[发明专利]用于控制气态介质的喷射泵单元

说明书

本发明涉及一种用于控制气态介质、尤其是氢气的喷射泵单元(46)，所述喷射泵单元具有喷嘴(1)和混合管单元(30)，其中，所述混合管单元(30)具有纵轴线(48)并且所述喷嘴(1)具有纵轴线(18)。在此，所述混合管单元(48)的纵轴线(48)和所述喷嘴(1)的纵轴线(18)相对彼此具有角度(α)。

技术领域

本发明涉及一种用于控制气态介质、尤其是氢气的喷射泵单元，该喷射泵单元例如用于应用在具有燃料电池驱动器的车辆中。

背景技术

DE 10 2010 043 618 A1描述了一种用于控制气态介质、尤其是氢气的配量阀，其中，该配量阀包括阀壳体、喷射器单元、执行器和关闭元件。在阀壳体中构造有贯通开口，该贯通开口能够通过在阀座上的关闭元件释放或者闭锁。喷射器单元包括入流区域、吸入区域和混合管区域，向所述入流区域供应处在压力下的第一气态介质，在所述吸入区域上存在第二介质，第一和第二气态介质的混合物从所述混合管区域中逸出。贯通开口布置在喷射器单元的入流区域与吸入区域之间。

通过由配量阀和喷射泵组成的组合能够实现在燃料电池组件的阳极路径中的冲洗过程的优化。然而，将配量阀安装到喷射泵中的安装位置是受到限制的，因为喷射泵通常布置得与燃料电池堆垛的端板平行。由此，需要使在燃料电池堆垛的方向上从喷射泵中流出的气态介质(在这里是氢气)转向90°。由于所述转向，能够在喷射泵产生不对称的压力场，这能够导致对喷射泵的工作方式造成损坏。

发明内容

与此相对，根据本发明的用于控制气态介质、尤其是氢气的喷射泵单元具有以下优点：尽管已预确定喷射泵单元的安装位置，仍实现针对喷射泵单元的有效工作方式的经优化的流动。

为此，用于控制气态介质、尤其是氢气的喷射泵单元具有喷嘴和混合管单元，其中，混合管单元具有纵轴线并且喷嘴具有纵轴线。此外，该混合管单元的纵轴线和该喷嘴的纵轴线相对彼此具有角度α。

由于喷嘴在混合管单元中的非同轴布置，能够抵抗混合管单元的单侧流入，使得尽管存在流动偏转，在混合管单元中也不存在不对称的压力场。除了整个喷射泵单元的优化工作方式以外，这还导致燃料电池的高效工作方式。

在有利的第一扩展方案中设置，角度α在2°至5°之间。优化的角度值范围能够借助于数字流体力学计算或者说计算流体动力学(CFD)方法来求取。

在本发明的另一种构型方案中，有利地设置，所述混合管单元具有排出通道，该排出通道构造为在混合管单元的泵壳体中的横向孔并因此相对于混合管单元的纵轴线沿径向布置。因此，能够以简单的方式将来自喷射泵单元中的气态介质、例如氢气朝燃料电池的方向引导。

在有利的扩展方案中，喷嘴的纵轴线逆着排出通道的方向在混合管单元中倾斜。因此，能够使气态介质的压力场中的干扰最小化。为了进一步优化压力场，喷嘴的纵轴线也还能够枢转到另外的方向上。因此，尤其能够补偿由喷射泵单元的进流引起的干扰。

在本发明的另一构型中，有利地设置，混合管单元具有导流元件，该导流元件作为在混合管单元的端部上的盖元件构造在排出通道上并且集成到泵壳体中，由此，混合管单元中的气态介质流、优选氢气流能朝排出通道的方向偏转。因此，能够以简单的方式朝燃料电池的方向导向气态介质、尤其氢气。

在有利的扩展方案中，混合管单元具有泵壳体，在该泵壳体中构造有阶梯形的贯通孔，其中，所述喷嘴完全地被接收在混合管单元的贯通孔中。有利地，喷嘴具有模制部，该模制部伸入到混合管单元的吸入区域中。因此，能够优化气态介质在混合管单元内的流动。

在本发明的另一种构型方案中有利地设置，喷嘴布置在具有阀壳体的配量阀上并且与阀壳体固定连接。该配量阀能够将气态介质精确地配量到混合管单元中并且因此例如精确地配量到燃料电池的阳极区域中，使得能够实现整个系统的、例如燃料电池系统的优化工作方式。