DE10053147A1 - Condenser for vehicle has separating unit with liquid separation element delivering liquid in specific gas penetration direction plus liquid hold-back element separating liquid - Google Patents

Condenser for vehicle has separating unit with liquid separation element delivering liquid in specific gas penetration direction plus liquid hold-back element separating liquid

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Abstract

The condenser has a condensing unit and a separating unit (12) for separating a gas and a liquid from a multi-phase fuel. The separating unit has a liquid separation element (37) delivering liquid in a specific gas penetration direction. A liquid hold-back element (13) separates liquid against a specific gas penetration direction (15). The liquid separation element and the liquid hold-back element are designed as wire filters each with a suitable packing density. The liquid separation element has a packing density of about 80 k/m<2> meter and the liquid hold-back element, about 350 k/m<2>.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensator, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Kondensiereinheit und einer Trenneinheit zur Trennung eines Gases und einer Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a capacitor, in particular for a vehicle, with a Condensing unit and a separation unit for separating a gas and a Liquid from a multi-phase fuel, according to the preamble of claim 1.

Kondensatoren der hier angesprochenen Art sind bekannt. Derartige Kondensatoren bestehen aus einer Kondensiereinheit und einer Trenneinheit zur Trennung beziehungsweise Separierung eines Gases (beispielsweise Luft) und einer Flüssigkeit (beispielsweise Wasser), wobei das separierte Gas und die separierte Flüssigkeit mittels entsprechenden Fördermitteln zu weiteren Funktionseinheiten beispielsweise eines Fahrzeugs geführt werden können. Nachteilhafterweise weisen die bekannten Kondensatoren ein verhältnismäßig großes Bauvolumen auf und/oder liefern eine nicht zufriedenstellende Trennwirkung hinsichtlich der beabsichtigten Gas-Flüssigkeit- Trennung aus einem Mehrphasenbetriebsstoff.Capacitors of the type mentioned here are known. Such capacitors consist of a condensing unit and a separation unit for separation or separation of a gas (for example air) and a liquid (for example water), the separated gas and the separated liquid using corresponding funding to other functional units, for example one Vehicle can be guided. Disadvantageously, the known Capacitors have a relatively large volume and / or do not deliver one satisfactory separation effect with regard to the intended gas-liquid Separation from a multi-phase fuel.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Kondensator der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem eine optimale Trennwirkung in Bezug auf eine erwünschte Trennung eines Gases und einer Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff erzielbar ist.It is the object of the invention to a capacitor of the type mentioned create, by means of which an optimal separation effect in relation to a desired Separation of a gas and a liquid from a multi-phase fuel is achievable.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kondensator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen, der sich dadurch auszeichnet, dass die Trenneinheit ein in einer spezifischen Gasdurchsetzungsrichtung flüssigkeitsförderndes Flüssigkeitstrennelement aufweist. Das Flüssigkeitstrennelement dient somit zu einer erwünschten Trennung eines Gases und einer Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff, wobei die Durchsetzung des Flüssigkeitstrennelements mittels der getrennten Flüssigkeit begünstigt sein soll, beispielsweise mit einer sich im Wesentlichen senkrecht nach unten erstreckenden Gasdurchsetzungsrichtung. Das Flüssigkeitstrennelement wird somit sowohl von einem Gas als auch von einer Flüssigkeit in einer spezifischen Gasdurchsetzungsrichtung durchsetzt, wobei das Gas und die Flüssigkeit im Flüssigkeitstrennelement voneinander getrennt sind beziehungsweise voneinander getrennt werden. Eine derart ausgebildete Trenneinheit ist durch eine optimale Trennwirkung in Bezug auf eine gewünschte Trennung eines Gases und einer Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff gekennzeichnet und begünstigt gleichzeitig die Förderung der getrennten Flüssigkeit durch das Flüssigkeitstrennelement und zu weiteren Funktionseinheiten. Dabei wird die Förderung der getrennten Flüssigkeit im Flüssigkeitstrennelement durch den selbiges durchsetzenden Gasstrom beziehungsweise Mehrphasenbetriebsstoffstrom begünstigt.To achieve the object, a capacitor with the features of claim 1 proposed, which is characterized in that the separation unit one in one specific gas enforcement direction liquid-promoting liquid separating element having. The liquid separation element thus serves for a desired separation a gas and a liquid from a multi-phase fuel, the Enforcement of the liquid separation element by means of the separated liquid should be favored, for example with a substantially downward extending gas penetration direction. The liquid separating element is thus both of a gas and of a liquid in a specific Penetrates gas enforcement direction, the gas and liquid in the Liquid separation element are separated from each other or from each other be separated. A separation unit designed in this way is optimal Separation effect in relation to a desired separation of a gas and a  Liquid from a multi-phase fuel marked and favored at the same time the promotion of the separated liquid through the liquid separating element and to other functional units. This will promote the separation of the liquid in the liquid separating element by the gas gas passing through it or multi-phase fuel flow favored.

