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 radial nach außen offene erste Temperierkanalgeometrie zur Strömungsführung eines Temperiermediums und zum Temperieren von Gas einen mit einer zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie versehenen Gastemperierring umfasst, der die erste Temperierkanalgeometrie begrenzt und radial außen von einem Gehäusekörper begrenzt wird, wobei die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie an dem Gastemperierring ausgebildete und in axialer Richtung verlaufende Temperierkanäle für eine Gasströmung umfasst. Die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie umfasst zum Beispiel Temperiermediumkanäle, die von einem vorzugsweise flüssigen Temperiermedium durchströmt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie in einem axialen Abschnitt an einem Ende einer Temperierhülse von dem Gastemperierring begrenzt. Es ist aber auch möglich, dass die erste radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie 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 Temperierkanalgeometrie, die an der Temperierhülse ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich begrenzt der Gastemperierring die erste Temperierkanalgeometrie 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 Temperierkanalgeometrie mit Gas umströmt. Die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie wird an dem Gastemperierring vorteilhaft mit den in axialer Richtung verlaufenden Temperierkanälen dargestellt. Das liefert den großen Vorteil, dass die zweite nach außen offene Temperierkanalgeometrie fertigungstechnisch viel einfacher und besonders kostengünstig realisiert werden kann. Die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie mit den in axialer Richtung verlaufenden Temperierkanälen wird vorzugsweise durch Gießen, Schmieden oder Kaltfließpressen hergestellt. Dabei kommt besonders vorteilhaft zum Tragen, dass die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie mit den in axialer Richtung verlaufenden Temperierkanälen nur eine axiale Entformungsrichtung aufweist.

