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1. WO2020221814 - CYCLONE

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Fliehkraftabscheider

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom. Vorzugsweise wird der Fliehkraftabscheider zum Abscheiden von Flüssigwasser aus einem wasserbeladenen Strom, insbesondere einem wasserbeladenen Produktstrom einer Brennstoffzelle, eingesetzt. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennstoffzelle und einen in einem Wasserpartikel führenden Leitungssystem angeordneten Fliehkraftabscheider.

Der Fliehkraftabscheider kann in seinem bevorzugten Einsatzgebiet auch als Liquidabscheider oder als Wasserabscheider bezeichnet werden. Wasserabscheider in Brennstoffzellensystemen werden insbesondere zur Regulierung des Wasserhaushaltes des Brennstoffzellensystems eingesetzt. Je nach Brennstoffzelle, Anwendungsgebiet und gegebenenfalls vorgelagertem Prozess zur Wasserstoffgewinnung kann es erforderlich sein an einigen Stellen Wasser aus einer Strömung abzuscheiden und es an anderen Stellen wieder zuzuführen. Beispielsweise kann Wasser aus einem Produktstrom einer Brennstoffzelle abgeschieden werden, um der Brennstoffzelle nicht verwertete Edukte, wie Wasserstoff und/oder Sauerstoff, zurückführen zu können. Bei Polymerelektrolytbrennstoffzellen (PEM-Brennstoffzellen) kann das abgeschiedene Wasser beispielsweise für die Befeuchtung des Edukt-Luft-Stroms genutzt werden, um die Ionenaustauschmembran der Polymerelektrolytbrennstoffzellen vor einer Austrocknung zu schützen. Bei Verbrennungsprozessen, die einer Brennstoffzelle nachgeschaltet sein können, um nicht verwerteten Wasserstoff oder Sauerstoff zu verbrennen, können Wasserabscheider zwischen Brennstoffzelle und Brenner geschaltet werden, um den Wassergehalt der dem Brenner zugeführten Ströme zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich können Wasserabscheider auch einem Brenner nachgeschaltet werden, um das dabei entstehende Wasser zurückzugewinnen. Neben der Verwendung des abgeschiedenen Wassers für die Befeuchtung von Strömen, kann dieses auch einem Verdampfer zur Erzeugung von Wasserdampf für einen Dampfreformer oder einem Wasser-Gas-Shift Reaktor zur Umwandlung von Methanol in Wasserstoff zugeführt werden.

Bei Liquidabscheidern kann zwischen aktiven und passiven Abscheidern unterschieden werden. Bei aktiven Abscheidern wird der Liquidstrom mit einer zusätzlichen Energie beaufschlagt, um eine erhöhte Effizienz bei der Abscheidung zu erzielen. Dafür kann beispielsweise ein Schaufelrad von einem Motor angetrieben werden, das den liquidbeladenen Strom in eine Rotationsbewegung versetzt. Durch die dabei entstehende Zentrifugalkraft wird das Liquid aus dem Strom abgeschieden. Bei passiven Abscheidern wird die Abscheidung hingegen insbesondere über die geometrische Ausgestaltung des Abscheiders bewirkt. So wird beispielsweise bei einem Zyklonabscheider ein liquidbeladener Strom durch die Form des Zyklonabscheiders in Rotation versetzt, um das Liquid mit einer Zentrifugalkraft zu beaufschlagen. Dadurch kann das Beaufschlagen des Liquidstroms mit einer zusätzlichen Energie entfallen, sodass ein Antrieb eingespart werden kann. Ferner kann durch den eingesparten Antrieb auch der Platzbedarf des Liquidabscheiders reduziert werden.

Nichtsdestotrotz ist der Raumbedarf von bekannten, passiven Liquidabscheidern, wie Zyklonabscheidern, insbesondere für eine Anwendung in Brennstoffzellenantrieben, wie bei Brennstoffzellenfahrzeugen, unbefriedigend groß. In DE 101 20 018 Ai wird ein Wasserabscheider vorgestellt, mit dem der Raumbedarf eines Wasserabscheiders reduziert werden soll. Dazu wird in einem Einlassrohr eines Wasserabscheiders eine Verwirbelungseinrichtung mit mehreren sich helixförmig um eine zentrale Welle erstreckenden bogenförmigen Schaufeln vorgesehen, die den wasserbeladenen Strom in eine Wirbelbewegung versetzen und dadurch das Wasser zentrifugal aus dem wasserbeladenen Strom an die Wandung des Einlassrohrs treiben. Das auf diese Weise abgeschiedene Wasser strömt entlang der Wandung des Einlassrohrs durch einen Spalt zwischen dem Einlassrohr und einem Auslassrohr in einen Sammelbehälter. Der verbleibende Strom strömt mittig und von der Wandung des Einlassrohrs beabstandet in ein Auslassrohr. Der mit dieser Ausführungsform erzielte Abscheidegrad hat sich bei einigen Anwendungen jedoch als nicht ausreichend erwiesen. Ferner hat sich die darin vorgestellte Lösung zwar als relativ platzsparend quer zur Strömungsrichtung, jedoch als nicht ausreichend platzsparend in Strömungsrichtung erwiesen.

Es ist daher Aufgabe der Eründung die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere einen Fliehkraftabscheider bereitzustellen, der einen erhöhten Abscheidegrad aufweist und/oder einen kleineren Raumbedarf, insbesondere in Strömungsrichtung, aufweist.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Fliehkraftabscheider zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom vorgesehen, der einen sich entlang einer Längsachse erstreckenden Strömungsleitkörper mit einer konkav geformten Kegelmantelfläche umfasst, die sich in Längsachsenströmungsrichtung weitet, um den auf den Strömungsleitkörper zuströmenden liquidbeladenen Strom in Radialrichtung zur Längsachse umzulenken. Unter Fliehkraftabscheider ist vorzugsweise ein Liquidabscheider, besonders bevorzugt ein Wasserabscheider, zu verstehen. Unter dem liquidbeladenen Strom ist insbesondere ein liquidbeladener Gasstrom zu verstehen. Vorzugsweise umfasst der Strom Luft, insbesondere Sauerstoff, und/oder Gase, wie Wasserstoff, die durch eine Reaktion mit Sauerstoff Energie freisetzen. Dabei kann es sich um Verbrennungsprozesse handeln, bei denen das Verbrennungsgas durch die Reaktion mit Sauerstoff Wärmeenergie freigibt. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um Wasserstoff, der durch Reaktion mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle Elektronen freigibt, die derart abgeleitet werden, dass ein elektrischer Strom erzeugt wird. Neben dem Gasstrom umfasst der liquidbeladene Strom ein Liquid mit dem der Gasstrom beladen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Liquid um Flüssigwasser, das insbesondere bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff in der Brennstoffzelle entsteht.

Unter dem Trennen des Liquides von dem liquidbeladenen Strom ist insbesondere zu verstehen, dass der Liquidanteil in dem liquidbeladenen Strom reduziert wird. Es sei klar, dass darunter nicht zwingend zu verstehen ist, dass sämtliche Liquide von dem liquidbeladenen Strom getrennt werden. Zuvor und im Folgenden wird der Begriff Trennen analog zu dem Begriff Abscheiden verwendet.

Unter dem Liquid ist insbesondere eine Vielzahl von Liquidpartikeln, insbesondere ein Liquidpartikelstrom zu verstehen. Bevorzugt wird der Fliehkraftabscheider in liquidbeladenen Strömungen eingesetzt, bei denen es sich bei dem Liquid bzw. den Liquidpartikeln um Wasser bzw. Wasserpartikel handelt. Der liquidbeladene Strom umfasst insbesondere das Liquid und einen Gasstrom, der mit dem Liquid beladen ist. Die Gasströmung kann beispielsweise eine Luftströmung, eine Sauerstoffströmung und/oder eine Eduktströmung, wie eine Strömung von Verbrennungsgasen oder von Wasserstoff, sein. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Gasströmung um den Produktstrom einer Brennstoffzelle. Besonders bevorzugt umfasst der Gasstrom Sauerstoff und Wasserstoff. Der liquidbeladene Strom umfasst vorzugsweise Sauerstoff, Wasserstoff und Wasserpartikel.

Bevorzugt ist der Fliehkraftabscheider dazu ausgelegt, Liquide von einem liquidbeladenen Strom mit einem Volumenstrom von wenigstens 50 1/min, 100 1/min, 200 1/min oder 400 1/min, besonders bevorzugt von 600 1/min bis 1000 1/min, abzuscheiden. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Fliehkraftabscheider derart ausgelegt sein soll, dass er bei derartigen Volumenströmen einen wesentlichen Teil des Liquides von dem liquidbeladenen Strom trennen kann. Unter einem wesentlichen Teil ist in diesem Zusammenhang insbesondere wenigstens 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% des Liquides zu verstehen, mit dem der Strom beladen ist. Besonders bevorzugt ist unter dem Trennen des Liquides von einem liquidbeladenen Strom ein Trennen von 99% des Liquides von dem liquidbeladenen Strom zu verstehen.

Bei dem Fliehkraftabscheider handelt es sich bevorzugt um einen passiven Fliehkraftabscheider. Unter einem passiven Fliehkraftabscheider ist insbesondere ein Abscheider zu verstehen, bei dem das Trennen des Liquides von dem liquidbeladenen Strom im Wesentlichen über die geometrische Ausgestaltung des Abscheiders erfolgt. Vorzugsweise ist der passive Fliehkraftabscheider frei von einem Antrieb, wie einem Motor, über den der Fliehkraftabscheider angetrieben wird, um das Trennen des Liquides von dem liquidbeladenen Strom zu erzielen. Dadurch kann insbesondere der für die Abscheidung erforderliche Bauraum reduziert werden. Ferner können dadurch insbesondere die Kosten, beispielsweise Anschaffungskosten und Wartungskosten, reduziert werden.

Der Strömungsleitkörper dient insbesondere der Beaufschlagung des liquidbeladenen Stroms mit einer Zentrifugalkraft (Fliehkraft), um das Liquid von dem liquidbeladenen Strom zu trennen. Durch die konkav geformte Kegelmantelfläche, die sich in Längsachsenströmungsrichtung weitet, wird ein in Längsachsenströmungsrichtung auf den Strömungsleitkörper zuströmender liquidbeladener Strom in Radialrichtung zur Längsachse umgelenkt. Dabei wird der liquidbeladene Strom insbesondere durch die konkav geformte Kegelmantelfläche auf eine trompetentrichterartige bzw. stalaktitartige Bahn gelenkt, wodurch eine insbesondere orthogonal auf die Kegelmantelfläche gerichtete Radialkraftkomponente erzeugt wird, die insbesondere das Liquid von dem liquidbeladenen Strom trennt. Unter der trompetentrichterartigen Bahn, auf die der liquidbeladene Strom umgelenkt wird, ist insbesondere zu verstehen, dass ein in Längsachsenströmungsrichtung auf die Kegelmantelfläche zuströmender Strom in Radialrichtung aufgefächert wird und dabei durch die Konkavität der Kegelmantelfläche in eine Drehbewegung versetzt wird. Dabei erfolgt die

Drehbewegung des liquidbeladenen Stroms insbesondere um eine sich ringförmig um die Längsachse erstreckende Achse. Durch die auf die Kegelmantelfläche gerichtete Zentrifugalkraft wird das Liquid insbesondere gegen die Kegelmantelfläche getrieben und an dieser von dem fluidbeladenen Strom abgeschieden. Vorzugsweise erstreckt sich die konkav geformte Kegelmantelfläche in Radialrichtung über wenigstens 40%, 60%, 80% oder 90% des Strömungsleitkörpers. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die durch die erfindungsgemäße Maßnahme erzeugte Drehbewegung des liquidbeladenen Stroms um die sich ringförmig um die Längsachse erstreckende Drehachse ein gegenüber den bekannten Strömungsleitkörpern erhöhter Abscheidegrad erzielt werden kann. Ferner hat sich herausgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Maßnahme der für die Abscheidung erforderliche Bauraum insbesondere in Längsachsenströmungsrichtung reduziert werden kann.

Unter der Längsachsenströmungsrichtung ist insbesondere die Strömungsrichtung des liquidbeladenen Stroms entlang der Längsachse des Strömungsleitkörpers zu verstehen. Insbesondere ist die Längsachsenströmungsrichtung parallel zur Längsachse ausgerichtet und zeigt vom stromaufwärtigen Ende des Strömungsleitkörpers in Richtung des stromabwärtigen Endes des Strömungsleitkörpers.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kegelmantelfläche, vorzugsweise der Strömungsleitkörper, rotationsförmig, vorzugsweise rotationssymmetrisch, ausgebildet. Vorzugsweise ist die Kegelmantelfläche rotationssymmetrisch zur Längsachse ausgebildet. Es sei klar, dass unter einer rotationssymmetrischen Ausbildung nicht zwingend eine ideale Rotationssymmetrie gemeint ist. Kleine Abweichungen von der Rotationssymmetrie, beispielsweise aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten oder aufgrund von Montagevorsprüngen, sollen der Rotationssymmetrie der Kegelmantelfläche oder des Strömungsleitkörpers nicht im Wege stehen. Die für die Umlenkung des fluidbeladenen Stromes maßgebliche Fläche der Kegelmantelfläche soll jedoch vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch sein. Vorzugsweise ist unter der rotationsförmigen Kegelmantelfläche zu verstehen, dass sich die Kegelmantelfläche trompetentrichterförmig oder stalaktitförmig entlang einer Rotationssymmetrieachse, insbesondere der Längsachse, erstreckt. Unter einer trompetentrichterförmigen Kegelmantelfläche ist insbesondere eine Kegelmantelfläche zu verstehen, die sich ausgehend von einem stromaufwärtigen Umfang in Längsachsenströmungsrichtung radial zu einem stromabwärtigen Umfang weitet. Dem gegenüber ist unter einer

stalaktitförmigen Kegelmantelfläche insbesondere zu verstehen, dass sich diese im Wesentlichen ausgehend von der Längsachse in Längsachsenströmungsrichtung radial zu einem stromabwärtigen Umfang weitet. Der stromabwärtige Umfang ist vorzugsweise wenigstens 1,5 Mal, 2 Mal, 2,5 Mal, 3 Mal oder 4 Mal größer als der stromaufwärtige Umfang. Insbesondere soll eine Kegelmantelfläche, deren stromabwärtiger Umfang wenigstens 5 Mal, 6 Mal, 7 Mal, 8 Mal, 9 Mal oder 10 Mal so groß ist wie deren stromaufwärtiger Umfang als stalaktitförmige Kegelmantelfläche angesehen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet die konkav geformte Kegelmantelfläche im Querschnitt wenigstens einen Bogenabschnitt, vorzugsweise über einen Winkel von wenigstens 150, 3o0, 450, 6o° oder 750, wobei im Querschnitt vorzugsweise zwei insbesondere spiegelsymmetrisch zur Längsachse verlaufende Bogenabschnitte gebildet sind. Unter dem Querschnitt ist insbesondere ein mittiger Schnitt durch den Strömungsleitkörper in einer sich in Radialrichtung und Längsachsenströmungsrichtung erstreckenden Ebene zu verstehen. Die Angabe des Winkels des Bogenabschnittes ist in diesem Zusammenhang nicht dahingehend zu verstehen, dass der Bogenabschnitt eine konstante Krümmung aufweisen muss. Vielmehr ist es bevorzugt, dass der Krümmungsradius des Bogenabschnitts sich in Längsachsenströmungsrichtung verkleinert. Die angegebenen bevorzugten Winkelbereiche werden zwischen der Längsachse und einer Tangente am stromabwärtigen Ende der Kegelmantelfläche gemessen, wobei der Winkel ausgehend von der Längsachse in die zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung bis zur Tangente gemessen wird. Besonders bevorzugt beträgt dieser Winkel zwischen 80 und 90°.

In einem bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Strömungsleitkörper wenigstens einen, vorzugsweise 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14, Leitflügel zum Umlenken des auf die Längsachse zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung zur Längsachse auf. Durch diese bevorzugte Ausführungsform wird insbesondere zusätzlich zur Fliehkraftkomponente in Folge der Umlenkung in Radialrichtung eine weitere Fliehkraftkomponente in Folge der Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in Umfangsrichtung zur Längsachse bereitgestellt. Dadurch kann insbesondere der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders erhöht werden. Insbesondere versetzen die Leitflügel den liquidbeladenen Strom in eine Rotationsbewegung um die Längsachse. Dadurch entsteht insbesondere eine Radialkraftkomponente, die orthogonal auf die Leitflügel gerichtet ist und das Liquid gegen diese treibt, so dass das Liquid zusätzlich an den Leitflügeln abgeschieden wird. Vorzugsweise erstrecken sich die Leitflügel rotationssymmetrisch um die Längsachse.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der wenigstens eine Leitflügel in Umfangsrichtung um die Längsachse gekrümmt und weist vorzugsweise einen in Radialrichtung kleiner werdenden Krümmungsradius auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt der wenigstens eine Leitflügel orthogonal an die Kegelmantelfläche an. Alternativ oder zusätzlich steht vorzugsweise der wenigstens eine Leitflügel in die zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung von der Kegelmantelfläche vor. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der wenigstens eine Leitflügel entlang der Kegelmantelfläche in Radialrichtung und in Umfangsrichtung. Insbesondere durch die Kombination der Leitflügel und der Kegelmantelfläche wird bewirkt, dass der liquidbeladene Strom in mehrere Teilströme unterteilt wird, die von der Kegelmantelfläche und von zwei in Umfangsrichtung benachbarten Leitflügeln begrenzt werden. Dadurch steht den Teilströmen eine erhöhte Abscheidefläche zur Verfügung, wodurch abermals der Abscheidegrad erhöht wird. Vorzugsweise sind der wenigstens eine Leitflügel und die Kegelmantelfläche derart angeordnet, dass zwischen den Leitflügeln der Kegelmantelfläche strömende Teilströme entlang eines Strömungskanals geführt werden, der in Umfangsrichtung gekrümmt ist, dessen Umfangserstreckung sich in Radialrichtung weitet, und/oder dessen Erstreckung entlang der Längsachse in Längsachsenströmungsrichtung steigt.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass insbesondere durch die Kombination von Leitflügeln und einer konkav geformten Kegelmantelfläche die durch die Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in Umfangsrichtung bewirkte Abscheidung des Liquides im Vergleich zu den bekannten helixförmigen Leitflügelanordnungen auf einem kleineren Bauraum erzielt werden kann. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass durch die Erstreckung der Leitflügel entlang der sich radial weitenden Kegelmantelfläche die Erstreckung der Leitflügel zugunsten der Längserstreckung derselben in Radialrichtung verlagert werden kann.

