jeweils alleine perspektivisch dargestellt. Die Ringkörper 51 , 52 haben jeweils die Gestalt einer Kreisringscheibe 55, 56. Die Kreisringscheiben 55, 56 haben einen rechteckigen Ringquerschnitt. Radial außen sind an den Kreisringscheiben 55, 56 Strukturkörper 53, 54 vorgesehen.

Die Strukturkörper 53, 54 haben die Gestalt von Rechtecken, die von der jeweiligen Kreisringscheibe 55, 56 radial nach außen abstehen. Die Strukturkörper 53, 54 sind jeweils einstückig mit der zugehörigen Kreisringscheibe 55, 56 verbunden.

Darüber hinaus weisen die Ringkörper 51 , 52 in einem Umfangsabschnitt ohne Strukturkörper jeweils einen Trennkörper 57, 58 auf. Die Trennkörper 57, 58 haben ebenfalls die Gestalt von Rechtecken und sind einstückig mit der jeweiligen Kreisringscheibe 55, 56 verbunden. Die Trennkörper 57, 58 dienen in der Summe einer Vielzahl von Ringkörpern 51 , 52 zur Darstellung eines Trennstegs 45 an dem in den Figuren 6 und 7 dargestellten Gastemperierring 24.

Der in den Figuren 6 und 7 dargestellte Gastemperierring 24 entsteht durch Stapeln der Ringkörper 51 , 52 an dem Bund 40 auf den Grundkörper 29 im Wechsel. Die Trennkörper 57, 58 befinden sich immer an der gleich Position, wodurch sich beim Stapeln der Ringkörper 51 , 52, die verkürzt auch als Ringe bezeichnet werden, der Trennsteg 45 mit einer konstanten Breite ergibt.

Der Trennsteg 45 erstreckt sich in axialer Richtung und kann auch als Quersteg bezeichnet werden. Der Begriff Quersteg bezieht sich auf in Umfangsrichtung verlaufende Gaskanäle, die mit Hilfe der in Umfangsrichtung versetzt angeordneten Strukturkörper 53, 54 an dem Gastemperierring 24 dargestellt werden.

In Figur 8 ist durch einen Pfeil 48 eine axiale Fügerichtung bei der Montage einer Vielzahl von Ringkörpern 51 , 52 auf den Grundkörper 29 angedeutet. Die Ringe oder Ringkörper 51 , 52 können als gesamter Stapel gefügt werden, oder auch einzeln nacheinander.

In Figur 9 ist durch eine Linie eine Verbindung 49 zwischen dem Grundkörper 29 und den Ringkörpern 51 , 52 angedeutet Die Verbindung 49 kann als Presspassung ausgeführt sein. Durch die Presspassung an der Verbindung 49 wird eine gute Wärmeleitung zwischen dem Grundkörper 29 und den einzelnen Ringkörpern 51 , 52 sichergestellt.

In Figur 10 ist ein Verbindungselement 50 zwischen dem Grundkörper 29 und den Ringkörpern 51 , 52 angedeutet. Durch das Verbindungselement 50 können die Ringkörper 51 , 52 sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung positioniert und festgehalten werden. Zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung können die Ringkörper 51 , 52 auch noch stoffschlüssig mit dem Verbindungselement 50 verbunden werden. Das Verbindungselement 50 wiederum ist vorteilhaft durch eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung an dem Grundkörper 29 befestigt.

In Figur 11 sieht man, dass der Bund 40 und der Trennsteg 45 radial außen an dem Grundkörper 29 des Gastemperierrings 24 eine Einströmausnehmung 41 und eine Ausströmausnehmung 42 begrenzen. Durch Pfeile 43 und 44 ist in Figur 11 angedeutet, wie Gas axial zugeführt und axial abgeführt wird. Durch Pfeile 61 , 62 und 63 ist angedeutet, wie das zugeführte Gas in Umfangsrichtung an der mit den Ringkörpern 51 , 52 dargestellten zweiten Temperierkanalgeometrie 21 entlang geführt wird.

Im in Figur 11 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Gastemperierring 24 eine fast vollständige Umschlingung von dreihundertsechzig Grad auf. Anders als dargestellt, ist es auch möglich, dass die Einströmausnehmung 41 und die Ausströmausnehmung 42 in Umfangsrichtung einen größeren Abstand aufweisen. Dann verkleinert sich die Umschlingung entsprechend und kann auch zweihundertsiebzig Grad, einhundertachtzig Grad oder auch nur neunzig Grad umfassen. In Figur 12 ist durch Pfeile 65 und 66 angedeutet, dass ein Einlass auch um einhundertachtzig Grad in Umfangsrichtung versetzt zu einem Auslass angeordnet werden kann. Durch diese diametrale Anordnung teilt sich die Strömung im Einlassbereich und fließt von dort in zwei Richtungen zum Auslass, wie in Figur 12 durch Pfeile 67, 68 und 69, 70 angedeutet ist. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht unter anderem darin, dass auf den Quersteg oder Trennsteg verzichtet werden kann.

In den Figuren 13 bis 15 ist ein Ausführungsbeispiel des Gastemperierrings 24 dargestellt, bei dem Strukturkörper 73, 74 an den Ringkörpern 51 , 52 die Gestalt von Dreiecken aufweisen. Ansonsten entspricht das in den Figuren 13 bis 15 dargestellte Ausführungsbeispiel dem in den Figuren 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel des Gastemperierrings 24.

