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DE102022133510A1 - Jet pump and use of a jet pump in a fuel cell system - Google Patents

Jet pump and use of a jet pump in a fuel cell system
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DE102022133510A1
DE102022133510A1DE102022133510.0ADE102022133510ADE102022133510A1DE 102022133510 A1DE102022133510 A1DE 102022133510A1DE 102022133510 ADE102022133510 ADE 102022133510ADE 102022133510 A1DE102022133510 A1DE 102022133510A1
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DE
Germany
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jet pump
sensor
nozzle needle
fuel cell
actuator
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Application number
DE102022133510.0A
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German (de)
Inventor
Jan Pfannenmueller
Markus POPP
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Translated fromGerman

Eine Strahlpumpe (2), insbesondere zur Wasserstoffrezirkulation in einem Brennstoffzellensystem (1), umfasst eine verstellbare Düsennadel (13), wobei zur Verstellung der Düsennadel (13) ein Aktuator (3) und zur Erfassung der Position der Düsennadel (13) ein berührungslos arbeitender Sensor (25) vorgesehen ist.A jet pump (2), in particular for hydrogen recirculation in a fuel cell system (1), comprises an adjustable nozzle needle (13), wherein an actuator (3) is provided for adjusting the nozzle needle (13) and a contactless sensor (25) is provided for detecting the position of the nozzle needle (13).

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine zur Wasserstoffrezirkulation geeignete Strahlpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruch1. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Strahlpumpe in einem Brennstoffzellensystem.The invention relates to a jet pump suitable for hydrogen recirculation according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to the use of a jet pump in a fuel cell system.

Eine gattungsgemäße Strahlpumpe ist beispielsweise aus dem DokumentDE 10 2004 051 391 A1 bekannt, welches ein Brennstoffzufuhrsystem für ein Brennstoffzellensystem offenbart, wobei eine Rezirkulation von Wasserstoff vorgesehen ist. Innerhalb des bekannten Brennstoffzellensystems strömt frischer, in einem Tank bereitgehaltener Wasserstoff in eine Ejektor-Vakuumpumpe, das heißt Strahlpumpe, ein, welche zum Fördern und Mischen der verschiedenen, teils rezirkulierten Stoffströme vorgesehen ist. In der Ejektor-Vakuumpumpe ist eine Nadel in einer Düse mittels eines Schrittmotors verstellbar, um die gewünschte Mischung, welche einem Brennstoffzellenstapel zuzuführen ist, einzustellen. Zur Übernahme der erforderlichen Steuerungsfunktionen ist im Fall derDE 10 2004 051 391 A1 ein Controller vorhanden, welcher unter anderem mit einem Feuchtigkeitssensor, einem Temperatursensor und einem Wasserstoff-Konzentrationssensor verknüpft sein kann.A generic jet pump is known, for example, from the document EN 10 2004 051 391 A1 which discloses a fuel supply system for a fuel cell system, wherein a recirculation of hydrogen is provided. Within the known fuel cell system, fresh hydrogen held in a tank flows into an ejector vacuum pump, i.e. jet pump, which is provided for conveying and mixing the various, partially recirculated material flows. In the ejector vacuum pump, a needle in a nozzle is adjustable by means of a stepper motor in order to set the desired mixture which is to be fed to a fuel cell stack. In order to take over the necessary control functions, in the case of the EN 10 2004 051 391 A1 a controller is present, which can be linked to, among other things, a humidity sensor, a temperature sensor and a hydrogen concentration sensor.

Eine weitere Strahlpumpe, welche einem Brennstoffzellensystem zuzurechnen ist, ist in derUS 2014/0080016 A1 beschrieben. Auch diese Strahlpumpe stellt einen Ejektor mit variabler Strömungsrate dar, welcher einen primären Einlass für frischen, unter Hochdruck vorgehaltenen Wasserstoff und einen sekundären Einlass für rezirkulierenden Wasserstoff aufweist. Im Vergleich zu dem frischen Wasserstoff, das heißt Hochdruck-Wasserstoffgas, steht der rezirkulierende Wasserstoff unter deutlich niedrigerem Druck und wird dementsprechend als Niederdruck-Wasserstoffgas bezeichnet. Das Mischungsverhältnis zwischen Hochdruck- und Niederdruck-Wasserstoffgas ist mit Hilfe einer in der Strahlpumpe verschiebbaren Düsennadel variierbar, wobei als Mittel zur Verstellung der Düsennadel auch in derUS 2014/0060016 A1 ein elektrischer Schrittmotor vorgeschlagen wird.Another jet pump, which is associated with a fuel cell system, is in the US 2014/0080016 A1 This jet pump is also an ejector with a variable flow rate, which has a primary inlet for fresh hydrogen held under high pressure and a secondary inlet for recirculating hydrogen. In comparison to the fresh hydrogen, i.e. high-pressure hydrogen gas, the recirculating hydrogen is under significantly lower pressure and is therefore referred to as low-pressure hydrogen gas. The mixing ratio between high-pressure and low-pressure hydrogen gas can be varied using a nozzle needle that can be moved in the jet pump, with the means for adjusting the nozzle needle also being in the US2014/0060016 A1 an electric stepper motor is proposed.

