WO2023179960A1

WO2023179960A1 - Gaszuführvorrichtung

Info

Publication number: WO2023179960A1
Application number: PCT/EP2023/053092
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: DE102022202892A1

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 Temperierleitgeometrie (18) und zum Temperieren von Gas einen mit einer zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie (21) versehenen Gastemperierring (24), der die erste Temperierleitgeometrie (18) begrenzt und der radial außen von einem Gehäusekörper (16) begrenzt wird, wobei der Gastemperierring (24) einen hülsenartigen Grundkörper (29) umfasst, der mit einer mäanderartigen Struktur (50) versehen ist, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie (21) dient und durch die eine Gasströmung mindestens einmal um einhundertachtzig Grad umgelenkt wird.

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 Temperierleitgeometrie und zum Temperieren von Gas einen mit einer zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie versehenen Gastemperierring umfasst, der die erste Temperierleitgeometrie begrenzt und der radial außen von einem Gehäusekörper begrenzt wird, wobei der Gastemperierring einen hülsenartigen Grundkörper umfasst, der mit einer mäanderartigen Struktur versehen ist, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie dient und durch die eine Gasströmung mindestens einmal um einhundertachtzig Grad umgelenkt wird. Die erste radial nach außen offene Temperierleitgeometrie umfasst zum Beispiel Temperiermediumleitstrukturen, zum Beispiel Temperiermediumkanäle, die von einem vorzugsweise flüssigen Temperiermedium durchströmt werden. Die erste Temperierleitgeometrie begrenzt die Temperiermediumleitstrukturen an der Temperierhülse vorzugsweise radial innen und in axialer Richtung. Radial außen werden die Temperiermediumleitstrukturen von der Temperierhülse nicht begrenzt. Die Begrenzung der Temperiermediumleitstrukturen der ersten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie erfolgt zumindest in einem axialen Abschnitt durch den Gastemperierring. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die erste radial nach außen offene Temperierleitgeometrie 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 Temperierleitgeometrie 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 Temperierleitgeometrie, die an der Temperierhülse ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich begrenzt der Gastemperierring die erste Temperierleitgeometrie 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 Temperierleitgeometrie mit Gas umströmt. Die zweite radial nach außen offene Temperierleitgeometrie wird an den Gastemperierring vorteilhaft mit der mäanderartigen Struktur dargestellt. Mäander ist die Bezeichnung einer Flussschlinge in einer Abfolge weiterer Flussschlingen. Entsprechende Flussabschnitte werden als mäandrierende Flüsse bezeichnet. Durch die mäanderartige Struktur wird die Oberfläche des Gastemperierrings radial außen wirksam vergrößert. So kann das in einer Gasströmung an der mäanderartigen Struktur entlang geführte Gas mit Hilfe der Mediumtemperierung höchst effektiv temperiert werden. Bei dem Gastemperierring handelt es sich vorzugsweise um einen Luftkühlring, mit dem Luft gekühlt wird, die in einem Brennstoffzellenverdichter verdichtet wird. Der vorzugsweise als Luftkühlring ausgeführte Gastemperierring wird an seiner Innenseite mit einem temperierten Medium umströmt, das Wärme aufnimmt. Das temperierte Gas, insbesondere die gekühlte Luft, wird in der Gaszuführvorrichtung, insbesondere in dem Brennstoffzellenverdichter, für die Kühlung von Lagern, insbesondere mindestens einem Axiallager und zwei Radiallagern, sowie für die Kühlung eines Rotors und eines Stators eines elektromotorischen Antriebs der Gaszuführvorrichtung verwendet.