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 Temperierkanalgeometrie dient, insbesondere in Verbindung mit einem Gehäusekörper, der die Temperiereinrichtung 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 Temperierkanalgeometrien abzudichten, sind vorteilhaft Dichtungen, wie O-Ringe, vorgesehen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gastemperierring einen hülsenartigen Grundkörper umfasst, an dem radial innen das Temperiermedium entlang strömt und der radial nach außen die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie aufweist. Dadurch wird die Herstellung des Gastemperierrings weiter vereinfacht. Der hülsenartige Grundkörper hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. So kann mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln eine gewünschte fluidische Trennung zwischen den beiden Temperierkanalgeometrien realisiert werden, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermedium und dem Gas zu ermöglichen, und umgekehrt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie mindestens zwei durch die in axialer Richtung dazwischen angeordneten Temperierkanäle miteinander verbundene Ringräume umfasst, die radial innen von dem hülsenartigen Grundkörper und radial außen von dem Gehäusekörper begrenzt werden. So kann mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln eine Durchströmung der in axialer Richtung verlaufenden Temperierkanäle an dem Gastemperierring realisiert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Ringraum mit mindestens einer Einströmausnehmung verbunden ist, wobei ein zweiter Ringraum mit mindestens einer Ausströmausnehmung verbunden ist. Die Ringräume, die auch als Ringkammern oder Ringkanäle bezeichnet werden können, ermöglichen auf einfache Art und Weise das Zuführen und Abführen des zu temperierenden Gases.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringraum axial durch einen Bund begrenzt ist, der an dem hülsenartigen Grundkörper ausgebildet ist, wobei der zweite Ringraum axial durch den Gehäusekörper oder einen weiteren Gehäusekörper begrenzt ist. Der Bund ist vorteilhaft einstückig mit dem hülsenartigen Grundkörper verbunden. Der Bund kann aber auch als separates Bauteil ausgeführt sein. Mit dem Bund und dem Gehäusekörper beziehungsweise dem weiteren Gehäusekörper werden die beiden Ringräume an ihren axial einander abgewandten Enden begrenzt. Radial außen werden die Ringräume und die axial dazwischen verlaufenden Gaskanäle der zweiten radial nach außen offenen Temperierkanalgeometrie von dem Gehäusekörper begrenzt. So wird mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln eine große Gasleitfläche zur Temperierung des Gases an dem Gastemperierring bereitgestellt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringraum und die Einströmausnehmung in einer ersten Umfangsrichtung von einem Trennsteg begrenzt sind, der auf einer der Einströmausnehmung abgewandten Seite die Ausströmausnehmung begrenzt, wobei die Einströmausnehmung in einer zweiten Umfangsrichtung von einem Dichtelement begrenzt ist. Durch den Trennsteg und das Dichtelement werden die beiden Ringräume in Umfangsrichtung begrenzt. Das bedeutet, dass die beiden Ringräume sich in Umfangsrichtung nicht über volle dreihundertsechzig Grad erstrecken. Je nach Anordnung und Ausführung der Einströmausnehmung und der Ausströmausnehmung können mit Hilfe weiterer Trennstege und/oder Dichtelemente auch kleinere Umschlingungen mit den Ringräumen in dem Temperierring realisiert werden. Die Ringräume können mit weiteren Dichtelementen und/oder Trennstegen auch in Umfangsrichtung weiter unterteilt werden, so dass jeder Ringraum mehrere Teilringräume oder Ringkammern umfasst.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gastemperierring radial außen an dem hülsenartigen Grundkörper einen Ringkörper mit Nuten umfasst, die zur Darstellung der in axialer Richtung verlaufenden Temperierkanäle dienen. Dadurch wird die Herstellung des Gastemperierrings weiter vereinfacht. Die Nuten können konisch ausgeführt sein oder auch parallele Seitenflächen aufweisen. Die Nuten können in radialer Richtung alle den gleichen Querschnitt aufweisen oder auch von Nut zu Nut einen veränderlichen Querschnitt aufweisen. Die Nuten können gleichmäßig oder auch ungleichmäßig über den Umfang des Gastemperierrings verteilt sein. In Achsenrichtung können die Nuten parallele Seitenflächen aufweisen oder auch konisch geformt sein. Bei ur- oder umformenden Fertigungsverfahren, wie zum Beispiel Gießen, Schmieden oder Kaltfließpressen, ist die konische Ausführungsform zu bevorzugen, da die Entformung dann vorteilhaft in Achsenrichtung erfolgen kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gastemperierring radial außen an dem hülsenartigen Grundkörper mindestens einen rundgebogenen Strukturblechstreifen umfasst, der zur Darstellung der in axialer Richtung verlaufenden Temperierkanäle dient. Der Strukturblechstreifen umfasst vorteilhaft eine sogenannte Offset-Strip-Fin-Struktur, die ganz unterschiedlich ausgeführt und angeordnet sein kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gaszuführvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass den Temperierkanälen eingangsseitig und/oder ausgangsseitig ein Drosselring zugeordnet ist, der für jeden Temperierkanal mindestens ein Durchgangsloch beziehungsweise mindestens einen Drosselquerschnitt umfasst. Mit dem fertigungstechnisch einfach ausgeführten Drosselring kann zum Beispiel durch das Variieren der Anzahl und der Gestalt der Durchgangslöcher ein fluidischer Widerstand für das die axialen Gaskanäle durchströmende Gas realisiert werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Gastemperierring, insbesondere einen Ringkörper mit Nuten und/oder einen Drosselring, 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 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 16 verschiedene Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Ansichten und Darstellungen, wie eine zweite radial nach außen offene Temperierkanalgeometrie mit in axialer Richtung verlaufenden Temperierkanälen an einem Gastemperierring für den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Verdichter realisiert sein kann. 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 Temperierkanalgeometrie 18.

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

In Figur 2 sieht man, dass die Temperierkanalgeometrie 18 der Kühlmediumkühlung 12 radial innen von einem hülsenartigen Grundkörper 23 der Motorkühlhülse 14 begrenzt wird. Analog wird die Temperierkanalgeometrie 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 Temperierkanälen 50 an dem Gastemperierring 24 realisiert, um die zweite Temperierkanalgeometrie 21 darzustellen.

Radial außen zwischen der zweiten Temperierkanalgeometrie 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 Temperierkanälen oder 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 Figur 3 ist perspektivisch dargestellt, wie der Gastemperierring 24 vorteilhaft ausgeführt sein kann. Der Gastemperierring 24 wird radial innen von dem hülsenartigen Grundkörper 29 begrenzt. Der hülsenartige Grundkörper 29 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. An einem axialen Ende weist der hülsenartige Grundkörper 29 einen Bund 40 auf. Der Bund 40 ist mit einer Ringnut 46 ausgestattet, die zur Aufnahme der in Figur 2 mit 25 bezeichneten Dichteinrichtung dient.