Wenn zuvor oder nachfolgend eine Fläche als konkav bezeichnet wird, so ist damit stets die Fläche gemeint, die von dem liquidbeladenen Strom umströmt wird. Sowohl konkav umströmte Flächen als auch konvex umströmte Flächen können eine Strömung in einer Drehbewegung versetzen. Vorteilhaft an konkav geformten Flächen ist jedoch insbesondere, dass die dabei entstehende Zentrifugalkraft auf die konkav geformten Flächen gerichtet ist, sodass das durch die Zentrifugalkraft abgeschiedene Liquid in Richtung der konkav geformten Fläche getrieben wird, an der es abgeleitet werden kann. Demgegenüber ist die Radialkraft bei einer konvex geformten Fläche von der Fläche weggerichtet, so dass das abgeschiedene Wasser von der Fläche weggetrieben wird und gegebenenfalls separate Ableitvorrichtungen vorgesehen sein müssen, was wiederum den Bauraumbedarf für die Abscheidung erhöhen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Fliehkraftabscheider ferner einen den Strömungsleiterkörper umgebenden, sich entlang einer Mantelachse erstreckenden Liquidleitmantel zum Weiterleiten des abgeschiedenen Liquides, wobei vorzugsweise der Liquidleitmantel abschnittsweise hohlzylinderförmig ist und/oder die Mantelachse sich entlang, vorzugsweise parallel, der Längsachse erstreckt und/oder abschnittsweise eine konkav geformte Trichtermantelfläche aufweist, die sich in Längsachsenströmungsrichtung weitet. Vorzugsweise entspricht die Mantelachse des Liquidleitmantels der Längsachse des Strömungsleitkörpers. Besonders bevorzugt ist der Liquidleitmantel rotationsförmig, vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Vorzugsweise umgibt der Liquidleitmantel den Strömungsleitkörper in Umfangsrichtung vollständig. Besonders bevorzugt überschneiden sich der Liquidleitmantel und der Strömungsleitkörper, insbesondere die Kegelmantelfläche, in Radialrichtung. Besonders bevorzugt ragt der radiale Außenbereich der Kegelmantelfläche in den radialen Innenbereich des Liquidleitmantels. Die Überlappung zwischen Umlenkkörper und Liquidleitmantel in Radialrichtung beträgt vorzugsweise wenigstens 5%, 10% oder 20% und/oder höchstens 40%, 50% oder 60% der Gesamterstreckung des Umlenkkörpers in Radialrichtung. Vorzugsweise ist der radiale Außenabschnitt der Kegelmantelfläche in Längsachsenströmungsrichtung von dem radialen Innenabschnitt des Liquidleitmantels beabstandet. Besonders bevorzugt ist der Strömungsleitkörper über einen radialen Außenabschnitt des wenigstens einen Leitflügel mit dem radialen Innenabschnitt des Liquidleitmantels verbunden. Die Verbindung zwischen Strömungsleitkörper und Liquidleitmantel kann beispielsweise formschlüssig, stoffschlüssig oder kraftschlüssig erfolgen.

Vorzugsweise sind Strömungsleitkörper und Liquidleitmantel derart aufeinander abgestimmt, dass zwischen dem radialen Außenabschnitt des Strömungsleitkörpers und dem Liquidleitmantel ein ringförmiger Strömungskanal gebildet wird, in dem der den Strömungsleitkörper verlassende Strom um die Mantelachse rotieren kann

und/oder in einer Drehbewegung um eine sich ringförmig um die Mantelachse erstreckende Achse rotieren kann.

Vorzugsweise weist der Liquidleitmantel eine konkav geformte Trichtermantelfläche auf, die sich in Längsachsenströmungsrichtung weitet. Im Gegensatz zu der Kegelmantelfläche des Strömungsleitkörpers, deren Außenfläche, in Radialrichtung gesehen, von dem liquidbeladenen Strom angeströmt wird, wird bei der Trichtermantelfläche die Innenfläche, in Radialrichtung gesehen, von dem liquidbeladenen Strom angeströmt. Vorzugsweise ist die konkav geformte Trichtermantelfläche stromabwärts des Strömungsleitkörpers angeordnet, so dass der den Strömungsleitkörper verlassende Strom von der konkav geformten Trichtermantelfläche ein weiteres Mal umgelenkt wird, insbesondere in eine Drehbewegung um eine sich insbesondere ringförmig um die Mantelachse erstreckende Achse umgelenkt wird. Die dabei erzeugte Zentrifugalkraft ist insbesondere auf die konkav geformte Trichtermantelfläche gerichtet, so dass abgeschiedenes Liquid insbesondere gegen die Trichtermantelfläche getrieben wird, von welchem es abgeleitet werden kann. Vorzugsweise vergrößert sich der Krümmungsradius der konkav geformten Trichtermantelfläche in Längsachsenströmungsrichtung. Besonders bevorzugt weist die konkav geformte Trichtermantelfläche im Querschnitt zwei insbesondere spiegelsymmetrisch zur Mantelachse verlaufende Bogenabschnitte über einen Winkel von wenigstens 150, 3o0, 450, 6o° oder 750 auf. Besonders bevorzugt verlaufen der radiale Außenbereich der Kegelmantelfläche und der radiale Innenbereich der Trichtermantelfläche abschnittsweise im Wesentlichen parallel zueinander und/oder begrenzen in Längsachsenströmungsrichtung den sich ringförmig um die Mantelachse und/ oder die Längsachse erstreckenden Strömungskanal zwischen Strömungsleitkörper und Liquidleitmantel. Der ringförmige Strömungskanal zwischen Strömungsleitkörper und Liquidleitmantel ist vorzugsweise durch die Leitflügel des Liquidleitmantels in mehrere in Umfangsrichtung insbesondere äquidistant zueinander angeordnete Strömungskanalabschnitte unterteilt. Die Strömungskanalabschnitte sind in Umfangsrichtung vorzugsweise durch die Leitflügel des Liquidleitmantels und/oder in Längsachsenströmungsrichtung durch die Kegelmantelfläche und die Trichtermantelfläche begrenzt.

Der Liquidleitmantel dient einerseits dem Auffangen und Ableiten von abgeschiedenem Liquid, das von dem Umlenkkörper stromabwärts abgegeben wird, und andererseits dem Trennen von stromabwärts des Umlenkkörpers noch in dem Strom befindlichem

Liquid. Durch diese Funktionskombination kann insbesondere der Abscheidegrad erhöht und/oder der Bauraumbedarf für die Abscheidung reduziert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Liquidleitmantel wenigstens einen, vorzugsweise 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14, Leitflügel zum Umlenken des auf den Liquidleitmantel zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung zur Mantelachse auf. Dadurch kann insbesondere eine zusätzliche Fliehkraftkomponente bereitgestellt werden, wodurch der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders erhöht werden kann. Der Fachmann wird unter Berücksichtigung der obigen und folgenden Ausführungen zur Anordnung der Leitflügel relativ zur Kegelmantelfläche erkennen, dass er diese auf die Anordnung der Leitflügel zum Liquidleitmantel übertragen kann und umgekehrt, um den Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders weiter zu erhöhen und/oder den Bauraumbedarf des Fliehkraftabscheiders zu reduzieren.

Vorzugsweise sind Strömungsleitkörper und Liquidmantel derart zueinander angeordnet, dass der liquidbeladene Strom in einen S-förmigen Verlauf umgelenkt wird. Besonders bevorzugt begrenzt die Kegelmantelfläche und die Trichtermantelfläche im Querschnitt einen S-förmigen Kanal, der sich vorzugsweise in Längsachsenströmungsrichtung radial weitet. Besonders bevorzugt erstreckt sich der S-förmige Kanal in Längsachsenströmungsrichtung zunächst entlang der Längsachse, beschreibt bis zum Scheitelpunkt des S-förmigen Verlaufs einen gekrümmten Verlauf in Radialrichtung, insbesondere in Richtung des Liquidleitmantels, beschreibt stromabwärts des Scheitelpunktes einen gekrümmten Verlauf in Längsachsenströmungsrichtung und geht schließlich in einen sich insbesondere in Längsachsenströmungsrichtung erstreckenden Verlauf über.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt der wenigstens eine Leitflügel orthogonal an den Liquidleitmantel an und/ oder steht in die zur Radialrichtung entgegengesetzte Richtung von dem Liquidleitmantel vor und/ oder erstreckt sich entlang des Liquidleitmantels in Längsachsenströmungsrichtung und in Radialrichtung. Insbesondere erstrecken sich die Leitflügel des Liquidleitmantels helixförmig um die Mantelachse. Zusätzlich erstrecken sich die Leitflügel vorzugsweise in Radialrichtung, wodurch insbesondere ein größerer Krümmungswinkel bei gleichbleibender Längserstreckung und gleichbleibendem Krümmungsradius erzielt werden kann. Dadurch kann abermals der Abscheidegrad erhöht und/oder die Längserstreckung des Fliehkraftabscheiders bei gleichbleibendem Abscheidegrad

reduziert werden. Besonders bevorzugt wird die Erstreckung der Leitflügel in Radialrichtung dadurch erzielt, dass die Leitflügel orthogonal auf der konkav geformten Trichtermantelfläche ausgerichtet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Fliehkraftabscheider eine den liquidbeladenen Strom entlang einer Zuführachse dem Strömungsleitkörper zuführende Zuführleitung und eine den liquidentladenen Strom entlang einer Abführachse von dem Strömungsleitkörper abführende Abführleitung. Vorzugsweise erstreckt sich die Zuführachse und/ oder die Abführachse um wenigstens 300, 45° oder 6o° zur Längsachse des Strömungsleitkörpers geneigt. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Zuführachse und/oder die Abführachse orthogonal zur Längsachse. Alternativ oder zusätzlich erstrecken sich die Zuführachse und die Abführachse parallel zueinander und sind besonders bevorzugt in Längsachsenströmungsrichtung zueinander versetzt. Durch die geneigte Anordnung der Zuführachse und/oder der Abführachse zu der Längsachse des Strömungsleitkörpers wird insbesondere bewirkt, dass die liquidbeladene Strömung auch stromaufwärts und stromabwärts des Strömungsleitkörpers umgelenkt wird, insbesondere in Drehbewegung versetzt wird, und somit mit einer Zentrifugalkraft beaufschlagt wird. Durch die Neigung sowohl der Zuführachse als auch der Abführachse zur Längsachse wird der liquidbeladene Strom insbesondere in einem insbesondere weiteren S-förmigen Verlauf umgelenkt, wobei der Scheitelpunkt des insbesondere weiteren S-förmigen Verlaufs insbesondere im Bereich des Strömungsleitkörpers liegt.

Die Zuführleitung und die Abführleitung sind vorzugsweise rohrförmig ausgestaltet. Die Zuführleitung und/oder die Abführleitung weist an ihrem dem Strömungsleitkörper zugewandten Ende einen Umlenkbereich auf, über dem der Strom von seinem Verlauf entlang der Zuführachse in einen Verlauf entlang der Längsachse umgelenkt wird und/oder von dem Verlauf entlang einer gegenüber der Abführachse geneigten Achse in einen Verlauf entlang der Abführachse gelenkt wird. Vorzugsweise ist der Umlenkungsabschnitt der Zuführleitung und/oder der Abführleitung um 6o° bis 120°, besonders bevorzugt um 8o° bis ioo° oder um 90°, gegenüber der Zuführachse bzw. der Abführachse abgewinkelt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform geht die Zuführleitung in Längsachsenströmungsrichtung in den Liquidleitmantel über, ist insbesondere

einstückig mit dem Liquidleitmantel ausgestaltet. Ferner ist es bevorzugt, dass die Zuführleitung und die Abführleitung einstückig ausgebildet sind.

Vorzugsweise ist der S-förmige Strömungsverlauf zwischen Strömungsleitkörper und Liquidleitmantel gegenüber dem S-förmigen Verlauf zwischen Zuführleitung und Abführleitung geneigt, insbesondere um 20° bis i6o°, 40° bis 140°, 6o° bis 120°, 8o° bis ioo° oder 90° geneigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Fliehkraftabscheider ferner ein Auffangbecken zum Auffangen des abgeschiedenen Liquides. Vorzugsweise ist das Auffangbecken stromabwärts des Strömungsleitkörpers angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist das Auffangbecken in Gravitationsrichtung unter dem Strömungsleitkörper angeordnet. Alternativ oder zusätzlich weist das Auffangbecken einen Liquidauslass zum Ausgeben des abgeschiedenen Liquides an die Umgebung oder an einen Liquidkreislauf auf. Vorzugsweise ist der Liquidauslass in Gravitationsrichtung im unteren Bereich, insbesondere an der tiefsten Stelle, des Auffangbeckens angeordnet. Über das Auffangbecken wird das abgeschiedene Liquid vorzugsweise über den Liquidauslass aus dem Fliehkraftabscheider abgeführt. Besonders bevorzugt ist das Auffangbecken in Gravitationsrichtung unterhalb des Liquidleitmantels angeordnet. Vorzugsweise ist das Auffangbecken stromabwärts der Zuführleitung und/oder stromaufwärts der Abführleitung angeordnet. Vorzugsweise ist der Fliehkraftabscheider über ein Gehäuse gegenüber der Umgebung abgedichtet. Besonders bevorzugt umfasst das Gehäuse einen Strömungszugang, einen Strömungsausgang und/oder einen Liquidauslass. Vorzugsweise wird der Strömungszugang durch die Zuführleitung, der Strömungsausgang durch die Abführleitung und der Liquidauslass durch das Auffangbecken gebildet. Das Gehäuse umfasst vorzugsweise zwei Gehäusehälften, wobei eine Gehäusehälfte durch die Zuführleitung, die Abführleitung und/ oder den Liquidleitmantel gebildet ist und/ oder die andere Gehäusehälfte durch das Auffangbecken gebildet ist.

Vorzugsweise weist das Auffangbecken eine in Gravitationsrichtung geneigte Ablaufschräge auf, über die das abgeschiedene Liquid in Richtung des Liquidauslasses, insbesondere getrieben durch die Gravitationskraft, abgeführt wird. Besonders bevorzugt ist die Ablaufschräge um wenigstens 50, io° oder 150 und/oder höchstens 6o°, 50°, 40° oder 30° von der Horizontalen in Gravitationsrichtung geneigt. Vorzugsweise ist das Auffangbecken in Gravitationsrichtung zu der Zuführleitung und/ oder zu der Abführleitung nach unten versetzt, so dass der Strom insbesondere beim Übergang von der Zuführleitung in das Auffangbecken und/ oder beim Übergang vom Auffangbecken in die Abführleitung umgelenkt wird. Dabei wird der Strom vorzugsweise derart umgelenkt, dass er mit einer Gravitationskraft beaufschlagt wird, so dass der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders weiter erhöht wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Fliehkraftabscheider zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom vorgesehen, der einen sich entlang einer Längsachse erstreckenden Strömungsleitkörper und wenigstens einen mit inkonstantem Krümmungsradius um die Längsachse gekrümmten Leitflügel zum Umlenken eines in Längsachsenströmungsrichtung auf den wenigstens einen Leitflügel zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung zur Längsachse aufweist.

Der Fliehkraftabscheider gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann insbesondere gemäß dem Fliehkraftabscheider gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein und umgekehrt. Insbesondere kann der Strömungsleitkörper gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eine konkav geformte Kegelmantelfläche gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweisen. Insbesondere kann der Strömungsleitkörper gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wenigstens einen mit inkonstantem Krümmungsradius gekrümmten Leitflügel gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweisen.

Unter einem inkonstanten Krümmungsradius kann insbesondere ein Krümmungsradius verstanden werden, der sich in Strömungsrichtung, insbesondere in Längsachsenströmungsrichtung oder in Radialrichtung, verändert. Insbesondere kann sich der wenigstens einen Leitflügel von einem Strömungsaufnahmeabschnitt zu einem Strömungsabgabeabschnitt erstrecken. Dabei kann unter einem inkonstantem Krümmungsradius insbesondere ein Krümmungsradius zu verstehen sein, der sich von dem Strömungsaufnahmeabschnitt zu dem Strömungsabgabeabschnitt verändert.

Darunter dass der wenigstens einen Leitflügel um die Längsachse gekrümmt ist kann insbesondere zu verstehen sein, dass sich der wenigstens einen Leitflügel spiralförmig um die Längsachse krümmt, insbesondere wobei sich der Leitflügel in Strömungsrichtung, insbesondere in Radialrichtung, von der Längsachse entfernt. Alternativ oder zusätzlich kann darunter, dass der wenigstens einer Leitflügel sich um die Längsachse krümmt verstanden werden, dass der wenigstens eine Leitflügel sich helixförmig um die Längsachse krümmt, wobei der Krümmungsradius der Steigung der Helix entspricht.

Vorzugsweise weist der Strömungsleitkörper eine sich in Längsachsenströmungsrichtung weitende Kegelmantelfläche auf, von der der wenigstens eine Leitflügel vorsteht, insbesondere in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung vorsteht. Insbesondere erstreckt sich der wenigstens einen Leitflügel entlang der Äxialerstreckung der Kegelmantelfläche in Längsachsenströmungsrichtung. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der Leitflügel entlang der Radialerstreckung der Kegelmantelfläche in Radialrichtung. Insbesondere ist der wenigstens eine Leitflügel in Umfangsrichtung um die Längsachse gekrümmt. Insbesondere erstreckt sich der wenigstens eine Leitflügel von einem Strömungsaufnahmeabschnitt am strömungsaufwärtige Ende des Strömungsleitkörpers in Axialrichtung und in Radialrichtung zu einem Strömungsabgabeabschnitt am stromabwärtigen Ende des Strömungsleitkörpers, insbesondere wobei sich der Krümmungsradius vom Strömungsaufnahmeabschnitt zum Strömungsabgabeabschnitt verändert.

Gemäß einer Ausführungsform verändert, insbesondere verkleinert, sich der Krümmungsradius in Strömungsrichtung, insbesondere in

Längsachsenströmungsrichtung und/oder in Radialrichtung. Insbesondere erstreckt sich der wenigstens eine Leitflügel in Strömungsrichtung von einem Strömungsaufnahmeabschnitt zu dem Strömungsabgabeabschnitt. Insbesondere verkleinert sich der Krümmungsradius von dem Strömungsaufnahmeabschnitt zu dem Strömungsabgabeabschnitt.

Unter der Strömungsrichtung ist insbesondere die Richtung zu verstehen, in der der liquidbeladene Strom entlang des Strömungsleitkörpers strömt. Bei einer Ausführungsform, bei der der Strömungsleitkörper eine zylinderförmige Mantelfläche aufweist, kann die Strömungsrichtung der Längsachsenströmungsrichtung entsprechen. Bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der der Strömungsleitkörper eine Kegelmantelfläche aufweist, kann die Strömungsrichtung eine durch die Längsachsenströmungsrichtung und die Radialrichtung überlagerte Richtung sein. Insbesondere kann die Strömungsrichtung sich entlang der Kegelmantelfläche, insbesondere entlang der konkav geformten Kegelmantelfläche, erstrecken, insbesondere trompetentrichterförmig oder stalaktitförmig erstrecken.

Gemäß einer Ausführungsform kann der wenigstens einen Leitflügel sich in Strömungsrichtung von einem Strömungsaufnahmeabschnitt zu einem Strömungsabgabeabschnitt erstrecken. Vorzugsweise verändert, insbesondere

verkleinert, sich der Krümmungsradius von dem Strömungsaufnahmeabschnitt zu dem Strömungsabgabeabschnitt um wenigstens 30 %, 45 % oder 60 %. Alternativ oder zusätzlich kann der Krümmungsradius am Strömungsaufnahmeabschnitt wenigstens 70 %, 80 % oder 90 % der Erstreckung des wenigstens Leitflügels quer, insbesondere orthogonal, zur Längsachse betragen. Alternativ oder zusätzlich kann der Krümmungsradius am Strömungsabgabeabschnitt höchstens 60 %, 50 % oder 40 % der Erstreckung des wenigstens einen Leitflügels quer, insbesondere orthogonal, zur Längsachse betragen.