Anders als dargestellt, können die Strukturkörper an den Ringkörpern auch andere Gestalten, insbesondere Gestalten von Vielecken, aufweisen. Darüber hinaus können die Strukturkörper in Umfangsrichtung gleichmäßige aber auch ungleichmäßige Abstände und geometrische Formen aufweisen. Darüber hinaus kann die Höhe der Strukturkörper über den Umfang variieren. Das gleiche gilt für die Breite der Ringkörper und der Strukturkörper. Des Weiteren können die Ringkörper mit ihren Strukturkörpern wellenförmig ausgeführt sein.

In den Figuren 16 bis 19 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem zwei Ringkörper 71 , 72 miteinander kombiniert werden. Der Ringkörper 71 hat eine umlaufende erhabene Struktur in Gestalt einer Kreisringscheibe. Die erhabene Struktur wird nur durch den Trennkörper 57 unterbrochen, der zur Darstellung der Einströmausnehmung und der Ausströmausnehmung am dem Gastemperierring 24 dient.

Der Ringkörper 72 ist, wie man in Figur 16 sieht, ganz ohne Struktur ausgeführt. Der Ringkörper 72 umfasst nur den Trennkörper 58, der zur Darstellung des Trennstegs an dem Gastemperierring 24 dient. In Figur 19 sieht man, dass sich durch die paarweise Anordnung der Ringkörper 71 , 72 im Wechsel eine radial nach außen offene zweite Temperierkanalgeometrie 21 mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung zwischen der Einströmausnehmung und der Ausströmausnehmung verlaufenden Gaskanälen 35 ergibt.

In den Figuren 20 bis 22 ist ein Ausführungsbeispiel des Gastemperierring 24 gezeigt, bei dem die radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie 21 mit nur einem Typ Ringkörper 75 realisiert wird. Einer der Ringkörper 75 ist in Figur 20 alleine dargestellt. Zur Darstellung der Temperierkanalgeometrie 21 werden die Ringkörper 75 beim Stapeln auf dem Grundkörper 29 abwechselnd verdreht, wodurch sich die Bereiche mit dem Trennkörper 57 überlappen, um den Trennsteg darzustellen, der den Einlass und den Auslass für das Gas im Zusammenspiel mit dem Gehäuse druckdicht voneinander trennt.

In den Figuren 23 bis 27 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Strukturkörper 53, 54 an den Ringkörpern 51 , 52 an ihren freien Enden in axialer Richtung umgebogen werden. Daraus ergeben sich in axialer Richtung angeordnete Laschen 77, 78 an den Strukturkörpern 53, 54. Die in den Figuren 24 und 25 ausschnittsweise perspektivisch dargestellten Ringkörper 51 , 52 werden wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen auf einen in Figur 23 dargestellten Grundkörper 29 gestapelt. Der in Figur 23 dargestellte Grundkörper 29 entspricht dem in Figur 3 dargestellten Grundkörper 29 und ist ebenfalls mit einem Bund 40 ausgestattet.

Claims

Ansprüche

1 . Gaszuführvorrichtung (1) mit einer Welle (7), die um eine Drehachse (13) drehbar in einem Gehäuse (15) gelagert ist, und mit einer Temperiereinrichtung (11), die eine die Welle (7) umgebende Mediumtemperierung (12) umfasst, die mit einer Gastemperierung (20) kombiniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (11) eine Temperierhülse (14) mit einer zur Strömungsführung eines Temperiermediums gestalteten ersten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie (18) und zum Temperieren von Gas einen mit einer zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie (21) versehenen Gastemperierring (24) umfasst, der radial innen und/oder axial die erste Temperierkanalgeometrie (18) begrenzt und radial außen von einem Gehäusekörper (16) begrenzt wird, wobei der Gastemperierring (24) einen hülsenartigen Grundkörper (29) umfasst, der mit Ringkörpern

(51 ,52;71 ,72;75) kombiniert ist, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie (21) dienen.

2. Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige Grundkörper (29) die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels aufweist

3. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige Grundkörper (29) an einem Ende einen Bund (40) aufweist

4. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper (51 ,52;71 ,72;75) stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem hülsenartigen Grundkörper (29) verbunden sind. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper (51 ,52;71 ,72;75) formschlüssig mit dem hülsenartigen Grundkörper (29) verbunden sind. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper (51 ,52;71 ,72;75) die Gestalt von Kreisringscheiben (55,56) mit einem Innendurchmesser aufweisen, der, abgesehen von einem Fertigungsspiel und/oder Montagespiel, einem Außendurchmesser des hülsenartigen Grundkörpers (29) entspricht. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper (51 ,52;71 ,72;75) radial nach außen abstehende Trennkörper (57,58) aufweisen, die zur Darstellung eines Trennstegs (45) an dem Gastemperierring (24) dienen, wobei der Trennsteg (45) außen an dem hülsenartigen Grundkörper (29) eine Einströmausnehmung (41) für das Gas von einer Ausströmausnehmung (42) für das Gas trennt. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper (51 ,52;71 ,72;75) radial außen abstehende Strukturkörper (53,54;73,74) aufweisen, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie (21) an dem Gastemperierring (24) dienen. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gastemperierring (24) mindestens zwei Arten von Ringkörpern (51 ,52;71 ,72;75) mit unterschiedlich gestalteten Strukturkörpern (53,54;73,74) aufweist. Gastemperierring (24), insbesondere hülsenartiger Grundkörper (29) und/oder Ringkörper (51 ,52;71 ,72;75), für eine Gaszuführvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.