Mit Vorteil weist die Trenneinheit zusätzlich ein entgegen einer spezifischen Gasdurchsetzungsrichtung flüssigkeittrennendes Flüssigkeitsrückhalteelement auf. Ein zusätzlich zum Flüssigkeitstrennelement vorgesehenes Flüssigkeitsrückhalteelement, mittels welchem entgegen einer spezifischen Gasdurchsetzungsrichtung eine Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff getrennt wird, ermöglicht insbesondere eine Feinabscheidung von in einem Mehrphasenbetriebsstoff enthaltenen Flüssigkeitströpfchen an einem vorzugsweise oberflächenstrukturierten Rückhaltekörper, welcher beispielsweise als Filterelement ausgebildet sein kann. Es kann somit eine zweistufige Flüssigkeitstrennung aus einem Mehrphasenbetriebsstoff erfolgen, wobei in der ersten Stufe eine Flüssigkeitsgrobabscheidung mittels des Flüssigkeitstrennelements und in der zweiten Stufe eine Flüssigkeitsfeinabscheidung mittels des Flüssigkeitsrückhalteelements erhalten werden kann. Aufgrund einer zusätzlichen Feinabscheidung von Flüssigkeitströpfchen an dem Rückhaltekörper lassen sich in zuverlässiger und verhältnismäßig einfacher Weise extrem hohe Trenngrade eines Gases und einer Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff erzielen. Beispielsweise wird feuchte Luft mittels der eingangsseitig am Kondensator angeordneten Kondensiereinheit auf eine erwünschte Betriebstemperatur abgekühlt unter Ausbildung eines Mehrphasengemischs, bestehend aus Luft (Gas) und flüssigem Wasser (Flüssigkeit). Dieses Mehrphasengemisch wird der ausgangsseitig am Kondensator angeordneten Trenneinheit zugeführt, mittels welcher das Mehrphasengemisch in zwei Stufen in einen Gasstrom und einen Flüssigkeitsstrom getrennt wird. Aufgrund der zweistufigen Trennung ist vorteilhafterweise ein erhöhter Trenngrad im Kondensator erzielbar.The separation unit advantageously also has a counter to a specific one Gas enforcement direction liquid-separating liquid retention element. On liquid retention element provided in addition to the liquid separation element, by means of which against a specific gas penetration direction a liquid is separated from a multi-phase fuel, in particular enables Fine separation of contained in a multi-phase fuel Liquid droplets on a preferably surface structured Retention body, which can be designed, for example, as a filter element. It can therefore perform a two-stage liquid separation from a multi-phase fuel take place, in the first stage a coarse liquid separation by means of Liquid separation element and in the second stage a liquid separation can be obtained by means of the liquid retention element. Because of a leave additional fine separation of liquid droplets on the retaining body extremely high degrees of separation in a reliable and relatively simple manner achieve a gas and a liquid from a multi-phase fuel. For example, moist air is by means of the input side of the condenser arranged condensing unit cooled to a desired operating temperature forming a multi-phase mixture consisting of air (gas) and liquid Water (liquid). This multiphase mixture is on the output side Condenser arranged separation unit supplied, by means of which the Multi-phase mixture in two stages in a gas stream and a liquid stream is separated. Because of the two-stage separation, an increased one is advantageous Degree of separation can be achieved in the capacitor.

Vorzugsweise ist das Flüssigkeitstrennelement und das Flüssigkeitsrückhalteelement als Drahtfilter mit einer jeweils geeigneten Packungsdichte ausgebildet. Da die Wirkungsweisen und die Funktionen des Flüssigkeitstrennelements (Grobabscheidung einer Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff in Gasdurchsetzungsrichtung) und des Flüssigkeitsrückhalteelements (Feinabscheidung einer Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff entgegen einer Gasdurchsetzungsrichtung) unterschiedlich sind, ist es vorteilhaft, selbige als Drahtfilter mit einer jeweils an die vorliegenden Gegebenheiten angepassten Packungsdichte auszubilden.The liquid separating element and the liquid retaining element are preferably as Wire filters are designed with a suitable packing density. Since the Mode of operation and the functions of the liquid separating element (coarse separation a liquid from a multi-phase fuel in the gas penetration direction) and of the liquid retention element (fine separation of a liquid from a Multi-phase fuel against a gas enforcement direction) different  are, it is advantageous to use the same as a wire filter each with the present To develop the appropriate packing density.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Flüssigkeitstrennelement eine Packungsdichte von ca. 80 kg/m3 und das Flüssigkeitsrückhalteelement eine Packungsdichte von ca. 350 kg/m3 auf. Mittels einer zweistufigen Trenneinheit mit Drahtfiltern, die eine derartige Packungsdichte aufweisen, ist eine besonders effektive Flüssigkeitstrennung aus einem Mehrphasenbetriebsstoff möglich.According to a preferred embodiment, the liquid separation element has a packing density of approx. 80 kg / m 3 and the liquid retention element has a packing density of approx. 350 kg / m 3 . A particularly effective liquid separation from a multi-phase fuel is possible by means of a two-stage separation unit with wire filters which have such a packing density.