Unter dem Strömungsaufnahmeabschnitt des Leitflügels kann insbesondere der Abschnitt Leitflügels zu verstehen sein, auf den der liquidbeladene Strom in Längsachsenströmungsrichtung auf den wenigstens einen Leitflügel auftrifft. Der wenigstens eine Leitflügel kann sich in Strömungsrichtung insbesondere ausgehend von einer Leitnase erstrecken. Insbesondere kann der Strömungsaufnahmeabschnitt des wenigstens ein Leitflügels der Abschnitt sein, der in Strömungsrichtung unmittelbar an die Leitnase anschließt. Insbesondere kann der Strömungsaufnahmeabschnitt der Abschnitt sein, entlang dem sich die ersten 5 %, 10 % oder 20 % des wenigstens sein Leitflügels in Strömungsrichtung erstrecken.

Unter dem Strömungsabgabeabschnitt des Leitflügels kann insbesondere der Abschnitt des Leitflügels zu verstehen sein, an dem der liquidentladene Strom und/oder das getrennte liquide den Leitflügel in Strömungsrichtung verlässt. Insbesondere kann der Strömungsabgabeabschnitt der Abschnitt sein, entlang dem sich die letzten 5 %, 10 % oder 20 % des wenigstens ein Leitflügels in Strömungsrichtung erstrecken.

Bei der bevorzugten Ausführungsform mit einer insbesondere konkav geformten sich in Längsachsenströmungsrichtung weitenden Kegelmantelfläche des

Strömungsleitkörpers kann der Strömungsabgabeabschnitt an dem in Radialrichtung geweiteten axialen Endabschnitt des Strömungsleitkörpers ausgebildet sein und/oder der Strömungsaufnahmeabschnitt an dem in Radialrichtung schmalen axialen Anfangsabschnitt, insbesondere der Leitnase, des Strömungsleitkörpers ausgebildet sein.

Der Krümmungsradius an dem jeweiligen Strömungsaufnahmeabschnitt und/oder an dem Strömungsabgabeabschnitt kann insbesondere dadurch ermittelt werden, dass der Krümmungsradius über den jeweiligen Abschnitt gemittelt wird. Beispielsweise kann bei Ausführungsformen, bei denen der Strömungsabgabeabschnitt sich über die letzten 5 % io % oder 20 % des wenigstens ein Leitflügels in Strömungsrichtung erstreckt, der Krümmungsradius über diesen Bereich gemittelt werden. Analog kann auf diese Weise der Krümmungsradius des Strömungsaufnahmeabschnitts gemittelt werden.

In einer Ausführungsform weist der Strömungsleitkörper eine sich in Längsachsenströmungsrichtung weitende insbesondere konkav geformte Kegelmantelfläche auf, die insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich steht der wenigstens eine Leitflügel von dem Strömungsleitkörper vor, insbesondere in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung vor. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der wenigstens eine Leitflügel in Radialrichtung von einem Strömungsaufnahmeabschnitt zu einem Strömungsabgabeabschnitt. Alternativ oder zusätzlich ist der wenigstens eine Leitflügel in Umfangsrichtung um die Längsachse gekrümmt. Alternativ oder zusätzlich wird der Krümmungsradius in Radialrichtung kleiner.

In einer Ausführungsform steht der wenigstens eine Leitflügel in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzten Richtung um wenigstens 10 %, 20 %, 30 % oder 35 % der Radialerstreckung des wenigstens ein Leitflügels vor. Entlang seiner Erstreckung in Strömungsrichtung wird durch das vorstehend des Leitflügels ein Fensterquerschnitt definiert, an dem das abgeschiedene Wasser abgegeben werden kann. Es hat sich herausgestellt, dass durch Vergrößerung dieses Fensterquerschnittes die Abscheiderate von dem Liquid erhöht werden kann. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass bei größeren zu erwartenden liquidbeladenen Strömen der Fensterquerschnitt vergrößert werden kann, um die Abscheide rate zu erhöhen. Ferner hat sich herausgestellt, dass durch einen erhöhten Fensterquerschnitt die Anzahl der Leitflügel unter Aufrechterhaltung des Abscheidegrades reduziert werden kann. Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass zwischen einzelnen Leitflügeln in Umfangsrichtung ausreichend Platz für den fluidbeladenen Strom vorgesehen ist, sodass das abgeschiedene Liquid an den Leitflügel abgeführt werden kann, während der liquidentladenen Strom radial beabstandet von dem wenigstens einen Leitflügel strömen kann.

Gemäß einer Ausführungsform weist der wenigstens eine Leitflügel wenigstens 2, 4, 6, 8 oder 10 Leitflügel auf. Alternativ oder zusätzlich weist der wenigstens eine Leitflügel höchstens 12, 15, 20, 25, 30 oder 35 Leitflügel auf. In einer Ausführungsform sind die Leitflügel in insbesondere äquidistanten Abständen in Umfangsrichtung um die Längsachse verteilt angeordnet. Alternativ oder zusätzlich vergrößert sich der Abstand in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Leitflügeln in Radialrichtung. Es hat sich herausgestellt, dass zur Erzielung eines hohen Abscheidegrades die Anzahl der Leitflügel auf den Durchmesser des Strömungsleitkörpers abgestimmt werden kann. Insbesondere kann die Anzahl der Leitflügel mit größer werdendem Durchmesser des Strömungsleitkörpers vergrößert werden. Dabei gilt es ein Kompromiss zwischen einer möglichst hohen Abscheidefläche für das Liquid durch die Leitflügel bereitzustellen und ausreichend Platz in Radialrichtung zwischen den Leitflügeln bereitzustellen, sodass der liquidentladenen Strom separat von dem getrennten Liquid in Radialrichtung von den Leitflügeln beabstandet entlang des Strömungsleitkörpers und/oder der Leitflügel strömen kann.

Unter dem Durchmesser des Strömungsleitkörpers kann bei der bevorzugten Ausführungsform mit einer kegelförmigen Mantelfläche des Strömungsleitkörpers der Durchmesser des Strömungsleitkörpers an dessen geweitetem Endabschnitt zu verstehen sein.

Bei Strömungsleitkörpern mit einem Durchmesser zwischen 15 mm und 25 mm, insbesondere zwischen 18 mm und 22 mm, hat sich eine Anzahl an Leitflügeln von 6 bis 10, insbesondere von 7 bis 9, als bevorzugt herausgestellt. Bei Strömungsleitkörpern mit einem Durchmesser zwischen 25 mm bis 35 mm, insbesondere zwischen 28 mm und 32 mm, hat sich eine Anzahl an Leitflügeln von 8 bis 12, insbesondere von 9 bis 11, als bevorzugt herausgestellt. Bei Strömungsleitkörpern mit einem Durchmesser zwischen 35 mm bis 45 mm, insbesondere von 38 mm bis 42 mm, hat sich eine Anzahl an Leitflügeln von 9 bis 13, insbesondere von 10 bis 12, als bevorzugt herausgestellt. Bei Strömungsleitkörpern mit einem Durchmesser zwischen 45 mm und 55 mm, insbesondere zwischen 48 mm und 52 mm, hat sich eine Anzahl an Leitflügeln von 10 bis 14, insbesondere von 11 bis 13, als bevorzugt herausgestellt.

In einer Ausführungsform können die Leitflügel stromaufwärts des jeweiligen Strömungsaufnahmeabschnitt der Leitflügel in eine in Umfangsrichtung geschlossene Struktur, insbesondere in eine Leitnase, übergehen. Unter einer in Umfangsrichtung geschlossenen Struktur ist in diesem Zusammenhang insbesondere zu verstehen, dass in diesem Bereich in Umfangsrichtung kein Abstand zwischen den Leitflügeln besteht. Insbesondere kann sich die geschlossene Struktur in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung als Zylinder und anschließend insbesondere als sich in zur Längsachsenströmungsrichtung

entgegengesetzte Richtung verjüngenden insbesondere konkav gekrümmter Kegel erstrecken.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden Strömungsleitkörper zum Beschleunigen eines in Längsachsenströmungsrichtung auf den Strömungsleitkörper zuströmenden liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung, eine radial außenseitig zum Strömungsleitkörper ausgebildete Drainagekammer mit einer Liquiddurchtrittsöffnung, um das getrennte Liquid in Radialrichtung in die Drainagekammer abzuführen und eine sich entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung von dem Strömungsleitkörper zu der Liquiddurchtrittsöffnung erstreckende Prallwand, um das getrennte Liquid entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung von dem Strömungsleitkörper zu der Liquiddurchtrittsöffnung zu treiben.

Der Fliehkraftabscheider gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann gemäß dem Fliehkraftabscheider gemäß dem ersten Aspekt und/oder dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein und umgekehrt. Insbesondere kann der Strömungsleitkörper des Fliehkraftabscheiders gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsleitkörper wenigstens einen Leitflügel gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweisen. Insbesondere kann die Beschleunigung des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung durch eine konkav geformte Kegelmantelfläche des Strömungsleitkörpers erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Beschleunigung des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung durch wenigstens einen um die Längsachse gekrümmten Leitflügel erfolgen. Insbesondere durch die Krümmung des Leitflügels um die Längsachse kann der liquidbeladenen Strom in Umfangsrichtung um die Längsachse umgelenkt werden, sodass die dabei entstehende Zentrifugalkraft den liquidbeladenen Strom in Radialrichtung beschleunigt.

Die Drainagekammer kann sich insbesondere in Umfangsrichtung um den Strömungsleitkörper erstrecken. Insbesondere kann die Drainagekammer sich zylinderförmig von der Liquiddurchtrittsöffnung zu einer Liquidaustrittsöffnung, insbesondere zu einem Auffangbecken erstrecken. Insbesondere kann sich die Drainagekammer von der in Gravitationsrichtung oberhalb des Strömungsleitkörpers ausgebildeten Liquiddurchtrittsöffnung in Gravitationsrichtung zu der Liquidaustrittsöffnung erstrecken. Insbesondere kann die Liquidaustrittsöffnung in Gravitationsrichtung wenigstens auf Höhe des Strömungsleitkörpers, insbesondere unterhalb des Strömungsleitkörpers, ausgebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Längsachse des Strömungsleitkörpers um weniger als 3o0, 150 oder 50 gegenüber der Gravitationsachse geneigt. Insbesondere ist der Strömungsleitkörper derart ausgerichtet, dass die Längsachsenströmungsrichtung stromaufwärts und/oder stromabwärts des Strömungsleitkörpers entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung ausgerichtet ist, um den Strömungsleitkörper entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung zu durchströmen.

Insbesondere kann durch die Ausrichtung der Längsachse zu Gravitationsachse gewährleistet werden, dass von dem liquidbeladenen Strom getrenntes Liquid unter Ausnutzung der Strömungsenergie entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung zu der Liquiddurchtrittsöffnung getrieben wird.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass durch die versetzte Anordnung der Liquiddurchtrittsöffnung in zur Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung relativ zum Strömungsleitkörper in Verbindung mit der zwischen dem Strömungsleitkörper und der Liquiddurchtrittsöffnung angeordneten Prallwand der Abscheidegrad des Liquides erhöht werden kann. Dies kann insbesondere daran liegen, dass die Beschleunigung des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung auch stromabwärts des Strömungsleitkörpers noch eine Abscheidung des Liquides bewirkt.

Insbesondere ist die Liquiddurchtrittsöffnung in zur Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung beabstandet von dem Strömungsleitkörper, insbesondere beabstandet von dem Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers, ausgebildet. Der Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers kann insbesondere der Abschnitt des Strömungsleitkörpers sein, an dem der liquidentladenen Strom und/oder das getrennte Liquid den Strömungsleitkörper in Strömungsrichtung verlässt. Insbesondere kann der Strömungsabgabeabschnitt bei einer Ausführungsform bei der der Strömungsleitkörper eine sich in Längsachsenströmungsrichtung weitende Kegelmantelfläche aufweist durch den geweiteten Endabschnitt des Strömungsleitkörpers in Längsachsenströmungsrichtung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsabgabeabschnitt durch den axialen Endabschnitt in Längsachsenströmungsrichtung des wenigstens einen Leitflügels ausgebildet sein.

Insbesondere ist die Liquiddurchtrittsöffnung in zur Gravitationsrichtung entgegensetzten Richtung um wenigstens 20 %, 40 %, 60 %, 80 % oder 100 % der Erstreckung des Strömungsleitkörpers in Längsachsenströmungsrichtung von dem Strömungsleitkörper, insbesondere vom Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers, beabstandet.

Insbesondere erstreckt sich die Prallwand in zur Gravitationsrichtung entgegengesetzte Richtung von dem Strömungsabgabeabschnitt wenigstens bis zur Liquiddurchtrittsöffnung. Vorzugsweise erstreckt sich die Prallwand ausgehend vom Strömungsabgabeabschnitt in Gravitationsrichtung wenigstens entlang von 20 %, 40 %, 60 % oder 80 % der Äxialerstreckung des Strömungsleitkörpers. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand in Gravitationsrichtung ausgehend von dem Strömungsabgabeabschnitt wenigstens entlang von 20 %, 40 %, 60 % oder 80 % der Äxialerstreckung des wenigstens einen Leitflügels.

Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die Prallwand um eine um weniger als 30°, 150 oder 50 gegenüber der Längsachse geneigte Prallwandachse. Insbesondere erstreckt sich die Prallwandachse parallel, insbesondere koaxial, zur Längsachse. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Prallwand rotationsförmige, insbesondere hohlzylinderförmig, insbesondere hohlzylinderförmig mit entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung größer werdendem Durchmesser, um die Prallwandachse und/ oder um die Längsachse. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Prallwand in Radialrichtung beabstandet zum Strömungsleitkörper. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand in Radialrichtung derart beabstandet zum Strömungsleitkörper um die Längsachse und/oder um die Prallwandachse, dass ein in Radialrichtung innenseitig durch den Strömungsleitkörper und außenseitig durch die Prallwand begrenzter Strömungskanal ausgebildet ist, in dem das Liquid in Radialrichtung außenseitig über die Prallwand zu der Liquiddurchtrittsöffnung abführbar ist und der liquidentladene Strom in Radialrichtung innenseitig zu einer Abführleitung abführbar ist.

Insbesondere erstreckt sich die Prallwand hohlzylinderförmig. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand ausgehend von dem Strömungsabgabeabschnitt in Gravitationsrichtung hohlzylinderförmig bis zu wenigstens 20 %, 40 %, 60 % oder 80 % der Axialerstreckung des Strömungsleitkörpers. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Prallwand ausgehend von dem Strömungsabgabeabschnitt in zur Gravitationsrichtung entgegengesetzte Richtung um wenigstens 20 %, 40 %, 60 % oder 80 % der Axialerstreckung des Strömungsleitkörpers. Insbesondere begrenzt die

Prallwand die Liquiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung innenseitig. Insbesondere ist die Prallwand an ihrem stromabwärtigen Ende kragenförmig in Radialrichtung gekrümmt, um das getrennte Liquid entlang der Prallwand zu der Liquiddurchtrittsöffnung zu leiten. Insbesondere erstreckt sich die Liquiddurchtrittsöffnung ringförmig, insbesondere lochscheibenförmig, insbesondere um die Längsachse und/oder um die Prallwandachse. Insbesondere ist die Liquiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung innenseitig durch die Prallwand, insbesondere durch den kragenförmigen Abschnitt der Prallwand, und/oder in Radialrichtung außenseitig durch den nachfolgend beschriebenen Liquidleitmantel begrenzt.

Insbesondere durch den Abstand der Prallwand in Radialrichtung zum Strömungsleitkörper kann gewährleistet werden, dass das getrennte Liquid radial außenseitig an der Prallwand zu der Liquiddurchtrittsöffnung geleitet wird, während der liquidentladenen Strom radial innenseitig zu einer Abführleitung weitergeleitet werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Drainagekammer radial innenseitig durch die Prallwand begrenzt, um die Drainagekammer in Gravitationsrichtung zwischen der Liquiddurchtrittsöffnung und dem Strömungsleitkörper fluidal von dem Strömungsleitkörper abzuschirmen. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand in Gravitationsrichtung von der Liquiddurchtrittsöffnung wenigstens bis zum

Strömungsleitkörper. Vorzugsweise erstreckt sich die Prallwand in Gravitationsrichtung von der Liquiddurchtrittsöffnung wenigstens bis zum

Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Prallwand in Gravitationsrichtung von der Liquiddurchtrittsöffnung wenigstens bis zu 20 %, 40 %, 60 % oder 80 % der Axialerstreckung des Strömungsleitkörpers. Insbesondere ist die Prallwand radial außenseitig derart ausgebildet, dass das getrennte Liquid an der radialen Außenfläche der Prallwand in Gravitationsrichtung zu einer Liquidaustrittsöffnung abführbar ist.

In einer Ausführungsform ist die Drainagekammer radial außenseitig durch einen Liquidleitmantel begrenzt. Insbesondere ist der Liquidleitmantel rotationsförmig, insbesondere hohlzylindrisch, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist der Liquidleitmantel in Radialrichtung von der Prallwand beabstandet. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der Liquidleitmantel in Gravitationsrichtung von der Liquiddurchtrittsöffnung wenigstens bis zum Strömungsleitkörper. Insbesondere

erstreckt sich der Liquidleitmantel in Gravitationsrichtung wenigstens bis zum Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers. Vorzugsweise erstreckt sich der Liquidleitmantel in Gravitationsrichtung über den Strömungsabgabeabschnitt hinaus, insbesondere um wenigstens 20 %, 40 %, 60 %, 80 % oder 100 % der Äxialerstreckung des Strömungsleitkörpers über den Strömungsabgabeabschnitt hinaus.

Insbesondere begrenzt der Liquidleitmantel die Liquiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung außenseitig. Insbesondere wird die Liquiddurchtrittsöffnung radial innenseitig durch die Prallwand und radial außenseitig durch den Liquidleitmantel begrenzt. Insbesondere ist eine sich von dem Liquidleitmantel radial nach innen erstreckende Stirnwandung zum Umlenken von entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung strömenden Liquid in Gravitationsrichtung vorgesehen. Insbesondere ist die Stirnwandung lochscheibenförmig ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich die Stirnwandung in Radialrichtung zwischen dem Liquidleitmantel und einer Abführleitung zum Abführen des liquidentladenen Stroms. Insbesondere erstreckt sich die Stirnwandung in Längsachsenströmungsrichtung an dem axialen Ende des Liquidleitmantels. Insbesondere erstreckt sich die Stirnwandung an dem in Längsachsenströmungsrichtung axialen Ende des Liquidleitmantels kragenförmiger in Radialrichtung nach innen. Insbesondere begrenzen der Liquidleitmantel, die Stirnwandung und die Prallwand einen sich in einem Querschnitt entlang der Längsachse U-förmig erstreckenden Liquidkanal. Insbesondere ist der sich U-förmig erstreckende Liquidkanal in Gravitationsrichtung geöffnet. Insbesondere erstrecken sich die Schenkel des U-förmigen Liquidkanals ausgehend von der Liquiddurchtrittsöffnung in Gravitationsrichtung. Insbesondere wird der U-förmige Liquidkanal in Radialrichtung innenseitig und außenseitig durch die Prallwand begrenzt. Insbesondere dient die Stirnwandung der Umlenkung des Liquides von dem radial innenseitigen Schenkel über die Liquiddurchtrittsöffnung in den radial außenseitigen Schenkel des Liquidkanals.

Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel ausgehend von der Liquidaustrittsöffnung in zur Gravitationsrichtung entgegengesetzte Richtung an der Liquiddurchtrittsöffnung vorbei und geht in zur Gravitationsrichtung entgegensetzten Richtung beabstandet zur Liquiddurchtrittsöffnung in die Stirnwandung über, die sich in Radialrichtung nach innen erstreckt. Insbesondere geht die Stirnwandung in Radialrichtung innenseitig in eine Abführleitung über, die sich in zur Gravitationsrichtung entgegensetzte Richtung erstreckt. Insbesondere ist die Prallwand in Radialrichtung zwischen dem Liquidleitmantel und dem Strömungsleitkörper

angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Prallwand in Radialrichtung zwischen dem Liquidleitmantel und der Abführleitung ausgebildet. Insbesondere erstrecken sich der Liquidleitmantel und die Prallwand koaxial zueinander. Insbesondere erstreckt sich die Abführleitung koaxial zum Liquidleitmantel und/ oder zur Prallwand.

In einer bevorzugten Ausführungsform können sich weitere Leitflügel an dem Liquidleitmantel und/oder an der Prallwand erstrecken.

In einer Ausführungsform erstreckt sich die Drainagekammer von der Liquiddurchtrittsöffnung in Gravitationsrichtung zu einer Liquidaustrittsöffnung, um das abgeschieden Liquid stromabwärts der Durchtrittsöffnung unter Ausnutzung der Gewichtskraft zu der Liquidaustrittsöffnung zu leiten. Insbesondere erstreckt sich die Drainagekammer wenigstens bis zum Strömungsleitkörper, vorzugsweise über den Strömungsleitkörper hinaus, zu der Liquiddurchtrittsöffnung, um das abgeschiedene Liquid entlang der Längsachse an dem Strömungsleitkörper vorbei abzuführen.

In einer Ausführungsform weist die Drainagekammer stromabwärts der Liquiddurchtrittsöffnung ein gegenüber der Horizontalen in Gravitationsrichtung geneigtes, insbesondere um weniger als 50, io°, 150 oder 20° geneigtes, Auffangbecken auf, das sich insbesondere lochscheibenförmig um eine Zuführleitung zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms erstreckt. Alternativ oder zusätzlich ist das Auffangbecken in Gravitationsrichtung wenigstens auf axialer Höhe des Strömungsleitkörpers, vorzugsweise unterhalb des Strömungsleitkörpers, ausgebildet.

Insbesondere ist das Auffangbecken in Gravitationsrichtung wenigstens um 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, 100 % oder 120 % der Axialerstreckung des Strömungsleitkörpers von dem Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers beabstandet. Insbesondere erstreckt sich das Auffangbecken in Gravitationsrichtung wenigstens auf axialer Höhe des Strömungsaufnahmeabschnitts des Strömungsleitkörpers und/oder der Leitnase des Strömungsleitkörpers.

Insbesondere ist die Drainagekammer als in Gravitationsrichtung geschlossene Hohlzylinderkammer ausgebildet. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Drainagekammer entlang der Längsachse einen hohlzylinderförmigen Raum begrenzt. Insbesondere ist der hohlzylinderförmige Raum in Radialrichtung innenseitig durch die Prallwand und/ oder durch eine Zuführleitung begrenzt. Alternativ oder zusätzlich ist der hohlzylinderförmige Raum in Radialrichtung außenseitig durch den

Liquidleitmantel begrenzt. Das stirnseitige Ende der Drainagekammer in Gravitationsrichtung ist insbesondere durch ein insbesondere lochscheibenförmiges Auffangbecken begrenzt. Insbesondere ist das lochscheibenförmige Auffangbecken gegenüber der Horizontalen in Gravitationsrichtung geneigt, um getrenntes Liquid unter Ausnutzung der Gravitationsrichtung zu einer Liquidaustrittsöffnung zu leiten. Insbesondere durch die lochscheibenförmige Ausgestaltung das Auffangbeckens kann das Liquid um den Strömungsleitkörper herum und/ oder um die Zuführleitung herum zu der Liquidaustrittsöffnung geleitet werden. Das stirnseitige Ende der Drainagekammer in der zur Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung weist insbesondere eine Öffnung auf. Insbesondere ist die Öffnung durch die Liquiddurchtrittsöffnung ausgebildet, die sich insbesondere ringförmig zwischen der Prallwand und dem Liquidleitmantel erstreckt. Insbesondere erstreckt sich in der zur Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung versetzt zur Liquiddurchtrittsöffnung die Stirnwandung von dem Liquidleitmantel in Radialrichtung nach innen über die Liquiddurchtrittsöffnung und/oder die Prallwand hinaus insbesondere bis zu einer Abführleitung.

In einer Ausführungsform umfasst der Fliehkraftabscheider eine Zuführleitung zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms zum Strömungsleitkörper. Die Zuführleitung erstreckt sich insbesondere um eine um weniger als 3o0, 150 oder 50 gegenüber der Längsachse geneigte Zuführachse. Insbesondere ist die Zuführachse parallel, insbesondere koaxial zur Längsachse ausgerichtet. Alternativ oder zusätzlich begrenzt die Innenmantelfläche der Zuführleitung den liquidbeladenen Strom stromaufwärts des Strömungsleitkörpers. Alternativ oder zusätzlich begrenzt die Außenmantelfläche der Zuführleitung die Drainagekammer in Radialrichtung innenseitig. Insbesondere geht die Zuführleitung in der zur Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung in die Prallwand über. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Zuführleitung in Gravitationsrichtung bis zum Auffangbecken.

In einer Ausführungsform umfasst der Fliehkraftabscheider eine Abführleitung zum Abführen des liquidentladenen Stroms stromabwärts des Strömungsleitkörpers. Insbesondere erstreckt sich die Abführleitung um eine um weniger als 3o0, 150 oder 50 gegenüber der Längsachse geneigte Abführachse. Insbesondere ist die Abführachse parallel, insbesondere koaxial zur Längsachse ausgerichtet. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Abführleitung in Radialrichtung innenhegend zur Prallwand, um das abgeschieden Liquid in Radialrichtung getrennt von dem liquidentladenen Strom abzuführen.

Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom mit einen sich entlang einer Längsachse von einem Strömungsaufnahmeabschnitt zu einem Strömungsabgabeabschnitt erstreckenden Strömungsleitkörper, um einen in Längsachsenströmungsrichtung auf den Strömungsleitkörper zuströmenden liquidbeladenen Strom von dem Strömungsaufnahmeabschnitt bis zu dem Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung zu beschleunigen, eine den Strömungsabgabeabschnitt in Umfangsrichtung abschnittsweise umgebene Liquiddurchtrittsöffnung, um abgeschiedenes Liquid an eine Drainagekammer abzuführen, und einen den Strömungsabgabeabschnitt in Umfangsrichtung abschnittsweise umgebenden Liquidleitmantel, um den Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung verlassendes Liquid in Umfangsrichtung zur Liquiddurchtrittsöffnung umzulenken.

Der Fliehkraftabscheider gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kann gemäß dem Fliehkraftabscheider gemäß dem ersten Aspekt und/oder dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein und umgekehrt. Insbesondere kann der Strömungsleitkörper gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsleitkörper wenigstens einen Leitflügel gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweisen.

Unter dem Strömungsaufnahmeabschnitt kann insbesondere der Abschnitt des Strömungsleitkörpers zu verstehen sein, an dem der liquidbeladenen Strom in Längsachsenströmungsrichtung erstmals in Kontakt mit dem Strömungsleitkörper kommt. Insbesondere kann der Strömungsaufnahmeabschnitt durch eine Leitnase des Strömungsleitkörpers ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsaufnahmeabschnitt durch den in Längsachsenströmungsrichtung ersten Abschnitt eines Leitflügels ausgebildet sein, mit dem der liquidbeladenen Strom in Kontakt kommt. Insbesondere bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der der Strömungsleitkörper eine sich in Längsachsenströmungsrichtung weitende Kegelmantelfläche aufweist, kann der Strömungsaufnahmeabschnitt der Abschnitt mit der kleinsten Radialerstreckung der Kegelmantelfläche sein.

Unter dem Strömungsabgabeabschnitt kann insbesondere der Abschnitt des Strömungsleitkörpers zu verstehen sein, über den der liquidentladenen Strom und/oder das getrennte Liquid den Strömungsleitkörper in Strömungsrichtung verlässt. Bei der bevorzugten Ausführungsform mit einer sich in Längsachsenströmungsrichtung weitenden Kegelmantelfläche kann der

Strömungsabgabeabschnitt der Äxialabschnitt der Kegelmantelfläche mit der größten Radialerstreckung sein. Insbesondere kann der Strömungsabgabeabschnitt den axialen Endabschnitt des Strömungsleitkörpers in Längsachsenströmungsrichtung ausbilden. Insbesondere kann der Strömungsabgabeabschnitt eine sich ringförmig um den axialen Endabschnitt des Strömungsleitkörpers erstreckende Abrisskante sein, über die der liquidentladenen Strom und/oder das abgeschieden liquide den Strömungsleitkörper stromabwärts verlässt. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsabgabeabschnitt durch den Endabschnitt des wenigstens einen Leitflügels in Strömungsrichtung definiert sein. Insbesondere bei sich in Radialrichtung erstreckenden Leitflügeln kann der Strömungsabgabeabschnitt an dem Außenabschnitt des wenigstens einen Leitflügels in Radialrichtung ausgebildet sein. Insbesondere bei einer Ausführungsform mit mehreren sich in Umfangsrichtung um die Längsachse kommenden Leitflügeln kann der Strömungsabgabeabschnitt durch eine gedachte Mantelfläche ausgebildet sein, welche die Endabschnitt der Leitflügel in Umfangsrichtung miteinander verbindet.

Insbesondere kann unter dem Strömungsabgabeabschnitt der letzte Abschnitt des Strömungsleitkörpers in Strömungsrichtung zu verstehen sein, der den liquidbeladenen Strom in Radialrichtung beschleunigt. Bei einer Ausführungsform mit einer sich in Längsachsenströmungsrichtung weitenden Kegelmantelfläche ist darunter insbesondere der axiale Endabschnitt, insbesondere der Abschnitt mit der weitesten Radialerstreckung, der Kegelmantelfläche zu verstehen. Sofern sich beispielsweise stromabwärts des axialen Endabschnitt der Kegelmantelfläche eine weitere Strömungsfläche, beispielsweise eine zylinderförmige Strömungsfläche, erstreckt, über die der den Strömungsleitkörper verlassende Strom nicht zusätzlich in Radialrichtung beschleunigt wird, ist diese insbesondere nicht als dem Strömungsleitkörper zugehörige Fläche zu verstehen.

Darunter dass der liquidbeladene Strom von dem Strömungsaufnahmeabschnitt bis zu dem Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung beschleunigt wird ist insbesondere zu verstehen, dass der liquidbeladenen Strom von dem Strömungsaufnahmeabschnitt bis zu dem Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung beschleunigt wird. In Strömungsrichtung an den Strömungsabgabeabschnitt anschließende Strömungsflächen, die keine zusätzliche Beschleunigungen in Radialrichtung bewirken, sind insbesondere nicht als dem Strömungsleitkörper zugehörig zu verstehen.

Darunter dass die Liquiddurchtrittsöffnung den Strömungsabgabeabschnitt abschnittsweise umgibt ist insbesondere zu verstehen, dass die Liquiddurchtrittsöffnung auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnittes ausgebildet ist. Darunter dass die Liquiddurchtrittsöffnung den Strömungsabgabeabschnitt in Umfangsrichtung abschnittsweise umgibt ist insbesondere zu verstehen, dass die Liquiddurchtrittsöffnung die Umfangserstreckung des Liquidleitmantels unterbricht. Insbesondere erstreckt sich die Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung um den Strömungsabgabeabschnitt. Dafür muss die Liquiddurchtrittsöffnung nicht gekrümmt sein. Es kommt lediglich darauf an, dass es sich bei der Liquiddurchtrittsöffnung nicht um eine stirnseitige Durchtrittsöffnung handelt, sondern um eine umfängliche Durchtrittsöffnung.

Darunter dass der Liquidleitmantel den Strömungsabgabeabschnitt umgibt ist insbesondere zu verstehen, dass sich der Liquidleitmantel auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnittes um diesen herum erstreckt. Darunter dass sich der Liquidleitmantel in Umfangsrichtung abschnittsweise um den Strömungsabgabeabschnitt erstreckt ist insbesondere zu verstehen, dass der Liquidleitmantel den Strömungsabgabeabschnitt in Umfangsrichtung nicht vollständig umläuft. Vielmehr ist die Umfangserstreckung des Liquidleitmantels durch die Liquiddurchtrittsöffnung unterbrochen. Ferner muss der Liquidleitmantel sich nicht rotationssymmetrisch um den Strömungsabgabeabschnitt erstrecken. Wie nachfolgend beschrieben ist vielmehr bevorzugt, dass der Liquidleitmantel sich U-förmig oder torbogenförmig um den Strömungsabgabeabschnitt erstreckt.

Durch die Ausgestaltung des Liquidleitmantels auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnittes kann insbesondere den Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung verlassendes Liquid direkt von dem Liquidleitmantel aufgefangen werden und in Umfangsrichtung zu der Liquiddurchtrittsöffnung weitergeleitet werden.

Insbesondere ist die Liquiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung geöffnet, um insbesondere durch den Liquidleitmantel umgelenktes Liquid in Radialrichtung über die Liquiddurchtrittsöffnung zu der Drainagekammer abzuführen. Insbesondere ist die Drainagekammer in Radialrichtung unterhalb der Liquiddurchtrittsöffnung angeordnet.

Eine sich stirnseitig insbesondere ringförmig zwischen dem Liquidleitmantel und dem Strömungsleitkörper erstreckende Liquiddurchtrittsöffnung soll insbesondere nicht als Liquiddurchtrittsöffnung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung zu verstehen sein.

Gemäß einer Ausführungsform krümmt sich der Liquidleitmantel in Umfangsrichtung abschnittsweise bogenförmig um die Längsachse. Insbesondere krümmt sich der Liquidleitmantel U-förmig mit sich zu Durchtrittsöffnung erstreckenden Mantelschenkeln um die Längsachse.

In einer Ausführungsform geht der Liquidleitmantel in Umfangsrichtung in die Liquiddurchtrittsöffnung über, insbesondere wobei zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Mantelschenkel die Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung begrenzen. Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel torbogenförmig oder U-förmig um den Strömungsabgabeabschnitt. Insbesondere ist die Liquiddurchtrittsöffnung zwischen den zwei Schenkeln des torbogenförmigen Liquidleitmantels ausgebildet.

Durch die zuvor beschriebene abschnittsweise Erstreckung des Liquidleitmantels und der Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung um den Strömungsabgabeabschnitt kann insbesondere gewährleistet werden, dass den Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung verlassendes Liquid auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnitt aufgefangen und in Umfangsrichtung zu der Liquiddurchtrittsöffnung weitergeleitet wird, über die das Liquid auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnitt an die Drainagekammer abgeführt werden kann. Ein Vorteil besteht insbesondere darin, dass durch die Erstreckung der Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung um den Strömungsabgabeabschnitt Liquid das den Strömungsabgabeabschnitt auf Umfangshöhe der Liquiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung verlässt direkt unter Ausnutzung dessen Beschleunigungen Radialrichtung über die Liquiddurchtrittsöffnung abgeführt werden kann. Ferner kann durch den in Umfangsrichtung in die Liquiddurchtrittsöffnung übergehenden Liquidleitmantel eine Umlenkung des Liquides in Umfangsrichtung durch den Strömungsleitkörper ausgenutzt werden, um das getrennte Liquid zunächst entlang des Liquidleitmantels umzulenken und anschließend über die Liquiddurchtrittsöffnung abzuführen. Demnach wird der vierte Aspekt der Erfindung besonders bevorzugt mit wenigstens einem um die Längsachse gekrümmten Leitflügel kombiniert, um den liquidbeladenen Strom in Umfangsrichtung umzulenken.

In einer Ausführungsform ist die Längsachse um mehr als 6o°, 750 oder 85° gegenüber der Gravitationsrichtung geneigt. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der Liquidleitmantel um eine um mehr als 6o°, 750 oder 85° gegenüber der Gravitationsachse geneigte Mantelachse. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass den Strömungsleitkörper in Gravitationsrichtung oberhalb der Längsachse verlassendes Liquid unter Ausnutzung der Gravitationskraft entlang dem Liquidleitmantel zu einer in Gravitationsrichtung unterhalb der Längsachse ausgebildete Liquiddurchtrittsöffnung weitergeleitet werden kann.

In einer Ausführungsform erstreckt sich der Liquidleitmantel wenigstens abschnittsweise in Gravitationsrichtung oberhalb der Längsachse um den Strömungsleitkörper. Insbesondere umläuft der Liquidleitmantel wenigstens den oberhalb der Längsachse ausgebildeten Teil des Strömungsleitkörpers in Umfangsrichtung vollständig. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass Liquid, das den Strömungsleitkörper in Gravitationsrichtung oberhalb der Längsachse verlässt, durch den Liquidleitmantel aufgefangen und insbesondere in Gravitationsrichtung zu der Liquiddurchtrittsöffnung weitergeleitet werden kann.

Alternativ oder zusätzlich ist die Liquiddurchtrittsöffnung Gravitationsrichtung unterhalb der Längsachse, insbesondere unterhalb des Strömungsleitkörpers ausgebildet. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass getrenntes Liquid unter Ausnutzung der Gravitationskraft über die Liquiddurchtrittsöffnung abgeführt werden kann. Insbesondere kann dadurch gewährleistet werden, dass den Strömungsleitkörper oberhalb der Längsachse verlassendes Liquid über den Liquidleitmantel unter Ausnutzung der Gravitationskraft zu der Liquiddurchtrittsöffnung weitergeleitet wird.

Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel U-förmig oder torbogenförmig mit zwei in Horizontalrichtung zueinander beabstandeten Mantelschenkeln, die um mehr als 6o°, 750 oder 85° gegenüber der Gravitationsachse geneigt sind und/oder die an ihrem Ende in Gravitationsrichtung die Liquiddurchtrittsöffnung begrenzen.

Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Liquidleitmantel in Radialrichtung derart beabstandet zum Strömungsleitkörper um die Längsachse, dass ein in Radialrichtung innenseitig durch den Strömungsleitkörper und außenseitig durch den Liquidleitmantel begrenzter Strömungskanal ausgebildet ist, in dem das Liquid in Radialrichtung außenseitig über den Liquidleitmantel zu der Liquiddurchtrittsöffnung abführbar ist und in dem der liquidentladenen Strom in Radialrichtung innenseitig zu einer Abführleitung abführbar ist.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine sich von dem Liquidleitmantel radial nach innen erstreckende Stirnwandung zum Auffangen von in Längsachsenströmungsrichtung strömenden Liquides vorgesehen. Insbesondere erstreckt sich die Stirnwandung in Umfangsrichtung entlang des Liquidleitmantels. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Stirnwandung in Längsachsenströmungsrichtung beabstandet von dem Strömungsleitkörper, insbesondere von dem Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers. Dadurch kann insbesondere eine Strömungskanal zum Abführen des liquidentladenen Stroms zwischen dem Strömungsleitkörper und der Stirnwandung ausgebildet werden. Insbesondere kann die Stirnwandung sich U-förmig oder torbogenförmig entlang von dem Liquidleitmantel erstrecken. Insbesondere weist der Liquidleitmantel zwei Stirnwandungen auf, die sich jeweils von dem axialen Endabschnitt und dem axialen Anfangsabschnitt des Liquidleitmantels in Umfangsrichtung U-förmig oder torbogenförmig um den Strömungsabgabeabschnitt erstrecken. Insbesondere ist der Liquidleitmantel als U-förmige oder torbogenförmige Schiene ausgebildet, die in Längsachsenströmungsrichtung von wenigstens einer, insbesondere von zwei, sich in Radialrichtung erstreckenden Stirnwandung begrenzt ist. Insbesondere geht die stromaufwärtige Stirnwandung in der zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzten Richtung in eine Zuführleitung über.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Fliehkraftabscheider einen Rastmechanismus zum insbesondere lösbaren Verbinden des Strömungsleitkörpers mit einem Gehäuse, insbesondere mit einer Zuführleitung zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms zum Strömungsleitkörper. Insbesondere ist der Rastmechanismus derart ausgestaltet, dass der Strömungsleitkörper in Umfangsrichtung in beide Drehrichtungen drehfest mit dem Gehäuse verbindbar ist.

