WO2023222470A1

WO2023222470A1 - Gaszuführvorrichtung

Info

Publication number: WO2023222470A1
Application number: PCT/EP2023/062377
Authority: WO
Inventors: Steffen Derhardt; Steffen Buhl
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2023-05-10
Publication date: 2023-11-23
Also published as: DE102022204860A1

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) mit der Welle (7) funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbessern, umfasst die Temperiereinrichtung (11) erste Strömungskanäle für ein Temperiermedium und zweite Strömungskanäle für ein Gas, die im Sinne einer Parallelschaltung angeordnet sind.

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 erste Strömungskanäle für ein Temperiermedium und zweite Strömungskanäle für ein Gas umfasst, die im Sinne einer Parallelschaltung angeordnet sind. 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. Durch die Parallelschaltung der ersten und zweiten Strömungskanäle wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle im Betrieb der Gaszuführvorrichtung gleichzeitig mit Temperiermedium und Gas durchströmt werden. Die Strömungskanäle verlaufen vorzugsweise nur in axialer Richtung. Je nach Ausführung kann aber zumindest ein Teil der Strömungskanäle auch in Umfangsrichtung beziehungsweise tangential durchströmt werden. Das gilt insbesondere für die vorzugsweise radial außen angeordneten zweiten Strömungskanäle. Sowohl die ersten als auch die zweiten Strömungskanäle verlaufen vorzugsweise geradlinig in einer Richtung ohne Umlenkungen. Dadurch kann der Druckverlust im Betrieb der Gaszuführvorrichtung in der Temperiereinrichtung sowohl beim Gas als auch beim Temperiermedium sehr gering gehalten werden. Gleichzeitig kann durch eine große Anzahl von Temperierflächen, die mit den parallel geschalteten Strömungskanälen realisiert werden können, eine große Wärmemenge abgeführt werden, vorzugsweise vom Gas in das Temperiermedium. Durch die Kombination der Gastemperierung und der Mediumtemperierung in einer gemeinsamen Temperiereinrichtung wird die Herstellung der Gaszuführvorrichtung vereinfacht und im Hinblick auf die Herstellkosten verbessert

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle in axialer Richtung parallel zueinander angeordnet sind. Die ersten und die zweiten Strömungskanäle können sowohl gleichsinnig, das heißt in der gleichen Richtung, als auch gegensinnig, das heißt in entgegengesetzten Richtungen mit Gas und Temperiermedium durchströmt werden. Durch die parallele Anordnung der ersten und der zweiten Strömungskanäle wird die Herstellung vereinfacht. Insbesondere wird eine Herstellung eines gemeinsamen Bauteils, das sowohl die ersten als auch die zweiten Strömungskanäle begrenzt, ermöglicht, zum Beispiel durch Strangpressen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Strömungskanäle radial innerhalb der zweiten Strömungskanäle angeordnet sind. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass die ersten Strömungskanäle radial außerhalb einer Wärmequelle, wie zum Beispiel einem zu kühlenden elektromotorischen Antrieb der Gaszuführvorrichtung, angeordnet werden können. So kann die im Betrieb von dem elektromotorischen Antrieb abgegebene Wärme auf einfache Art und Weise über das Temperiermedium abgeführt werden. Gleichzeitig kann zur Kühlung des Gases Wärme ebenfalls über das Temperiermedium abgeführt werden.