Radial außen an dem hülsenartigen Grundkörper 29 ist ein Ringkörper 60 angebracht. Der Ringkörper 60 kann als separates Bauteil ausgeführt sein. Der Ringkörper 60 kann auch einstückig mit dem hülsenartigen Grundkörper 29 verbunden sein. Das gleiche gilt für den Bund 40.

Der Ringkörper 60 hat einen rechteckigen Ringquerschnitt. Der Ringkörper 60 ist mit einer Vielzahl von Nuten 61 versehen, die zur Darstellung von axial verlaufenden Temperierkanälen 50 an dem Gastemperierring 24 dienen. Die Temperierkanäle 50 dienen zur axialen Leitung einer Gasströmung radial außen an dem Gastemperierring 24 entlang. Daher können die Temperierkanäle 50 auch als Gaskanäle 50 bezeichnet werden.

Der Gastemperierring 24 umfasst einen ersten Ringraum 51 , über den den Temperierkanälen 50 Gas zugeführt wird. Das Gas wird über eine Einströmausnehmung 41 zugeführt, die an einer Seite axial offen ist. An der entgegengesetzten Seite wird die Einströmausnehmung 41 von dem Bund 40 begrenzt.

Der erste Ringraum 51 ist axial zwischen dem Bund 40 und dem Ringkörper 60 angeordnet. Der Gastemperierring 24 umfasst auf der anderen axialen Seite des Ringkörpers 60 einen zweiten Ringraum 52, über den das temperierte Gas abgeführt wird.

Eine Ausströmausnehmung 42 wird an dem Gastemperierring 24 in Umfangsrichtung von einem Trennsteg 45 und von einem Dichtelement 56 begrenzt Das Dichtelement 56 und der Trennsteg 45 begrenzen in Umfangsrichtung ebenfalls die Einströmausnehmung 41 an dem Gastemperierring 24.

Radial innen werden die Einströmausnehmung 41 und die Ausströmausnehmung 42 von dem hülsenartigen Grundkörper 29 begrenzt. Radial außen werden die Einströmausnehmung 41 und die Ausströmausnehmung 42 im eingebauten Zustand des Gastemperierrings 24 von dem Gehäusekörper 16 begrenzt.

In Figur 4 ist der Gastemperierring 24 in seinem eingebauten Zustand in dem Gehäusekörper 16 im Schnitt dargestellt. Der erste Ringraum 51 wird auch als Ringkammer oder Kammer bezeichnet und ist an seinem Umfang nur durch den Trennsteg 45 unterbrochen, der auch als Quersteg bezeichnet wird. Der auch als Ringkammer oder Kammer bezeichnete zweite Ringraum 52 ist ebenfalls durch den Trennsteg oder Quersteg 45 unterbrochen.

Darüber hinaus trennt der Trennsteg 45 die Einströmausnehmung 41 von der Ausströmausnehmung 42. Das Dichtelement 56 trennt zudem die Einströmausnehmung 41 von dem zweiten Ringraum 42. Die Temperierkanäle 50 verlaufen axial zwischen den beiden Ringräumen 51 und 52.

Da in dem ersten Ringraum 51 ein höherer Druck herrscht als in dem zweiten Ringraum 52, strömt das zu temperierende Gas durch die axial verlaufenden Temperierkanäle 50. Durch die Vielzahl von Nuten 61 in dem Ringkörper 60 wird die Temperieroberfläche höchst effektiv vergrößert.

In Figur 4 ist durch Pfeile veranschaulicht, wie das zu temperierende Gas zunächst durch die Einströmausnehmung 41 in den ersten Ringraum 51 und von dort durch die Temperierkanäle 50 in den zweiten Ringraum 52 gelangt, aus dem das temperierte Gas dann über Ausströmausnehmung 42 austritt. Die Gaszuführung in die Einströmausnehmung 41 erfolgt über eine Einströmöffnung 43 in dem Gehäusekörper 16. Der Gasaustritt aus der Ausströmausnehmung 42 erfolgt über eine Ausströmöffnung 44 in dem Gehäusekörper 16.