Insbesondere weist der Rastmechanismus wenigstens eine Rastnase und/oder wenigstens eine Rastaufnahme auf. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Rastnase an dem Strömungsleitkörper ausgebildet. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Rastnase an dem wenigstens einen Leitflügel ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich die Rastnase von dem Leitflügel in Radialrichtung. Alternativ oder zusätzlich ist die wenigstens eine Rastnase an einem axialen Endabschnitt in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegensetzen Richtung des wenigstens ein

Leitflügels ausgebildet. Vorzugsweise ist jeweils eine Rastnase in Umfangsrichtung alternierend an jeden zweiten, dritten oder vierten Leitflügel angebracht.

Vorzugsweise ist die wenigstens eine Rastaufnahme an einer Zuführleitung zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms zum Strömungsleitkörper ausgebildet. Insbesondere kann die Zuführleitung zylinderförmig oder kegelförmige ausgebildet sein. Insbesondere kann die kegelförmige Zuführleitung sich in Längsachsenströmungsrichtung weiten. Alternativ oder zusätzlich kann die Zuführleitung konvex ausgebildet sein.

Insbesondere kann der Rastmechanismus derart ausgebildet sein, dass der Strömungsleitkörper über den Rastmechanismus unlösbar mit dem Gehäuse, insbesondere mit der Zuführleitung, verbindbar ist.

Alternativ zum Rastmechanismus kann der Strömungsleitkörper stoffschlüssig, beispielsweise durch Verklebung oder verschweißen, mit dem Gehäuse, insbesondere mit einer Zuführleitung, verbunden sein. Insbesondere wenn eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Strömungsleitkörper und dem Gehäuse, insbesondere der Zuführleitung, erforderlich ist, kann eine stoffschlüssige Verbindung bevorzugt sein.

In einer Ausführungsform umfasst der Fliehkraftabscheider wenigstens einen um die Längsachse gekrümmten Leitflügel zum Umlenken des in Längsachsenströmungsrichtung auf den wenigstens einen Leitflügel zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung zur Längsachse, wobei der wenigstens eine Leitflügel insbesondere entlang der Längsachse frei von Hinterschnitten ausgebildet ist. Insbesondere ist der wenigstens eine Leitflügel gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet, insbesondere gemäß dem zweiten Aspekt Erfindung ausgebildet. Dadurch kann insbesondere eine leichte Endformbarkeit des wenigstens einen Leitflügels gewährleistet werden. Insbesondere können die Leitflügel dadurch mit einem zweiteiligen und/ oder nur entlang einer Achse zur Entformung verfahrbaren Formwerkzeug hergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsleitkörper insbesondere entlang der Längsachse frei von Hinterschnitten ausgebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Fliehkraftabscheider 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, ausgebildet. Hierfür kann wenigstens ein für den Kontakt mit dem liquidbeladenen Strom ausgelegter Bereich des Fliehkraftabscheiders, insbesondere ein Strömungsleitkörper und/oder wenigstens ein Leitflügel, aus gegenüber Wasser, insbesondere destilliertem Wasser, resistenten Material, insbesondere aus Polyamid oder aus Polypropylen, hergestellt sein. Vorzugsweise ist der Strömungsleitkörper insbesondere vollständig aus Polyamid oder aus Polypropylen hergestellt. Alternativ oder zusätzlich kann der Liquidleitmantel insbesondere vollständig aus Polyamid oder Polypropylen hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Prallwand insbesondere vollständig aus Polyamid oder aus Polypropylen hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Zuführleitung und/oder die Abführleitung insbesondere vollständig aus Polyamid oder aus Polypropylen hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Auffangbecken insbesondere vollständig aus Polyamid oder aus Polypropylen hergestellt sein.

Alternativ oder zusätzlich kann eines oder mehrere der zuvor beschriebenen Teile aus einem anderen gegenüber destilliertem Wasser resistenten Material hergestellt sein. Destilliertes Wasser kann toxisch mit dem Material des Fliehkraftabscheiders wirken und Material aus diesem auslösen, welches insbesondere den Brennstoffzehenprozess beeinträchtigen kann und die Brennstoffzelle beschädigen kann. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung mit gegenüber destilliertem Wasser resistenten Material kann die Lebensdauer des Fliehkraftabscheiders erhöht werden und/oder die Lebensdauer der Brennstoffzelle erhöht werden. Ferner kann insbesondere der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle erhöht werden.

Ferner betrifft die Eründung ein Brennstoffzellensystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennstoffzelle und einen in einem Wasserpartikel führenden Leitungssystem angeordneten, erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider, wobei das Leitungssystem vorzugsweise einen wasserbeladenen Produktstrom der Brennstoffzelle führt, wobei der Produktstrom vorzugsweise einen Volumenstrom von wenigstens 501/min, 100 1/min, 200 1/min oder 400 1/min, besonders bevorzugt von 600 1/min bis 1000 1/min, aufweist. Die Wasserpartikel bilden insbesondere das Liquid des liquidbeladenen Stroms. Dabei ist der liquidbeladene Strom vorzugsweise ein wasserbeladener Produktstrom der Brennstoffzelle. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass bei den zuvor genannten bevorzugten Volumenströmen des Produktstroms ein besonders hoher Abscheidegrad erzielt werden kann.

Alternativ zur Auslegung des Brennstoffzellensystems für Kraftfahrzeuge kann das Brennstoffzellensystem auch für andere strombetriebene Apparate ausgebildet sein.

Insbesondere muss das Leitungssystem nicht zwingend Wasserpartikel führen. Vielmehr soll das Leitungssystem insbesondere dazu geeignet sein, Wasserpartikel, insbesondere destilliertes Wasser, zu führen. Dafür kann das Leitungssystem insbesondere mit gegenüber destilliertem Wasser resistenten Materialien, wie Polypropylen oder Polyamid, ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist das Leitungssystem eine Ausgangsleitung der Brennstoffzelle, über die ein wasserbeladener Produktstrom der Brennstoffzelle von der Brennstoffzelle abgeführt wird. Über den Fliehkraftabscheider werden insbesondere die Wasserpartikel von dem Produktstrom getrennt, um nicht verwertete Edukte der Brennstoffzelle, wie Sauerstoff und/oder Wasserstoff, über ein Rückführsystem der Brennstoffzelle zurückzuführen. Die abgeschiedenen Wasserpartikel können insbesondere über einen Liquidauslass an die Umgebung abgeführt werden oder zur Weiterverwendung einem Wasserkreislauf oder einem Wasserspeicher zugeführt werden. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die abgeschiedenen Wasserpartikel in Intervallen an die Umgebung abzugeben. Dadurch kann insbesondere bei niedrigen Temperaturen, wie bei - 20 °C, vermieden werden, dass kontinuierlich Wasser an die Umgebung abgegeben wird, was beispielsweise zur Vereisung von Straße führen könnte. Insbesondere kann ein Zwischenspeicher für abgeschiedene Wasserpartikel vorgesehen sein. Der Zwischenspeicher kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass die abgeschiedenen und darin gesammelten Wasserpartikel in vorgegebenen Intervallen automatisch an die Umgebung abgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Zwischenspeicher insbesondere derart ausgebildet sein, dass die darin gesammelten Wasserpartikel bei Gelegenheit, beispielsweise beim Nachtanken von Wasserstoff, entleert werden können. Als weiterer Verwendungszweck für die abgeschiedenen Wasserpartikel kommen insbesondere Kühlkreisläufe für elektrische Komponenten, die Regulierung des Wasserhaushaltes der Brennstoffzelle und/oder die Versorgung eines Verdampfers zur Erzeugung von Wasserdampf, beispielsweise für einen Dampfreformer oder zur Umwandlung von Methanol in Wasserstoff, in Frage.

Unter der Anordnung des Fliehkraftabscheiders in dem Leitungssystem ist insbesondere zu verstehen, dass der Fliehkraftabscheider über eine Zuführ- und eine Abführleitung des Abscheiders mit dem Leitungssystem verbunden ist. Das Leitungssystem kann beispielsweise den Produktstrom einer Brennstoffzelle zum

Fliehkraftabscheider führen, von wo aus die abgeschiedenen Wasserpartikel über einen Liquidauslass des Wasserabscheiders beispielsweise einem Wasserkreislauf zugeführt werden und der wasserentladene Produktstrom beispielsweise über eine Rückführleitung der Brennstoffzelle zurückgeführt wird, beispielsweise um nicht verwertete Edukte, wie Sauerstoff und Wasserstoff, in der Brennstoffzelle zu verwerten.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem, wie es zuvor beschrieben wurde. Die Verwendung des erftndungsgemäßen Fliehkraftabscheiders in einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem für Brennstoffzellenfahrzeuge ist insbesondere aufgrund der Platzersparnisse von Vorteil, die der erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider bewirkt.

Vorzugsweise wird der Fliehkraftabscheider zum Trennen von Flüssigwasser aus einem Brennstoffzellenproduktstrom, insbesondere dem Brennstoffzellenprodukt-Anodenstrom, eingesetzt. Der Anodenstrom der Brennstoffzelle umfasst insbesondere Wasserstoff, Stickstoff, Wasserdampf und Flüssigwasser. Je nach Betriebszustand können die Stoffverhältnisse stark variieren. Vor dem Start der Brennstoffzelle kann insbesondere ein Luft-Wasserstoff/Stickstoff-Gemisch im Anodenstrom vorhegen. Beim Systemstart (etwa 1 Minute lang) kann nahezu 100% Wasserstoff im Anodenstrom vorhegen. Während des Betriebs (etwa 1 Minute Betriebszeit) kann der Anodenstrom insbesondere 40% bis 98% Wasserstoff, 2 % bis 60% Stickstoff und/ oder 0% bis 20% Wasserdampf als Gasstrom aufweisen sowie Flüssigwasser, insbesondere Flüssigwasser mit Volumenströmen von 750 ml/min bis 2500 ml/min innerhalb des Anodenstroms, das insbesondere tröpfchenförmig in dem Gasstrom oder an den Wandungen des Leitungssystems entlangströmt. Die Trennung des Flüssigwassers von dem Anodenstrom, insbesondere von der Gasphase des Anodenstroms, dient insbesondere dem Zweck, die Gasphase zu Rezirkulationszwecken wieder zu verwenden. Als Rezirkulationszweck kann beispielsweise die Rückführung von nicht verwendetem Wasserstoff zur Brennstoffzelle oder zum Brennstoffzellentank vorgesehen sein und/oder die Speisung eines Kühlwasserkreislaufs mit dem abgeschiedenen Flüssigwasser.

Es hat sich herausgestellt, dass mit der erfindungsgemäßen Maßnahme insbesondere eine Abscheidung von bis zu 2000 ml/min Flüssigwasser aus einem Produkt-Anodenstrom einer Brennstoffzelle insbesondere auf kleinem Bauraum erzielt werden kann. Unter einem kleinen Bauraum ist insbesondere ein Bauraum von weniger als 100 mm x 100 mm x 200 mm zu verstehen. Prinzipiell ist es denkbar durch die

erfindungsgemäße Maßnahme Wasserabscheider bereitzustellen, die sogar einen Bauraum von weniger als 50 mm x 50 mm x 100 mm einnehmen und auf diesem Bauraum insbesondere eine Abscheiderate von bis zu 2000 ml/min erzielen. Ferner hat sich herausgestellt, dass insbesondere durch die vorteilhafte Ausrichtung des Fliehkraftabscheiders, insbesondere des Strömungsleitkörpers und/oder des Liquidleitmantels, die Anlagerung von Wasser in dem Fliehkraftabscheider vermieden werden kann, so dass das Risiko der Vereisung reduziert werden kann.

Vorzugsweise ist der Außendurchmesser der konkav geformten Kegelmantelfläche größer als der Außendurchmesser der Zuführleitung, insbesondere 10% bis 100%, 20% bis 90%, 30% bis 80%, 40% bis 70% oder 50% bis 60% größer als der Außendurchmesser der Zuführleitung. Alternativ oder zusätzlich ist der Innendurchmesser des Liquidleitmantels, insbesondere an dessen breitester Stelle, größer als der Innendurchmesser der Zuführleitung, insbesondere um 50% bis 200%, 60% bis 170%, 70% bis 150% oder 80% bis 120% größer als der Innendurchmesser der Zuführleitung.

Der Liquidleitmantel dient primär dem Einfangen und Weiterleiten des durch den Strömungsleitkörper abgeschiedenen Liquides. Sekundär wird durch den Liquidleitmantel insbesondere verbleibendes, insbesondere über den Strömungsleitkörper nicht abgeschiedenes, Fluid abgeschieden.

Vorzugsweise ist die Längsachse und/oder die Mantelachse um weniger als 450, 30° oder 150 zur Gravitationsrichtung geneigt, vorzugsweise parallel zur Gravitationsrichtung ausgerichtet. Durch die Ausrichtung der Längsachse und/oder der Mantelachse in Gravitationsrichtung kann zusätzlich zur Umlenkung die Gravitationskraft genutzt werden, um das Liquid von dem liquidbeladenen Strom zu trennen. Dadurch kann der Abscheidegrad weiter erhöht werden. Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Fliehkraftabscheiders selbst bei einer Ausrichtung der Längsachse und/oder des Liquidleitmantels um 450 oder 90° zur Gravitationsrichtung befriedigendere Abscheidegrade erzielt werden können.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann insbesondere die Strömungsenergie des liquidbeladenen Stroms genutzt werden, um Liquide aus einem liquidbeladenen Strom abzuscheiden. Gegenüber dem bekannten Stand der Technik, kann dabei ein höherer Anteil der Strömungsenergie für die Abscheidung genutzt werden.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen zeigen:

Fig. l einen Strömungsleitkörper in Seitenansicht;

Fig. 2 den Strömungsleitkörper aus Fig. l im Querschnitt;

Fig. 3 den Strömungsleitkörper aus Fig. l in Draufsicht;

Fig. 4 den Strömungsleitkörper aus Fig. l in perspektivischer Ansicht;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders mit einer in die Zeichenebene ragende Zuführleitung;

Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider im Querschnitt mit

Strömungsleitkörper, Liquidleitmantel, Zuführleitung und Abführleitung;

Fig. 7 den Fliehkraftabscheider aus Fig. 6 ohne Strömungsleitkörper;

Fig. 8 den Fliehkraftabscheider aus Fig. 6 in Seitenansicht, wobei zusätzlich ein

Auffangbecken mit abgebildet ist;

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems für ein

Kraftfahrzeug mit einem Fliehkraftabscheider;

Fig. io den Strömungsleitkörper gemäß Fig. 3 mit angedeuteten

Krümmungsradien;

Fig. 11 eine gegenüber Fig. 1 alternative Ausgestaltung eines

Strömungsleitkörpers in perspektivischer Ansicht;

Fig. 12 eine gegenüber Fig. 6 alternative Ausgestaltung eines

Fliehkraftabscheiders mit entlang der Gravitationsachse ausgerichteter Längsachse in perspektivischer Schnittansicht;

Fig. 13 eine gegenüber Fig. 6 und 12 alternative Ausgestaltung eines

Fliehkraftabscheiders mit entlang der Horizontalen ausgerichteter

Längsachse in perspektivischer Schnittansicht;

Fig. 14 eine gegenüber Fig. 13 alternative Ausgestaltung eines

Fliehkraftabscheiders mit entlang der Horizontalen ausgerichteter

Längsachse in perspektivischer Ansicht;

Fig. 15 eine Ansicht von hinten auf den Fliehkraftabscheider gemäß Fig. 14;

Fig. 16 eine gegenüber Fig. 14 alternative Ausgestaltung eines

Fliehkraftabscheiders mit entlang der Horizontalen ausgerichteter

Längsachse in perspektivischer Schnittansicht; und

Fig. 17 eine Ansicht von hinten auf den Fliehkraftabscheider gemäß Fig. 16.

Gleiche oder ähnliche Elemente werden folgend mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Abbildung eines erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders werden folgend mit der Bezugsziffer 1 versehen. Abbildung des Strömungsleitkörpers werden folgend mit der Bezugsziffer 3 versehen. Die Längsachse des Strömungsleitkörpers 3 wird folgend mit der Bezugsziffer 9 versehen und die Längsachsenströmungsrichtung, die entlang der Längsachse 9 verläuft, wird folgend mit dem Buchstaben L versehen. Die Radialrichtung zur Längsachse 9 wird folgend mit dem Buchstaben R versehen. Die Umfangsrichtung zur Längsachse 9 wird folgend mit dem Buchstaben U versehen.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen verschiedene Ansichten eines Strömungsleitkörpers 3 eines eründungsgemäßen Fliehkraftabscheiders 1. Die Fig. 5, 6 und 8 zeigen eründungsgemäße Fliehkraftabscheider 1 mit Strömungsleitkörper 3. In Fig. 7 ist zur Illustration des Einbauorts eines Strömungsleitkörpers 3 in einem erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider 1 der Strömungsleitkörper 3 ausgeblendet.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst der Fliehkraftabscheider 1 einen sich entlang der 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. Wie insbesondere in den Fig. 1 bis 4 zu sehen, ist die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 insbesondere kegelmantelförmig bzw. stalaktitförmig ausgebildet. Damit die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 ein Umlenken des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung R zur Längsachse 9 bewirkt, handelt es sich bei der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 um die Fläche des Strömungsleitkörpers 3, die in Längsachsenströmungsrichtung L von dem liquidbeladenen Strom angeströmt wird. Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, wird ein in Längsachsenströmungsrichtung L auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmender Strom durch die Kegelmantelfläche in einer Drehbewegung umgelenkt, insbesondere in einen sich stalaktitförmig ausbreitenden Strom umgewandelt, der eine Drehbewegung um eine sich ringförmig um die Längsachse 9 erstreckende Achse ausführt.

Vorzugsweise ist die Kegelmantelfläche 5 rotationsförmig, insbesondere rotationssymmetrisch um die Längsachse 9 ausgebildet.

Wie insbesondere in Fig. 2 zu sehen, bildet die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 im Querschnitt wenigstens einen Bogenabschnitt 7, vorzugsweise über einen Winkel a von wenigstens 150, 3o0, 450, 6o° oder 750. In der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Winkel a etwa 83°. Fig. 2 ist zu entnehmen, wie der Winkel a gemessen wird. Nämlich ausgehend von der Längsachsenströmungsrichtung L hin zur Tangente T am radialen Endbereich der konkav geformten Kegelmantelfläche 5. Vorzugsweise bildet die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 im Querschnitt zwei spiegelsymmetrisch zur Längsachse 9 verlaufende Bogenabschnitte 7 aus, wie in Fig. 2 zu sehen.

