DE102020208917A1 - Method for operating a rotating working machine, rotating working machine and fuel cell system with rotating working machine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer rotierenden Arbeitsmaschine (1), insbesondere eines Verdichters, bei dem wenigstens ein Lager der rotierenden Arbeitsmaschine mit Luft gekühlt wird, die zuvor mit Hilfe der rotierenden Arbeitsmaschine (1) verdichtet worden ist. Erfindungsgemäß wird zum Kühlen des Lagers ein Teilstrom der zuvor verdichteten Luft in einen Kühlpfad (2) abgezweigt, mit Hilfe einer in den Kühlpfad (2) integrierten Drossel (3) abgekühlt und dem Lager zugeführt.Die Erfindung betrifft ferner eine rotierende Arbeitsmaschine (1) sowie ein Brennstoffzellensystem (5) mit einer erfindungsgemäßen rotierenden Arbeitsmaschine (1).The invention relates to a method for operating a rotating machine (1), in particular a compressor, in which at least one bearing of the rotating machine is cooled with air which has previously been compressed using the rotating machine (1). According to the invention, to cool the bearing, a partial flow of the previously compressed air is branched off into a cooling path (2), cooled with the aid of a throttle (3) integrated into the cooling path (2) and fed to the bearing. The invention also relates to a rotating work machine (1) and a fuel cell system (5) with a rotating working machine (1) according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer rotierenden Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine rotierende Arbeitsmaschine sowie ein Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen rotierenden Arbeitsmaschine.The invention relates to a method for operating a rotating machine according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a rotating machine and a fuel cell system with a rotating machine according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Brennstoffzellensysteme benötigen Sauerstoff, der in einer Brennstoffzelle des Systems mit Wasserstoff zu Wasser bzw. Wasserdampf reagiert. Auf diese Weise wird durch elektrochemische Wandlung eine elektrische Leistung erzeugt, die als Antriebsenergie, beispielsweise zum Antrieb eines Fahrzeugs, genutzt werden kann. Als Sauerstoffquelle dient üblicherweise Umgebungsluft, die der Brennstoffzelle mittels eines Luftverdichtungssystems zugeführt wird, da der Prozess einen bestimmten Luftmassenstrom und ein bestimmtes Druckniveau erfordert. Das Luftverdichtungssystem umfasst in der Regel einen hochdrehenden Verdichter als rotierende Arbeitsmaschine mit mindestens einem auf einer Welle angeordneten Verdichterrad, das elektromotorisch angetrieben wird. Zur Energierückgewinnung kann auf der Welle ein Turbinenrad angeordnet sein, dem abströmende feuchte Luft zugeführt wird.Fuel cell systems require oxygen, which reacts with hydrogen in a fuel cell of the system to form water or water vapor. In this way, electrical power is generated by electrochemical conversion, which can be used as drive energy, for example to drive a vehicle. Ambient air, which is supplied to the fuel cell by means of an air compression system, usually serves as the source of oxygen, since the process requires a specific air mass flow rate and a specific pressure level. The air compression system usually includes a high-speed compressor as a rotating work machine with at least one compressor wheel arranged on a shaft, which is driven by an electric motor. For energy recovery, a turbine wheel can be arranged on the shaft, to which moist air flowing out is supplied.

