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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung, wobei die Abscheidevorrichtung
eine Abscheideranordnung, mittels welcher die Flüssigkeit aus dem Fluidstrom abgeschieden wird, und
ein Reservoir zum Auffangen der aus dem Fluidstrom abgeschiedenen Flüssigkeit umfasst,
wobei eine Wandung der Abscheidevorrichtung, welche einen Innenraum der Abscheidevorrichtung begrenzt, aus mehreren Wandungselementen zusammengesetzt wird.
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Solche Abscheidevorrichtungen werden in ein Medienzuführsystem einer Brennstoffzellenvorrichtung, beispielsweise in das Anodengaszuführsystem, nahe des Brennstoffzellenstapels integriert und dienen insbesondere dazu, Wasser aus dem Fluidstrom, beispielsweise aus dem Anodengasstrom, abzuscheiden.
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Eine bekannte Abscheidevorrichtung dieser Art ist für den Einsatz in einer einzigen Soll-Betriebslage vorgesehen, wobei ein Intervall von zulässigen Betriebslagen definiert wird, in welchen die Abweichung der Ausrichtung der Abscheidevorrichtung von einer Bezugsebene der Soll-Betriebslage, insbesondere von einer Horizontalebene, höchstens einem maximalen Abweichwinkel α entspricht.
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Üblich ist es, einen maximalen Abweichwinkel α von 30° zu definieren. Dies bedeutet, dass außer einer bestimmten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung auch solche Betriebslagen zulässig sind, bei welchen der Abweichwinkel der Ausrichtung der Abscheidevorrichtung in Bezug auf eine der beiden Horizontalachsen, welche die Horizontalebene aufspannen, maximal 30° beträgt.
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Bei einer Abscheidevorrichtung mit nur einer einzigen Soll-Betriebslage wird das Reservoir häufig so konstruiert, dass seine tiefste Stelle, das heißt die in der Schwerkraftrichtung oder Vertikalen am weitesten unten liegende Stelle, bei einer Projektion auf die Horizontalebene zwischen dem Beginn des Abscheidewegs und dem Ende des Abscheidewegs der Abscheidevorrichtung liegt. Das Reservoir weist dann eine relativ geringe Höhe auf, was den Raumbedarf für die Abscheidevorrichtung reduziert.
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Wenn nun eine Abscheidevorrichtung für eine Brennstoffzellenvorrichtung bereitgestellt werden soll, welche in zwei verschiedenen Soll-Betriebslagen einsetzbar ist, so muss auch die Abscheidevorrichtung in zwei verschiedenen Soll-Betriebslagen funktionsfähig sein.
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Durch die Anforderung, dass dieselbe Stelle des Reservoirs der Abscheidevorrichtung in beiden Soll-Betriebslagen die tiefste Stelle der Abscheidevorrichtung bilden soll, wird das Reservoir der Abscheidevorrichtung dann jedoch sehr sperrig und ausladend, ohne dass dies mit einem wesentlichen Vorteil hinsichtlich des Speichervolumens des Reservoirs verbunden wäre. Die tiefste Stelle des Reservoirs liegt dann weit vom Brennstoffzellenstapel entfernt und ragt gegenüber den anderen Bestandteilen der Abscheidevorrichtung weit heraus, wodurch die Integration der Abscheidevorrichtung in ein Medienzuführsystem erschwert oder unmöglich wird. Ferner muss der Abscheideweg innerhalb der Abscheidevorrichtung kurz gehalten werden, da sich die Höhe des Reservoirs und damit die Gesamthöhe der Abscheidevorrichtung bei einer Vergrößerung der Abscheideweglänge überproportional vergrößert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung zu schaffen, mittels welchem verschiedene Varianten der Abscheidevorrichtung, die in zwei oder mehr verschiedenen Soll-Betriebslagen einsetzbar sind, in einfacher Weise herstellbar sind und dennoch einen kompakten Aufbau aufweisen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen einer Abscheidevorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass mindestens eines der Wandungselemente der Abscheidevorrichtung ein variables Wandungselement ist, von welchem mindestens zwei Varianten bereitgestellt werden,
wobei abhängig von einer gewünschten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung eine für die jeweils gewünschte Soll-Betriebslage bestimmte Variante des variablen Wandungselements ausgewählt und mit mindestens einem weiteren Wandungselement der Abscheidevorrichtung zu der Wandung der Abscheidevorrichtung zusammengesetzt wird.
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Der erfindungsgemäßen Lösung liegt somit das Konzept zugrunde, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Abscheidevorrichtung dadurch optimal an die jeweils gewünschte Soll-Betriebslage anzupassen, dass eine für die jeweilige Soll-Betriebslage bestimmte Variante des variablen Wandungselements ausgewählt und für die Herstellung der Wandung der Abscheidevorrichtung verwendet wird.