Mit Vorteil ist das Flüssigkeitstrennelement stromaufwärts zum Flüssigkeitsrückhalteelement angeordnet unter Ausbildung einer zweistufigen Trenneinrichtung. Dabei dient das Flüssigkeitstrennelement zur Flüssigkeitsgrobabscheidung, während das Flüssigkeitsrückhalteelement eine Flüssigkeitsfeinabscheidung gewährleistet.The liquid separating element is advantageously upstream of the Liquid retention element arranged to form a two-stage Separator. The liquid separation element is used for Coarse liquid separation, while the liquid retention element Liquid separation guaranteed.

Das Flüssigkeitsrückhalteelement ist vorzugsweise als Ring ausgebildet und das Flüssigkeitstrennelement koaxial und zentral zum Flüssigkeitsrückhalteelement angeordnet. Eine derart ausgebildete Trenneinheit ist durch einen kompakten Aufbau gekennzeichnet.The liquid retention element is preferably designed as a ring and that Liquid separation element coaxial and central to the liquid retention element arranged. A separation unit designed in this way has a compact structure characterized.

Mit Vorteil ist unmittelbar stromabwärts des Flüssigkeitstrennelements eine Flüssigkeitsabscheide- und Gasumlenkeinrichtung vorgesehen. Hierdurch wird insbesondere aufgrund der Gasumlenkung eine schnelle und zuverlässige Flüssigkeitsabscheidung und -absonderung ermöglicht.Advantageously, one is immediately downstream of the liquid separation element Liquid separation and gas deflection device provided. This will Fast and reliable, especially due to the gas deflection Liquid separation and separation possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Flüssigkeitstrennelement und das Flüssigkeitsrückhalteelement derart angeordnet und ausgebildet, dass eine im Wesentlichen vertikale Durchsetzung derselben erfolgen kann. Hierdurch wird in Bezug auf das Flüssigkeitstrennelement die Gravitationskraft zur Durchsetzung desselben in spezifischer Gasdurchsetzungsrichtung mit einer aus einem Mehrphasenbetriebsstoff getrennten Flüssigkeit genutzt, während hinsichtlich des Flüssigkeitsrückhalteelements die Gravitationskraft die Rückführung der zusätzlich getrennten Flüssigkeit entgegen der spezifischen Gasdurchsetzungsrichtung begünstigt.According to a preferred embodiment, the liquid separation element and the Liquid retention element arranged and designed such that an in Essentially vertical enforcement of the same can take place. This will relate the gravitational force on the liquid separating element to enforce it specific gas enforcement direction with one of a multi-phase fuel separate liquid used while regarding the liquid retention element the gravitational force counteracts the return of the additionally separated liquid specific gas enforcement direction favored.

Dabei ist der Kondensator für eine Verwendung an einem Brennstoffzellenaggregat, insbesondere dessen Reformereinheit besonders geeignet. The capacitor is for use on a fuel cell unit, especially its reformer unit is particularly suitable.  

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.Further advantageous embodiments of the invention result from the description.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. In einer einzigen Figur ist ein erfindungsgemäßer Kondensator schematisch dargestellt.The invention is described in an exemplary embodiment based on an associated Drawing explained in more detail. A single figure shows an inventive one Capacitor shown schematically.

