本发明涉及一种气体供应装置，该气体供应装置具有轴和调温装置，所述轴可绕着旋转轴线旋转地支承在壳体中，所述调温装置包括包围该轴的介质调温件，该介质调温件与气体调温件相结合。
背景技术：
1、由德国公开文献de 10 2018 201 162 a1已知一种实施为涡轮机的空气供应装置、尤其用于燃料电池系统，具有压缩机、驱动装置和轴，其中，压缩机具有布置在轴上的叶轮、压缩机入口和压缩机出口，其中，工作流体能够从压缩机入口输送到压缩机出口，其中，用于冷却驱动装置的驱动冷却路径在压缩机出口处分支。由德国公开文献de 10 2014 224774 a已知一种空气压缩机的冷却单元，该空气压缩机包含螺旋壳体、叶轮、马达并且使用空气的情况下在叶轮的出口侧处冷却马达和支承马达的旋转轴的轴承，所述叶轮安装在螺旋壳体上，所述马达驱动叶轮，其中，冷却单元具有多个冷却介质通道，这些冷却介质通道沿着径向方向布置在与螺旋壳体耦合的马达壳体中并且被冷却介质流过；以及具有用于冷却空气的通道，该通道在马达壳体的冷却介质通道之间形成并且被空气流经。
技术实现思路
1、本发明的任务是在功能上和/或制造技术上改进气体供应装置，该气体供应装置具有轴和调温装置，所述轴可绕着旋转轴线旋转地支承在壳体中，所述调温装置包括包围该轴的介质调温件，该介质调温件与气体调温件相结合。
2、该任务在气体供应装置(其具有可绕着旋转轴线旋转地支承在壳体中的轴和包括围绕该轴的介质调温件的调温装置，所述介质调温件与气体调温件相结合)中通过以下方式来解决：所述调温装置包括调温套筒和气体调温环，所述调温套筒具有构型为用于引导调温介质流动的径向向外敞开的第一调温引导几何结构，所述气体调温环设有径向向外敞开的第二调温引导几何结构的气体调温环，用于对气体进行调温，该气体调温环限界并且在径向外部被壳体本体限界，其中，气体调温环包括套筒状基体，该套筒状基体设有蜿蜒状结构，该蜿蜒状结构用于构成径向向外敞开的第二调温引导几何结构并且气流通过该蜿蜒状结构至少一次偏转一百八十度。径向向外敞开的第一调温引导几何结构例如包括调温介质引导结构，例如调温介质通道，该调温介质通道被优选液态的调温介质流经。第一调温引导几何结构在调温套筒上优选在径向内部并且沿轴向方向限界调温介质引导结构。调温介质引导结构在径向外部不被调温套筒限界。对径向向外敞开的第一调温引导几何结构的调温介质引导结构的限界至少在轴向区段中通过气体调温环实现。根据一个实施例，径向向外敞开的第一调温引导几何结构在调温套筒的端部处的轴向区段中被气体调温环限界。然而，也可以是，调温套筒的径向向外敞开的第一调温引导几何结构在其整个轴向尺寸上被气体调温环限界。术语“轴向”涉及轴的旋转轴线。轴向意味着沿该旋转轴线的方向或平行于该旋转轴线的方向。类似地，径向意味着横向于该旋转轴线。气体调温环基本上具有带有矩形横截面的圆环盘的构型。气体调温环在径向内部基本上具有直圆柱体外套的构型。气体调温环借助该直圆柱体外套的至少一个轴向区段限界在调温套筒上形成的径向向外敞开的第一调温引导几何结构。替代地或附加地，气体调温环沿轴向方向限界调温套筒的第一调温引导几何形状。即气体调温环以一端面例如限界轴向敞开的调温介质通道，该调温介质通道设置在调温套筒上。经调温的调温介质在该端面上和/或在径向内部沿着气体调温环流动。径向向外敞开的第二调温引导几何结构在径向外部被气体绕流。径向向外敞开的第二调温引导几何结构在气体调温环上有利地具有蜿蜒状结构。曲折是一系列另外的流动回环中的一个流动回环的名称。相应的流动区段称为曲折的流动。通过蜿蜒状结构，气体调温环的表面在径向外部有效地增大。因此，在气流中沿着蜿蜒状结构引导的气体可以借助介质调温件最高效地被调温。气体调温环优选为空气冷却环，借助该空气冷却环冷却在燃料电池压缩机中被压缩的空气。优选实施为空气冷却环的气体调温环在其内侧上被吸收热的经调温的介质绕流。经调温的气体、尤其冷却空气使用在气体供应装置、尤其在燃料电池压缩机中，用于冷却轴承、尤其至少一个轴向轴承和两个径向轴承，以及用于冷却气体供应装置的电动机驱动装置的转子和定子。