Ein weiteres 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. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle in oder an einer gemeinsamen Temperierhülse ausgebildet sind. Die Temperierhülse kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Die Temperierhülse kann vorteilhaft aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein, die im Hinblick auf die Temperierwirkung optimiert sind. Durch die Kombination der Gastemperierung und der Mediumtemperierung in der gemeinsamen Temperierhülse, insbesondere durch die Kombination eines Luftkühlers und eines Wasserkühlers in der gemeinsamen Temperierhülse, wird ein kostengünstig herstellbares Bauteil geschaffen. Bei einem Grundteil oder Grundkörper der gemeinsamen Temperierhülse handelt es sich vorzugsweise um ein Einzelteil, für dessen Herstellung das optimale Material hinsichtlich Wärmeleitung, Festigkeit, Fertigbarkeit und Herstellkosten ausgewählt werden kann. Dieses Einzelteil weist in axialer Richtung vorzugsweise einen konstanten Querschnitt auf, der durch ein Verfahren, wie zum Beispiel Strangpressen oder Kaltfließpressen hergestellt werden kann. Aufgrund dieser Herstellungsverfahren sind zunächst keine Hinterschnitte oder Absätze vorhanden. Diese werden erst in einem weiteren Fertigungsschritt, zum Beispiel durch Drehen oder Fräsen, in die gemeinsame Temperierhülse eingebracht. So können zum Beispiel Passungen oder Ringnuten für Dichtelemente, wie O-Ringe, in der gemeinsamen Temperierhülse erzeugt werden. Die ersten und die zweiten Strömungskanäle werden durch eines der genannten Verfahren zum Beispiel in Form von axial verlaufenden Stegen an der gemeinsamen Temperierhülse erzeugt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Temperierhülse eine in radialer und in Umfangsrichtung geschlossene erste Temperierleitgeometrie für das Temperiermedium und eine zweite Temperierleitgeometrie für das Gas aufweist. Durch die in radialer und in Umfangsrichtung geschlossene erste Temperierleitgeometrie wird auf einfache Art und Weise eine hohe Dichtigkeit für das Temperiermedium sichergestellt. Die zweite Temperierleitgeometrie für das Gas kann geschlossen oder offen ausgeführt sein. Durch die in radialer Richtung geschlossene erste Temperierleitgeometrie wird auf einfache Art und Weise eine gewünschte Trennung zwischen dem Temperiermedium und dem Gas sichergestellt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperierleitgeometrie für das Gas in der gemeinsamen Temperierhülse in radialer und in Umfangsrichtung geschlossen ist Dadurch wird die Abdichtung der Temperiereinrichtung mit der Gastemperierung und der Mediumtemperierung in der Gaszuführvorrichtung erheblich vereinfacht

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperierleitgeometrie für das Gas in der gemeinsamen Temperierhülse in Umfangsrichtung geschlossen und in radialer Richtung durch einen Gehäusekörper geschlossen ist Dadurch werden sowohl die Herstellung als auch die Montage der Temperiereinrichtung vereinfacht Der Gehäusekörper hat vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels, der die in radialer Richtung zunächst offene zweite Temperierleitgeometrie für das Gas umgibt So kann gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung auch ein radialer Abstand zwischen der zweiten Temperierleitgeometrie für das Gas und dem Gehäusekörper vorgesehen werden. Das kann Vorteile beim Umströmen der zweiten Temperierleitgeometrie mit Gas bezüglich des Druckverlustes und/oder der Wärmeabfuhr aus dem Gas mit sich bringen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Ringraum zur Aufnahme der gemeinsamen Temperierhülse umfasst, wobei der Ringraum zusätzliche Ringkanäle zum Zuführen und/oder Abführen des Temperiermediums und des Gases umfasst. So wird auf einfache Art und Weise eine axiale Durchströmung der Strömungskanäle mit dem Gas und dem Temperiermedium in einer Parallelschaltung ermöglicht.

Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Temperierhülse für eine vorab beschriebene Gaszuführvorrichtung ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle durch ein Strangpressverfahren in der Temperierhülse dargestellt werden. In dem Strangpressverfahren können die parallel angeordneten axialen Strömungskanäle für das Gas und das Temperiermedium kostengünstig in der Temperierhülse erzeugt werden. In weiteren Bearbeitungsschritten kann die Temperierhülse dann zum Beispiel spanend bearbeitet werden, um eine gewünschte Passung oder Abdichtung in dem Gehäuse der Gaszuführvorrichtung zu ermöglichen.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Temperierhülse und/oder ein Gehäuse, insbesondere einen Gehäusekörper, 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 Gaszuführvorrichtung mit einer Kühleinrichtung, die eine Kühlmediumkühlung umfasst, die mit einer Luftkühlung kombiniert ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;

Figur 2 eine Temperierhülse der in Figur 1 dargestellten Gaszuführvorrichtung 1 mit einer geschlossenen Innenstruktur, einer geschlossenen Zwischenstruktur und einer offenen Außenstruktur in einer Vorderansicht;

Figur 3 eine perspektivische Darstellung der Temperierhülse aus Figur 2; Figur 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 mit Pfeilen zur Veranschaulichung von Wärmeströmen sowie einer Gasströmung und einer Mediumströmung durch die mit der Temperierhülse aus den Figuren 2 und 3 realisierten Temperiereinrichtung; die

Figuren 5 und 6 ähnliche Darstellungen wie in den Figuren 2 und 3 einer Temperierhülse mit einer geschlossenen Außenstruktur;

Figur 7 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 4 mit zusätzlichen Drosselelementen;

Figur 8 eine perspektivische Darstellung eines der Drosselelemente aus Figur 7;

Figur 9 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 4, wobei das Temperiermedium über einen kombinierten Verteil- und Dichtkörper zugeführt wird;

Figur 10 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 9 mit einem radialen Spalt zwischen der Temperierhülse und einem Gehäusekörper; und die

Figuren 11 bis 13 perspektivische Darstellungen einer Temperierhülse gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.

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 Spiralgehäusen 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 Temperierleitgeometrie 18.

Die als Luftkühlung ausgeführte Gastemperierung 20 umfasst eine zweite Temperierleitgeometrie 21. Die zweite Temperierleitgeometrie 21 ist zusammen mit der ersten Temperierleitgeometrie 18 mit Hilfe einer Temperierhülse 30 realisiert Die Temperierhülse 30 ist in einem Ringraum 25 angeordnet, der in dem Gehäuse 15 mit dem Gehäusekörper 16 ausgespart ist. Der Ringraum 25 wird radial innen von einem Stator des elektromotorischen Antriebs 2 begrenzt. Radial außen wird der Ringraum 25 von dem Gehäusekörper 16 des Gehäuses 15 begrenzt.

Der Ringraum 25 umfasst zwei Ringkanäle 26, 27, über die Kühlmedium und Gas zugeführt und abgeführt werden. Der Ringraum 25 mit den Ringkanälen 26, 27 wird in Figur 1 axial links von dem Gehäuse 15 begrenzt. In Figur 1 rechts wird der Ringraum 25 mit den Ringkanälen 26 und 27 von dem Gehäusedeckel 17 begrenzt.

In den Figuren 2, 3 und 5, 6 sind zwei Ausführungsbeispiele der Temperierhülse 30 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Temperierhülse 30 umfasst erste Strömungskanäle 31 für das Kühlmedium und zweite Strömungskanäle 32 für das Gas. Die ersten und zweiten Strömungskanäle 31 , 32 haben im Wesentlichen rechteckige Querschnitte und verlaufen in axialer Richtung. Die ersten Strömungskanäle 31 sind radial innerhalb der zweiten Strömungskanäle 32 angeordnet.

Die Temperierhülse 30 umfasst in allen Ausführungsbeispielen eine geschlossene Innenstruktur 35. Die geschlossene Innenstruktur 35 wird zum Beispiel mit einem hülsenartigen Grundkörper dargestellt, der die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels hat. Die geschlossene Innenstruktur 35 begrenzt die ersten Strömungskanäle 31 radial innen.