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Jede der bereitgestellten Varianten des variablen Wandungselements kann dabei an die jeweilige Soll-Betriebslage, für welche die betreffende Variante des variablen Wandungselements bestimmt ist, optimal angepasst werden.
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Die übrigen Komponenten der Abscheidevorrichtung, insbesondere ein oder mehrere fixe Wandungselemente und eine Abscheideranordnung der Abscheidevorrichtung, bleiben vorzugsweise unabhängig von der jeweils gewünschten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung gleich.
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Die verschiedenen Varianten des variablen Wandungselements können soweit insbesondere als kompakte und einfache Schalen ausgebildet sein.
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Die tiefste Stelle des Reservoirs kann je nach gewünschter Soll-Betriebslage optimal platziert werden.
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Jede Variante der Abscheidevorrichtung, die jeweils einer der gewünschten Soll-Betriebslagen zugeordnet ist, weist einen möglichst kompakten Aufbau auf.
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Da die tiefste Stelle des Reservoirs bei jeder Variante der Abscheidevorrichtung abhängig von der gewünschten Soll-Betriebslage relativ zu dem mindestens einen fixen Wandungselement und/oder relativ zu der Abscheideranordnung an jeweils einen anderen Ort verlegt werden kann, muss die tiefste Stelle des Reservoirs in keiner Soll-Betriebslage weit gegenüber den anderen Elementen der Abscheidevorrichtung vorstehen. Hierdurch wird die erforderliche Höhe des Reservoirs verringert, und ein Medienzuführsystem („Medium Supply Assembly“; MSA), in welches die Abscheidevorrichtung integriert wird, kann eine sehr kompakte Form annehmen.
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Außerdem ergeben sich durch die Variabilität in der Gestaltung der verschiedenen Varianten der Abscheidevorrichtung mehr Freiheiten hinsichtlich der Platzierung der Abscheidevorrichtung innerhalb des Medienzuführsystems und/oder innerhalb der Brennstoffzellenvorrichtung, wodurch breite Einsatzmöglichkeiten in unterschiedlichen Medienzuführsystemen und Brennstoffzellenvorrichtungen geschaffen werden.
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Die Abscheideranordnung der Abscheidevorrichtung kann dabei trotz der variablen Gestaltung der Wandung der Abscheidevorrichtung, welche deren Innenraum begrenzt, für alle gewünschten Soll-Betriebslagen identisch sein und somit eine gleichbleibende Geometrie aufweisen.
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Zumindest ein Teil des Reservoirs der Abscheidevorrichtung weist durch die Verwendung unterschiedlicher Varianten des variablen Wandungselements jedoch für jede Soll-Betriebslage eine unterschiedliche Gestalt auf. Dabei liegt insbesondere die tiefste Stelle des Reservoirs relativ zu dem mindestens einen fixen Wandungselement und/oder relativ zu der Abscheideranordnung der Abscheidevorrichtung in den verschiedenen Varianten der Abscheidevorrichtung für die verschiedenen Soll-Betriebslagen jeweils an einer anderen Position.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Abscheidevorrichtung ist kompakt und variabel und universell einsetzbar, je nach Ausrichtung des Brennstoffzellenstapels der Brennstoffzellenvorrichtung und je nach den Systemanforderungen.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Variante des variablen Wandungselements einen Reservoirbereich aufweist, welcher zumindest einen Teil des Reservoirs der Abscheidevorrichtung bildet, wenn die betreffende Variante zur Herstellung der Abscheidevorrichtung verwendet wird und die Abscheidevorrichtung in der gewünschten Soll-Betriebslage ausgerichtet ist.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Variante des variablen Wandungselements eine Stelle aufweist, welche eine tiefste Stelle des Reservoirs bildet, wenn die betreffende Variante zur Herstellung der Abscheidevorrichtung verwendet wird und die Abscheidevorrichtung in der gewünschten Soll-Betriebslage ausgerichtet ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Variante des variablen Wandungselements eine Stelle aufweist, welche zusammen mit einer Stelle eines anderen Wandungselements der Abscheidevorrichtung eine tiefste Stelle des Reservoirs bildet, wenn die betreffende Variante zur Herstellung der Abscheidevorrichtung verwendet wird und die Abscheidevorrichtung in der gewünschten Soll-Betriebslage ausgerichtet ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Wandung der Abscheidevorrichtung nur ein einziges variables Wandungselement umfasst, während von allen anderen Wandungselementen jeweils nur eine einzige Ausführungsform bereitgestellt wird.
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Ein Wandungselement, von dem - unabhängig von der gewünschten Soll-Betriebslage - nur eine einzige Ausführungsform bereitgestellt wird, wird in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen als ein „fixes Wandungselement“ bezeichnet.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das variable Wandungselement keinen Bereich aufweist, welcher einen Teil der Abscheideranordnung der Abscheidevorrichtung bildet. Hierdurch weist die Abscheideranordnung unabhängig von der gewünschten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung stets eine gleichbleibende Geometrie auf.
