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1. WO2020221814 - CYCLONE

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[ DE ]

Ansprüche

1. Fliehkraftabscheider (l) zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom, umfassend einen sich entlang einer Längsachse (9) erstreckenden

Strömungsleitkörper (3) mit einer konkav geformten Kegelmantelfläche (5), die sich in Längsachsenströmungsrichtung (L) weitet, um den auf den

Strömungsleitkörper (3) zuströmenden liquidbeladenen Strom in Radialrichtung (R) zur Längsachse (9) umzulenken.

2. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 1, wobei die Kegelmantelfläche (5),

vorzugsweise der Strömungsleitkörper (3), rotationsförmig, vorzugsweise rotationssymmetrisch, ausgebildet ist.

3. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die konkav geformte

Kegelmantelfläche (5) im Querschnitt wenigstens einen Bogenabschnitt (7), vorzugsweise über einen Winkel von wenigstens 150, 3o0, 450, 6o° oder 750, bildet, wobei im Querschnitt vorzugsweise zwei insbesondere spiegelsymmetrisch zur Längsachse (1) verlaufende Bogenabschnitte (7) gebildet sind.

4. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der

Strömungsleitkörper (3) wenigstens einen, vorzugsweise 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14, Leitflügel (15) zum Umlenken des auf die Längsachse (9)

zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung (U) zur Längsachse (9) aufweist.

5. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 4, wobei der wenigstens eine Leitflügel in Umfangsrichtung (U) um die Längsachse (9) gekrümmt ist und vorzugsweise einen in Radialrichtung (R) kleiner werdenden Krümmungsradius aufweist.

6. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der wenigstens eine

Leitflügel (15) orthogonal an die Kegelmantelfläche (5) anschließt und/oder in die zur Längsachsenströmungsrichtung (L) entgegengesetzte Richtung von der Kegelmantelfläche (5) vorsteht und/oder sich entlang der Kegelmantelfläche (5) in Radialrichtung (R) und in Umfangsrichtung (U) erstreckt.

7. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Strömungsleitkörper (3) eine sich entlang der Längsachse (9)

erstreckende Leitnase (11) aufweist, wobei vorzugsweise die Kegelmantelfläche (5) und/oder der wenigstens eine Leitflügel (15) in zur Längsachsenströmungsrichtung (L) entgegengesetzte Richtung in die Leitnase (11) übergeht, insbesondere diese bildet, und/oder wobei vorzugsweise die Leitnase (11) eine weitere konkav geformte Kegelmantelfläche (5“) aufweist, die vorzugsweise in Radialrichtung (R) an die Kegelmantelfläche (5) anschließt.

8. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die

Längsachse (9) des Strömungsleitkörpers (3) um weniger als 450, 30° oder 150 zur Gravitationsrichtung (G) geneigt ist, vorzugsweise parallel zur Gravitationsrichtung (G) ausgerichtet ist.

9. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner

umfassend eine den Strömungsleitkörper (3) umgebenden, sich entlang einer Mantelachse (19) erstreckenden Liquidleitmantel (17) zum Weiterleiten des abgeschiedenen Liquides, wobei vorzugsweise der Liquidleitmantel (17)

abschnittsweise hohlzylinderförmig ist und/oder die Mantelachse (19) sich entlang, vorzugsweise parallel, der Längsachse (9) erstreckt und/oder eine konkav geformte Trichtermantelfläche (21) aufweist, die sich in Längsachsenströmungsrichtung (L) weitet.

10. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 9, wobei der Liquidmantel (17) wenigstens einen, vorzugsweise 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14, weitere Leitflügel (15“) zum Umlenken des auf den Liquidleitmantel (17) zuströmenden Stroms in

Umfangsrichtung (U) zur Mantelachse (19) aufweist.

11. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 10, wobei der wenigstens eine weitere

Leitflügel (15“) orthogonal an den Liquidleitmantel (17) anschließt und/oder in die zur Radialrichtung (R) entgegengesetzte Richtung von dem Liquidleitmantel (17) vorsteht und/ oder sich entlang des Liquidleitmantels (17) in

Längsachsenströmungsrichtung (L) und in Radialrichtung (R) erstreckt.

12. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner

umfassend eine den liquidbeladenen Strom entlang einer Zuführachse (27) dem Strömungsleitkörper (3) zuführende Zuführleitung (29) und eine den

liquidentladenen Strom entlang einer Abführachse (31) dem Strömungsleitkörper (3) abführende Abführleitung (33), wobei sich die Zuführachse (27) und/ oder die Abführachse (31) um wenigstens 3o0, 450 oder 6o° zur Längsachse (9) geneigt erstreckt, vorzugsweise orthogonal zur Längsachse (9) erstreckt, und/oder wobei sich die Zuführachse (27) und die Abführachse (31) parallel zueinander erstrecken und vorzugsweise in Längsachsenströmungsrichtung (L) zueinander versetzt sind.

13. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner

umfassend ein Auffangbecken (23) zum Auffangen des abgeschiedenen Liquides, wobei vorzugsweise das Auffangbecken (23) stromabwärts des

Strömungsleitkörpers (3) angeordnet ist und/ oder wobei das Auffangbecken (23) in Gravitationsrichtung (G) unter dem Strömungsleitkörper (3) angeordnet ist und/oder wobei das Auffangbecken (23) einen Liquidauslass (25) zum Ausgeben des abgeschiedenen Liquides an die Umgebung oder an einen Liquidkreislauf aufweist, der vorzugsweise in Gravitationsrichtung (G) im unteren Bereich, insbesondere an der tiefsten Stelle, des Auffangbeckens (23) angeordnet ist.

14. Fliehkraftabscheider (1) insbesondere nach einem vorstehenden Ansprüche zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom, umfassend:

einen sich entlang einer Längsachse (9) erstreckenden Strömungsleitkörper (3); und

wenigstens einen mit inkonstantem Krümmungsradius (Ki, Ka) um die Längsachse (9) gekrümmten Leitflügel (15) zum Umlenken eines in

Längsachsenströmungsrichtung (L) auf den wenigstens einen Leitflügel (15) zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung (U) zur Längsachse (9).

15. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 14, wobei der Krümmungsradius (Ki, Ka) sich in Strömungsrichtung (L, R), insbesondere in Längsachsenströmungsrichtung (L) und/oder in Radialrichtung (R), verändert, insbesondere verkleinert.

16. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 14 oder 15, wobei der wenigstens eine Leitflügel (15) sich in Strömungsrichtung (L, R) von einem

Strömungsaufnahmeabschnitt (105) zu einem Strömungsabgabeabschnitt (107) erstreckt,

wobei sich der Krümmungsradius (Ki, Ka) von dem Strömungsaufnahmeabschnitt (105) zu dem Strömungsabgabeabschnitt (107) um wenigstens 30 %, 45 % oder 60 % verändert, insbesondere verkleinert, und/oder

wobei der Krümmungsradius (Ki, Ka) am Strömungsaufnahmeabschnitt (105) wenigstens 70 %, 80 % oder 90 % und/oder am Strömungsabgabeabschnitt (107) höchstens 60 %, 50 % oder 40 % der Erstreckung des wenigstens einen Leitflügels quer, insbesondere orthogonal, zur Längsachse (9) beträgt.

17. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der

Strömungsleitkörper (3) eine sich in Längsachsenströmungsrichtung (L) weitende insbesondere konkav geformte Kegelmantelfläche (5) aufweist, und/oder wobei der wenigstens eine Leitflügel (15) von dem Strömungsleitkörper (3) vorsteht, insbesondere in die zur Längsachsenströmungsrichtung (L)

entgegengesetzte Richtung vorsteht, und/oder sich in Radialrichtung (R) von einem Strömungsaufnahmeabschnitt (105) zu einem Strömungsabgabeabschnitt (107) erstreckt und/oder in Umfangsrichtung (U) um die Längsachse (9) gekrümmt ist und/oder der Krümmungsradius (Ki, Ka) in Radialrichtung (R) kleiner wird.

18. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, 10 bis 11 oder 14 bis 17, wobei der wenigstens eine Leitflügel (15) in die zur Längsachsenströmungsrichtung (L) entgegengesetzte Richtung um wenigstens 10 %, 20 %, 30 % oder 35 % der Radialerstreckung des wenigstens einen Leitflügels (15) vorsteht.

19. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, 10 bis 11 oder 14 bis 18, wobei der wenigstens eine Leitflügel (15) wenigstens 2, 4, 6, 8 oder 10 und/ oder höchstens 12, 15, 20, 25, 30 oder 35 Leitflügel (15) aufweist, insbesondere wobei die Leitflügel (15) in insbesondere äquidistanten Abständen in Umfangsrichtung (U) um die Längsachse (9) verteilt angeordnet sind und/ oder

sich der Abstand in Umfangsrichtung (U) zwischen benachbarten Leitflügeln (15) in Radialrichtung (R) vergrößert.

20. Fliehkraftabscheider (1) insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom, umfassend:

einen sich entlang einer Längsachse (9) erstreckenden Strömungsleitkörper (3) zum Beschleunigen eines in Längsachsenströmungsrichtung (L) auf den

Strömungsleitkörper (3) zuströmenden liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung

(R);

eine radial außenseitig zum Strömungsleitkörper ausgebildete Drainagekammer (121) mit einer Liquiddurchtrittsöffnung (125), um das getrennte Liquid in

Radialrichtung (R) in die Drainagekammer (121) abzuführen;

eine sich entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung (G) von dem

Strömungsleitkörper (3) zur Liquiddurchtrittsöffnung (125) erstreckende Prallwand (117), um das getrennte Liquid entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung (G) von dem Strömungsleitkörper (3) zu der Liquiddurchtrittsöffnung (125) zu treiben.

21. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 20, wobei die Längsachse (9) des

Strömungsleitkörpers (3) um weniger als 30 °, 150 oder 50 gegenüber der

Gravitationsachse geneigt ist, insbesondere wobei der Strömungsleitkörper (3) derart ausgerichtet ist, dass die Längsachsenströmungsrichtung (L) stromaufwärts und/oder stromabwärts des Strömungsleitkörpers (3) entgegengesetzt zur

Gravitationsrichtung (G) ausgerichtet ist, um den Strömungsleitkörper (3) entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung (G) zu durchströmen.

22. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Prallwand (117) sich um eine um weniger als 30°, 15 0 oder 50 gegenüber der Längsachse (9) geneigte Prallwandachse (119) erstreckt, die sich insbesondere parallel zur Längsachse (9) erstreckt, und/oder wobei die Prallwand (117) sich rotationsförmig, insbesondere hohlzylinderförmig, insbesondere hohlzylinderförmig mit entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung (G) größer werdendem Durchmesser, um eine Prallwandachse (119) erstreckt und/ oder wobei sich die Prallwand (117) in Radialrichtung (R) derart beabstandet zum Strömungsleitkörper (3) um die Prallwandachse (119) erstreckt, dass ein in Radialrichtung (R) innenseitig durch den Strömungsleitkörper (3) und außenseitig durch die Prallwand (117) begrenzter Strömungskanal (127) ausgebildet ist, über den das Liquid in Radialrichtung (R) außenseitig über die Prallwand (117) zu der Liquiddurchtrittsöffnung (125) abführbar ist und der liquidentladenen Strom in Radialrichtung (R) innenseitig zu einer Abführleitung (33) abführbar ist.

23. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die

Drainagekammer (121) radial innseitig durch die Prallwand (117) begrenzt ist, um die Drainagekammer (121) in Gravitationsrichtung (G) zwischen der

Liquiddurchtrittsöffnung (125) und dem Strömungsleitkörper (3) fluidal von dem Strömungsleitkörper (3) abzuschirmen, und/oder wobei die Prallwand (117) sich in Gravitationsrichtung (G) von der Liquiddurchtrittsöffnung (125) wenigstens bis zum Strömungsleitkörper (3) erstreckt.

24. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die

Drainagekammer (121) radial außenseitig durch einen Liquidleitmantel (17) begrenzt ist, insbesondere wobei der Liquidleitmantel (17) rotationsförmig, insbesondere hohlzylindrisch, ausgebildet ist und/oder in Radialrichtung (R) von der Prallwand (117) beabstandet ist und/oder sich in Gravitationsrichtung (G) von der Liquiddurchtrittsöffnung (125) wenigstens bis zum Strömungsleitkörper (3) erstreckt.

25. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die

Drainagekammer (121) sich von der Liquiddurchtrittsöffnung (125) in

Gravitationsrichtung (G) zu einer Liquidaustrittsöffnung (123) erstreckt, um das abgeschiedene Liquid stromabwärts der Liquiddurchtrittsöffnung (125) unter Ausnutzung der Gravitationskraft zur Liquidaustrittsöffnung (123) zu leiten, insbesondere wobei die Drainagekammer (121) sich wenigstens bis zum

Strömungsleitkörper (3), vorzugsweise über den Strömungsleitkörper (3) hinaus, zu der Liquidaustrittsöffnung (123) erstreckt, um das abgeschiedene Liquid entlang der Längsachse (9) an dem Strömungsleitkörper (3) vorbei abzuführen.

26. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei die

Drainagekammer (121) stromabwärts der Liquiddurchtrittsöffnung (125) ein gegenüber der Horizontalen(H) in Gravitationsrichtung (G) geneigtes,

insbesondere um wenigstens 50, io°, 150 oder 20° geneigtes, Auffangbecken (23) aufweist, das sich insbesondere lochscheibenförmig um eine Zuführleitung (29) zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms zum Strömungsleitkörper (3) erstreckt und/oder das in Gravitationsrichtung (G) wenigstens auf axialer Höhe des

Strömungsleitkörpers (3), vorzugsweise unterhalb des Strömungsleitkörpers (3), ausgebildet ist.

27. Fliehkraftabscheider (1) insbesondere nach einem Ansprüche 1 bis 19, zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom, umfassend

einen sich entlang einer Längsachse (9) von einem Strömungsaufnahmeabschnitt (105) zu einem Strömungsabgabeabschnitt (107) erstreckenden

Strömungsleitkörper (3), um einen in Längsachsenströmungsrichtung (L) auf den Strömungsleitkörper (3) zuströmenden liquidbeladenen Strom von dem

Strömungsaufnahmeabschnitt (105) bis zu dem Strömungsabgabeabschnitt (107) in Radialrichtung (R) zu beschleunigen;

eine den Strömungsabgabeabschnitt (107) in Umfangsrichtung (U) abschnittsweise umgebende Liquiddurchtrittsöffnung (125), um abgeschiedenes Liquid an eine Drainagekammer (121) abzuführen; und

einen den Strömungsabgabeabschnitt (107) in Umfangsrichtung (U)

abschnittsweise umgebenden Liquidleitmantel (17), um den

Strömungsabgabeabschnitt (107) in Radialrichtung (R) verlassendes Liquid in Umfangsrichtung (U) zur Liquiddurchtrittsöffnung (125) umzulenken.

28. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 27, wobei der Liquidleitmantel (17) sich in Umfangsrichtung (U) abschnittsweise bogenförmig um die Längsachse (9) krümmt, insbesondere sich U-förmig mit sich zur Liquiddurchtrittsöffnung (125)

erstreckenden Mantelschenkeln(i35) um die Längsachse (9) krümmt.

29. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 27 oder 28, wobei der Liquidleitmantel (17) in Umfangsrichtung (U) in die Liquiddurchtrittsöffnung (125) übergeht, insbesondere wobei zwei in Umfangsrichtung (U) zueinander beabstandete

Mantelschenkel (135) die Liquiddurchtrittsöffnung (125) in Umfangsrichtung (U) begrenzen.

30. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei die Längsachse (9) um mehr als 6o°, 750 oder 85° gegenüber der Gravitationsachse geneigt ist und/oder wobei sich der Liquidleitmantel (17) um eine um mehr als 6o°, 750 oder 85° gegenüber der Gravitationsachse geneigte Mantelachse (19) erstreckt.

31. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 27 bis 30, wobei der

Liquidleitmantel (17) sich wenigstens abschnittsweise in Gravitationsrichtung (G) oberhalb der Längsachse (9) um den Strömungsleitkörper (3) erstreckt, insbesondere wenigstens den oberhalb der Längsachse (9) ausgebildeten Teil des Strömungsleitkörpers (3) in Umfangsrichtung (U) vollständig umläuft, und/oder wobei die Liquiddurchtrittsöffnung (125) in Gravitationsrichtung (G) unterhalb der Längsachse (9), insbesondere unterhalb des Strömungsleitkörpers (3), ausgebildet ist.

32. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 27 bis 31, wobei sich der

Liquidleitmantel (17) in Radialrichtung (R) derart beabstandet zum

Strömungsleitkörper (3) um die Längsachse (9) erstreckt, dass ein in

Radialrichtung (R) innenseitig durch den Strömungsleitkörper (3) und außenseitig durch den Liquidleitmantel (17) begrenzter Strömungskanal (127) ausgebildet ist, über den das Liquid in Radialrichtung (R) außenseitig über den Liquidleitmantel (17) zu der Liquiddurchtrittsöffnung (125) abführbar ist und der liquidentladene Strom in Radialrichtung (R) innenseitig zu einer Abführleitung (33) abführbar ist.

33. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Rastmechanismus zum insbesondere lösbaren Verbinden des Strömungsleitkörpers (3) mit einem Gehäuse, insbesondere mit einer Zuführleitung (29) zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms zum Strömungsleitkörper (3), insbesondere wobei der Rastmechanismus derart ausgestaltet ist, dass der Strömungsleitkörper (3) in Umfangsrichtung (U) in beide Drehrichtungen drehfest mit dem Gehäuse verbindbar ist.

34. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend

wenigstens einen um die Längsachse (9) gekrümmten Leitflügel (15) insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 7 oder 14 bis 19 zum Umlenken des in

Längsachsenströmungsrichtung (L) auf den wenigstens einen Leitflügel (15) zuströmenden liquidbeladenen Stroms in Umfangsrichtung (U) zur Längsachse (9), wobei der wenigstens eine Leitflügel (15) insbesondere entlang der Längsachse (9) frei von Hinterschnitten ausgebildet ist.

35. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Trennen von Liquid in Form von Wasser, insbesondere von destilliertem Wasser, von einem liquidbeladenen Strom in Form von einem wasserbeladenen Strom, insbesondere von einem wasserbeladenen Anodenstrom oder Kathodenstrom einer

Brennstoffzelle, wobei wenigstens ein für den Kontakt mit dem liquidbeladenen Strom ausgelegter Bereich des Fliehkraftabscheiders (1), insbesondere ein

Strömungsleitkörper (3) und/ oder wenigstens ein Leitflügel (15), aus gegenüber Wasser, insbesondere destilliertem Wasser, resistenten Material, insbesondere aus Polyamid oder aus Polypropylen, hergestellt ist.

36. Brennstoffzellensystem (73) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennstoffzelle (75) und einen in einem Wasserpartikel (89) führenden Leitungssystem (77) angeordneten, nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten

Fliehkraftabscheider (1), wobei das Leitungssystem (77) vorzugsweise einen wasserbeladenen Produktstrom (85) der Brennstoffzelle (74) führt, wobei der Produktstrom (85) vorzugsweise einen Volumenstrom von wenigstens 501/min, 1001/min, 2001/min oder 4001/min, besonders bevorzugt von 600 1/min bis 10001/min, aufweist.

37. Brennstoffzellenfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem (73) nach Anspruch 36.