Verdichter, die der Luftversorgung von Brennstoffzellensysteme dienen, weisen in der Regel Folienluftlager auf, um das System ölfrei zu halten. Folienluftlager erzeugen jedoch Luftreibungsverluste und werden daher mit Hilfe von zusätzlicher Luft gekühlt. Hierzu werden üblicherweise etwa 5 bis 10 % der verdichteten Luft für die Kühlung abgezweigt. Diese abgezweigte Luftmenge steht anschließend für den Prozess in der Brennstoffzelle nicht mehr zur Verfügung und setzt somit den Wirkungsgrad des Verdichters herab. Damit die abgezweigte verdichtete Luft, die Temperaturen bis zu 200°C erreichen kann, überhaupt Kühlleistung erbringen kann, wird sie zuvor selber gekühlt, vorzugsweise auf eine Temperatur unter 120°C. In der Regel wird hierzu die Kühlluft hinter einem Ladeluftkühler des Brennstoffzellensystems abgezweigt. Der zusätzliche Kühlbedarf muss bei der Auslegung des Ladeluftkühlers berücksichtigt werden. Zudem muss eine zusätzliche Leitung vorgesehen werden, mittels welches die Kühlluft dem Verdichter zugeführt werden kann.Compressors, which are used to supply air to fuel cell systems, usually have film air bearings to keep the system free of oil. However, foil air bearings generate air friction losses and are therefore cooled with the help of additional air. For this purpose, around 5 to 10% of the compressed air is usually diverted for cooling. This diverted amount of air is then no longer available for the process in the fuel cell and thus reduces the efficiency of the compressor. So that the compressed air that is branched off, which can reach temperatures of up to 200°C, can provide cooling capacity at all, it is itself cooled beforehand, preferably to a temperature below 120°C. For this purpose, the cooling air is usually diverted behind a charge air cooler of the fuel cell system. The additional cooling requirement must be taken into account when designing the charge air cooler. In addition, an additional line must be provided, by means of which the cooling air can be fed to the compressor.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Kühlung einer rotierenden Arbeitsmaschine, insbesondere eines Verdichters, dahingehend zu optimieren, dass die Arbeitsmaschine effizienter betrieben werden kann.Proceeding from the prior art mentioned above, the object of the present invention is to optimize the cooling of a rotating work machine, in particular a compressor, such that the work machine can be operated more efficiently.

Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie die rotierende Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 4 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Darüber hinaus wird ein Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen rotierenden Arbeitsmaschine angegeben.To solve the problem, the method with the features of claim 1 and the rotating machine with the features of claim 4 are proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the respective dependent claims. In addition, a fuel cell system with a rotating work machine according to the invention is specified.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben einer rotierenden Arbeitsmaschine, insbesondere eines Verdichters, wird wenigstens ein Lager der rotierenden Arbeitsmaschine mit Luft gekühlt, die zuvor mit Hilfe der rotierenden Arbeitsmaschine verdichtet worden ist. Erfindungsgemäß wird zum Kühlen des Lagers ein Teilstrom der zuvor verdichteten Luft in einen Kühlpfad abgezweigt, mit Hilfe einer in den Kühlpfad integrierten Drossel abgekühlt und dem Lager zugeführt.In the proposed method for operating a rotating working machine, in particular a compressor, at least one bearing of the rotating working machine is cooled with air that has previously been compressed using the rotating working machine. According to the invention, to cool the bearing, a partial flow of the previously compressed air is branched off into a cooling path, cooled with the aid of a throttle integrated into the cooling path and fed to the bearing.

Die Erfindung macht sich den aus der Thermodynamik bekannten Joule-Thomson-Effekt zunutze. Dieser bezeichnet eine Temperaturänderung eines Gases bei einer isenthalpen Druckminderung. Die Richtung der Temperaturänderung und ihr Ausmaß werden durch die zwischen den Gasmolekülen herrschenden Kräfte bestimmt, die anziehend oder abstoßend sein können. Wird ein Gas, wie beispielsweise Luft, entspannt, kühlt es ab. Die Entspannung wird vorliegend mit Hilfe einer in den Kühlpfad integrierten Drossel erzielt. Das Verfahren kann somit vergleichsweise einfach und kostengünstig umgesetzt werden.The invention makes use of the Joule-Thomson effect, which is known from thermodynamics. This describes a temperature change of a gas with an isenthalpic pressure reduction. The direction of the temperature change and its extent are determined by the forces between the gas molecules, which can be attractive or repulsive. When a gas, such as air, expands, it cools. In the present case, the relaxation is achieved with the aid of a throttle integrated in the cooling path. The method can thus be implemented in a comparatively simple and cost-effective manner.

Die über den Joule-Thomson-Effekt erzielte Abkühlung der abgezweigten verdichteten Luft verbessert die Kühlleistung, so dass der für die Lagerkühlung erforderliche Luftmassenstrom gesenkt werden kann. Das heißt, dass ein kleinerer Teilstrom der zuvor mit Hilfe der Arbeitsmaschine verdichteten Luft abgezweigt werden muss. Im Ergebnis kann somit die Effizienz der Arbeitsmaschine gesteigert werden.The cooling of the branched compressed air achieved via the Joule-Thomson effect improves the cooling performance, so that the air mass flow required for cooling the bearing can be reduced. This means that a smaller partial flow of the air previously compressed with the help of the working machine has to be branched off. As a result, the efficiency of the working machine can be increased.