3、气体供应装置例如是压缩机、尤其空气压缩机，该压缩机在燃料电池系统中用于提供经压缩的空气。压缩机可以包括叶轮。然而，压缩机也可以包括多个叶轮。替代地或附加地，压缩机可以配备有至少一个涡轮叶轮。然后，压缩机也称为涡轮压缩机或涡轮机。气体供应装置仅能够被至少一个涡轮机驱动。
4、气体供应装置的一个优选实施例的特点在于，气体供应装置包括电动机驱动装置，该电动机驱动装置驱动轴并且被介质调温件包围。气体供应装置的电动机驱动装置优选地包括具有固定的定子的电动机，转子可旋转地布置在所述定子中。与调温套筒一起示出的调温引导几何结构尤其与在径向外部包围调温套筒的壳体本体结合地使用，用于构成被调温介质流经的空腔。要求保护的调温装置构成热交换器，该热交换器包括调温套筒和气体调温环。调温套筒是内部件。气体调温环是中间件，壳体本体是外部件，具有内部件、中间件和外部件的调温装置布置在环形空间中，该环形空间在径向内部被电动机驱动装置、尤其电动机驱动装置的定子限界，并且径向外部敞开或者被壳体或附接结构限界。在内部件和中间件之间例如形成至少一个调温介质通道，经调温的介质例如水-乙二醇混合物流经该调温介质通道。例如包括至少一个气体通道的气体引导结构在中间件和外部件之间形成，待冷却的气体流经所述气体通道。为了密封两个调温引导几何形状，有利地设置如o形环的密封件。
5、气体供应装置的另一优选实施例的特点在于，蜿蜒状结构包括至少一个偏转部位，在该偏转部位处，沿周向方向引导的气流被偏转。为了沿周向方向引导气流，径向向外敞开的第二调温引导几何结构包括相应的气体通道，这些气体通道在径向外部构造在套筒状基体上。通过气流的偏转可以更有效地对气体进行调温。
6、气体供应装置的另一优选实施例的特点在于，蜿蜒状结构包括至少一个偏转部位，沿轴向方向引导的气流在该偏转部位处被偏转。为了沿轴向方向引导气流，径向向外敞开的第二调温引导几何结构包括在套筒状基体外部构造的相应布置的气体通道。通过气流的偏转可以更有效地对气体进行调温。
7、气体供应装置的另一优选实施例的特点在于，蜿蜒状结构与附加的引导肋相结合，气流沿着该附加的引导肋引导。附加的引导肋优选地沿气流方向延伸。由此改善了气流的引导。此外，引导肋构成对于气流的流动阻力，通过附加引导肋的数量、构型和布置可以根据所希望的调温改变和调整气流。
8、气体供应装置的另一优选实施例的特点在于，蜿蜒状结构包括至少一个双通道偏转部位，至少两个平行延伸的气体通道在该双通道偏转部位处被偏转。这些气体通道可以轴向地或沿周向方向延伸。通过气流的偏转可以更有效地对气体进行调温。
9、气体供应装置的另一优选实施例的特点在于，径向向外敞开的第二调温引导几何结构在气体调温环的套筒状基体的外部限界在轴向侧上敞开的流入凹槽和在同一轴向侧上敞开的流出凹槽。由此简化了待调温的气体的供应和导出。
10、气体供应装置的另一优选实施例的特点在于，径向向外敞开的第二调温引导几何结构在流入凹槽和流出凹槽之间具有多个偏转部位。由此显着提高了调温效果。
11、气体供应装置的另一优选实施例的特点在于，蜿蜒状结构与套筒状基体一体地连接。由此简化了气体调温环或气体供应装置的装配。在装配之前，气体调温环可以以简单的方式套装到调温套筒上。然后可以将具有气体调温环的调温套筒轴向地装配到壳体本体中。