Radial außen werden die ersten Strömungskanäle 31 von einer geschlossenen Zwischenstruktur 36 begrenzt. Die geschlossene Zwischenstruktur 36 hat ebenfalls die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. Die geschlossene Zwischenstruktur 36 begrenzt darüber hinaus die zweiten Strömungskanäle 32 in radialer Richtung. In axialer Richtung sind die ersten und die zweiten Strömungskanäle 31 , 32 offen.

Bei dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die

Temperierhülse 30 radial außen eine offene Außenstruktur 37 auf. Das heißt, die zweiten Strömungskanäle 32 sind bei diesem Ausführungsbeispiel radial außen offen.

Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Temperierhülse 30 radial außen eine geschlossene Außenstruktur 38 auf. Das heißt, die zweiten Strömungskanäle 32 werden bei diesem Ausführungsbeispiel radial außen von der geschlossenen Außenstruktur 38 begrenzt. Die geschlossene Außenstruktur 38 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels.

Die in den Figuren 2, 3 und 5, 6 dargestellte Temperierhülse 30 kann aufgrund ihrer achsparallelen Strukturen einfach gefertigt werden, zum Beispiel durch Strangpressen. Um die später beschriebenen Ein- und Auslasskammern zu bilden, wird die Temperierhülse 30 mit ihrem in axialer Richtung konstanten Querschnitt weiter bearbeitet, zum Beispiel spanend. So können in axialer Richtung Absätze an der Temperierhülse 30 realisiert werden.

In den Figuren 4 und 7 ist veranschaulicht, wie die Temperierhülse 30 im eingebauten Zustand durchströmt wird. Durch nicht näher bezeichnete Pfeile ist angedeutet, wie Gas und Kühlmedium zugeführt und abgeführt wird. Das Temperiermedium wird über einen Einlass 41 und eine Einlasskammer 45 zugeführt sowie über eine Auslasskammer 47 und einen Auslass 43 abgeführt. Das zu temperierende Gas wird über einen Einlass 42 und eine Einlasskammer 46 zugeführt sowie über eine Auslasskammer 48 und einen Auslass 44 abgeführt.

Gas und Temperiermedium werden parallel zueinander gleichsinnig an den beiden Temperierleitgeometrien 18 und 21 entlang durch die Temperierhülse 30 geführt. Die Einlasskammer 45 für das Temperiermedium wird von einem Verteilerelement 49 begrenzt. Ein Dichtring 59 ist axial zwischen der Einlasskammer 46 für das Gas und der Einlasskammer 45 für das Temperiermedium angeordnet. Durch einen Pfeil 51 ist angedeutet, wie im Betrieb der Gaszuführvorrichtung 1 Wärme von einem Stator 50 des elektromotorischen Antriebs 2 an das Temperiermedium abgegeben wird. Durch einen Pfeil 52 ist angedeutet, wie Wärme vom Gas an das Temperiermedium abgegeben wird.

Zur Abdichtung zwischen der Temperierhülse 30 und dem Gehäuse 15 dienen Dichtelemente 53, 54. Ein Dichtelement 55 dient zur Abdichtung zwischen der Temperierhülse 30 und dem Verteilerelement 49. Ein Dichtelement 56 dient zur Abdichtung zwischen der Temperierhülse 30 und dem Dichtring 59. Ein Dichtelement 57 dient zur Abdichtung zwischen dem Dichtring 59 und dem Gehäusekörper 16. Ein Dichtelement 58 dient zur Abdichtung zwischen dem Verteilerelement 49 und dem Gehäusekörper 16. Die Dichtelemente 53 bis 58 sind zum Beispiel als O-Ringe ausgeführt und in entsprechenden Ringnuten aufgenommen.