Im Falle einer rotierenden Arbeitsmaschine bzw. eines Verdichters in einem Luftversorgungspfad eines Brennstoffzellensystems kann mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens der Ladeluftkühler entlastet werden. Denn der zur Lagerkühlung vorgesehene Teilstrom wird stromaufwärts des Ladeluftkühlers abgezweigt und nicht mehr dem Ladeluftkühler zugeführt. Der Ladeluftkühler kann demzufolge kleiner ausgelegt werden. Ferner können Leitungslängen eingespart werden, da die abgezweigte verdichtete Luft direkt stromabwärts der Arbeitsmaschine zum Lager geführt werden kann, das gekühlt werden soll. Alternativ kann auf eine zusätzliche Leitung zur Ausbildung des Kühlpfads gänzlich verzichtet werden, wenn der Kühlpfad einschließlich der Drossel in die Arbeitsmaschine integriert werden.In the case of a rotating work machine or a compressor in an air supply path of a fuel cell system, the charge air cooler can be relieved with the aid of the proposed method. This is because the partial flow provided for bearing cooling is branched off upstream of the intercooler and is no longer fed to the intercooler. As a result, the intercooler can be made smaller. Furthermore, line lengths can be saved since the compressed air that has been branched off can be routed directly downstream of the working machine to the bearing that is to be cooled. Alternatively, there is no need for an additional line to form the cooling path tet if the cooling path including the throttle are integrated into the driven machine.

Die in den Kühlpfad integrierte Drossel kann einen festen oder variablen Drosselquerschnitt aufweisen. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zum Abkühlen des abgezweigten Teilstroms eine Drossel mit variablem Drosselquerschnitt verwendet. Der Drosselquerschnitt ist in diesem Fall einstellbar und damit an den hierüber geführten Luftmassenstrom anpassbar.The throttle integrated into the cooling path can have a fixed or variable throttle cross section. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, a throttle with a variable throttle cross-section is used to cool the branched-off partial flow. In this case, the throttle cross-section is adjustable and can therefore be adapted to the air mass flow that is conducted over it.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Kühlpfad zur Kühlung mindestens eines weiteren Lagers und/oder einer weiteren Komponente, in mehrere Kühlpfade aufgeteilt wird. Bei den mehreren Lagern kann es sich beispielsweise um mindestens ein Radiallager und/oder mindestens ein Axiallager der rotierenden Arbeitsmaschine handeln. Die ggf. weitere zu kühlende Komponente kann beispielsweise ein Turbinenrad sein, das auf einer gemeinsamen Welle mit einem Verdichterrad der rotierenden Arbeitsmaschine angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Effizienz des vorgeschlagenen Kühlkonzepts gesteigert werden. Die Aufteilung des Kühlpfads in mehrere Kühlpfade erfolgt vorzugsweise stromabwärts der Drossel. Das heißt, dass die abgezweigte Luft erst abgekühlt und dann auf die mehreren Kühlpfade verteilt wird. Auf diese Weise muss nur eine Drossel vorgesehen werden.In a development of the invention, it is proposed that the cooling path for cooling at least one additional bearing and/or one additional component is divided into a plurality of cooling paths. The multiple bearings can be, for example, at least one radial bearing and/or at least one axial bearing of the rotating work machine. The possibly further component to be cooled can be, for example, a turbine wheel, which is arranged on a common shaft with a compressor wheel of the rotating working machine. In this way, the efficiency of the proposed cooling concept can be increased. The division of the cooling path into a plurality of cooling paths preferably takes place downstream of the throttle. That is, the branched air is first cooled and then distributed to the multiple cooling paths. In this way, only one throttle needs to be provided.

Die darüber hinaus zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagene rotierende Arbeitsmaschine umfasst wenigstens ein luftgekühltes Lager, insbesondere Luftlager. Erfindungsgemäß ist das Lager über einen Kühlpfad mit integrierter Drossel mit Kühlluft versorgbar. Bei der rotierenden Arbeitsmaschine kann es sich insbesondere um einen Verdichter, beispielsweise um einen in einem Luftversorgungspfad eines Brennstoffzellensystems angeordneten Verdichter, handeln.The rotating work machine that is also proposed to solve the task mentioned at the outset comprises at least one air-cooled bearing, in particular an air bearing. According to the invention, the bearing can be supplied with cooling air via a cooling path with an integrated throttle. The rotating working machine can in particular be a compressor, for example a compressor arranged in an air supply path of a fuel cell system.

