[发明专利]用于尤其是机动车辆的燃料电池的增压装置

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前述部分所述的用于燃料电池的增压装置，尤其是用于机动车辆燃料电池的增压装置。

背景技术

DE102008007616A1公开了一种具有轮毂的韦尔斯涡轮机，多个转子叶片连接至该轮毂。转子叶片具有从轮廓突出部分起呈水滴状的对称轮廓。转子叶片还具有穿线，该穿线在韦尔斯涡轮机的旋转面中的轨迹至少在转子叶片的径向程度的部分相对于相应各转子叶片对应的径向束偏移。

在例如用于内燃机的废气涡轮增压器的增压装置的转子轴承中出现轴向力，该轴向力例如经由流体动力的轴向轴承吸收。而且，已知使用滚动轴承、尤其是滚珠轴承，用于安装转子以及用于吸收轴向力。这种滚珠轴承，尤其是对于快速旋转的转子以及对于高轴向力及其波动，如果不采取适当的对策将具有不令人满意的使用寿命。

现有技术中还已知具有至少一个燃料电池或燃料电池装置的机动车辆。燃料电池装置用于提供电流以通过该电流来驱动机动车辆。

用于该燃料电池或燃料电池装置的增压装置可向燃料电池提供压缩介质，尤其是压缩空气，这导致燃料电池或燃料电池装置的极其有效的运行。对此，增压装置的极其有效的运行也是有利的。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是：提供一种极其有效地运行的用于燃料电池、尤其是用于机动车辆燃料电池的增压装置。

该技术问题由具有权利要求1的特征的用于燃料电池的增压装置解决。在其余的权利要求中规定了本发明的包括适当及非普通的有利实施例。

该用于燃料电池、尤其是用于机动车辆燃料电池的增压装置包括壳体部分。壳体部分具有容纳室，涡轮机的涡轮机叶轮以能绕一旋转轴相对于壳体部分旋转的方式容纳在该容纳室中。

涡轮机叶轮具有叶轮叶片，经该叶轮叶片介质能在入口区域中流到涡轮机叶轮上并能驱动该涡轮机叶轮。所述介质优选地是燃料电池的气态废气。

此处，叶轮叶片至少在入口区域中向前弯曲。通过叶轮叶片的向前弯曲，涡轮机叶轮的入口区域可以在空气动力学方面设计得特别大。因此，涡轮机叶轮对所出现的轴向力的贡献、尤其是涡轮机叶轮对尤其是由增压装置的压缩机造成的轴向力的补偿的贡献可被分配非常高的权重。换言之，通过涡轮机叶轮的叶轮叶片的向前弯曲可以至少部分地补偿增压装置的轴向力，以使得作用在支承装置(涡轮机叶轮经由该支承装置被安装成可绕旋转轴旋转)上的负载，保持在低水平。

由此，可以根据低负载设计支承装置，以使得根据本发明的支承装置的支承损耗可保持较低。这就导致增压装置的有效运行，其有利于燃料电池的有效运行。

尤其是可以使用滚动支承装置、尤其是滚珠轴承来支承涡轮机叶轮，以使得增压装置(其包括涡轮机叶轮、以旋转固定的方式连接至涡轮机叶轮的轴、以及以旋转固定的方式连接至轴的压缩机轮)的涡轮机叶轮或转子能够以低损耗的方式被支承。

而且，利用滚动支承装置是有利的，这是因为在增压装置中，在大约80℃至120℃的范围内的低涡轮机入口温度下，可实现支承装置或滚动支承装置的自足的低量润滑。这还能够(至少几乎完全地)防止润滑液进入所述另外的介质(尤其是空气)(通过增压装置向燃料电池提供该另外的介质)，以及能够积极地实现支承装置的非常有利的机械效率。根据本发明的增压装置使之成为可能，同时实现支承装置的高使用寿命，而且因此实现整个增压装置的高使用寿命，这是因为支承装置上的负载可由于叶轮叶片的向前弯曲对轴向力的至少部分补偿而保持较低。

通过气浮支承装置来支承涡轮机叶轮或转子是有利的，这是因为与滚珠支承装置不同地不需要润滑剂。至少部分地补偿的轴向力对于气浮支承装置尤其有利，因为气浮支承装置所能支持的轴向力很低。

根据本发明的增压装置在该方面还能够实现燃料电池的有效运行，这是因为能量回收可通过增压装置的涡轮机来执行。涡轮机可利用从燃料电池排出的废气。废气驱动涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮继而经由轴驱动压缩机轮，从而向燃料电池提供经压缩的另外的介质、尤其是空气。

有利的是，增压装置包括导流栅、尤其是能可变调节的导流栅，该导流栅在介质、尤其是废气的流动方向上被布置在涡轮机叶轮的上游，尤其是布置在壳体部分内。通过导流栅能影响流动条件、尤其是涡轮机被介质流入的流入条件。由此，反压阀门可省略，从而部件数量以及增压装置的成本可保持较低。该导流栅和/或这种反压阀确保了涡轮机的可调节的有效的最窄的流动横截面，这样增压装置可适应燃料电池的不同工作点。因此，例如，可防止在不匹配的压力和空气质量流量下增压装置的压缩机的特性曲线簇中的工作点朝着压缩机的喘振线移动。