[发明专利]涡轮增压器和带有燃料电池与涡轮增压器的驱动系统

说明书

本发明涉及涡轮增压器和带有燃料电池与涡轮增压器的驱动系统。一种涡轮增压器(1)，带有用于使第一介质膨胀的涡轮机(2)，其中，涡轮机(2)包括涡轮机壳体(4)和涡轮机转子(5)，带有利用在第一介质的膨胀期间在涡轮机(2)中提取的能量用于压缩第二介质的压缩机(3)，其中，压缩机(3)包括压缩机壳体(6)和压缩机转子(7)，其中，待膨胀或膨胀的第一介质的温度低于待压缩或压缩的第二介质的温度，并且其中，涡轮机转子(5)与压缩机转子(7)相互直接连接。

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器。此外，本发明涉及一种带有燃料电池与涡轮增压器的驱动系统。

背景技术

涡轮增压器的基本结构为在本文所称领域的技术人员所熟知。涡轮增压器包括第一介质在其中膨胀的涡轮机。此外，涡轮增压器包括其中即利用在第一介质的膨胀期间在涡轮机中提取的能量压缩第二介质的压缩机。涡轮增压器的涡轮机包括涡轮机壳体和涡轮机转子。涡轮增压器的压缩机包括压缩机壳体和压缩机转子。在从实践已知的涡轮增压器中，在涡轮机的涡轮机壳体与压缩机的压缩机壳体之间安置有轴承壳体，其中，轴承壳体在一侧连接至涡轮机壳体，并且在另一侧连接至压缩机壳体。在轴承壳体中安装有轴，在从实践已知的涡轮增压器中，涡轮机转子经由所述轴联接至压缩机转子。

在从实践已知的其中涡轮增压器的涡轮机用于使内燃机、尤其是柴油发动机或火花点火发动机的废气膨胀的涡轮增压器中，涡轮机转子与压缩机转子经由轴的间隔和压缩机壳体与涡轮机壳体经由轴承壳体的间隔是重要的，以便尽可能防止源自于涡轮机朝着压缩机的方向的热传输。这用于避免待在压缩机中压缩的第二介质通过源自于涡轮机的热传递或热传导被加热。

发明内容

由此开始，本发明基于创造一种新型涡轮增压器和具有这样的涡轮增压器的驱动系统的目的。

该目的通过根据权利要求1所述的涡轮增压器解决。

根据本发明的涡轮增压器包括用于使第一介质膨胀的涡轮机，其中，涡轮机包括涡轮机壳体和涡轮机转子。此外，根据本发明的涡轮增压器包括利用在第一介质的膨胀期间在涡轮机中提取的能量用于压缩第二介质的压缩机，其中，压缩机包括压缩机壳体和压缩机转子，其中，待膨胀或膨胀的第一介质的温度低于待压缩或压缩的第二介质的温度，并且其中，涡轮机转子与压缩机转子相互直接连接。涡轮机转子与压缩机转子在没有轴位于中间的情况下相互连接。

在根据本发明的涡轮增压器中，涡轮机用于使其温度水平低于压缩机中的温度水平的介质膨胀。本发明基于的认识是，在这样的涡轮增压器中，涡轮机转子与压缩机转子能相互直接连接，因为在这种情况下，源自于压缩机朝着涡轮机的方向的热传递或热传导对于提高压缩机的效率是优选的。在该情况下，在从实践已知的涡轮增压器中不合需要的压缩机与涡轮机之间的热耦合尤其特别有利，使得涡轮机转子与压缩机转子在没有轴位于中间的情况下有利地直接相互连接。

优先地，涡轮机是带有经受径向流入和轴向流出的涡轮机转子的径流式涡轮机，其中，压缩机是带有经受轴向流入和径向流出的压缩机转子的径流式压缩机，并且其中，涡轮机转子与压缩机转子在没有轴位于中间的情况下背靠背地安置并相互连接。在这样的带有径流式涡轮机和径流式压缩机的涡轮增压器中，它们的转子在没有轴的情况下背靠背地安置并联接，能特别有利地利用从压缩机朝着涡轮机的方向的热传递，以便实现高的压缩机效率。

优先地，侧向地安装由涡轮机转子和压缩机转子组成的单元。在第一介质的流动方向上看，在涡轮机转子下游布置有至少一个第一轴承。在第二介质的流动方向上看，在压缩机转子上游布置有至少一个第二轴承。涡轮机壳体与压缩机壳体在没有轴承壳体位于中间的情况下相互连接。该实施例是特别优选的，以便确保根据本发明的涡轮增压器的紧凑设计。由于压缩机转子与涡轮机转子在没有轴位于中间的情况下背靠背地安置并相互连接，所以位于涡轮机壳体与压缩机壳体之间的轴承壳体被省略。用于安装转子的轴承侧向地安置，即不在压缩机转子与涡轮机转子之间。

在权利要求8中限定了驱动系统。