Die vorgeschlagene rotierende Arbeitsmaschine weist alle zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Komponenten auf. Das heißt, dass mit der vorgeschlagenen Arbeitsmaschine die gleichen Vorteile erreichbar sind. Insbesondere kann der zur Lagerkühlung benötigte Luftmassenstrom gesenkt werden, so dass die Effizienz der rotierenden Arbeitsmaschine steigt. Insbesondere muss die zur Lagerkühlung benötigte verdichtete Luft nicht erst einem Ladeluftkühler oder einer anderen Kühleinrichtung zugeführt werden, da die Abkühlung der verdichteten Luft erfindungsgemäß mit Hilfe der Drossel bewirkt werden kann.The proposed rotating work machine has all the components necessary for carrying out the method according to the invention described above. This means that the same advantages can be achieved with the proposed work machine. In particular, the air mass flow required for bearing cooling can be reduced, so that the efficiency of the rotating work machine increases. In particular, the compressed air required for cooling the bearing does not first have to be fed to an intercooler or another cooling device, since the cooling of the compressed air can be effected according to the invention with the aid of the throttle.

Der Kühlpfad, über den dem Lager der rotierenden Arbeitsmaschine Kühlluft zugeführt wird, zweigt vorzugsweise von einem Luftversorgungspfad ab, in dem die rotierende Arbeitsmaschine angeordnet ist. Die Leitungswege könne somit kurzgehalten werden. Ggf. kann auf eine zusätzliche Leitung zur Ausbildung des Kühlpfads gänzlich verzichtet werden, wenn der Kühlpfad noch innerhalb der rotierenden Arbeitsmaschine von dem Luftversorgungspfad abzweigt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Luftversorgungspfad um einen Kathodenpfad eines Brennstoffzellensystems. Die Effizienzsteigerung der rotierenden Arbeitsmaschine kann in diesem Fall dazu genutzt werden, die Effizienz des Brennstoffzellensystems zu steigern.The cooling path, via which cooling air is supplied to the bearing of the rotating working machine, preferably branches off from an air supply path in which the rotating working machine is arranged. The cable routes can thus be kept short. If necessary, an additional line for forming the cooling path can be completely dispensed with if the cooling path branches off from the air supply path while still inside the rotating working machine. The air supply path is preferably a cathode path of a fuel cell system. In this case, the increase in efficiency of the rotating working machine can be used to increase the efficiency of the fuel cell system.

Die in den Kühlpfad integrierte Drossel kann einen festen oder variablen Drosselquerschnitt aufweisen. Bevorzugt weist die in den Kühlpfad integrierte Drossel einen variablen Drosselquerschnitt auf, so dass dieser einstellbar und an den jeweiligen Luftmassenstrom anpassbar ist, der über die Drossel geführt wird. Über den Drosselquerschnitt kann somit die Abkühlung der Luft beeinflusst werden.The throttle integrated into the cooling path can have a fixed or variable throttle cross section. The throttle integrated in the cooling path preferably has a variable throttle cross section, so that it can be adjusted and adapted to the respective air mass flow that is routed via the throttle. The cooling of the air can thus be influenced via the throttle cross section.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Kühlpfad einschließlich der Drossel in ein Gehäuse der Arbeitsmaschine integriert ist. Das heißt, dass der Kühlpfad keine zusätzliche Leitung benötigt. Alle erforderlichen Anschlüsse und Komponenten sind in die rotierende Arbeitsmaschine integriert, so dass diese unabhängig von der übrigen Systemverschaltung ist. Dies ermöglicht ein einfaches Nachrüsten bestehender Systeme, insbesondere bestehender Brennstoffzellensysteme, da am System selbst keine Änderungen vorgenommen werden müssen.Furthermore, it is proposed that the cooling path, including the throttle, be integrated into a housing of the working machine. This means that the cooling path does not require any additional line. All necessary connections and components are integrated in the rotating work machine, so that it is independent of the rest of the system circuitry. This makes it easy to retrofit existing systems, in particular existing fuel cell systems, since no changes need to be made to the system itself.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung teilt sich der Kühlpfad, vorzugsweise stromabwärts der Drossel, in mehrere Kühlpfade auf. Auf diese Weise können mehrere Lager der rotierenden Arbeitsmaschine und/oder mindestens eine weitere Komponente mit Hilfe der Kühlluft gekühlt werden. Die Aufteilung des Kühlpfads stromabwärts der Drossel besitzt den Vorteil, dass die Luft erst mit Hilfe der einen Drossel abgekühlt und dann auf die mehreren Kühlpfade verteilt wird.According to a preferred embodiment of the invention, the cooling path is divided into a plurality of cooling paths, preferably downstream of the throttle. In this way, several bearings of the rotating work machine and/or at least one additional component can be cooled using the cooling air. The division of the cooling path downstream of the throttle has the advantage that the air is first cooled with the aid of one throttle and then distributed over the multiple cooling paths.