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 Temperierleitgeometrie 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 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 zum Beispiel mindestens ein Temperiermediumkanal ausgebildet, durch den das temperierte Temperiermedium, zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Gemisch, fließt. Zwischen dem Mittelteil und dem Außenteil ist eine Gasleitstruktur, die zum Beispiel mindestens einen Gaskanal umfasst, ausgebildet, durch den zu kühlendes Gas strömt. Um die beiden Temperierleitgeometrien abzudichten, sind vorteilhaft Dichtungen, wie O-Ringe, vorgesehen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderartige Struktur mindestens eine Umlenkstelle umfasst, an der eine in einer Umfangsrichtung geleitete Gasströmung umgelenkt wird. Zur Leitung der Gasströmung in Umfangsrichtung umfasst die zweite radial nach außen offene Temperierleitgeometrie entsprechende Gaskanäle, die radial außen an dem hülsenartigen Grundkörper ausgebildet sind. Durch die Umlenkung der Gasströmung kann das Gas effektiver temperiert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderartige Struktur mindestens eine Umlenkstelle umfasst, an der eine in einer axialen Richtung geleitete Gasströmung umgelenkt wird. Zur Leitung der Gasströmung in axialer Richtung umfasst die zweite radial nach außen offene Temperierleitgeometrie entsprechend angeordnete Gaskanäle, die außen an dem hülsenartigen Grundkörper ausgebildet sind. Durch die Umlenkung der Gasströmung kann das Gas effektiver temperiert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderartige Struktur mit zusätzlichen Leitrippen kombiniert ist, an denen die Gasströmung entlang geleitet wird. Die zusätzlichen Leitrippen erstrecken sich vorzugsweise in der Gasströmungsrichtung. Dadurch wird die Leitung der Gasströmung verbessert. Darüber hinaus stellen die Leitrippen Strömungswiderstände für die Gasströmung dar. Durch die Anzahl, Gestalt und Anordnung der zusätzlichen Leitrippen kann die Gasströmung im Hinblick auf die gewünschte Temperierung variiert und eingestellt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderartige Struktur mindestens eine Zweikanalumlenkstelle umfasst, an der mindestens zwei parallel verlaufende Gaskanäle umgelenkt werden. Diese Gaskanäle können axial oder in Umfangsrichtung verlaufen. Durch die Umlenkung der Gasströmung kann das Gas effektiver temperiert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite radial nach außen offene Temperierleitgeometrie eine an einer axialen Seite offene Einströmausnehmung und eine an der gleichen axialen Seite offene Ausströmausnehmung außen an dem hülsenartigen Grundkörper des Gastemperierrings begrenzt Dadurch werden das Zuführen und das Abführen des zu temperierenden Gases vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite radial nach außen offene Temperierleitgeometrie zwischen der Einströmausnehmung und der Ausströmausnehmung mehrere Umlenkstellen aufweist. Dadurch wird die Temperierwirkung signifikant erhöht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderartige Struktur einstückig mit dem hülsenartigen Grundkörper verbunden ist. Dadurch wird die Montage des Gastemperierrings beziehungsweise der Gaszuführvorrichtung vereinfacht. Der Gastemperierring kann vor der Montage auf einfache Art und Weise auf die Temperierhülse aufgesteckt werden. Dann kann die Temperierhülse mit dem Gastemperierring axial in den Gehäusekörper montiert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Dichtung radial zwischen der Temperierhülse und dem Temperierring angeordnet ist, wobei eine zweite Dichtung radial zwischen dem Gastemperring und dem Gehäusekörper angeordnet ist. Die beiden Dichtungen sind zum Beispiel als O-Ringe ausgeführt und in entsprechenden Ringnuten aufgenommen. So kann mit einfachen Mitteln eine ausreichende Abdichtung zwischen der Gasströmung und dem Temperiermedium realisiert werden. Eine Ringnut zur Aufnahme der ersten Dichtung ist vorteilhaft radial außen an der Temperierhülse angeordnet. Eine Ringnut zur Aufnahme der zweiten Dichtung ist vorteilhaft radial außen an einem Bund des hülsenartigen Grundkörpers angeordnet, der im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels aufweist.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Gastemperierring für eine vorab beschriebene Gaszuführvorrichtung. Der Gastemperierring ist 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 8 verschiedene Ausführungsbeispiele eines mit einer mäanderartigen Struktur versehenen Gastemperierrings des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Verdichters in unterschiedlichen Ansichten und Darstellungen.

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 Temperierleitgeometrie 18. Die erste radial nach außen offene Temperierleitgeometrie 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 Temperierleitgeometrie 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 Temperierleitgeometrie 21 mit einer Vielzahl von Gaskanälen 22, insbesondere Luftkanälen, die von Gasleitstrukturen begrenzt werden. Die radial nach außen offene Temperierleitgeometrie 21 der Luftkühlung 20 wird radial außen durch den Gehäusekörper 16 begrenzt.

In Figur 2 sieht man, dass die Temperierleitgeometrie 18 der Kühlmediumkühlung 12 radial innen von einem hülsenartigen Grundkörper 23 der Motorkühlhülse 14 begrenzt wird. Analog wird die Temperierleitgeometrie 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 eine Gasleitstruktur, zum Beispiel ein Luftkanal, für das zu temperierende, insbesondere zu kühlende Gas, zum Beispiel Luft.