Die Figur zeigt einen allgemein mit 10 bezeichneten Kondensator, der als Rohrbündelkondensator ausgebildet ist und eine Kondensiereinheit 11 und eine Trenneinheit 12 mit einer zweistufigen Trenneinrichtung 38 zur Trennung eines Gases und einer Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff, im vorliegenden Fall einem Zweiphasenbetriebsstoff (Luft/flüssiges Wasser), aufweist. Die eingangsseitig im Kondensator 10 angeordnete Kondensiereinheit 11 weist eine Mehrzahl an Kondensatorzuführleitungen 25 auf, durch welche ein Betriebsstoff, wie zum Beispiel feuchte Luft, in Hauptdurchflussrichtung 16 parallel zu einer Längsachse 35 des Kondensators 10 geführt wird. Die Kondensiereinheit 11 ist mit einer Kühlmittelzuführleitung 23 wirkverbunden, mittels welcher ein Kühlmittel gemäß Pfeil 24 in eine Mehrzahl an Kondensatorkühlleitungen 26 geleitet wird. Die Kondensatorzuführleitungen 25 und die Kondensatorkühlleitungen 26 der Kondensiereinheit 11 bilden in bekannter Weise ein kompaktes Rohrbündel, das in einem Gehäuse 32 des Kondensators 10 aufgenommen ist. In Hauptdurchflussrichtung 16 schließt sich an die Kondensiereinheit 11 die Trenneinheit 12 an, welche ebenfalls koaxial zur Längsachse 35 des Kondensators 10 angeordnet ist. Die Trenneinheit 12 weist einen mit der Kondensiereinheit 11 wirkverbundenen Einlauftrichter 17 auf, welcher sich mit seinem in Hauptdurchflussrichtung 16 verjüngenden Ende mit einem Führungskanal 18 verbunden ist, der wiederum in einen Mehrzwecktrichter 19 führt. Der Mehrzwecktrichter 19 ist mit seinem sich in Hauptdurchflussrichtung 16 verjüngenden Ende mit einer Flüssigkeitsleitung 20 wirkverbunden. Die Trenneinheit 12 weist ein im Führungskanal 18 angeordnetes Flüssigkeitstrennelement 37 (erste Trennstufe) sowie ein ringförmiges Flüssigkeitsrückhalteelement 13 (zweite Trennstufe) auf, wobei das Flüssigkeitstrennelement 37 und das Flüssigkeitsrückhalteelement 13 vorzugsweise als Drahtfilter ausgebildet sind. Das Flüssigkeitsrückhalteelement 13 ist in einem ringkanalförmigen Zwischenraum zwischen dem Führungskanal 18 und dem Gehäuse 32 des Kondensators 10 angeordnet. Dieser ringkanalförmige Zwischenraum führt vom Mehrzwecktrichter 19 zu einer ringförmigen Umlenkkammer 36 und schließlich in eine Gasleitung 22, welche mit weiteren, nicht dargestellten Funktionseinheiten beispielsweise eines Fahrzeugs wirkverbunden sein kann. Die ringförmige Umlenkkammer 36 ist radial durch das äußere Gehäuse 32 und den inneren Einlauftrichter 17 begrenzt. Die Kondensiereinheit 11, der Einlauftrichter 17, der Führungskanal 18, das Flüssigkeitstrennelement 37, das Flüssigkeitsrückhalteelement 13, der Mehrzwecktrichter 19, die Flüssigkeitsleitung 20 und das Gehäuse 32 des Kondensators 10 sind koaxial zur Längsachse 35 angeordnet. Ein vom Führungskanal 18 zum Mehrzwecktrichter 19 sich erstreckender Übergangsbereich weist in Hauptdurchflussrichtung 16 gesehen eine Durchtrittsquerschnittsvergrößerung auf unter Ausbildung eines ringförmigen, radial nach außen spitz zulaufenden Umlenktrichters 21.The figure shows a condenser, generally designated 10, which is designed as a tube bundle condenser and a condensing unit 11 and a separating unit 12 with a two-stage separating device 38 for separating a gas and a liquid from a multi-phase operating material, in the present case a two-phase operating material (air / liquid water). , having. The condensing unit 11 arranged in the condenser 10 on the inlet side has a plurality of condenser supply lines 25 , through which an operating medium, such as moist air, is guided in the main flow direction 16 parallel to a longitudinal axis 35 of the condenser 10 . The condensing unit 11 is operatively connected to a coolant supply line 23 , by means of which a coolant according to arrow 24 is conducted into a plurality of condenser cooling lines 26 . The condenser supply lines 25 and the condenser cooling lines 26 of the condensing unit 11 form in a known manner a compact tube bundle which is accommodated in a housing 32 of the condenser 10 . In the main flow direction 16 , the condensing unit 11 is followed by the separating unit 12 , which is also arranged coaxially to the longitudinal axis 35 of the condenser 10 . The separation unit 12 has an inlet funnel 17 which is operatively connected to the condensing unit 11 and which is connected at its end tapering in the main flow direction 16 to a guide channel 18 which in turn leads into a multi-purpose funnel 19 . The multipurpose funnel 19 is operatively connected to its tapering in the main flow direction 16 end to a liquid line twentieth The separation unit 12 has a liquid separation element 37 (first separation stage) arranged in the guide channel 18 and an annular liquid retention element 13 (second separation stage), the liquid separation element 37 and the liquid retention element 13 preferably being designed as wire filters. The liquid retention element 13 is arranged in an annular channel-shaped space between the guide channel 18 and the housing 32 of the condenser 10 . This annular channel-shaped space leads from the multi-purpose funnel 19 to an annular deflection chamber 36 and finally into a gas line 22 , which can be operatively connected to other functional units, not shown, for example of a vehicle. The annular deflection chamber 36 is delimited radially by the outer housing 32 and the inner inlet funnel 17 . The condensing unit 11 , the inlet funnel 17 , the guide channel 18 , the liquid separation element 37 , the liquid retention element 13 , the multi-purpose funnel 19 , the liquid line 20 and the housing 32 of the condenser 10 are arranged coaxially to the longitudinal axis 35 . A transition area extending from the guide channel 18 to the multi-purpose funnel 19 has an increase in the cross section of the passage as seen in the main flow direction 16 , with the formation of an annular deflection funnel 21 which tapers radially outward.