Da die vorgeschlagene rotierende Arbeitsmaschine insbesondere zur Luftverdichtung in einem Brennstoffzellensystem eingesetzt werden kann, wird ferner ein Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen rotierenden Arbeitsmaschinevorgeschlagen bzw. einem Verdichter vorgeschlagen. Die Arbeitsmaschine ist in diesem Fall in einem Luftversorgungspfad, insbesondere Kathodenpfad, des Brennstoffzellensystems angeordnet und der Kühlpfad zweigt von dem Luftversorgungspfad ab. Die Abzweigung kann außerhalb oder innerhalb der rotierenden Arbeitsmaschine liegen. Beispielsweise können der Kühlpfad einschließlich der Drossel in ein Gehäuse der Arbeitsmaschine integriert sein. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Leitung zur Ausbildung des Kühlpfads benötigt wird. An die Systemverschaltung des Brennstoffzellensystems werden demnach keine besonderen Anforderungen gestellt.Since the proposed rotating working machine can be used in particular for air compression in a fuel cell system, a fuel cell system with a rotating working machine according to the invention or a compressor is also proposed. In this case, the working machine is arranged in an air supply path, in particular a cathode path, of the fuel cell system and the cooling path branches off from the air supply path. The branch can be outside or inside the rotating machine. For example, the cooling path, including the throttle, can be integrated into a housing of the working machine be oriented. This has the advantage that no additional line is required to form the cooling path. Accordingly, no special requirements are placed on the system interconnection of the fuel cell system.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems mit einer rotierenden Arbeitsmaschine und
  • 2 eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems mit einer rotierenden Arbeitsmaschine.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a schematic representation of a first fuel cell system according to the invention with a rotating machine and
  • 2 a schematic representation of a second fuel cell system according to the invention with a rotating machine.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Das in der 1 dargestellte Brennstoffzellensystem 5 weist mindestens eine Brennstoffzelle mit einer Kathode 7 und einer Anode 8 auf. Der Kathode 7 wird über einen Luftversorgungspfad 4 bzw. Kathodenpfad Luft als Sauerstofflieferant zugeführt. Die Anode 8 wird über einen Anodenpfad 9 mit Wasserstoff versorgt.That in the 1 The fuel cell system 5 shown has at least one fuel cell with a cathode 7 and an anode 8 . Air is supplied to the cathode 7 as an oxygen supplier via an air supply path 4 or cathode path. The anode 8 is supplied with hydrogen via an anode path 9 .

Die Luft wird der Umgebung entnommen und daher zunächst durch einen Luftfilter 10 geleitet. Anschließend wird die Luft mit Hilfe einer rotierenden Arbeitsmaschine 1 verdichtet. Diese wird vorliegend elektromotorisch angetrieben. Die verdichtete Luft gelangt dann über einen Wärmetauscher 11 und ein Ventil 12 zur Kathode 7. Aus der Kathode 7 austretendes Kathodenabgas wird über einen Kathodenabgaspfad 13 und ein Ventil 14.The air is taken from the environment and is therefore first passed through an air filter 10 . The air is then compressed using a rotating working machine 1 . In the present case, this is driven by an electric motor. The compressed air then reaches the cathode 7 via a heat exchanger 11 and a valve 12. Cathode exhaust gas exiting the cathode 7 is discharged via a cathode exhaust gas path 13 and a valve 14.