12、气体供应装置的另一优选实施例的特点在于，第一密封件径向地布置在调温套筒和调温环之间，其中，第二密封件径向地布置在气体调温环和壳体本体之间。两个密封件例如实施为o形环并且接收在相应的环形槽中。因此，可以借助简单的手段实现气流和调温介质之间的充分密封。用于接收第一密封件的环形槽有利地径向地布置在调温套筒外部。用于接收第二密封件的环形槽有利地径向地布置在套筒状基体的环圈外部，该环圈基本上具有直圆柱体外套的构型。
13、本发明还涉及一种用于上述气体供应装置的气体调温环。气体调温环可以单独购得。
14、本发明还涉及一种具有上述气体供应装置的燃料电池系统。优选实施为空气供应装置的气体供应装置在燃料电池系统中用于压缩被供应给燃料电池系统中的燃料电池堆叠的空气。
1.一种气体供应装置(1)，具有轴(7)和调温装置(11)，所述轴能绕着旋转轴线(13)旋转地支承在壳体(15)中，所述调温装置包括包围所述轴(7)的介质调温件(12)，所述介质调温件与气体调温件(20)相结合，其特征在于，所述调温装置(11)包括调温套筒(14)和气体调温环(24)，所述调温套筒具有构型为用于引导调温介质流动的径向向外敞开的第一调温引导几何结构(18)，所述气体调温环设有径向向外敞开的第二调温引导几何结构(21)，用于对气体进行调温，所述气体调温环限界所述第一调温引导几何结构(18)并且在径向外部被壳体本体(16)限界，其中，所述气体调温环(24)包括套筒状基体(29)，该套筒状基体设有蜿蜒状结构(50)，该蜿蜒状结构用于构成径向向外敞开的第二调温引导几何结构(21)并且气流通过该蜿蜒状结构至少一次偏转一百八十度。
2.根据权利要求1所述的气体供应装置，其特征在于，所述蜿蜒状结构(50)包括至少一个偏转部位(51)，沿周向方向引导的气流在所述偏转部位处被偏转。
3.根据前述权利要求中任一项所述的气体供应装置，其特征在于，所述蜿蜒状结构(50)包括至少一个偏转部位(52)，沿轴向方向引导的气流在所述偏转部位处被偏转。
4.根据前述权利要求中任一项所述的气体供应装置，其特征在于，所述蜿蜒状结构(50)与附加的引导肋(55)相结合，气流沿着所述附加的引导肋被引导。
5.根据前述权利要求中任一项所述的气体供应装置，其特征在于，所述蜿蜒状结构(50)包括至少一个双通道偏转部位(53)，至少两个平行延伸的气体通道(57、58、59)在所述双通道偏转部位处被偏转。
6.根据前述权利要求中任一项所述的气体供应装置，其特征在于，所述径向向外敞开的第二调温引导几何结构(21)在所述气体调温环(24)的套筒状基体(29)的径向外部限界在轴向侧上敞开的流入凹槽(41)和在同一轴向侧上敞开的流出凹槽(42)。
7.根据权利要求6所述的气体供应装置，其特征在于，所述径向向外敞开的第二调温引导几何结构(21)在所述流入凹槽(41)和所述流出凹槽(42)之间具有多个偏转部位(51、52)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的气体供应装置，其特征在于，所述蜿蜒状结构(50)与所述套筒状基体(29)一体地连接。
9.根据权利要求8所述的气体供应装置，其特征在于，第一密封件(30)径向地布置在所述调温套筒(14)和所述调温环(24)之间，其中，第二密封件(25)径向地布置在所述气体调温环(24)和所述壳体本体(16)之间。
10.一种气体调温环(24)，用于根据前述权利要求中任一项所述的气体供应装置(1)。