Beispielsweise feuchte Luft wird in die Kondensatorzuführleitungen 25 der Kondensatoreinheit 11 gemäß Hauptdurchflussrichtung 16 eingeleitet und mittels des in den Kondensatorkühlleitungen 26 enthaltenen Kühlmittels auf eine erwünschte, flüssiges Wasser aus der feuchten Luft auskondensierende Betriebstemperatur abgekühlt. Es bildet sich in den Kondensatorzuführleitungen 25 der Kondensiereinheit 11 jeweils ein Gasstrom (Pfeile 27) und ein Flüssigkeitsstrom (Pfeile 28). Die Gasströme und die Flüssigkeitsströme gelangen gemäß Pfeil 14 vertikal nach unten in den Einlauftrichter 17 der Trenneinheit 12. Im Einlauftrichter 17 wird der aus den Kondensatorzuführleitungen 25 kommende Mehrstoffphasenbetriebsstoffstrom (bestehend aus den Gasströmen und den Flüssigkeitsströmen) gebündelt und in den Führungskanal 18 geleitet, in welchem er das Flüssigkeitstrennelement 37 vertikal nach unten durchsetzt. Im Flüssigkeitstrennelement 37 ist somit ein Mehrphasenbetriebsstoff bestehend aus gasförmiger Luft und flüssigem Wasser enthalten, wobei selbiges zur Grobabscheidung von Wasser dient. Der aus dem Flüssigkeitstrennelement 37 in den Mehrzwecktrichter 19 geführte Gasstrom wird mittels einer Flüssigkeitsabscheide- und Gasumlenkungseinrichtung 39 entsprechend den Pfeilen 29 um ca. 180° radial nach außen in den ringförmigen Umlenktrichter 21 umgelenkt aufgrund einer Ansaugwirkung eines mit der Gasleitung 22 in Wirkverbindung stehenden Saugmittels (nicht dargestellt), das beispielsweise als in der Gasleitung 22 angeordnetes Lüfterrad ausgebildet sein kann.For example, moist air is introduced into the condenser supply lines 25 of the condenser unit 11 in accordance with the main flow direction 16 and cooled to a desired operating temperature which condenses liquid water from the moist air by means of the coolant contained in the condenser cooling lines 26 . A gas stream (arrows 27 ) and a liquid stream (arrows 28 ) are formed in the condenser supply lines 25 of the condensing unit 11 . The gas flows and the liquid flows pass vertically downward into the inlet funnel 17 of the separation unit 12 according to arrow 14 . In the inlet funnel 17 , the multi-phase fuel flow (consisting of the gas flows and the liquid flows) coming from the condenser supply lines 25 is bundled and passed into the guide channel 18 , in which it passes through the liquid separating element 37 vertically downward. The liquid separating element 37 thus contains a multi-phase fuel consisting of gaseous air and liquid water, the same being used for the rough separation of water. The gas flow led from the liquid separating element 37 into the multi-purpose funnel 19 is deflected by means of a liquid separation and gas deflection device 39 according to the arrows 29 by approximately 180 ° radially outwards into the ring-shaped deflection funnel 21 due to a suction effect of a suction means that is operatively connected to the gas line 22 ( not shown), which can be designed, for example, as a fan wheel arranged in the gas line 22 .