Eine in derDE 10 2018 213 327 A1 beschriebene Ventil-Strahlpumpenanordnung, welche ebenfalls zur Verwendung in einem Brennstoffzellen-System vorgesehen ist, umfasst ein als Proportionalventil ausgebildetes Dosierventil, mit welchem Wasserstoff als Treibmedium einer Strahlpumpe zuführbar ist.One in the EN 10 2018 213 327 A1 The valve jet pump arrangement described, which is also intended for use in a fuel cell system, comprises a metering valve designed as a proportional valve, with which hydrogen can be supplied as a driving medium to a jet pump.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelte, insbesondere zur Wasserstoffrezirkulation verwendbare, sich durch eine besonders hohe Betriebssicherheit bei zugleich kompaktem Aufbau auszeichnende Strahlpumpe anzugeben.The invention is based on the object of specifying a jet pump which is further developed compared to the cited prior art, which can be used in particular for hydrogen recirculation and which is characterized by a particularly high level of operational reliability and at the same time has a compact design.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Strahlpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Gemäß Anspruch 1 ist die Strahlpumpe insbesondere zur Wasserstoffrezirkulation in einem Brennstoffzellensystem verwendbar.This object is achieved according to the invention by a jet pump having the features of claim 1. According to claim 1, the jet pump can be used in particular for hydrogen recirculation in a fuel cell system.

Die anmeldungsgemäße Strahlpumpe umfasst eine verstellbare Düsennadel, womit der Düsenaustrittsquerschnitt verstellbar ist, wobei zur Verstellung der Düsennadel ein Aktuator und zur Erfassung der Position der Düsennadel ein berührungslos arbeitender Sensor vorgesehen ist. Der Sensor ist damit zur direkten Nadelhubüberwachung ausgebildet.The jet pump according to the application comprises an adjustable nozzle needle, with which the nozzle outlet cross-section can be adjusted, with an actuator being provided for adjusting the nozzle needle and a contactless sensor being provided for detecting the position of the nozzle needle. The sensor is thus designed for direct needle stroke monitoring.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Anodenseite einer Brennstoffzelle in der Regel überstöchiometrisch mit Wasserstoff versorgt wird, was bekanntermaßen mit einer Wasserstoffrezirkulation realisierbar ist. Eine Strahlpumpe bietet als passive Einheit eine einfache Möglichkeit, einen Teil des Wasserstoffs zu rezirkulieren. Da Strahlpumpen typischerweise einen eng begrenzten Arbeitsbereich haben, erfordert ein großer Arbeitsbereich des Brennstoffzellensystems einen verstellbaren Düsenaustrittsquerschnitt. Die Überwachung der Einstellung der Düsennadel mittels des vorgeschlagenen Sensor stellt eine praktikable, auch für ungünstige, beispielsweise starke Vibrationen und/oder Temperaturschwankungen einschließende Umgebungsbedingungen geeignete Methode dar, die Strahlpumpe des Brennstoffzellensystems im gesamten Arbeitsbereich zu überwachen.The invention is based on the idea that the anode side of a fuel cell is usually supplied with hydrogen in excess of stoichiometric amounts, which is known to be feasible with hydrogen recirculation. A jet pump as a passive unit offers a simple way of recirculating part of the hydrogen. Since jet pumps typically have a narrowly limited working range, a large working range of the fuel cell system requires an adjustable nozzle outlet cross-section. Monitoring the setting of the nozzle needle using the proposed sensor represents a practical method of monitoring the jet pump of the fuel cell system in the entire working range, even under unfavorable environmental conditions, for example those involving strong vibrations and/or temperature fluctuations.