Wie insbesondere in Fig. 3 zu sehen, weist der Strömungsleitkörper 3 vorzugsweise wenigstens einen, besonders bevorzugt 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14 Leitflügel 15 auf, um den auf die Längsachse 9 zuströmenden Strom in Umfangsrichtung U zur Längsachse 9 umzulenken. Die Leitflügel 15 sind in Umfangsrichtung U um die Längsachse 9 gekrümmt. Durch die Leitflügel 15 wird der liquidbeladene Strom zusätzlich zur Umlenkung in Radialrichtung R in Umfangsrichtung U umgelenkt. Dadurch kann insbesondere die Zentrifugalkraft auf den liquidbeladenen Strom erhöht und somit der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders 1 erhöht werden. Die Leitflügel 19 unterteilen den liquidbeladenen Strom in mehrere Teilströme. Die Teilströme strömen entlang von Strömungskanälen 37, die in Längsachsenströmungsrichtung L von der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 und in Umfangsrichtung U und insbesondere in Radialrichtung R von den Leitflügeln 15 begrenzt werden. Durch die Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in mehrere Teilströme, insbesondere durch die Begrenzung dieser durch die Leitflügel 15, steht der liquidbeladenen Strömung eine erhöhte Wirkfläche zur Abscheidung des Liquides zur Verfügung. So wird insbesondere durch die Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in Umfangsrichtung U das Liquid mit einer Zentrifugalkraft beaufschlagt, die insbesondere orthogonal auf die Leitflügelflächen 39 wirkt. Dabei wird Liquid von der Zentrifugalkraft gegen die Leitflügelflächen 39 getrieben, von wo es abgeleitet werden kann.

Die konkav geformte Kegelmantelfläche, die sich in Längsachsenströmungsrichtung weitet, bewirkt insbesondere eine Zentrifugalkraft, die orthogonal auf die

Kegelmantelfläche wirkt, und dadurch das Liquid in Richtung der Kegelmantelfläche 5 treibt, von wo es abgeleitet werden kann.

Unter dem Weiten der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 ist insbesondere zu verstehen, dass die Längsachse 9 des Strömungsleitkörpers 3 auch die Längsachse 9 der Kegelmantelfläche 5 ist und die kegelförmige Ausbreitung in

Längsachsenströmungsrichtung L erfolgt.

Vorzugsweise schließt der wenigstens eine Leitflügel orthogonal an die

Kegelmantelfläche 5 an. Dadurch werden insbesondere U-förmige Strömungskanäle 37 gebildet. Die Strömungskanäle sind in Umfangsrichtung U, insbesondere infolge der Begrenzung durch die Leitflügel 15, gekrümmt. Dabei erstrecken sich die

Strömungskanäle 37 infolge der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 in Längsachsenströmungsrichtung L und in Radialrichtung R. Dadurch kann insbesondere die Erstreckung der Strömungskanäle 37 in Längsachsenströmungsrichtung L reduziert werden, indem diese insbesondere teilweise in Radialrichtung R verlagert wird.

Wie insbesondere Fig. 3 zu entnehmen, wird der Krümmungsradius der Leitflügel 15 in Radialrichtung R vorzugsweise kleiner. Dadurch vergrößert sich die Krümmung in Radialrichtung R.

Vorzugsweise weist der Strömungsleitkörper 11 eine sich entlang der Längsachse 9 erstreckende Leitnase 11 auf, wobei vorzugsweise die Kegelmantelfläche 5 und/oder der wenigstens eine Leitflügel hin zur der Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzten Richtung in die Leitnase 11 übergeht, insbesondere diese bildet. Alternativ oder zusätzlich weist die Leitnase 11 eine weitere konkav geformte

Kegelmantelfläche 5‘ auf, die vorzugsweise in Radialrichtung R an die Kegelmantelfläche 5 anschließt. Über die Leitnase 11 wird insbesondere der auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmende liquidbeladene Strom in einen sich ringförmig in Radialrichtung R ausbreitenden Strom umgewandelt. Dadurch entsteht, wie zuvor beschrieben, ein stalaktitförmiger Strömungsverlauf des liquidbeladenen Stroms. Vorzugsweise bildet die Leitnase 11 das axiale Ende des Strömungsleitkörpers 3 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung. Dabei kann die Leitnase verschiedene Formen, von einer einfachen Zylinderform über eine spitzzulaufende Pyramidenform bis hin zur bevorzugten Form mit einer weiteren konkav geformten Kegelmantelfläche 5*, die in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung in eine konvexe Form, insbesondere eine Halbkugelform, übergeht. Es hat sich als besonders bevorzugt herausgestellt, die Leitnase 11 derart auszubilden, dass diese eine weitere konkav geformte Kegelmantelfläche 5' bereitstellt. Dadurch kann insbesondere der Abscheidegrad infolge der Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung erhöht werden. Das axiale Ende 41 in zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzten Richtung kann, wie hier dargestellt, durch eine konvex geformte Halbkugel ausgebildet sein. Alternativ kann das axiale Ende 41 aber auch als spitzzulaufendes Ende eines Stalaktits ausgeformt sein oder als plane sich in Radialrichtung erstreckende Stirnfläche, beispielsweise eines Zylinders, ausgebildet sein. Vom axialen Ende 41 erstreckt sich die Leitnase 11 vorzugsweise stalaktitförmig bzw. trompetentrichterförmig in Längsachsenströmungsrichtung L.

Die weitere konkav geformte Kegelmantelfläche 5' kann, wie insbesondere aus Fig. 2 und Fig. 4 ersichtlich, durch die in zur Radialrichtung R entgegengesetzte Richtung zusammenlaufenden Leitflügel 15 gebildet werden. Durch Anpassung der Abstände in Umfangsrichtung der Leitflügel zueinander und/oder durch Anpassung der Leitflügelstärke 43 kann die weitere konkav geformte Kegelmantelfläche 5' auch in Umfangsrichtung U alternierend durch die Leitflügel 15 und den axialen Endbereich der Kegelmantelfläche 5 gebildet werden. Alternativ könnten die Leitflügel 15 auch derart ausgestaltet sein, dass sie sich erst beginnend von einem bestimmten Radialabstand zur Längsachse 9 erstrecken und bis zu diesem Radialabstand die weitere konkav geformte Kegelmantelfläche 5' durch die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 selbst gebildet wird.

In der hier dargestellten Ausführungsform wird die Leitnase n jedoch durch die in zu der Radialrichtung R entgegengesetzte Richtung zusammenlaufenden Leitflügel 15 gebildet.

Der Bereich der Leitnase 11 erstreckt sich in Radialrichtung R in der hier dargestellten Ausführungsform von der Längsachse 9 bis zu einem Zylinderabschnitt 13. In dem Bereich der Leitnase 11 kontaktieren sich die Leitflügel 15 in Umfangsrichtung, so dass insbesondere im Bereich der Leitnase 11 keine Strömungskanäle 37 durch die Leitflügel 15 gebildet werden. Ausgehend von dem zylinderförmigen Abschnitt 13 entsteht ein Abstand zwischen den Leitflügeln 15 in Umfangsrichtung, wodurch die Strömungskanäle 37 entstehen. Im weiteren Verlauf in Radialrichtung R steigt der Abstand der Leitflügel zueinander in Umfangsrichtung U, so dass die Strömungskanäle 37 sich in Umfangsrichtung U weiten. Das Verhältnis zwischen der Radialerstreckung 45 der Leitnase und der Radialerstreckung 47 der Kegelmantelfläche 5 beträgt, wie in Fig. 2 dargestellt vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,4, besonders bevorzugt 0,15 bis 0,25.

Der Anteil der Radialerstreckung R der konkav geformten Kegelmantelfläche 5, insbesondere der Summe aus der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 und der weiteren konkav geformten Kegelmantelfläche 5‘, beträgt vorzugsweise wenigstens 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der gesamten Radialerstreckung des Strömungsleitkörpers 3.

Wie insbesondere den Fig. 5 bis 8 entnommen werden kann, umfasst der Fliehkraftabscheider vorzugsweise einen den Strömungsleitkörper 3 umgebenden, sich entlang einer Mantelachse 19 erstreckenden Liquidleitmantel 17 zum Weiterleiten des abgeschiedenen Liquides. Dabei dient der Liquidleitmantel 17 insbesondere dem Weiterleiten des Liquides, das an dem Strömungsleitkörper 3 abgeschieden und abgeleitet wurde. Dafür umschließt der Liquidleitmantel 17 den Strömungsleitkörper 3 in Umfangsrichtung U vorzugsweise vollständig. Insbesondere verläuft die Mantelachse 19 koaxial zur Längsachse 9 des Strömungsleitkörpers. Vorzugweise ist der Liquidleitmantel 17 abschnittsweise rotationssymmetrisch um die Mantelachse 19 ausgebildet. Wie insbesondere Fig. 5 zu entnehmen, erstreckt sich der Liquidleitmantel 17 stromaufwärts und/oder stromabwärts des Strömungsleitkörpers 3, insbesondere der konkav geformten Kegelmantelfläche 5, 5' insbesondere über die gesamte Axialerstreckung der Kegelmantelfläche 5, 5‘. Vorzugsweise ist die Wandung 49 des Liquidleitmantels abschnittsweise S-förmig ausgebildet. Dabei ist vorzugsweise das stromaufwärtige Ende 51 der Wandung des Liquidleitmantels 49 konvex ausgebildet

und/oder das stromabwärtige Ende als konkav geformte Trichtermantelfläche 21 ausgebildet. Das stromaufwärtige Ende 51 und das stromabwärtige Ende 21 der S-förmigen Wandung 49 des Liquidleitmantels sind an einem Sattelpunkt 53 der Wandung 49 miteinander verbunden. Der Sattelpunkt 53 der S-förmigen Wandung 49 erstreckt sich in Radialrichtung R vorzugsweise im Bereich des radialen Außenbereichs der Kegelmantelfläche 5. Dabei ist der radiale Außenbereich der Kegelmantelfläche 5 vorzugsweise in Längsachsenströmungsrichtung L zu dem Sattelpunkt 53 der S-förmigen Wandung 49 des Liquidleitmantels 17 versetzt. Insbesondere um wenigstens die Steghöhe der Leitflügel 15 im radialen Außenbereich des Strömungsleitkörpers 13 versetzt.

Durch die S-förmige Ausgestaltung der Wandung 49 des Liquidleitmantels kann insbesondere gewährleistet werden, dass der fluidbeladene Strom in Strömungsrichtung zunächst durch die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 des Strömungsleitkörpers 3 und stromabwärts des Strömungsleitkörpers durch die konkav geformte Trichtermantelfläche 21 des Liquidleitmantels 17 umgelenkt wird. Dabei nimmt der fluidbeladene Strom insbesondere ebenfalls einen S-förmigen Strömungsverlauf an. Im Bereich des Strömungsleitkörpers 3 wird der liquidbeladene Strom in Radialrichtung R umgelenkt, insbesondere über einen Winkel a von nahezu 90°, so dass der liquidbeladene Strom im Wesentlichen in Radialrichtung R auf den Liquidleitmantel 21 zuströmt und an diesen durch die konkav geformte Trichtermantelfläche 21 wieder in Längsachsenströmungsrichtung L umgelenkt wird. Dadurch entsteht insbesondere ein S-förmiger Strömungsverlauf, der den liquidbeladenen Strom zwei Mal hintereinander mit einer Zentrifugalkraft beaufschlag. Ferner wird durch die spezielle Anordnung von Liquidleitmantel 17 zu Strömungsleitkörper 3 erzielt, dass das am Strömungsleitkörper 3 abgeschiedene Wasser an den Liquidleitmantel abgegeben wird, wo es von weiterem an dem Liquidleitmantel 17 abgeschiedenen Wasser angereichert wird, bzw. der liquidbeladene Strom weiter entladen wird.

Vom Sattelpunkt 53 erstreckt sich die konkav geformte Trichtermantelfläche 21 insbesondere rotationssymmetrisch. Dabei weitet sich die konkav geformte Trichtermantelfläche 21 in Längsachsenströmungsrichtung L. Der Krümmungsradius der konkav geformten Trichtermantelfläche 21 vergrößert sich, insbesondere ausgehend vom Sattelpunkt 53. Besonders bevorzugt verhält sich der Krümmungsradius der konkav geformten Trichtermantelfläche 21 antiproportional zum Krümmungsradius der konkav geformten Kegelmantelfläche 5. Darunter ist zu

verstehen, dass sich die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 in Längsachsenströmungsrichtung L verkleinert, während sich der Krümmungsradius der konkav geformten Trichtermantelfläche 21 in Längsachsenströmungsrichtung L vergrößert.

Anhand von Fig. 5 wird dem Fachmann die Abgrenzung zwischen einer Kegelmantelfläche und einer Trichtermantelfläche im Sinne des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung verdeutlicht. Bei der Trichtermantelfläche 21 des Liquidleitmantels wird, wie bei einem Trichter, die radial innenliegende Fläche mit dem Strom beaufschlagt. In Abgrenzung dazu wird bei der Kegelmantelfläche 5 bzw. 5' die radial außenliegende Fläche mit dem Strom beaufschlagt. An dieser Stelle sei nochmal klar, dass es bei der Abgrenzung zwischen konkaven und konvexen Flächen auf die von dem liquidbeladenen Strom angeströmten Flächen ankommt. Demnach handelt es sich insbesondere bei den konkav geformten Kegelmantelflächen 5, 5' und der konkav geformten Trichtermantelfläche 21 um konkave Flächen. Demgegenüber handelt es sich bei der radial innenliegenden Fläche des stromaufwärtigen Endes 51 der Wandung 49 des Liquidleitmantels um eine konvex geformte Fläche. Die radial außenliegende Fläche des stromaufwärtigen Endes 51 der Wandung 49 des Liquidleitmantels ist zwar ebenfalls konkav ausgebildet, diese wird jedoch nicht von dem liquidbeladenen Strom angeströmt. Ferner sei klar, dass unter einer angeströmten Fläche eine derartige Fläche zu verstehen ist, auf die der liquidbeladene Strom in Strömungsrichtung zuströmt. Insbesondere eine bloße Aussetzung einer Fläche mit der Strömung soll keine Anströmung im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen. So soll beispielsweise die in Längsachsenströmungsrichtung der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 gegenüberliegende konvex geformte Fläche des Strömungsleitkörpers 3 nicht als Fläche angesehen werden, die von dem liquidbeladenen Strom angeströmt wird. Diese wird lediglich mit dem liquidbeladenen Strom beaufschlagt. Durch die fehlende Anströmung kann diese keinen wesentlichen Beitrag zum Abscheiden des Liquides von dem liquidbeladenen Strom leisten.

Der Krümmungsradius der konkav geformten Trichtermantelfläche 21 kann in Längsachsenströmungsrichtung L so groß werden, insbesondere unendlich groß werden, dass die konkav geformte Trichtermantelfläche in eine planare Form übergeht.

Wie insbesondere in Fig. 7 zu sehen, weist der Liquidleitmantel 17 wenigstens einen, vorzugsweise 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14, Leitflügel 15' zum Umlenken des auf den Liquidleitmantel zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung U zur Mantelachse

19 auf. Dadurch wird der liquidbeladene Strom stromabwärts des Strömungsleitkörpers 3 zusätzlich in einer Rotationsbewegung um die Mantelachse 19 umgelenkt. Dadurch wird der liquidbeladene Strom mit einer weiteren Zentrifugalkraftkomponente beaufschlagt, die das Fluid gegen den Liquidleitmantel treibt. Dabei wird der liquidbeladene Strom am Liquidleitmantel 17 teilweise in Teilströme unterteilt, die entlang von Strömungskanalabschnitten strömen. Die Strömungskanalabschnitte 37' werden durch die konkav geformte Trichtermantelfläche 21 und die Leitflügel 15' des Liquidleitmantels 17 begrenzt. Die Leitflügel 15' des Liquidleitmantels 17 sind um die Mantelachse 19 gekrümmt. Insbesondere erstrecken sich die Leitflügel 15' des Liquidleitmantels 17 in Längsachsenströmungsrichtung L und in Radialrichtung R entlang von dem Liquidleitmantel 17, insbesondere entlang der konkav geformten Trichtermantelfläche 21. Vorzugsweise schließen die Leitflügel 15' orthogonal an den Liquidleitmantel 17, insbesondere an die Trichtermantelfläche 21, an. Die Leitflügel 15' sind vorzugsweise in Umfangsrichtung U in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet.

Vorzugsweise ist die Längsachse 9 und/oder die Mantelachse 19 um weniger als 450, 30° oder 150 zur Gravitationsrichtung G geneigt, vorzugsweise parallel zur Gravitationsrichtung G ausgerichtet. Durch die Ausrichtung der Längsachse 9 und/oder der Mantelachse 19 in Gravitationsrichtung G kann zusätzlich zur Umlenkung die Gravitationskraft genutzt werden, um das Liquid von dem liquidbeladenen Strom zu trennen. Dadurch kann der Abscheidegrad weiter erhöht werden. Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Fliehkraftabscheiders selbst bei einer Ausrichtung der Längsachse 9 und/oder des Liquidleitmantels 19 um 450 oder 90° zur Gravitationsrichtung G befriedigendere Abscheidegrade erzielt werden können.

Der Fliehkraftabscheider 1 weist ferner eine dem liquidbeladenen Strom entlang einer Zuführachse 27 dem Strömungsleitkörper 3 zuführende Zuführleitung 29 und eine dem liquidbeladenen Strom entlang einer Abführachse 31 dem Strömungsleitkörper abführende Abführleitung 33 auf. Vorzugsweise sind die Zuführleitung 29 und/oder die Abführleitung 33 rohrförmig, insbesondere rotationsförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt erstrecken sich die Zuführleitung 29 und/oder die Abführleitung 31 rotationsförmig, insbesondere rotationssymmetrisch jeweils um die Zuführachse 27 und/oder um die Abführachse 31. Vorzugsweise erstreckt sich die Zuführachse 27 und/oder die Abführachse 31 um wenigstens 3o0, 450 oder 6o° zur Längsachse 9 geneigt, besonders bevorzugt orthogonal zur Längsachse 9. Alternativ oder zusätzlich erstrecken sich die Zuführachse 27 und die Abführachse 31 parallel zueinander und sind vorzugsweise in Längsachsenströmungsrichtung L zueinander versetzt. Durch eine oder mehrere der zuvor beschriebenen Ausrichtungen der Zuführachse 27 und/oder der Abführachse 31 zur Längsachse 9 kann insbesondere eine zusätzliche Umlenkung der liquidbeladenen Strömung stromaufwärts und/oder stromabwärts des Strömungsleitkörpers erzielt werden. Besonders bevorzugt wird der liquidbeladene Strom zusätzlich aufgrund der Ausrichtung der Zuführachse 27 und/oder der Abführachse 31 S-förmig umgelenkt. Die S-förmige Umlenkung des liquidbeladenen Stroms infolge der Ausrichtung der Zuführachse 27 und/oder der Abführachse 31 zur Längsachse 9 erfolgt insbesondere zusätzlich zu der S-förmigen Umlenkung infolge der Ausrichtung des Strömungsleitkörpers 3 zum Liquidleitmantel 17. Dabei ist der S-förmige Strömungsverlauf infolge der Ausrichtung der Zuführachse 27 und/oder der Abführachse 31 zur Längsachse 9 vorzugsweise versetzt, insbesondere um 6o° bis 120° oder 750 bis 105° zum S-förmigen Strömungsverlauf infolge der Ausrichtung des Strömungsleitkörpers 3 zum Liquidleitmantel 17 versetzt. Dadurch erfolgt insbesondere eine weitere Beaufschlagung des liquidbeladenen Stroms mit einer Zentrifugalkraftkomponente, wodurch der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders 1 weiter erhöht werden kann.