Der in dieser Weise umgelenkte Gasstrom, der feine, aus dem Flüssigkeitsstrom mitgerissene Flüssigkeitströpfchen enthalten kann, tritt gemäß den Pfeilen 15 in das vorzugsweise als Drahtfilter ausgebildete Flüssigkeitsrückhalteelement 13 ein und wird gemäß den Pfeilen 33 durch die ringförmige Umlenkkammer 36 in die Gasleitung 22 gefördert und in dieser gemäß Pfeil 34 weitergeleitet. Bei Eintritt des Gasstroms in den Drahtfilter 13 kommt es zu einer erwünschten Feinabscheidung von kleinen, gegebenenfalls sich im Gasstrom noch befindenden Flüssigkeitströpfchen an einem nicht dargestellten Filterkörper des Drahtfilters 13. Diese Flüssigkeitströpfchen werden durch den Filterkörper mechanisch zurückgehalten, wobei es zu einem Anwachsen von größeren Flüssigkeitstropfen an dem Filterkörper kommt. Aufgrund der auf die am Filterkörper haftenden Flüssigkeitstropfen wirkende Gravitationskraft fallen selbige vom Filterkörper in den Mehrzwecktrichter 19 herunter und bewegen sich (fließen) entlang selbigem in Richtung Flüssigkeitsleitung 20. In dieser Weise ist es möglich, dass ein aufgrund der Umlenkung des im Führungskanal 18 gebündelten Gasstroms getrennter Flüssigkeitsstrom gemäß den Pfeilen 30 direkt in die Flüssigkeitsleitung 20 strömt und dass ferner ein zusätzlicher, nachträglich mittels des Flüssigkeitsrückhaltselements 13 aus dem denselben durchströmenden Gasstrom getrennter Flüssigkeitsstrom gemäß den Pfeilen 31 durch den Mehrzwecktrichter 19 in die Flüssigkeitsleitung 20 geleitet wird. Die derart vom Gasstrom getrennte Flüssigkeit wird mittels der Flüssigkeitsleitung 20 in Hauptdurchflussrichtung 16 einer weiteren, nicht dargestellten Funktionseinheit beispielsweise eines Fahrzeugs zugeführt.The gas flow deflected in this way, which may contain fine liquid droplets entrained in the liquid flow, enters the liquid retention element 13, which is preferably in the form of a wire filter, according to the arrows 15 and is conveyed into the gas line 22 through the annular deflection chamber 36 and in accordance with the arrows 33 forwarded according to arrow 34 . When the gas flow enters the wire filter 13 , there is a desired fine separation of small liquid droplets, which may still be in the gas flow, on a filter body of the wire filter 13, not shown. These liquid droplets are mechanically retained by the filter body, which results in larger liquid drops growing on the filter body. Due to the gravitational force acting on the liquid drops adhering to the filter body, the liquid drops fall from the filter body into the multi-purpose funnel 19 and move (flow) along the same in the direction of the liquid line 20 . In this way, it is possible that a liquid flow separated due to the deflection of the gas flow bundled in the guide channel 18 flows directly into the liquid line 20 according to the arrows 30 and that an additional liquid flow subsequently separated from the gas flow flowing through it by the liquid retention element 13 according to FIGS Arrows 31 is passed through the multi-purpose funnel 19 into the liquid line 20 . The liquid separated from the gas stream in this way is fed by means of the liquid line 20 in the main flow direction 16 to a further functional unit, not shown, for example a vehicle.