Bei dem Sensor kann es sich insbesondere um einen magnetisch vorgespannten Hall-Sensor handeln. Ein solcher Sensor verwendet ein stromdurchflossenes Halbleiter-Element, das durch einen ortsfesten Permanentmagneten zu jeder Zeit magnetisch vorgespannt ist. Das Halbleiter-Element befindet sich hierbei zwischen dem Permanentmagneten und demjenigen Element, dessen Bewegung und/oder Positionierung detektiert werden soll, im vorliegenden Fall also der Düsennadel oder einem starr mit der Düsennadel gekoppelten Element.The sensor can in particular be a magnetically prestressed Hall sensor. Such a sensor uses a semiconductor element through which current flows and which is magnetically prestressed at all times by a stationary permanent magnet. The semiconductor element is located between the permanent magnet and the element whose movement and/or positioning is to be detected, in this case the nozzle needle or an element rigidly coupled to the nozzle needle.

Hall-Sensoren, die zur Verwendung in Getrieben von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, sind beispielsweise in den DokumentenDE 10 2008 000 943 B4 undWO 2006/047667 A2 beschrieben.Hall sensors intended for use in motor vehicle transmissions are described, for example, in the documents EN 10 2008 000 943 B4 and WO 2006/047667 A2 described.

DieDE 10 2015 206 678 schlägt die Anwendung eine Hall-Sensors in einem Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs vor. Bei dem Hall-Sensor handelt es sich in diesem Fall um einen Drehwinkelsensor.The EN 10 2015 206 678 The application proposes a Hall sensor in an actuator for a rear axle steering of a motor vehicle. In this case, the Hall sensor is a rotation angle sensor.

DieEP 0 548 391 B1 beschreibt einen offsetkompensierten Hall-Sensor, welcher mehrere Hall-Elemente umfasst. Ein mögliches, von einem Wafer ausgehendes Verfahren zur Herstellung eines Hall-Sensors ist in derDE 10 2015 202 871 A1 offenbart.The EP 0 548 391 B1 describes an offset-compensated Hall sensor which comprises several Hall elements. A possible method for producing a Hall sensor starting from a wafer is described in the EN 10 2015 202 871 A1 disclosed.

Aus derWO 2010/057758 A1 ist eine Vorrichtung zur Erkennung von Schaltzuständen eines beweglichen Schaltungs- und Stellelementes bekannt. Diese Vorrichtung umfasst einen Sensor in Form eines Wirbelstromsensors oder eines magnetisch vorgespannten Hall-Sensors.From the WO 2010/057758 A1 A device for detecting switching states of a movable switching and actuating element is known. This device comprises a sensor in the form of an eddy current sensor or a magnetically biased Hall sensor.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der anmeldungsgemäßen Strahlpumpe ist der Sensor, insbesondere Hall-Sensor, raumsparend in ein Gehäusebauteil eingebaut, in welchem sich auch eine Düsennadellagerung, das heißt Lagerung der in ihrer Längsrichtung verstellbaren Düsennadel, befindet. Hierbei kann der Sensor insbesondere dichtungslos in das Gehäusebauteil, welches als Multifunktionsbauteil ausgebildet ist, eingesetzt sein.According to a possible embodiment of the jet pump according to the application, the sensor, in particular a Hall sensor, is installed in a space-saving manner in a housing component in which a nozzle needle bearing, i.e. bearing of the nozzle needle adjustable in its longitudinal direction, is also located. In this case, the sensor can be inserted in the housing component, which is designed as a multifunctional component, in particular without a seal.

Optional ist der Sensor im Gehäusebauteil verklebt. Auch eine Umspritzung des Sensors mit Kunststoff kommt in Betracht. In allen Fällen ist der Sensor unbeweglich und von der Düsennadel zumindest minimal beabstandet in der Strahlpumpe angeordnet.Optionally, the sensor is glued into the housing component. It is also possible to overmold the sensor with plastic. In all cases, the sensor is immobile and is arranged in the jet pump at least a minimal distance from the nozzle needle.