Wie insbesondere den Fig. 6 bis 8 zu entnehmen, sind die Zuführleitungen 29 und die Abführleitungen 33 einstückig ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann es bevorzugt sein, den Liquidleitmantel 18 einstückig mit der Zuführleitung 29 und/ oder der Abführleitung 31 auszubilden. Der Strömungsleitkörper 3 ist vorzugsweise lösbar an dem Liquidleitmantel 17 anbringbar. Die Anbringung des Strömungsleitkörpers 3 an den Liquidleitmantel 17 erfolgt vorzugsweise formschlüssig. Dafür kann der Strömungsleitkörper 3 Axialanschläge 55 aufweisen, über die der Strömungsleitkörper 3 an dem Liquidleitmantel 17 abgestützt wird. Vorzugsweise sind die Axialanschläge 55 am radialen Außenende der Leitflügel 15 ausgebildet. Die Axialanschläge 55 erstrecken sich insbesondere am axialen Endbereich der Leitflügel 15 in zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzten Richtungen. Zur Fixierung des Strömungsleitkörpers 3, insbesondere zur axialen Fixierung, kann dieser einen Haltabschnitt 57 aufweisen. Der Halteabschnitt 57 erstreckt sich vorzugsweise von der der Kegelmantelfläche 5 gegenüberliegenden Seite des Strömungsleitkörpers 3 in Längsachsenströmungsrichtung L. Insbesondere ist der Halteabschnitt 57 als Hohlkörper, insbesondere als Hohlzylinder, ausgebildet. Vorzugweise erstreckt sich der Halteabschnitt rotationssymmetrisch zur Längsachse 9. Der Halteabschnitt 57 kann eine Aussparung 59 zur Aufnahme eines Haltemittels 61, wie eines Haltebalkens, aufweisen. Die Aussparung 59 kann insbesondere als U-förmiger Querschnitt in dem Halteabschnitt 57 ausgebildet sein. Wie insbesondere Fig. 7 zu entnehmen, kann eine Haltemittelaufnahme 63 in dem Fliehkraftabscheider 1 vorgesehen sein, über die das Haltemittel 61 an den Fliehkraftabscheider 1 befestigt wird. Vorzugsweise ist die Haltemittelaufnahme 63 in dem Liquidleitmantel 17 eingebracht, insbesondere als U-förmige Aussparung. Dadurch kann zur Montage des Strömungsleitkörpers 3, diese insbesondere zunächst über die Axialanschläge 55 an entsprechende Gegenlagern 65 angelegt werden und anschließend axial über das Haltemittel 61 fixiert werden. Das Haltemittel 61 wird vorzugsweise an der Haltemittelaufnahme 63 befestigt. Die Befestigung des Haltemittels 61 an dem Fliehkraftabscheider 1 erfolgt vorzugsweise formschlüssig. Insbesondere wird das Haltemittel 61 formschlüssig zwischen zwei Gehäusehälften 67, 69 des Fliehkraftabscheiders 1 befestigt. Besonders bevorzugt ist, wie in Fig. 7 zu sehen, zur Bildung der Haltemittelaufnahme 63 wenigstens eine weitere Aussparung 59' in die eine Gehäusehälfte 67 eingebracht, die zu der anderen Gehäusehälfte 69 hin geöffnet ist. Dadurch kann das Haltemittel 61 axial an die weitere Aussparung 59 angelegt werden und durch Verbinden der oberen Gehäusehälfte mit der unteren Gehäusehälfte axial fixiert werden.

Vorzugsweise umfasst der Fliehkraftabscheider 1, wie in Fig. 8 dargestellt, ein Auffangbecken 23 zum Auffangen des abgeschiedenen Liquides. Das Auffangbecken 23 ist insbesondere stromabwärts des Strömungsleitkörpers 3 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist das Auffangbecken 23 in Gravitationsrichtung G unter dem Strömungsleitkörper 3 angeordnet. Dadurch kann insbesondere die Gravitationskraft genutzt werden, um das abgeschiedene Liquid abzuführen. Das Auffangbecken 23 weist insbesondere einen Liquidauslass 25 zum Ausgeben des abgeschiedenen Liquides an die Umgebung oder an einen Liquidkreislauf auf. Der Liquidauslass 25 ist vorzugsweise in Gravitationsrichtung G im unteren Bereich, insbesondere an der tiefsten Stelle, des Auffangbeckens 23 angeordnet. Vorzugsweise wird das Auffangbecken 23 durch eine, insbesondere die untere, Gehäusehälfte 67 des Fliehkraftabscheiders 1 gebildet. Besonders bevorzugt werden die Zuführleitung 29, die Abführleitung 33 und der Liquidleitmantel 17 durch die andere, insbesondere die obere, Gehäusehälfte 67 gebildet. Besonders bevorzugt ist die andere Gehäusehälfte 67, die in Gravitationsrichtung G oben angeordnete Gehäusehälfte. Insbesondere ist der Strömungsleitkörper 3 in der oberen Gehäusehälfte 67 angebracht. Das Auffangbecken 23 weist insbesondere eine Ablaufschräge 71 auf, über die abgeschiedenes Liquid an den Liquidauslass 25 geführt werden kann.

Fig. 9 zeigt exemplarisch ein Brennstoffzellensystem 73 für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennstoffzelle 75 und einen in einem Wasserpartikel führenden Leitungssystem 77 angeordneten nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten Fliehkraftabscheider 1. Die Brennstoffzelle 75 wird über einen Wasserstofftank 79 und über eine Sauerstoff- bzw. Luftzufuhr 81 gespeist. Mit der dabei generierten elektrischen Energie wird eine elektrische Komponente 83, wie ein Elektromotor, angetrieben. Der Wasserpartikel beladene Produktstrom 85 wird dem Fliehkraftabscheider 1 zugeführt, wo Wasserpartikel 89 von dem Produktstrom 85 getrennt werden. Die Zuführung des Produktstroms 85 zum Fliehkraftabscheider 1 kann beispielsweise über eine Zuführleitung 29, wie sie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt ist, erfolgen. Die abgeschiedenen Wasserpartikel können beispielsweise über einen Liquidauslass 25, wie in Fig. 8 dargesteht, abgeführt werden. Der Wasserpartikel entladene Strom 87 kann beispielsweise über eine Abführleitung 33, wie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt, abgeführt werden. Die weitere Behandlung des Wasserpartikel entladenen Stroms 87, wird in Fig. 9 nicht dargestellt. Denkbar ist jedoch die Rückführung von Luft- und/oder nicht verwerteten Edukten, wie Wasserstoff, zur Brennstoffzelle 75.

Die abgeschiedenen Wasserpartikel 89 werden einem Kühlwasserkreislauf 91 zugeführt. Über den Kühlwasserkreislauf 91 wird die elektrische Komponente 83 gekühlt. Dabei kann die elektrische Leitfähigkeit des Wassers zunehmen. Dementsprechend ist stromabwärts der elektrischen Komponente eine Vorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit 93 angeordnet. Stromabwärts der Vorrichtung 93 wird Wasser mit einer bestimmten elektrischen Leitfähigkeit 95 aus dem Kühlwasserkreislauf 91 abgeführt und der Rest des Wassers, insbesondere zum Kühlen, einem Wärmetauscher 97 zugeführt. Stromabwärts des Wärmetauschers 97 wird das gekühlte Kühlwasser 99 zusammen mit den Wasserpartikeln 89, die über den Fliehkraftabscheider 1 abgeschieden werden, der elektrischen Komponente 83 wieder zugeführt.

Auf diese Weise können die aus dem Produktstrom 85 abgeschiedenen Wasserpartikel 89 zur Kompensation der abzuführenden leitfähigen Wasserpartikel 95 eingesetzt werden. Das Wasserpartikel führende Leitungssystem 77 führt in der hier darstellten Ausführungsform den Produktstrom 85, die abgeschiedenen Wasserpartikel 89 sowie

den Kühlwasserkreislauf 91. Dabei ist der Fliehkraftabscheider 1 innerhalb des Leitungssystems 77 zwischen der Brennstoffzelle 75 und dem Kühlwasserkreislauf 91 angeordnet.

Ein Fliehkraftabscheider 1 gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist beispielhaft in Figur 10 dargestellt. Darin weist der wenigstens eine Leitflügel 15 zwölf Leitflügel 15 auf. Die Leitflügel 15 sind mit inkonstantem Krümmungsradius Ki, Ka um die Längsachse 9 gekrümmt, um einen in Längsachsenströmungsrichtung L auf die Leitflügel 15 zuströmenden liquidbeladenen Strom Umfangsrichtung U zur Längsachse 9 umzulenken. Wie mit den gestrichelten Kreisen 101, 103 angedeutet, ist der Krümmungsradius Ki an dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 größer als der Krümmungsradius Ka an dem Strömungsabgabeabschnitt 107. Dies führt zu einer kleineren Krümmung der Leitflügel 15 an dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 gegenüber dem Strömungsabgabeabschnitt 107. In dem hier dargestellten Beispiel verkleinert sich der Krümmungsradius Ki, Ka von dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 zu dem Strömungsabgabeabschnitt 107 um etwa 60 %. Insbesondere beträgt der Krümmungsradius Ka am Strömungsabgabeabschnitt 107 etwa 40 % des Krümmungsradius Ki am Strömungsaufnahmeabschnitt 105. Durch die Verkleinerung des Krümmungsradius Ki, Ka von dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 zu dem Strömungsabgabeabschnitt 107 vergrößert sich die Krümmung des Leitflügels, wodurch die Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in Umfangsrichtung U verstärkt wird. Insbesondere wird dadurch die Beschleunigung des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung R verstärkt. In Figur 10 verkleinert sich der Krümmungsradius Ki, Ka in Radialrichtung R. Insbesondere verändert, insbesondere verkleinert, sich der Krümmungsradius Ki, Ka in Strömungsrichtung L, R.

Unter der Strömungsrichtung L, R kann die Längsachsenströmungsrichtung L und/oder die Radialrichtung R zu verstehen sein. In der dargestellten Ausführungsform wird die Strömungsrichtung L, R sowohl durch die Längsachsenströmungsrichtung L als auch durch die Radialrichtung R definiert. Dies resultiert insbesondere daraus, dass der Strömungsleitkörper 3 eine Kegelmantelfläche 5 aufweist, die sich in Längsachsenströmungsrichtung L weitet. Dadurch wird der in Längsachsenströmungsrichtung L auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmende liquidbeladene Strom in Radialrichtung umgelenkt, sodass sich die Strömungsrichtung L, R sowohl in Längsachsenströmungsrichtung L als auch in Radialrichtung R erstreckt. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform verkleinert sich der

Krümmungsradius Ki, Ka sowohl in Längsachsenströmungsrichtung L als auch in Radialrichtung R.

Figur li ist entnehmbar, dass sich der Krümmungsradius Ki, Ka in Längsachsenströmungsrichtung L verkleinert. Dies resultiert insbesondere daraus, dass sich die Leitflügel 15 entlang der Kegelmantelfläche 5 des Strömungsleitkörpers 3 erstrecken.

Wie insbesondere Figur 10 entnehmbar ist, kann der wenigstens eine Leitflügel 15 sich von einem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 zu einem Strömungsabgabeabschnitt 107 in Strömungsrichtung L, R erstrecken. Dabei wird der Strömungsaufnahmeabschnitt 105 insbesondere durch einen Bereich des Leitflügels 15 definiert, der sich über wenigstens 5 %, 10 % oder 20 % der Erstreckung des Leitflügels 15 in Strömungsrichtung L, R erstreckt. Der Strömungsabgabeabschnitt 107 wird insbesondere durch einen Bereich der Leitflügel 15 definiert, der sich über wenigstens 5 %, 10 % oder 20 % der Erstreckung des Leitflügels in Strömungsrichtung L, R erstreckt.

Wie insbesondere Figur 10 entnehmbar ist, ist der Strömungsaufnahmeabschnitt 105 insbesondere der Abschnitt des Leitflügels 15, an dem der liquidbeladene Strom in Radialrichtung R erstmals in Kontakt mit dem Leitflügel 15 tritt. Der Strömungsabgabeabschnitt 107 ist insbesondere der Abschnitt des Leitflügels 15, an dem der liquidentladenen Strom und/oder das getrennte Liquid den Leitflügel 15 in Radialrichtung R verlässt.

Wie insbesondere Figur 11 entnehmbar ist, kann der inkonstante Krümmungsradius Ki, Ka des wenigstens einen Leitflügels gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung mit der konkav gekrümmten Kegelmantelfläche 5 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kombiniert werden und umgekehrt. In Figur 11 steht der wenigstens einen Leitflügel 15 von dem Strömungsleitkörper 3 in der zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzten Richtung vor. Ferner ist der Leitflügel 15 in Umfangsrichtung U spiralförmig, insbesondere schneckenförmig, um die Längsachse 9 gekrümmt. Diese spiralförmige Krümmung um die Längsachse 9 wird in der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform mit einer helixförmigen Krümmung um die

Längsachse 9 überlagert. Dies resultiert insbesondere daraus, dass sich die Leitflügel entlang der Kegelmantelfläche 5 erstrecken.

Wie insbesondere Figur 11 zu entnehmen ist, kann sich die Erstreckung der Leitflügel 15 in Strömungsrichtung L, R in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung vergrößern. Insbesondere kann sich die Erstreckung der Leitflügel 15 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung am Strömungsabgabeabschnitt 107 insbesondere um wenigstens 40 %, 60 %, 80 % oder 100 % gegenüber dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 vergrößern.

Insbesondere können die Leitflügel 15 am Strömungsabgabeabschnitt 107 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung in Äxialanschläge 55 übergehen. Insbesondere können sich die Äxialanschläge 55 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung um wenigstens 40 %, 60 %, 80 % oder 100 % der gegenüber diesen stromaufwärtigen Erstreckung der Leitflügel 15 über diese hinaus erstrecken. Insbesondere durch die Erstreckung der Leitflügel 15 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung werden Leitflügelflächen 39 ausgebildet, an denen dass getrennte Liquid abgeführt werden kann. Die Größe der Leitflügelflächen 39 kann auch als Fensterquerschnitt bezeichnet werden. Insbesondere durch eine größere Erstreckung der Leitflügel 15 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung können sich die zwischen zwei Leitflügeln 15 erstreckenden Strömungskanäle 37 vergrößern, was insbesondere zu einem erhöhten Abscheidegrad führen kann.

Wie insbesondere Figur 11 entnehmbar ist, ist der Strömungsleitkörper 3 und der wenigstens eine Leitflügel, insbesondere abgesehen von den Rastnase 111, entlang der Längsachse 9 frei von Hinterschnitten ausgebildet.

Wie insbesondere Figur 11 entnehmbar ist, können an den Leitflügeln 15 Rastnasen 111 zur Ausbildung eines Rastmechanismus ausgebildet sein. Insbesondere können die Rastnasen 111 in Umfangsrichtung U alternierend, insbesondere an jeden zweiten Leitflügel 15, ausgebildet sein. Wie schematisch durch die gestrichelte Linie 113 in Figur 11 angedeutet, können sich die Rastnasen 111 zur Ausbildung des Rastmechanismus an einem Wandungsabschnitt 115 eines Gehäuses oder einer Zuführleitung 29 wie nachfolgend im Detail beschrieben abstützen.

Wie insbesondere Figur n entnehmbar ist, sind die Leitflügel 15 in äquidistanten Abständen in Umfangsrichtung U um die Längsachse 9 verteilt angeordnet. Der Abstand in Umfangsrichtung U zwischen benachbarten Leitflügeln 15 vergrößert sich in Strömungsrichtung L, R.

Ein Fliehkraftabscheider 1 gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist beispielhaft in Figur 12 abgebildet. Darin erstreckt sich die Längsachse 9 des Strömungsleitkörpers 3 parallel zur Gravitationsachse und ist somit um weniger als 3o0, 150 oder 50 gegenüber der Gravitationsachse geneigt. Der Fliehkraftabscheider 1 umfasst eine Zuführleitung 29 und eine Abführleitung 33. Die Zuführleitung 29 erstreckt sich um eine Zuführachse 27, die parallel zur Gravitationsachse und zur Längsachse 9 ausgerichtet ist. Die Abführleitung 33 erstreckt sich um eine Abführachse 31, die parallel zur Gravitationsachse und zur Längsachse 9 ausgerichtet ist. Insbesondere sind die Längsachse 9, die Zuführachse 27 und die Abführachse 31 koaxial zueinander ausgerichtet. Ferner umfasst der Fliehkraftabscheider 1 in Figur 12 eine Prall wand 117, die sich um eine Prallwandachse 119 erstreckt. Die Prallwandachse 119 ist parallel zur Gravitationsachse und zur Längsachse 9 ausgerichtet. Insbesondere ist die Prallwandachse 119 koaxial zur Längsachse 9 ausgerichtet. Ferner umfasst der Fliehkraftabscheider 1 gemäß Figur 12 einen Liquidleitmantel 17 der sich um eine Mantelachse 19 erstreckt. Die Mantelachse 19 ist parallel zur Gravitationsachse und zur Längsachse 9 ausgerichtet. Insbesondere erstreckt sich die Mantelachse 19 koaxial zur Längsachse 9. Ferner umfasst der Fliehkraftabscheider 1 gemäß Figur 12 eine Drainagekammer 121, die in Radialrichtung R innenseitig durch die Prallwand 117 und außenseitig durch den Liquidleitmantel 17 begrenzt ist. Ferner umfasst der Fliehkraftabscheider 1 gemäß Figur 12 ein Auffangbecken 23, das gegenüber der Horizontalen H in Gravitationsrichtung G geneigt ist. Insbesondere ist das Auffangbecken 23 zu einer Liquidaustrittsöffnung 123 geneigt.

Durch die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 wird ein in Längsachsenströmungsrichtung L auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmender liquidbeladener Strom in Radialrichtung R beschleunigt. Zusätzlich wird der liquidbeladene Strom durch die in Umfangsrichtung U um die Längsachse 9 gekrümmten Leitflügeln 15 in Umfangsrichtung U umgelenkt und durch die dabei entstehende Zentrifugalkraft in Radialrichtung R beschleunigt.

Die Drainagekammer 121 ist radial außenseitig zum Strömungsleitkörper 3 ausgebildet. Die Drainagekammer 121 weist in zur Gravitationsrichtung G entgegengesetzten Richtung eine von dem Strömungsleitkörper 3 beabstandete Liquiddurchtrittsöffnung 125 auf, um das getrennte Liquid in Radialrichtung R in die Drainagekammer 121 abzuführen. Die Prallwand 119 erstreckt sich entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung G von dem Strömungsleitkörper 3 zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125, um das getrennte Liquid entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung G von dem Strömungsleitkörper 3 zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 zu treiben.