Die derartig ausgebildete zweistufige Trenneinheit 12 ist somit geeignet, eine Flüssigkeitsgrobabscheidung mittels des Flüssigkeitstrennelements 37 und eine nachgeschaltete Flüssigkeitsfeinabscheidung mittels des Flüssigkeitsrückhalteelements 13 zu gewährleisten. Das Flüssigkeitstrennelement 37 ist derart ausgelegt, das es in einem Volllastbereich (Gasdurchströmungsgeschwindigkeit von beispielsweise 10 m/s) als Agglomerator und in einem Teillastbereich (Gasdurchströmungsgeschwindigkeit von beispielsweise 2,5 m/s) als Demister arbeitet. Die Strömungsgeschwindigkeit der Gasströmung im Flüssigkeitstrennelement 37 liegt im Auslegungspunkt um einen Faktor von ca. 2 über der Flutgrenze (Grenze, bei welcher die Flüssigkeitsfließgeschwindigkeit gleich Null ist), während im Teillastbereich die Strömungsgeschwindigkeit der Gasströmung im Flüssigkeitstrennelement 37 kleiner ist als die Flutgrenze. Im Flüssigkeitstrennelement 37 (erste Stufe) werden insbesondere Tröpfchen in Größen von 5 µm bis 40 µm abgeschieden, während im Flüssigkeitsrückhalteelement 13 (zweite Stufe), das als Demister arbeitet, vorwiegend Tröpfchen von 1 µm bis 5 µm abgeschieden werden. Da das Flüssigkeitstrennelement 37 im Teillastbereich als Demister arbeitet, kommt es trotzt geringer Strömungsgeschwindigkeiten der Gasströmung zu einer erwünschten Tropfenabscheidung im Drahtfilter (Drahtgestrick). Es bildet sich auf dem Drahtgestrick ein Flüssigkeitsfilm, der das Flüssigkeitstrennelement 37 durchsetzt.The two-stage separation unit 12 designed in this way is thus suitable for ensuring a coarse liquid separation by means of the liquid separation element 37 and a subsequent liquid fine separation by means of the liquid retention element 13 . The liquid separating element 37 is designed such that it works in a full load range (gas flow rate of, for example, 10 m / s) as an agglomerator and in a part load range (gas flow rate of for example 2.5 m / s) as a demister. The flow velocity of the gas flow in the liquid separating element 37 lies at the design point by a factor of approx. 2 above the flood limit (limit at which the liquid flow velocity is zero), while in the partial load range the flow velocity of the gas flow in the liquid separation element 37 is lower than the flood limit. In the liquid separating element 37 (first stage) in particular droplets in sizes from 5 μm to 40 μm are separated, while in the liquid retention element 13 (second stage), which works as a demister, droplets from 1 μm to 5 μm are predominantly separated. Because the liquid separating member 37 works in the part-load range as demister, it comes defies low flow velocities of the gas flow to a desired drop deposition in the wire filter (wire mesh). A liquid film forms on the wire mesh and passes through the liquid separating element 37 .

Aufgrund der Durchtrittsquerschnittsvergrößerung im Übergangsbereich vom Führungskanal 18 zum Mehrzwecktrichter 19 in gesehen ergibt sich eine erwünschte Verringerung der Durchtrittsgeschwindigkeit des Mehrphasenbetriebsstoffs (Gas und Flüssigkeit) und insbesondere des umzulenkenden Gasstroms. Diese Geschwindigkeitsreduzierung wirkt sich positiv auf das Trennverhalten der Trenneinheit 12 in Bezug auf eine Trennung der Flüssigkeit (Pfeile 30, 31) und des Gases (Pfeile 29, 15, 33) aus dem durch die Trenneinheit 12 strömenden Mehrphasenbetriebsstoff. Ferner gewährleistet diese Geschwindigkeitsreduzierung im Übergangsbereich eine korrekte Umlenkung insbesondere des Gasstroms von der im Wesentlichen senkrecht nach unten weisenden Hauptdurchflussrichtung 16 in die im Wesentlichen senkrecht nach oben weisende Eintrittsrichtung 15 in das Flüssigkeitsrückhalteelement 13. Die Umlenkung insbesondere des Gasstroms unter Reduzierung der Durchtrittsgeschwindigkeit desselben erfolgt vorteilhafterweise unter einem nur geringen Druckverlust in der Trenneinheit 12.As a result of the increase in the cross section of the passage in the transition area from the guide channel 18 to the multi-purpose funnel 19 , there is a desired reduction in the rate of passage of the multi-phase fuel (gas and liquid) and in particular the gas flow to be deflected. This reduction in speed has a positive effect on the separation behavior of the separation unit 12 with respect to separation of the liquid (arrows 30 , 31 ) and the gas (arrows 29 , 15 , 33 ) from the multi-phase fuel flowing through the separation unit 12 . Furthermore, this speed reduction in the transition area ensures a correct deflection, in particular of the gas flow, from the main flow direction 16 , which points essentially vertically downward, into the entry direction 15 , which points essentially vertically upwards, into the liquid retention element 13 . The redirection of the gas flow in particular while reducing the rate of passage thereof advantageously takes place with only a slight pressure loss in the separation unit 12 .

Der Kondensator 10 kann beispielsweise unter folgenden Betriebsparametern vorteilhaft betrieben werden:
The capacitor 10 can advantageously be operated, for example, under the following operating parameters:

  • - Feuchte Luft wird unter einem Betriebsdruck von 2,7 bar und einer Eingangstemperatur von 84°C in die Kondensiereinheit 11 geleitet;- Moist air is fed into the condensing unit 11 at an operating pressure of 2.7 bar and an inlet temperature of 84 ° C;
  • - das Kühlmedium, beispielsweise Kühlwasser, wird unter einem Betriebsdruck von 1,5 bar und einer Betriebstemperatur von 60°C im Gegenstrom zur Gasströmung (feuchte Luft) durch die Kondensatorkühlleitungen 26 der Kondensiereinheit 11 gefördert;- The cooling medium, for example cooling water, is conveyed through the condenser cooling lines 26 of the condensing unit 11 at an operating pressure of 1.5 bar and an operating temperature of 60 ° C in countercurrent to the gas flow (moist air);
  • - das als Drahtfilter ausgebildete Flüssigkeitstrennelement 37 weist eine Packungsdichte von ca. 80 kg/m3 und das Flüssigkeitsrückhalteelement 13 eine Packungsdichte von ca. 350 kg/m3 auf.- The liquid separating element 37 designed as a wire filter has a packing density of approx. 80 kg / m 3 and the liquid retention element 13 has a packing density of approx. 350 kg / m 3 .