Anders als dargestellt, ist es auch möglich, die Strömungsrichtung des Temperiermediums oder des Gases zwischen Einlass 41 , 42 und Auslass 43, 44 umzudrehen. Dann würde die Temperiereinrichtung 11 mit der Temperierhülse 30 gegensinnig durchströmt. Anders als in Figur 4 dargestellt ist, kann auch die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Temperierhülse 30 in das Gehäuse 15 eingebaut werden. Im Unterschied zu der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Temperierhülse 30 besteht dann aufgrund der geschlossenen Außenstruktur 38 der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Temperierhülse 30 kein Kontakt mehr mit dem Gehäuse 15.

Die Einlasskammer 45 für das Temperiermedium wird in der Regel nur über einen Einlassquerschnitt am Einlass 41 gespeist. Daraus ergibt sich in der Einlasskammer 45 eine ungleichmäßige Druckverteilung, wodurch die ersten Strömungskanäle nicht gleichmäßig befüllt werden. Ebenso ist die Auslasskammer 47 für das Temperiermedium in der Regel nur mit einem Auslassquerschnitt am Auslass 43 verbunden. Das führt ebenfalls zu einer ungleichmäßigen Befüllung der ersten Strömungskanäle.

Um die Drücke in der Einlasskammer 45 und der Auslasskammer 47 für das Temperiermedium zu vergleichmäßigen und somit eine homogene Befüllung der ersten Strömungskanäle zu erzielen, werden, wie man in Figur 7 sieht, Drosselelemente 61 , 62 eingesetzt. Das Drosselelement 61 ist an der Schnittstelle zwischen der Einlasskammer 45 und der Temperierhülse 30 angeordnet. Das Drosselelement 62 ist an der Schnittstelle zwischen der Temperierhülse 30 und der Auslasskammer 47 für das Temperiermedium angeordnet Weitere Drosselelemente 63, 64 sind in Figur 7 an den Schnittstellen zwischen der Einlasskammer 46, der Aus,asskammer 48 für das Gas und der Temperierhülse 30 angeordnet

In Figur 8 ist das Drosselelement 61 beispielhaft dargestellt Das Drosselelement 61 umfasst einen Ringkörper mit einem rechteckigen Querschnitt In dem Ringkörper ist eine Vielzahl von Durchgangslöchern 65 ausgespart, die Drosselquerschnitte 66 darstellen. Die Drosselquerschnitte 66 sind vorteilhaft kleiner als ein Querschnitt des jeweils zugeordneten Strömungskanals. Der Drosselquerschnitt 66 kann, wie dargestellt ist, kreisförmig ausgeführt sein, zum Beispiel als Bohrung. Der Drosselquerschnitt 66 kann aber auch, anders als dargestellt ist, elliptisch, rechteckig ausgeführt sein beziehungsweise eine andere geometrische Form aufweisen.

Die Drosselquerschnitte 66 können alle den gleichen Querschnitt aufweisen. Die Drosselquerschnitte 66 können aber auch voneinander abweichende Gestalten oder Geometrien aufweisen. Darüber hinaus ist es möglich, nicht jedem Strömungskanal einen einzelnen Drosselquerschnitt 66 zuzuweisen. Mehrere Drosselquerschnitte können zum Beispiel in Form eines Langlochs zusammengefasst werden.

In Figur 9 ist gezeigt, wie der in den Figuren 4 und 7 gezeigte Aufbau der Gaszuführvorrichtung 1 vereinfacht werden kann. In Figur 9 sind das Verteilerelement 49 und der Dichtring 59 aus den Figuren 4 und 7 in einem gemeinsamen Verteil- und Dichtkörper 69 zusammengefasst. Um die Befüllung der einzelnen Strömungskanäle zu realisieren, werden Querschnitte, insbesondere Bohrungen, zu deren Befüllung vorgesehen. Hierbei kann für jeden einzelnen Kühlkanal eine Bohrung vorhanden sein, es können aber auch mehrere Kühlkanäle durch eine Bohrung mit dem Einlasskanal verbunden sein. Die Bohrungen können alle den gleichen Drosselquerschnitt 70 oder auch voneinander abweichende Drosselquerschnitte aufweisen. In Figur 10 ist veranschaulicht, wie sich aus den achsparallelen Strukturen an der Temperierhülse 30 ein sehr einfacher und einfach zu fertigender Aufbau der Gaszuführvorrichtung 1 ergibt. Unter Beibehaltung der gezeigten Struktur kann zwischen der Temperierhülse 30 mit ihrer offenen Außenstruktur, die in den Figuren 2 und 3 mit 37 bezeichnet ist, und dem Gehäusekörper 16 des Gehäuses 5 ein radialer Spalt 72 vorgesehen werden. Hierdurch wird es ermöglicht, dass das Gas auch in Umfangsrichtung die zweite Temperierleitgeometrie 21 umströmen kann.

