[發明專利]用于燃料電池系統的用于輸送和/或壓縮氣態介質的側通道壓縮機

有效

• 申請號: 201880057892.5
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN111094753B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: A·默茨;A·赫羅
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: F04D23/00
• 分類號: F04D23/00;B01D45/14;F04D29/30
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

本發明涉及一種用于燃料電池系統(37)的側通道壓縮機(1)，用于輸送和/或壓縮氣體、尤其是氫氣，所述側通道壓縮機具有：殼體(3)，其中，所述殼體(3)具有殼體上部分(7)和殼體下部分(8)；和位于所述殼體(3)中的壓縮機室(30)，所述壓縮機室具有環繞的至少一個側通道(19)；和位于所述殼體(3)中的壓縮機輪(2)，所述壓縮機輪以能夠繞著旋轉軸線(4)旋轉的方式布置，其中，所述壓縮機輪(2)在其周邊上具有布置在所述壓縮機室(30)的區域中的葉片(5)；并且具有分別構造在所述殼體(3)上的氣體進入開口(14)和氣體排出開口(16)，所述氣體進入開口和所述氣體排出開口經由所述壓縮機室(30)、尤其所述至少一個側通道(19)相互流體連通。根據本發明，所述壓縮機輪(2)在此具有至少一個連接孔(21)，所述連接孔相對于所述旋轉軸線(4)徑向地穿過所述葉片(5)中的至少一個葉片延伸并且將所述側通道壓縮機(1)的內室(44)與分離室(34)連接。

技術領域

本發明涉及一種用于燃料電池系統的側通道壓縮機，用于輸送和/或壓縮氣態介質、尤其是氫氣，所述燃料電池系統尤其設置為用于使用在具有燃料電池驅動裝置的車輛中。

背景技術

在汽車領域中，除液態燃料外，氣態燃料在未來也越來越重要。尤其在具有燃料電池驅動裝置的車輛中必須控制氫氣流。在此，氣流不再如在噴射液態燃料時那樣不連續地被控制，而是將氣體從至少一個高壓箱取出并且經由中壓管路系統的流入管路引導到噴射器單元上。該噴射器單元將氣體經由低壓管路系統的連接管路導向燃料電池。在氣體流過燃料電池之后，該氣體經由回流管路被引回到噴射器單元。在此，側通道壓縮機可以被連接在中間，該側通道壓縮機在流體技術和效率技術方面輔助氣體再循環。此外，側通道壓縮機被用于尤其在一定停機時間之后(冷)啟動車輛時輔助燃料電池驅動裝置中的流動建立。該側通道壓縮機的驅動通常通過驅動裝置、尤其電驅動裝置實現，該電驅動裝置在車輛中運行時通過車輛電池被供給電壓。

由DE 10 2007 053 016 A1已知一種用于燃料電池系統的側通道壓縮機，在該側通道壓縮機中，氣態介質被輸送和/或壓縮。側通道壓縮機具有環繞在殼體中的壓縮機輪，該壓縮機輪固定在驅動軸上并且被驅動裝置置于旋轉中。在此，壓縮機輪具有旋轉的內限界環，該內限界環環繞著旋轉軸線地延伸。在該壓縮機輪上，在壓縮機室的區域中存在葉片，在這些葉片之間分別構造有輸送腔。葉片與至少一個環形地構造的、環繞著旋轉軸線的側通道共同作用。在此，葉片構造為平面的，并且葉片輪廓沿旋轉軸線的方向平坦地延伸。在壓縮機輪在殼體中旋轉時，在葉片和側通道之間形成回轉流動，由于該回轉流動實現從壓縮機輪到氣態介質中的能量導入。在此，氣態介質軸向地沿旋轉軸線的方向流入到輸送腔的內部的、面向內限界環的區域中并且相對于旋轉軸線軸向或徑向地又在輸送腔的外部的、背離內限界環的區域中流出。在流過葉片的輸送腔時，氣態介質經受渦旋變化，由于該渦旋變化在環繞的側通道中引起壓力升高。

由DE 10 2007 053 016 A1已知的側通道壓縮機可能具有一定缺點。在燃料電池系統中使用側通道壓縮機，尤其作為再循環增壓器的情況下，在側通道壓縮機的內室中可能出現尤其由于氣態介質的凝結而引起的液態水的形成。在燃料電池系統在車輛中關閉的狀態下，所述水在周圍環境溫度低時沉積在系統的管路上，但也沉積在側通道壓縮機的旋轉零件如軸承、軸或壓縮機輪上。在車輛啟動和因此燃料電池組件啟動時，這在過大的冰橋形成(Eisbrückenbildung)的情況下可能導致驅動裝置的卡住，由此能夠損壞旋轉零件、尤其是壓縮機輪和/或使系統的啟動變得困難或者說延遲或者完全阻止系統的啟動。

此外，在水和來自氣態介質的其它重組分、例如氮氣凝結時可能導致，這些組分在側通道壓縮機的內室中聚集并且進一步侵入到側通道壓縮機的內置區域中并且損壞位于該內置區域中的構件。這尤其適用于對液體進入敏感的構件如驅動軸、軸承和尤其呈電驅動裝置形式的驅動裝置。

發明內容