Der Wasserstoff wird in einem Tank 15 bevorratet, der über ein Ventil 16 absperrbar ist. Zur Temperierung des Wasserstoffs ist ein weiterer Wärmetauscher 17 im Anodenpfad 9 vorgesehen. Zur Druckregelung ist im Anodenpfad 9 ein Druckregler 18 angeordnet. Aus der Anode 8 austretendes Anodenabgas wird rezirkuliert, da dieses noch unverbrauchten Wasserstoffs enthält. Die Rezirkulation erfolgt über einen Rezirkulationspfad 19, in dem ein Rezirkulationsgebläse 20 zur aktiven Rezirkulation angeordnet ist. Das rezirkulierte Anodenabgas wird über eine im Anodenpfad 9 angeordnete Strahlpumpe 21 mit frischem Wasserstoff aus dem Tank 15 vermischt und erneut der Anode 8 zugeführt.The hydrogen is stored in a tank 15 which can be shut off via a valve 16 . A further heat exchanger 17 is provided in the anode path 9 for tempering the hydrogen. A pressure regulator 18 is arranged in the anode path 9 for pressure regulation. Anode exhaust gas exiting the anode 8 is recirculated since it still contains unused hydrogen. The recirculation takes place via a recirculation path 19 in which a recirculation fan 20 is arranged for active recirculation. The recirculated anode waste gas is mixed with fresh hydrogen from the tank 15 via a jet pump 21 arranged in the anode path 9 and fed back to the anode 8 .

Da sich im Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 das Anodenabgas mit Wasser bzw. Wasserdampf und Stickstoff anreichert, wird von Zeit zu Zeit der Anodenbereich gespült. Hierzu wird ein Spülventil 22 geöffnet. Wasser in flüssiger Form wird über einen Wasserabscheider 23 separiert und in einem Wasserbehälter 24 gesammelt. Zum Entleeren des Wasserbehälters 24 kann ein Drainventil 25 geöffnet werden.Since the anode waste gas is enriched with water or water vapor and nitrogen during operation of the fuel cell system 1, the anode area is flushed from time to time. For this purpose, a flushing valve 22 is opened. Water in liquid form is separated by a water separator 23 and collected in a water tank 24 . To empty the water tank 24, a drain valve 25 can be opened.

Da bei der elektrochemischen Wandlung von Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische Energie auch Wärme erzeugt wird, wird die mindestens eine Brennstoffzelle über eine Kühleinrichtung 26 gekühlt. Diese ist vorliegend an einen Kühlkreis 27 angebunden.Since heat is also generated during the electrochemical conversion of hydrogen and oxygen into electrical energy, the at least one fuel cell is cooled by a cooling device 26 . In the present case, this is connected to a cooling circuit 27 .

Die im Luftversorgungspfad 4 angeordnete rotierende Arbeitsmaschine 1 umfasst mindestens ein Lager (nicht dargestellt) zur drehbaren Lagerung eines Verdichterrads (nicht dargestellt) auf einer Welle 28 auf. Diese Lager muss gekühlt werden. Hierzu wird stromabwärts der Arbeitsmaschine 1 ein Teilstrom der verdichteten Luft von dem Luftversorgungspfad 4 in einen Kühlpfad 2 abgezweigt. In dem Kühlpfad 2 ist eine Drossel 3 zur Entspannung des abgezweigten Teilstroms integriert. Die Entspannung bewirkt, dass sich die Luft abkühlt und somit zur Lagerkühlung einsetzbar ist.The rotating working machine 1 arranged in the air supply path 4 comprises at least one bearing (not shown) for the rotatable mounting of a compressor wheel (not shown) on a shaft 28 . This camp needs to be refrigerated. For this purpose, a partial flow of the compressed air is branched off from the air supply path 4 into a cooling path 2 downstream of the working machine 1 . In the cooling path 2, a throttle 3 is integrated to expand the branched-off partial flow. The relaxation causes the air to cool down and can therefore be used for bearing cooling.

In der 2 ist ein beispielhaft weiteres Brennstoffzellensystem 5 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem der 1 lediglich dadurch, dass hier der Kühlpfad 2 einschließlich der Drossel 3 in ein Gehäuse 6 der rotierenden Arbeitsmaschine 1 integriert sind. Eine zusätzliche Leitung zur Ausbildung des Kühlpfads 2 kann somit entfallen.In the 2 a further fuel cell system 5 is shown as an example. This differs from that of 1 only in that here the cooling path 2 including the throttle 3 are integrated into a housing 6 of the rotating working machine 1 . An additional line for forming the cooling path 2 can thus be omitted.