Der Kondensator 10 kann in besonders vorteilhafter Weise aufgrund seiner kompakten Ausgestaltung und optimalen Trennwirkung (Trennung eines Gases und einer Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff mittels der zweistufigen Trenneinheit 12) in einem Fahrzeug beispielsweise mit einem Brennstoffzellenaggregat eingesetzt werden.The capacitor 10 can be used in a particularly advantageous manner due to its compact design and optimal separation effect (separation of a gas and a liquid from a multi-phase fuel by means of the two-stage separation unit 12 ) in a vehicle, for example with a fuel cell unit.

Claims (9)

1. Kondensator, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Kondensiereinheit und einer Trenneinheit zur Trennung eines Gases und einer Flüssigkeit aus einem Mehrphasenbetriebsstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinheit (12) ein in einer spezifischen Gasdurchsetzungsrichtung (27) flüssigkeitsförderndes Flüssigkeitstrennelement (37) aufweist.1. Condenser, in particular for a vehicle, with a condensing unit and a separating unit for separating a gas and a liquid from a multi-phase fuel, characterized in that the separating unit ( 12 ) has a liquid-separating element ( 37 ) that promotes liquid in a specific gas penetration direction ( 27 ). 2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinheit (12) zusätzlich ein entgegen einer spezifischen Gasdurchsetzungsrichtung (15) flüssigkeittrennendes Flüssigkeitsrückhalteelement (13) aufweist.2. Condenser according to claim 1, characterized in that the separation unit ( 12 ) additionally has a liquid-separating liquid-retaining element ( 13 ) against a specific gas penetration direction ( 15 ). 3. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitstrennelement (37) und das Flüssigkeitsrückhalteelement (13) als Drahtfilter mit einer jeweils geeigneten Packungsdichte ausgebildet sind.3. Condenser according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid separation element ( 37 ) and the liquid retention element ( 13 ) are designed as wire filters with a suitable packing density. 4. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitstrennelement (37) eine Packungsdichte von ca. 80 kg/m3 und das Flüssigkeitsrückhalteelement (13) eine Packungsdichte von ca. 350 kg/m3 aufweist.4. Condenser according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid separating element ( 37 ) has a packing density of approx. 80 kg / m 3 and the liquid retention element ( 13 ) has a packing density of approx. 350 kg / m 3 . 5. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitstrennelement (37) stromaufwärts zum Flüssigkeitsrückhalteelement (13) angeordnet ist unter Ausbildung einer zweistufigen Trenneinrichtung (38).5. Condenser according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid separating element ( 37 ) is arranged upstream of the liquid retaining element ( 13 ) to form a two-stage separating device ( 38 ). 6. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Flüssigkeitsrückhalteelement (13) als Ring ausgebildet ist und das Flüssigkeitstrennelement (37) koaxial und zentral zum Flüssigkeitsrückhalteelement (13) angeordnet ist. 6. Condenser according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid retention element ( 13 ) is designed as a ring and the liquid separation element ( 37 ) is arranged coaxially and centrally to the liquid retention element ( 13 ). 7. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar stromabwärts des Flüssigkeitstrennelements (37) eine Flüssigkeitsabscheide- und Gasumlenkeinrichtung (39) vorgesehen ist.7. Condenser according to one of the preceding claims, characterized in that a liquid separating and gas deflecting device ( 39 ) is provided immediately downstream of the liquid separating element ( 37 ). 8. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitstrennelement (37) und das Flüssigkeitsrückhalteelement (13) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass eine im Wesentlichen vertikale Durchsetzung derselben erfolgen kann.8. Condenser according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid separating element ( 37 ) and the liquid retention element ( 13 ) are arranged and designed such that the same can be substantially vertically enforced. 9. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Bestandteil eines Brennstoffzellen-Aggregates, insbesondere dessen Reformereinheit ist.9. A capacitor according to claim 1, characterized in that it is a component a fuel cell unit, in particular its reformer unit.
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