Als Aktuator zur Verstellung der Düsennadel ist insbesondere ein elektromechanischer Aktuator geeignet. Beispielsweise umfasst der Aktuator einen Spindeltrieb, wobei dieser in beliebiger an sich bekannter Weise, zum Beispiel als einfaches Bewegungsgewinde oder als Kugelgewindetrieb, ausgebildet sein kann. Ebenso ist ein Hubmagnet als Aktuator geeignet.An electromechanical actuator is particularly suitable as an actuator for adjusting the nozzle needle. For example, the actuator comprises a spindle drive, which can be designed in any known manner, for example as a simple motion thread or as a ball screw drive. A lifting magnet is also suitable as an actuator.

Zusätzlich zum Sensor, welcher die Position und/oder Verstellung der Düsennadel berührungslos detektiert, kann die Strahlpumpe weitere Sensorik aufweisen. Beispielhaft ist ein Drucksensor auf der Ausgangsseite der Strahlpumpe zu nennen.In addition to the sensor, which detects the position and/or adjustment of the nozzle needle without contact, the jet pump can have additional sensors. One example is a pressure sensor on the outlet side of the jet pump.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, jeweils in vereinfachter Schnittdarstellung:

  • 1 eine Strahlpumpe für ein Brennstoffzellensystem in einer ersten Einstellung,
  • 2 die Strahlpumpe nach1 in einer zweiten Einstellung.
An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. These show, in simplified sectional representation:
  • 1 a jet pump for a fuel cell system in a first setting,
  • 2 the jet pump after 1 in a second setting.

Ein in den Figuren nur ansatzweise dargestelltes Brennstoffzellensystem 1, welches auch als Brennstoffzellenanordnung bezeichnet wird, weist eine Vielzahl nicht dargestellter, aufeinander gestapelter Brennstoffzellen auf und ist insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeignet. Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst eine Strahlpumpe 2, mittels welcher rezirkulierender, überstöchiometrisch bereitgestellter Wasserstoff mit frischem, unter vergleichsweise hohem Druck stehendem Wasserstoff gemischt wird. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Brennstoffzellensystems 1 sowie der zum Fördern und Mischen von Fluiden genutzten Strahlpumpe 2 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.A fuel cell system 1, which is only partially shown in the figures and is also referred to as a fuel cell arrangement, has a large number of fuel cells (not shown) stacked on top of one another and is particularly suitable for use in a motor vehicle. The fuel cell system 1 comprises a jet pump 2, by means of which recirculating hydrogen provided in excess of stoichiometric amounts is mixed with fresh hydrogen under comparatively high pressure. With regard to the basic function of the fuel cell system 1 and the jet pump 2 used to convey and mix fluids, reference is made to the prior art cited at the beginning.

Die Strahlpumpe 2 ist aufgebaut aus einem Aktuator 3, im vorliegenden Fall in Form eines Hubmagneten, und einem Düsenabschnitt 4. Der Düsenabschnitt 4 wiederum setzt sich zusammen aus einem Düsenmodul 5, welches an den Aktuator 3 grenzt und einem Mischmodul 6, aus welchem der teilweise rezirkulierte Wasserstoff, der der Anodenseite der Brennstoffzellen zuzuführen ist, ausströmt.The jet pump 2 is constructed from an actuator 3, in the present case in the form of a lifting magnet, and a nozzle section 4. The nozzle section 4 in turn is composed of a nozzle module 5, which borders on the actuator 3, and a mixing module 6, from which the partially recirculated hydrogen, which is to be supplied to the anode side of the fuel cells, flows out.

Im Mischmodul 6 befindet sich, im dargestellten Ausführungsbeispiel direkt angrenzend an das Düsenmodul 5, ein Rezirkulationseinlass 7, das heißt saugseitiger Einlass, durch welchen aus den Brennstoffzellen ausgeleiteter Wasserstoff in Richtung eines Bereichs strömt, welcher als Strahlpumpeneinlass 8 bezeichnet wird. Der Strahlpumpeneinlass 8 befindet sich unmittelbar stromabwärts einer Düse 9 der Strahlpumpe 2. In stromabwärtiger Richtung verjüngt sich der Strahlpumpeneinlass 8 zu einem Mischrohr 10, welches in einen Diffusor 11 übergeht.In the mixing module 6, in the illustrated embodiment directly adjacent to the nozzle module 5, there is a recirculation inlet 7, i.e. a suction-side inlet, through which hydrogen discharged from the fuel cells flows in the direction of an area referred to as the jet pump inlet 8. The jet pump inlet 8 is located immediately downstream of a nozzle 9 of the jet pump 2. In the downstream direction, the jet pump inlet 8 tapers to a mixing tube 10, which merges into a diffuser 11.