In Figur 2 sieht man, dass der Gastemperierring 24, der auch als Luftkühlring bezeichnet werden kann, eine Vielzahl von Gasleitstrukturen, die auch als Luftleitstrukturen bezeichnet werden, umfasst. Die Gasleitstrukturen werden, wie im Folgenden mit Bezug auf die Figuren 3 bis 18 beschrieben wird, mit Hilfe von einer mäanderartigen Struktur 50 an dem Gastemperierring 24 realisiert, um die zweite Temperierleitgeometrie 21 darzustellen.

Radial außen zwischen der zweiten Temperierleitgeometrie 21 und dem Gehäusekörper 16 können, wie in Figur 2 nur durch ein Bezugszeichen angedeutet ist, Druckausgleichsspalte 31 vorgesehen werden, die einen Druckausgleich zwischen einzelnen Gaskanälen, die von den Gasleitstrukturen begrenzt werden, 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 den Figuren 3 und 6 sind zwei Ausführungsbeispiele des Gastemperierrings 24 perspektivisch dargestellt. In den Figuren 4 und 5 ist der Gastemperierring 24 aus den Figuren 3 und 6 in seinem eingebauten Zustand mit dem Gehäusekörper 16 im Schnitt dargestellt. In den Figuren 7 und 8 sind ähnliche Schnittansichten wie in den Figuren 4 und 5 gemäß zwei weiteren

Ausführungsbeispielen dargestellt

Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden in den Figuren 3 bis 8 die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Gemeinsamkeiten werden zunächst gemeinsam beschrieben. Danach wird auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.

In den Figuren 3 und 6 sieht man, dass der Gastemperierring 24 an dem hülsenartigen Grundkörper 29 die mäanderartige Struktur 50 aufweist, die zur Darstellung der zweiten Temperierleitgeometrie 21 an dem Gastemperierring 24 dient.

Der hülsenartige Grundkörper 29 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels, der die mäanderartige Struktur 50 radial innen an dem Gastemperierring 24 begrenzt. Radial außen wird die mäanderartige Struktur 50 von dem Grundkörper 16 begrenzt, wie man in den Figuren 4, 5 und 7, 8 sieht.

Die mäanderartige Struktur 50 begrenzt radial außen an dem hülsenartigen Grundkörper 29 Gaskanäle 57; 58; 59. Die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Gaskanäle 57 verlaufen in Umfangsrichtung radial außen an dem hülsenartigen Grundkörper 29. Die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Gaskanäle 58 verlaufen, wie man in den Figuren 5 und 6 sieht, ebenfalls in Umfangsrichtung.

Im Unterschied zu den Figuren 3 und 4 sind bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils zwei in Umfangsrichtung verlaufende Gaskanäle 57, 58 als Doppelkanal ausgeführt und werden, wie in Figur 5 durch Pfeile angedeutet ist, parallel durchströmt, bevor sie in der mäanderartigen Struktur 50 umgelenkt werden. Die in den Figuren 7 und 8 dargestellten Gaskanäle 59 erstrecken sich in axialer Richtung.

An einem axialen Ende weist der hülsenartige Grundkörper 29 einen radial nach außen abstehenden Bund 40 auf. Der Bund 40 ist, wie man in den Figuren 4, 5 und 7, 8 sieht, mit einer Aufnahmenut 46 zur Aufnahme der in Figur 2 mit 25 bezeichneten Dichteinrichtung ausgestattet. Darüber hinaus ist radial außen dem hülsenartigen Grundkörper 29 ein Trennsteg 45 ausgebildet. Der Trennsteg 45 erstreckt sich senkrecht zu dem Bund 40, mit welchem der Trennsteg 45, der auch als Quersteg bezeichnet wird, einstückig verbunden ist

Der Bund 40 und der Trennsteg 45 begrenzen radial außen an dem Grundkörper 29 des Gastemperierrings 24 eine Einströmausnehmung 41 und eine Ausströmausnehmung 42. Durch Pfeile 43 und 44 ist angedeutet, wie Gas axial zugeführt und axial abgeführt wird. Dementsprechend ist der Einströmausnehmung 41 eine Einströmöffnung zugeordnet. Der Ausströmausnehmung 42 ist eine Ausströmöffnung zugeordnet.