Eine entsprechende Umströmung der Temperierhülse 30 ist in Figur 11 durch Pfeile 74, 75, 76 und 77 angedeutet. Hierbei sind der Einlass 42 und der Auslass 44 für das Gas vorteilhaft durch einen Quersteg oder Trennsteg 80 voneinander getrennt. Der Trennsteg 80 erstreckt sich in axialer Richtung radial außen an der Temperierhülse 30.

Die in den Figuren 2, 3 und 11 gezeigte Temperierhülse 30 wird vorteilhaft als Strangpressteil mit ihrer offenen Außenstruktur 37 gefertigt. Aufgrund der offenen Außenstruktur 37 können die Lamellen, die zur Darstellung der Strömungskanäle an der Temperierhülse 30 dienen, durch Zerspanung derart bearbeitet werden, dass sich in den Figuren 12 und 13 mit 78 bezeichnete Stifte oder Pins ergeben. Der Vorteil hierbei ist eine deutliche größere Kühlfläche für das Gas. Die sich daraus ergebende zweite Temperierleitgeometrie 21 für das Gas kann, wie durch einen Pfeil 79 in Figur 12 dargestellt ist, axial durchströmt werden. Darüber hinaus kann die zweite Temperierleitgeometrie 21 für das Gas aber auch in Umfangsrichtung oder tangential durchströmt beziehungsweise umströmt werden, wie in Figur 13 gezeigt ist.

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) erste Strömungskanäle (31) für ein Temperiermedium und zweite Strömungskanäle (32) für ein Gas umfasst, die im Sinne einer Parallelschaltung angeordnet sind.

2. Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle (31 ,32) in axialer Richtung parallel zueinander angeordnet sind.

3. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Strömungskanäle (31 ,32) radial innerhalb der zweiten Strömungskanäle (32) angeordnet sind.

4. Gaszuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle (31 ,32) in oder an einer gemeinsamen Temperierhülse (30) ausgebildet sind.

5. Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Temperierhülse (30) eine in radialer und in Umfangsrichtung geschlossene erste Temperierleitgeometrie (1) für das Temperiermedium und eine zweite Temperierleitgeometrie (21) für das Gas aufweist.

6. Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperierleitgeometrie (21) für das Gas in der gemeinsamen Temperierhülse (30) in radialer und in Umfangsrichtung geschlossen ist. Gaszuführvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperierleitgeometrie (21) für das Gas in der gemeinsamen Temperierhülse (30) in Umfangsrichtung geschlossen und in radialer Richtung durch einen Gehäusekörper (16) geschlossen ist Gaszuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (15) einen Ringraum (25) zur Aufnahme der gemeinsamen Temperierhülse (30) umfasst, wobei der Ringraum (25) zusätzliche Ringkanäle (26,27) zum Zuführen und/oder Abführen des Temperiermediums und des Gases umfasst Verfahren zum Herstellen einer Temperierhülse (30) für eine Gaszuführvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Strömungskanäle (31 ,32) durch ein Strangpressverfahren in der Temperierhülse (30) dargestellt werden. Temperierhülse (30) und/oder Gehäuse (15), insbesondere Gehäusekörper (16), für eine Gaszuführvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.