Ein im Bereich des Diffusors 11, das heißt am Auslass zum Brennstoffzellenstapel, angebrachter Drucksensor ist mit 12 bezeichnet. Der Drucksensor 12 wird insbesondere genutzt, um die Einstellung einer Düsennadel 13 zu variieren, welche mittels des Aktuators 3 verstellbar ist und mehr oder weniger weit in die Düse 9 ragt. Der durch die Düse 9 dem Strahlpumpeneinlass 8 zugeführte Wasserstoff wird durch einen Zuleitungskanal 14, welcher im Düsenmodul 5 ausgebildet ist, geleitet.A pressure sensor mounted in the area of the diffuser 11, i.e. at the outlet to the fuel cell stack, is designated by 12. The pressure sensor 12 is used in particular to vary the setting of a nozzle needle 13, which is adjustable by means of the actuator 3 and extends more or less far into the nozzle 9. The hydrogen supplied through the nozzle 9 to the jet pump inlet 8 is guided through a supply channel 14, which is formed in the nozzle module 5.

Der Zuleitungskanal 14 durchzieht ein mit 20 bezeichnetes Multifunktionsbauteil, welches vereinfachend auch als Gehäusebauteil bezeichnet wird. Im an das Düsenmodul 5 angebauten Aktuator 3 ist eine Gehäusebelüftung 15 ausgebildet. Die Gehäusebelüftung 15 umgibt eine Spule 17 des Aktuators 3. Zwischen ein im Wesentlichen zylindrisches Aktuatorgehäuse 21 und die Spule 17 ist eine Stützhülse 16 eingesetzt. Zur Abdichtung zwischen dem Aktuator 3 und dem Gehäusebauteil 20 ist eine Dichtmembran 24 vorgesehen. Ein Ummantelungsbauteil 22 umschließt das Aktuatorgehäuse 21 und kontaktiert mit einem Flansch 27 das Gehäusebauteil 20 und zugleich die Dichtmembran 24.The supply channel 14 runs through a multifunctional component designated 20, which is also referred to as a housing component for simplicity. A housing ventilation 15 is formed in the actuator 3 attached to the nozzle module 5. The housing ventilation 15 surrounds a coil 17 of the actuator 3. A support sleeve 16 is inserted between a substantially cylindrical actuator housing 21 and the coil 17. A sealing membrane 24 is provided for sealing between the actuator 3 and the housing component 20. A casing component 22 encloses the actuator housing 21 and contacts the housing component 20 and at the same time the sealing membrane 24 with a flange 27.

Die Düsennadel 13 befindet sich nach1 in einer Einstellung, welche einen weiten Düsenöffnungsquerschnitt freigibt. Zum Vergleich zeigt die2 eine Einstellung mit verengtem Düsenöffnungsquerschnitt. Die Düsennadel 13 ist durch eine Rückstellfeder 18, welcher in Form einer Schraubenfeder die Düsennadel 13 konzentrisch umgibt, in Richtung ihrer Offenstellung belastet. Hierbei ist die Rückstellfeder 18 zwischen eine ringscheibenförmige Oberfläche des Gehäusebauteil 20 und ein scheibenförmiges Fußteil 28 der Düsennadel 13 gespannt.The nozzle needle 13 is located after 1 in a setting that allows a wide nozzle opening cross-section. For comparison, the 2 a setting with a narrowed nozzle opening cross-section. The nozzle needle 13 is loaded in the direction of its open position by a return spring 18, which concentrically surrounds the nozzle needle 13 in the form of a helical spring. The return spring 18 is stretched between an annular disk-shaped surface of the housing component 20 and a disk-shaped base part 28 of the nozzle needle 13.