In den Figuren 5 bis 7 ist gezeigt, dass die Nuten 61 in dem Ringkörper 60 sowohl in radialer Richtung, das heißt von radial innen nach radial außen, als auch in axialer Richtung zum Beispiel parallel oder konisch ausgeführt sein können. Daraus ergeben sich fertigungstechnische Vorteile, insbesondere beim Gießen, Schmieden oder Kaltfließpressen. Durch die konische Ausführung der Nuten 61 wird die Entformung vereinfacht.

In Figur 8 ist gezeigt, dass der Gastemperierring 24 mit Drosselringen 68, 69 kombiniert werden kann, die mit Durchgangslöchern zur Darstellung von Drosselquerschnitten 71 , 72 für das Gas ausgestattet sind. Der Drosselring 68 ist in dem Ringraum 51 vor dem Eintritt des Gases in die Gaskanäle oder Temperierkanäle 50 angeordnet. Der Drosselring 69 ist in dem Ringraum 52 am Austritt des Gases aus den Gaskanälen oder Temperierkanälen 50 angeordnet.

Die Drosselringe 68, 69 dienen mit ihren Drosselquerschnitten 71 , 72 zur Beeinflussung der Drücke und somit der Strömung durch die Gaskanäle 50. Hierbei sind die Drosselquerschnitte 71 , 72 vorteilhaft so gewählt, dass eine möglichst gleichmäßige Befüllung der einzelnen Temperierkanäle oder Gaskanäle 50 erreicht wird.

Anders als dargestellt, kann auch nur ein Drosselring 68, 69 vorhanden sein. Die Drosselringe 68, 69 können für jeden Temperierkanal 50 ein Durchgangsloch beziehungsweise einen Drosselquerschnitt aufweisen. Die Drosselquerschnitte können als Bohrungen ausgeführt sein. Der Drosselquerschnitt kann aber auch jede andere beliebige Form, wie rechteckig, dreieckig oder elliptisch, aufweisen. Die Größe der Drosselquerschnitte kann von Gaskanal zu Gaskanal variieren.

In Figur 9 ist ein Gastemperierring 24 mit einem weiteren Gehäusekörper 80 dargestellt, über den, wie durch Pfeile 75, 76 angedeutet ist, Gas in unterschiedliche Kammern 77, 78 zugeführt wird, die durch Trennstege 74 voneinander getrennt sind. Das Abführen des temperierten Gases erfolgt, wie durch einen Pfeil 73 angedeutet ist, ebenso über den zusätzlichen oder weiteren Gehäusekörper 80. Zwischen dem Bund 40 und den Gaskanälen 50 ist ein durchgehender Ringraum 79 ausgebildet

In den Figuren 10 bis 15 ist gezeigt, dass die Gaskanäle 50 auch mit Strukturblechstreifen 65 realisiert werden können. Dabei handelt es sich um einen einfachen Grundring mit einer Kühlstruktur. Die Kühlstruktur wird auch als Offset-Strip-Fin-Struktur bezeichnet. Derartige Kühlstrukturen werden in herkömmlichen ebenen Kühlern eingesetzt. Ein Merkmal dieser Kühlstrukturen ist eine richtungsabhängige Biegesteifigkeit.

In Figur 10 ist durch einen Pfeil 63 eine Richtung mit einer geringen Biegesteifigkeit angedeutet. Durch einen Pfeil 64. Der senkrecht zu dem Pfeil 63 angeordnet ist, wird eine Richtung mit einer hohen Biegesteifigkeit angezeigt.

Die in den Figuren 10 bis 15 gezeigten Strukturblechstreifen 65 werden bei der Herstellung in ihrer biegeweichen Richtung 63 um den Grundkörper 29 gebogen und mit ihm stoffschlüssig, zum Beispiel durch Löten oder Schweißen, verbunden. Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich eine in den Figuren 12 bis 14 durch einen Pfeil 66 veranschaulichte Strömungsrichtung in axialer Richtung durch die Temperierkanäle 50.

In Figur 16 ist im Schnitt dargestellt und durch Pfeile veranschaulicht, wie die Gasströmung in einem Gastemperierring 24 durch Temperierkanäle 50, die mit Hilfe eines Strukturblechstreifens 65, wie er zum Beispiel in den Figuren 10 und 12 dargestellt ist, in axialer Richtung von dem Ringraum 51 in den Ringraum 52 geleitet wird.