Claims (9)

Verfahren zum Betreiben einer rotierenden Arbeitsmaschine (1), insbesondere eines Verdichters, bei dem wenigstens ein Lager der rotierenden Arbeitsmaschine mit Luft gekühlt wird, die zuvor mit Hilfe der rotierenden Arbeitsmaschine (1) verdichtet worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kühlen des Lagers ein Teilstrom der zuvor verdichteten Luft in einen Kühlpfad (2) abgezweigt, mit Hilfe einer in den Kühlpfad (2) integrierten Drossel (3) abgekühlt und dem Lager zugeführt wird.Method for operating a rotating working machine (1), in particular a compressor, in which at least one bearing of the rotating working machine is cooled with air which has previously been compressed with the aid of the rotating working machine (1), characterized in that for cooling the bearing a Partial flow of the previously compressed air is branched off into a cooling path (2), cooled with the aid of a throttle (3) integrated into the cooling path (2) and fed to the bearing. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abkühlen des abgezweigten Teilstroms eine Drossel (3) mit variablem Drosselquerschnitt verwendet wird.procedure after claim 1 , characterized in that a throttle (3) with a variable throttle cross-section is used to cool the branched-off partial flow. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlpfad (2) zur Kühlung mindestens eines weiteren Lagers und/oder einer weiteren Komponente, in mehrere Kühlpfade (2) aufgeteilt wird, vorzugsweise stromabwärts der Drossel (3).procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the cooling path (2) for cooling at least one further bearing and/or one further component is divided into a plurality of cooling paths (2), preferably downstream of the throttle (3). Rotierende Arbeitsmaschine (1), insbesondere Verdichter, umfassend wenigstens ein luftgekühltes Lager, insbesondere Luftlager, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager über einen Kühlpfad (2) mit integrierter Drossel (3) mit Kühlluft versorgbar ist.Rotating machine (1), in particular a compressor, comprising at least one air-cooled bearing, in particular an air bearing, characterized in that the bearing has a cooling path (2) with integrated throttle (3) can be supplied with cooling air. Arbeitsmaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlpfad (2) von einem Luftversorgungspfad (4) abzweigt, in dem die rotierende Arbeitsmaschine (1) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Luftversorgungspfad (4) ein Kathodenpfad eines Brennstoffzellensystems (5) ist.Working machine (1) after claim 4 , characterized in that the cooling path (2) branches off from an air supply path (4) in which the rotating working machine (1) is arranged, the air supply path (4) preferably being a cathode path of a fuel cell system (5). Arbeitsmaschine (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Kühlpfad (2) integrierte Drossel (3) einen variablen Drosselquerschnitt aufweist.Working machine (1) after claim 4 or 5 , characterized in that the in the cooling path (2) integrated throttle (3) has a variable throttle cross section. Arbeitsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlpfad (2) einschließlich der Drossel (3) in ein Gehäuse (6) der Arbeitsmaschine (1) integriert ist.Working machine (1) according to one of Claims 4 until 6 , characterized in that the cooling path (2) including the throttle (3) is integrated into a housing (6) of the working machine (1). Arbeitsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kühlpfad (2), vorzugsweise stromabwärts der Drossel (3), in mehrere Kühlpfade (2) aufteilt.Working machine (1) according to one of Claims 4 until 7 , characterized in that the cooling path (2), preferably downstream of the throttle (3), divided into several cooling paths (2). Brennstoffzellensystem (5) mit einer rotierenden Arbeitsmaschine (1), insbesondere Verdichter, nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Arbeitsmaschine (1) in einem Luftversorgungspfad (4), insbesondere Kathodenpfad, des Brennstoffzellensystems (5) angeordnet ist und der Kühlpfad (2) von dem Luftversorgungspfad (4) abzweigt.Fuel cell system (5) with a rotating working machine (1), in particular a compressor, according to one of Claims 5 until 9 wherein the working machine (1) is arranged in an air supply path (4), in particular a cathode path, of the fuel cell system (5) and the cooling path (2) branches off from the air supply path (4).
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