Zur Lagerung der Düsennadel 13 im Gehäusebauteil 20 ist eine Düsennadellagerung 19 in Form einer Gleitlagerung, die die beim Betrieb der Strahlpumpe 20 erforderlichen axialen Verstellbewegungen der Düsennadel 13 ermöglicht, vorgesehen. Bei maximal geöffneter Düse 9, wie in1 skizziert, liegt ein Anschlagring 29, welcher einstückig mit der übrigen Düsennadel 13 verbunden ist, an einer Stirnfläche der Düsennadellagerung 19 an. Alternativ könnte der Anschlagring 29 als gesondertes, fest mit der Düsennadel 13 verbundenes, zum Beispiel aufgepresstes, Bauteil ausgebildet sein. Analoges gilt für die Gestaltung des durch Bestromung der Spule 17 verschiebbaren Fußteils 28 der Düsennadel 13, welches im Ausführungsbeispiel die Dichtmembran 24 kontaktiert.A nozzle needle bearing 19 in the form of a plain bearing is provided for mounting the nozzle needle 13 in the housing component 20, which enables the axial adjustment movements of the nozzle needle 13 required during operation of the jet pump 20. When the nozzle 9 is opened to the maximum, as in 1 As outlined, a stop ring 29, which is integrally connected to the rest of the nozzle needle 13, rests against an end face of the nozzle needle bearing 19. Alternatively, the stop ring 29 could be designed as a separate component that is firmly connected to the nozzle needle 13, for example pressed on. The same applies to the design of the base part 28 of the nozzle needle 13, which can be moved by energizing the coil 17 and which contacts the sealing membrane 24 in the exemplary embodiment.

Das Mischmodul 6, welches sich auf der dem Aktuator 3 gegenüberliegenden Seite des Gehäusebauteils 20 befindet, weist ein den Diffusor umgebendes zylindrisches Gehäusemodul 23 auf welches im vorliegenden Fall auf einen Ansatzstutzen 30 des Gehäusebauteils 20 aufgesetzt ist. Zwischen das als Multifunktionsbauteil ausgebildete Gehäusebauteil 20 und das geometrisch einfacher gestaltete Gehäusemodul 23 ist ein Dichtring 31 eingesetzt.The mixing module 6, which is located on the side of the housing component 20 opposite the actuator 3, has a cylindrical housing module 23 surrounding the diffuser, which in the present case is placed on a connecting piece 30 of the housing component 20. A sealing ring 31 is inserted between the housing component 20, which is designed as a multifunctional component, and the geometrically simpler housing module 23.

Orthogonal zur Mittelachse der Düsennadel 13 sowie des Aktuators 3 und damit der gesamten Strahlpumpe 2 ist ein Sensor 25 in Form eines magnetisch vorgespannten Hall-Sensors in das Gehäusebauteil 20 eingesetzt. Eine an den Sensor 25 angeschlossene Leitung ist mit 26 bezeichnet. Im vorliegenden Fall sind keine gesonderten mechanischen Mittel zur Befestigung des Sensors 25 vorhanden. Vielmehr ist der Sensor 25 reibschlüssig in einer Ausnehmung des Gehäusebauteils 20, welche sich parallel zum Zuleitungskanal 14 erstreckt, fixiert. In nicht dargestellter Weise kann eine Verklebung oder Umspritzung des Sensors 25 vorgesehen sein.A sensor 25 in the form of a magnetically prestressed Hall sensor is inserted into the housing component 20 orthogonally to the center axis of the nozzle needle 13 and the actuator 3 and thus of the entire jet pump 2. A line connected to the sensor 25 is designated 26. In the present case, there are no separate mechanical means for fastening the sensor 25. Instead, the sensor 25 is fixed in a frictionally locked manner in a recess in the housing component 20, which extends parallel to the supply channel 14. In a manner not shown, the sensor 25 can be glued or overmolded.