Bei dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Gaskanäle 57 in Umfangsrichtung zwischen der Einströmausnehmung 41 und der Ausströmausnehmung 42. Nach einer fast vollständigen Umschlingung des hülsenartigen Grundkörpers 29 in Umfangsrichtung erfolgt an Umlenkstellen 51 eine Richtungsumkehr des jeweiligen Gaskanals 57. Entsprechend der Anzahl der Umlenkstellen 51 verlängert sich der Gaskanal 57 für die Gasströmung. Der Verlauf der Gasströmung mit den Umlenkungen an der mäanderartigen Struktur 50 ist in Figur 4 durch Pfeile angedeutet.

Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die jeweils zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Gaskanäle 57, 58 an Zweikanalumlenkstellen 53 paarweise umgelenkt. Das kann zum Beispiel durch einen in Umfangsrichtung verlaufenden Steg zwischen den Gaskanälen 57, 58 realisiert werden. Durch die parallele Strömung in einer Richtung kann der Druckverlust im Betrieb des Gastemperierrings 24 reduziert werden.

In Figur 7 ist gezeigt, dass die mäanderartige Struktur 50 alternativ oder zusätzlich auch in axialer Richtung verlaufende Gaskanäle 59 aufweisen kann. Die axial durch die mäanderartige Struktur 50 geführte Gasströmung wird an Umlenkstellen 52 umgeleitet.

Bei dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die mäanderartige Struktur 50 aus Figur 7 noch mit zusätzlichen Leitrippen 55 ergänzt. Durch die zusätzlichen Leitrippen 55 kann die Temperieroberfläche an der mäanderartigen Struktur 50 weiter vergrößert werden. Die zusätzlichen Leitrippen 55 können in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung angeordnet werden.

Die zusätzlichen Leitrippen 55 sind vorteilhaft einstückig mit dem hülsenartigen Grundkörper 29 verbunden. Der Bund 40 ist ebenfalls vorteilhaft einstückig mit dem hülsenartigen Grundkörper 29 verbunden. Der Bund 40 kann aber auch mit einem separaten Bauteil dargestellt werden. Das gleiche gilt für die zusätzlichen Leitrippen 55.

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 Temperierleitgeometrie (18) und zum Temperieren von Gas einen mit einer zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie (21) versehenen Gastemperierring (24) umfasst, der die erste Temperierleitgeometrie (18) begrenzt und der radial außen von einem Gehäusekörper (16) begrenzt wird, wobei der Gastemperierring (24) einen hülsenartigen Grundkörper (29) umfasst, der mit einer mäanderartigen Struktur (50) versehen ist, die zur Darstellung der zweiten radial nach außen offenen Temperierleitgeometrie (21) dient und durch die eine Gasströmung mindestens einmal um einhundertachtzig Grad umgelenkt wird.

2. Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderartige Struktur (50) mindestens eine Umlenkstelle (51) umfasst, an der eine in einer Umfangsrichtung geleitete Gasströmung umgelenkt wird.

3. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderartige Struktur (50) mindestens eine Umlenkstelle (52) umfasst, an der eine in einer axialen Richtung geleitete Gasströmung angelenkt wird.

4. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderartige Struktur (50) mit zusätzlichen Leitrippen (55) kombiniert ist, an denen die Gasströmung entlang geleitet wird. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderartige Struktur (50) mindestens eine Zweikanalumlenkstelle (53) umfasst, an der mindestens zwei parallel verlaufende Gaskanäle (57,58,59) umgelenkt werden. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite radial nach außen offene Temperierleitgeometrie (21) eine an einer axialen Seite offene Einströmausnehmung (41) und eine an der gleichen axialen Seite offene Ausströmausnehmung (42) radial außen an dem hülsenartigen Grundkörper (29) des Gastemperierrings (24) begrenzt. Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite radial nach außen offene Temperierleitgeometrie (21) zwischen der Einströmausnehmung (41) und der Ausströmausnehmung (42) mehrere Umlenkstellen (51 ,52) aufweist. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderartige Struktur (50) einstückig mit dem hülsenartigen Grundkörper (29) verbunden ist. Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Dichtung (30) radial zwischen der Temperrierhülse (14) und dem Temperierring (24) angeordnet ist, wobei eine zweite Dichtung (25) radial zwischen dem Gastemperierring (24) und dem Gehäusekörper (16) angeordnet ist. Gastemperierring (24) für eine Gaszuführvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.