Der Strömungslehrkörper 3 ist derart ausgerichtet, dass die Längsachsenströmungsrichtung L stromaufwärts und stromabwärts des Strömungsleitkörpers 3 entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung G ausgerichtet ist. Die Prallwand 117 erstreckt sich hohlzylinderförmig um den Strömungsleitkörper 3. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand 117 hohlzylinderförmig mit entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung G größer werdendem Durchmesser um die Längsachse 9. Ferner ist die Prallwand 117 in Radialrichtung R derart beabstandet zum Strömungsleitkörper 3 ausgebildet, dass ein in Radialrichtung R innenseitig durch den Strömungsleitkörper 3 und außenseitig durch die Prallwand 117 begrenzter Strömungskanal 127 ausgebildet ist, in dem das Liquid in Radialrichtung R außenseitig über die Prallwand 117 zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 abführbar ist und der liquidentladene Strom in Radialrichtung R innenseitig zu einer Abführleitung 33 abführbar ist.

Die Drainagekammer 121 ist radial innenseitig durch die Prallwand 117 begrenzt. Dadurch wird die Drainagekammer 121 in Gravitationsrichtung G zwischen der Liquiddurchtrittsöffnung 125 und dem Strömungsleitkörper 3 fluidal von dem Strömungsleitkörper 3 abgeschirmt. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand 117 in Gravitationsrichtung G von der Liquiddurchtrittsöffnung 125 wenigstens bis zu dem Strömungsleitkörper 3, insbesondere über den Strömungsabgabeabschnitt 107 des Strömungsleitkörpers hinaus.

Die Drainagekammer 121 ist radial außenseitig durch den Liquidleitmantel 17 begrenzt. Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel 17 hohlzylinderförmig um die Längsachse 9. Die Drainagekammer 121 ist in Radialrichtung R von der Prallwand 117 beabstandet. Ferner erstreckt sich die Drainagekammer 121 in Gravitationsrichtung G von der Liquiddurchtrittsöffnung 125 wenigstens bis zu dem Strömungsleitkörper 3, insbesondere über den Strömungsleitkörper 3 hinaus.

Die Drainagekammer 121 erstreckt sich in Gravitationsrichtung G von der Liquiddurchtrittsöffnung 125 zu einer Liquidaustrittsöffnung 123, um das abgeschiedene Liquid stromabwärts der Liquiddurchtrittsöffnung 125 unter Ausnutzung der Gravitationskraft zu der Liquidaustrittsöffnung 123 zu leiten. Die Drainagekammer 121 erstreckt sich über den Strömungsleitkörper 3 hinaus zu der Liquidaustrittsöffnung 123, die in Gravitationsrichtung G unterhalb von dem Strömungsleitkörper 3 ausgebildet ist. Stromabwärts der Liquiddurchtrittsöffnung 125, insbesondere in Gravitationsrichtung zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 beabstandet, weist die Drainagekammer 121 ein gegenüber der Horizontalen H geneigtes Auffangbecken 23 auf. Das Auffangbecken 23 erstreckt sich lochscheibenförmig um die Zuführleitung 29. Das Auffangbecken 23 ist gegenüber der Horizontalen H in Gravitationsrichtung zu der Liquidaustrittsöffnung 123 geneigt, um das getrennte Liquid unter Ausnutzung der Gravitationskraft zu der Liquidaustrittsöffnung 123 zu treiben.

Die Liquiddurchtrittsöffnung 125 erstreckt sich ringförmig zwischen der Prallwand 117 und dem Liquidleitmantel 17. Insbesondere ist die Prallwand 117 an ihren axialen Ende in Längsachsenströmungsrichtung L kragenförmiger zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 hin gekrümmt. In der zur Gravitationsrichtung G entgegengesetzten Richtung von der Liquiddurchtrittsöffnung 125 beabstandet erstreckt sich von dem Liquidleitmantel 17 in Radialrichtung R nach innen eine Stirnwandung 129. Die Stirnwandung 129 erstreckt sich zwischen dem Liquidleitmantel 17 und der Abführleitung 33.

Insbesondere geht der Liquidleitmantel 17 über die Stirnwandung 129 in

Radialrichtung R nach innen in die Abführleitung 33 über. Insbesondere erstreckt sich die Stirnwandung 129 lochscheibenförmig zwischen der Abführleitung 33 und dem Liquidleitmantel 17. Insbesondere durch die Stirnwandung 129 kann in die zur

Gravitationsrichtung G entgegengesetzten Richtung strömendes Liquid in

Gravitationsrichtung G umgelenkt werden. Insbesondere bilden die Prallwand 117, die Stirnwandung 129 und der Liquidleitmantel 17 eine Labyrinthführung aus, über die das getrennte Liquid über einen U-förmigen Strömungspfad in die Drainagekammer 121 geleitet werden kann.

Die am Strömungsabgabeabschnitt 107 dargestellten Pfeile 131 deuten an, wie der liquidentladene Strom und/oder das getrennte Liquid den Strömungsleitkörper 3 am Strömungsabgabeabschnitt 107 in Radialrichtung R verlassen kann. Der in Gravitationsrichtung G unterhalb des Strömungsleitkörpers 3 dargestellte Pfeil 133 soll exemplarisch den auf den Strömungsaufnahmeabschnitt 105 zuströmenden liquidbeladene Strom darstellen.

Figur 13, die Figuren 14 und 15 sowie die Figuren 16 und 17 zeigen drei Ausführungsformen eines Fliehkraftabscheiders 1 gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung. Darin erstreckt sich der Strömungsleitkörper 3 entlang einer um 90° gegenüber der Gravitationsrichtung G geneigten Längsachse 9. Stromabwärts des Strömungsleitkörpers 3 ist jeweils eine um 90° zur Gravitationsrichtung G geneigte Zuführleitung 29 ausgebildet. In Gravitationsrichtung G unterhalb des Strömungsleitkörpers 3 ist ein Auffangbecken 23 ausgebildet, das sich trichterförmig zu einer Liquidaustrittsöffnung 123 verjüngt, um abgeschiedenes Liquid unter Ausnutzung der Gravitationskraft zu Liquidaustrittsöffnung 123 zu leiten.

Der Strömungsleitkörper 3 ist dazu ausgebildet, einen in Längsachsenströmungsrichtung L auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmenden liquidbeladenen Strom von einem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 bis zu einem Strömungsabgabeabschnitt 107 in Radialrichtung R zu beschleunigen. Dafür weist der Strömungsleitkörper 3 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung eine konkav geformte Kegelmantelfläche 5 auf. Ferner weist der Strömungsleitkörper 3 zwölf gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung in Umfangsrichtung U um die Längsachse 9 gekrümmte Leitflügel 15 auf, um den liquidbeladenen Strom in Umfangsrichtung U umzulenken und mittels der dabei entstehenden Zentrifugalkraft in Radialrichtung R zu beschleunigen. Der liquidbeladenen Strom wird von dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 bis zu dem Strömungsabgabeabschnitt 107 in Radialrichtung R beschleunigt.

Bei Ausführungsformen mit einer sich in Längsachsenströmungsrichtung L weitenden Kegelmantelfläche 5 wird der Strömungsabgabeabschnitt 107 durch den axial geweiteten Endabschnitt in Längsachsenströmungsrichtung L der Kegelmantelfläche 5 definiert. Insbesondere ist der Strömungsabgabeabschnitt 107 als ringförmige Abrisskante ausgebildet, über die der liquidentladenen Strom und/oder das getrennte Liquid, wie durch die Pfeile 131 am Strömungsabgabeabschnitt 107 dargestellt, den Strömungsleitkörper 3 in Radialrichtung R verlässt.

Bei Ausführungsformen mit wenigstens einem gekrümmten Leitflügel 15 kann der Strömungsabgabeabschnitt 107 durch den Abschnitt der Leitflügel 15 definiert sein, über den der liquidentladenen Strom und/ oder das getrennte Liquid den wenigstens einen Leitflügel 15 verlässt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der sowohl Leitflügel 15 als auch eine sich in Längsachsenströmungsrichtung L weitende Kegelmantelfläche 5 ausgebildet sind, ist der Strömungsabgabeabschnitt 107, wie beispielsweise in Figur 13 dargestellt, insbesondere durch den axialen Endabschnitt in Längsachsenströmungsrichtung L der Kegelmantelfläche 5 ausgebildet.

Wie insbesondere Figur 15 und Figur 17 entnehmbar ist, umfasst der Fliehkraftabscheider 1 gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung eine den Strömungsabgabeabschnitt 105 in Umfangsrichtung U abschnittsweise umgebende Liquiddurchtrittsöffnung 125, um abgeschiedenes Liquid an eine Drainagekammer 121 abzuführen. Unter dem Umgeben des Strömungsabgabeabschnitts 107 ist insbesondere zu verstehen, dass die Liquiddurchtrittsöffnung 125 auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnitts 107 ausgebildet ist. Unter dem in Umfangsrichtung abschnittsweise Umgeben ist insbesondere zu verstehen, dass sich die Liquiddurchtrittsöffnung im Gegensatz zu einer stirnseitigen Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung U um den Strömungsabgabeabschnitt 107 erstreckt.

Ferner weist der Fliehkraftabscheider 1 einen Liquidleitmantel 17 auf, der den Strömungsabgabeabschnitt 107 in Umfangsrichtung U abschnittsweise umgibt, um den Strömungsabgabeabschnitt 107 in Radialrichtung R verlassendes Liquid in Umfangsrichtung U zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 umzulenken. Unter der Erstreckung um den Strömungsabgabeabschnitt 107 ist insbesondere zu verstehen, dass der Liquidleitmantel 17 auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnitts 107 ausgebildet ist. Unter dem abschnittsweise erstrecken um den

Strömungsabgabeabschnitt 107 ist insbesondere zu verstehen, dass sich der Liquidleitmantel 17 in Umfangsrichtung nicht vollständig um den

Strömungsabgabeabschnitt 107 erstreckt. Vielmehr ist die Umfangserstreckung des Liquidleitmantels durch die Liquiddurchtrittsöffnung 125 unterbrochen.

Wie insbesondere Figur 13, Figur 15 und Figur 17 zu entnehmen ist, ist der Liquidleitmantel 17 in Umfangsrichtung U abschnittsweise bogenförmig um die Längsachse L gekrümmt. Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel 17 U-förmig mit sich zur Durchtrittsöffnung 125 erstreckenden Mantelschenkeln 135. Insbesondere erstrecken sich die Mantelschenkel 135 parallel zueinander, wie insbesondere in Figur 15 und Figur 17 dargestellt.

Wie insbesondere Figur 17 entnehmbar ist, kann der Liquidleitmantel 17 in Umfangsrichtung U in die Liquiddurchtrittsöffnung 125 übergehen. Insbesondere können 2 in Umfangsrichtung zur Lande beabstandet Mantel Schenkel 135 die Liquiddurchtrittsöffnung 125 in Umfangsrichtung U begrenzen. Wie beispielhaft in Figur 15 dargestellt, kann die Liquiddurchtrittsöffnung 125 ausgehend von den Mantelschenkeln 135 in Umfangsrichtung durch sich in Radialrichtung R nach innen erstreckende Stufenabschnitte 137 verkleinert werden.

Durch das abschnittsweise Umgeben das Strömungsabgabeabschnitt 107 mit dem Liquidleitmantel 17 und der Liquiddurchtrittsöffnung 125 kann in Radialrichtung R von dem Strömungsabgabeabschnitt 107 abgeführtes Liquid über den Liquidleitmantel 17 in Umfangsrichtung U zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 umgelenkt werden. Dabei kann das Liquid insbesondere in Radialrichtung R beabstandet von dem Strömungsabgabeabschnitt 107, wie beispielsweise in Figur 15 ersichtlich, um diesen herum in Umfangsrichtung U umgelenkt werden.

Die Längsachse 9 des Strömungsleitkörpers 3 ist um 90° und somit um mehr als 6o°, 75° oder 85° gegenüber der Gravitationsachse geneigt. Ferner erstreckt sich der Liquidleitmantel 17 um eine Mantelachse 19, die ebenfalls um 90° zu Gravitationsachse geneigt ist.

Der Liquidleitmantel 17 erstreckt sich abschnittsweise in Gravitationsrichtung G oberhalb der Längsachse 9 um den Strömungsleitkörper 3 herum. Insbesondere umläuft der Liquidleitmantel 17 den Strömungsleitkörper 3 oberhalb der Längsachse 9 in Umfangsrichtung U vollständig. Die Liquiddurchtrittsöffnung 125 ist in

Gravitationsrichtung G unterhalb der Längsachse 9 und unterhalb des Strömungsleitkörpers 3 ausgebildet. Dadurch kann den Strömungsabgabeabschnitt 107 in Gravitationsrichtung G oberhalb der Längsachse 9 verlassendes Liquid durch den Liquidleitmantel 17 aufgefangen werden und in Umfangsrichtung U um den Strömungsleitkörper 3 herum zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 umgelenkt werden. Dabei kann insbesondere die Gravitationskraft zum Abführen des abgeschiedenen Liquides zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 ausgenutzt werden.

Der Liquidleitmantel 17 erstreckt sich in Radialrichtung R derart beabstandet zum Strömungsleitkörper 3 um die Längsachse 9, 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 liquidentladenen Strom in Radialrichtung R innenseitig zu einer Abführleitung 33 abführbar ist. Insbesondere erstreckt sich die Abführleitung um eine um 90° zur Gravitationsachse geneigte Abführachse 31. Insbesondere erstreckt sich die Zuführleitung 29 um eine um 90° zu Gravitationsachse geneigte Zuführachse 27.

Wie insbesondere Figur 13 und Figur 16 entnehmbar ist, kann sich von dem Endabschnitt des Liquidleitmantels 17 in Längsachsenströmungsrichtung L eine Stirnwandung 129 in Radialrichtung nach innen erstrecken. Mit der Stirnwandung 129 kann insbesondere in Längsachsenströmungsrichtung L strömendes Liquid aufgefangen und entlang des Liquidleitmantels 17 in Umfangsrichtung U um den Strömungsabgabeabschnitt 107 herum zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 abgeführt werden. Insbesondere kann sich die Stirnwandung 129 U-förmig entlang des Liquidleitmantels 17 erstrecken. Insbesondere kann der Liquidleitmantel 17 jeweils eine an seinen axialen Endabschnitten ausgebildete Stirnwandung 129 aufweisen. Insbesondere ist der Liquidleitmantel 17 U-schienenförmig ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel 17 U-schienenförmig um den Strömungsabgabeabschnitt 107. Insbesondere ist die Stirnwandung 129 in Längsachsenströmungsrichtung L von dem Strömungsabgabeabschnitt 107 beabstandet. Insbesondere geht die Stirnwandung 129, wie in Figur 13 dargestellt, in Längsachsenströmungsrichtung L in einen weiteren Liquidleitmantel 139 über. Insbesondere weist der weitere Liquidleitmantel 139 Strömungsdurchtrittsöffnungen 141 auf, um den liquidentladenen Strom an die Abführleitung 31 abzuführen.

Insbesondere sind die Strömungsdurchtrittsöffnungen 141 kreisförmig in dem weiteren Liquidleitmantel 139 ausgebildet.

Insbesondere kann der Liquidleitmantel 17 entgegengesetzt zur Strömungsrichtung L in eine zylinderförmige Zuführleitung 29 mit Rastaufnahmen 143 übergehen. Insbesondere bilden die Rastaufnahmen 143 mit den zuvor beschriebenen Rastnasen 111 einen Rastmechanismus aus. Über den Rastmechanismus kann der

Strömungsleitkörper insbesondere in Umfangsrichtung U in beide Drehrichtungen drehfest mit dem Gehäuse, insbesondere mit der Zuführleitung 29, verbunden werden.

Wie insbesondere in Figur 14 dargestellt kann der Liquidleitmantel 17, insbesondere die Mantelschenkel 135, weitere Leitflügel 145 aufweisen, über die insbesondere der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders 1 erhöht werden kann. Die an dem Liquidleitmantel 17 ausgebildeten weiteren Leitflügel 145 können sich insbesondere geradlinig insbesondere entlang der Mantelschenkel 135 erstrecken.

Wie insbesondere Figur 15 entnehmbar ist, kann der Strömungsleitkörper 3 an seinem axialen Ende in Längsachsenströmungsrichtung L einen Rastmechanismus 147 zum Befestigen des Strömungsleitkörpers 3 mit dem Gehäuse 149 des

Fliehkraftabscheiders 1 aufweisen. Der Rastmechanismus 147 kann insbesondere sich in Radialrichtung erstreckende Stege 151 aufweisen, über die der

Strömungsleitkörper 3 mit dem Gehäuse 149 verbunden werden kann.

Wie insbesondere in Figur 16 dargestellt, kann die Zuführleitung 29 in Längsachsenströmungsrichtung L in einen sich in Längsachsenströmungsrichtung L weitenden Kegelabschnitt 153 übergehen. Insbesondere kann der Kegelabschnitt 153 konvex geformt sein. Insbesondere kann der Kegelabschnitt 153 an seinem axialen Ende in Längsachsenströmungsrichtung L einen zylinderförmigen Rastaufnahmeabschnitt 155 zur Ausbildung des Rastmechanismus mit an den Leitflügeln 15 ausgebildeten Rastnase 111 aufweisen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

l Fliehkraftabscheider

3 Strömungsleitkörper

5, 5‘ Kegelmantelfläche

7 Bogenabschnitt

9 Längsachse

li Leitnase

13 Zylinderabschnitt

15, 15' Leitflügel

17 Liquidleitmantel

19 Mantelachse

21 Trichtermantelfläche/stromabwärtiges Ende des Liquidleitmantels

23 Auffangbecken

25 Liquidauslass

27 Zuführachse

29 Zuführleitung

31 Abführachse

33 Abführleitung

37 Strömungskanal

37“ Strömungskanalabschnitte

39 Leitflügelfläche

41 axiales Ende

43 Leitflügelstärke

45 Radialerstreckung Leitnase

47 Radialerstreckung Kegelmantelfläche

49 Wandung Liquidleitmantel

51 stromaufwärtiges Ende des Liquidleitmantels

53 Sattelpunkt

55 Axialanschlag

57 Halteabschnitt

59 Aussparung des Halteabschnitts

59' Aussparung der Haltemittelaufnahme

61 Haltemittel

Haltemittelaufnahme

Gegenlager

obere Gehäusehälfte

untere Gehäusehälfte

Ablaufschräge

Brennstoffzellensystem

Brennstoffzelle

Leitungssystem

Wasserstofftank

Sauerstoffzufuhr/Luftzufuhr

elektrische Komponente

Produktstrom/liquidbeladener Strom

wasserpartikelentladener Strom

Strom abgeschiedener Wasserpartikel

Kühlwasserkreislauf

Vorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit elektrisch leitfähiges Wasser

Wärmetauscher

gekühltes Kühlwasser

gestrichelter Kreis

gestrichelter Kreis

Strömungsaufnahmeabschnitt

Strömungsabgabeabschnitt

Rastnase

gestrichelte Linie

Wandungsabschnitt

Prallwand

Prallwandachse

Drainagekammer

Liquidaustrittsöffnung

Liquiddurchtrittsöffnung

Strömungskanal

Stirnwandung

Pfeile

Pfeil

Mantelschenkel

Stufenabschnitt

weiterer Liquidleitmantel

141 Strömungsdurchtrittsöffnung

143 Rastaufnahmen

145 weitere Leitflügel

147 Rastmechanismus

149 Gehäuse

151 Steg

153 Kegelabschnitt

155 zylinderförmiger Rastaufnahmeabschnitt

L Längsachsenströmungsrichtung

R Radialrichtung

U Umfangsrichtung

G Gravitationsrichtung

H Horizontale

a Winkel