Bereits aufgrund des kragenartigen Anschlagrings 29 weicht die Düsennadel 13 von einer rein zylindrischen Form ab. Damit sind Konturen vorhanden, welche durch den Sensor 25 berührungslos detektierbar sind. In nicht dargestellter Weise können mehrere Sensoren 25 der in den1 und2 skizzierten Art in das Gehäusebauteil 20 eingesteckt sein. Hierbei können die Sensoren 25 - mit Blickrichtung längs der Mittelachse der Strahlpumpe 2 - die Düsennadel 13 sternförmig umgeben, während die einzelnen Sensoren 25 in Längsrichtung der genannten Achse gegeneinander versetzt angeordnet sind. Insgesamt ist damit eine kontaktlose Detektion der Einstellung der Düsennadel 13 mit praktisch beliebiger, auf den Anwendungsfall abgestimmter Ortsauflösung möglich.The collar-like stop ring 29 alone means that the nozzle needle 13 deviates from a purely cylindrical shape. This means that contours are present which can be detected without contact by the sensor 25. In a manner not shown, several sensors 25 of the 1 and 2 be inserted into the housing component 20 in the manner outlined. The sensors 25 can surround the nozzle needle 13 in a star shape - viewed along the central axis of the jet pump 2 - while the individual sensors 25 are arranged offset from one another in the longitudinal direction of the axis mentioned. Overall, this enables contactless detection of the setting of the nozzle needle 13 with practically any spatial resolution tailored to the application.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
BrennstoffzellensystemFuel cell system
22
StrahlpumpeJet pump
33
Aktuator, HubmagnetActuator, lifting magnet
44
DüsenabschnittNozzle section
55
DüsenmodulNozzle module
66
MischmodulMixing module
77
RezirkulationseinlassRecirculation inlet
88th
StrahlpumpeneinlassJet pump inlet
99
Düsejet
1010
MischrohrMixing tube
1111
DiffusorDiffuser
1212
DrucksensorPressure sensor
1313
DüsennadelNozzle needle
1414
ZuleitungskanalSupply channel
1515
GehäusebelüftungCase ventilation
1616
StützhülseSupport sleeve
1717
SpuleKitchen sink
1818
RückstellfederReturn spring
1919
DüsennadellagerungNozzle needle bearing
2020
Gehäusebauteil, MultifunktionsbauteilHousing component, multifunctional component
2121
AktuatorgehäuseActuator housing
2222
UmmantelungsbauteilSheathing component
2323
zylindrisches Gehäusemodulcylindrical housing module
2424
DichtmembranSealing membrane
2525
Sensor, Hall-SensorSensor, Hall sensor
2626
LeitungLine
2727
Flanschflange
2828
FußteilFoot part
2929
AnschlagringStop ring
3030
AnsatzstutzenAttachment nozzle
3131
DichtringSealing ring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

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Strahlpumpe (2), umfassend eine verstellbare Düsennadel (13),dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung der Düsennadel (13) ein Aktuator (3) und zur Erfassung der Position der Düsennadel (13) ein berührungslos arbeitender Sensor (25) vorgesehen ist.Jet pump (2) comprising an adjustable nozzle needle (13),characterized in that an actuator (3) is provided for adjusting the nozzle needle (13) and a contactless sensor (25) is provided for detecting the position of the nozzle needle (13).Strahlpumpe (2) nachAnspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (25) als magnetisch vorgespannter Hall-Sensor ausgebildet ist.Jet pump (2) after Claim 1 ,characterized in that the sensor (25) is designed as a magnetically biased Hall sensor.Strahlpumpe (2) nachAnspruch 1 oder2,dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (25) in ein Gehäusebauteil (20) eingebaut ist, in welchem sich auch eine Düsennadellagerung (19) befindet.Jet pump (2) after Claim 1 or 2 ,characterized in that the sensor (25) is installed in a housing component (20) in which a nozzle needle bearing (19) is also located.Strahlpumpe (2) nachAnspruch 3,dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (25) dichtungslos in das Gehäusebauteil (20) eingesetzt ist.Jet pump (2) after Claim 3 ,characterized in that the sensor (25) is inserted into the housing component (20) without a seal.Strahlpumpe (2) nachAnspruch 3 oder4,dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (25) im Gehäusebauteil (20) verklebt ist.Jet pump (2) after Claim 3 or 4 ,characterized in that the sensor (25) is glued in the housing component (20).Strahlpumpe (2) nach einem derAnsprüche 1 bis5,dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (25) umspritzt ist.Jet pump (2) according to one of the Claims 1 until 5 ,characterized in that the sensor (25) is overmolded.Strahlpumpe (2) nach einem derAnsprüche 1 bis6,dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (3) einen Spindeltrieb umfasst.Jet pump (2) according to one of the Claims 1 until 6 ,characterized in that the actuator (3) comprises a spindle drive.Strahlpumpe (2) nach einem derAnsprüche 1 bis6,dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (3) als Hubmagnet ausgebildet ist.Jet pump (2) according to one of the Claims 1 until 6 ,characterized in that the actuator (3) is designed as a lifting magnet.Strahlpumpe (2) nach einem derAnsprüche 1 bis8,gekennzeichnet durch einen ausgangsseitigen Drucksensor (12).Jet pump (2) according to one of the Claims 1 until 8th ,characterized by an output-side pressure sensor (12).Verwendung einer Strahlpumpe (2) nachAnspruch 1 zur Wasserstoffrezirkulation in einem Brennstoffzellensystem (1).Use of a jet pump (2) according to Claim 1 for hydrogen recirculation in a fuel cell system (1).
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