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Besonders günstig ist es, wenn in mindestens einer gewünschten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung die Abscheidevorrichtung sich in horizontaler Richtung von einer ersten Extremität bis zu einer zweiten Extremität erstreckt und die tiefste Stelle des Reservoirs weder mit der ersten Extremität noch mit der zweiten Extremität zusammenfällt.
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Ferner ist es günstig, wenn in mindestens einer gewünschten Orientierung der Abscheidevorrichtung die tiefste Stelle des Reservoirs vertikal unter einem Abscheideelement der Abscheidevorrichtung und/oder vertikal unter einer Abscheideöffnung der Abscheidevorrichtung liegt.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausrichtung mindestens eines der Wandungselemente der Abscheidevorrichtung, von welchem nur eine Ausführungsform bereitgestellt wird (fixes Wandungselement), in einer ersten gewünschten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung von der Ausrichtung desselben Wandungselements der Abscheidevorrichtung in einer zweiten gewünschten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung um einen Winkel von mindestens 45°, vorzugsweise von mindestens 60°, insbesondere von mindestens 80°, besonders bevorzugt von ungefähr 90°, abweicht.
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Der betreffende Winkel liegt dabei vorzugsweise in einer vertikalen Ebene.
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Günstig ist es, wenn in mindestens einer Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung eine Verbindungslinie von der tiefsten Stelle des Reservoirs bis zum Ende des Abscheidewegs der Abscheidevorrichtung mit der Horizontalebene einen Winkel β einschließt, welcher größer ist als der maximal zulässige Abweichwinkel α der Abscheidevorrichtung in den der jeweiligen Soll-Betriebslage zugeordneten zulässigen Betriebslagen.
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Hierdurch ist gewährleistet, dass die von der Abscheideranordnung der Abscheidevorrichtung abgeschiedene Flüssigkeit in allen zulässigen Betriebslagen zu der tiefsten Stelle des Reservoirs fließt und dass in keiner zulässigen Betriebslage Flüssigkeit von der tiefsten Stelle des Reservoirs bis zum Ende des Abscheidewegs der Abscheidevorrichtung gelangt. Somit ist auch ausgeschlossen, dass eine solche Flüssigkeit dann von dem die Abscheidevorrichtung durchströmenden Fluidstrom mitgerissen werden und in stromabwärts von der Abscheidevorrichtung liegende Bereiche des Medienzuführsystems und/oder der Brennstoffzellenvorrichtung gelangen kann, wo diese Flüssigkeit eine Beschädigung von Bestandteilen des Medienzuführsystems und/oder des Brennstoffzellenstapels bewirken könnte.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das variable Wandungselement als eine Schale ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das variable Wandungselement keinen Bereich aufweist, welcher einen Teil eines Fluidstromeinlasses der Abscheidevorrichtung bildet, durch welchen der Fluidstrom in die Abscheidevorrichtung eintritt, und/oder keinen Bereich aufweist, welcher einen Teil eines Fluidstromauslasses der Abscheidevorrichtung bildet, durch welchen der Fluidstrom aus der Abscheidevorrichtung austritt.
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Im Betriebszustand der Abscheidevorrichtung ist vorzugsweise eine Abführleitung, welche zu einem Flüssigkeitsabführventil führt, mit der tiefsten Stelle des Reservoirs der Abscheidevorrichtung verbunden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer Variante eines variablen Wandungselements bei einem Verfahren zum Herstellen einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung, wobei die Abscheidevorrichtung
eine Abscheideranordnung, mittels welcher die Flüssigkeit aus dem Fluidstrom abgeschieden wird, und
ein Reservoir zum Auffangen der aus dem Fluidstrom abgeschiedenen Flüssigkeit umfasst,
wobei eine Wandung der Abscheidevorrichtung, welche einen Innenraum der Abscheidevorrichtung begrenzt, aus mehreren Wandungselementen zusammengesetzt wird,
wobei die Variante des variablen Wandungselements neben mindestens einer weiteren Variante des variablen Wandungselements bereitgestellt wird und abhängig von einer gewünschten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung im Betriebszustand der Abscheidevorrichtung eine für die jeweils gewünschte
Soll-Betriebslage bestimmte Variante des variablen Wandungselements ausgewählt und mit mindestens einem weiteren Wandungselement der Abscheidevorrichtung zu der Wandung der Abscheidevorrichtung zusammengesetzt wird.
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Durch eine solche Verwendung einer Variante eines variablen Wandungselements bei einem Verfahren zum Herstellen einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung wird eine Abscheidevorrichtung geschaffen, welche in einfacher Weise in mehreren Varianten für den Einsatz in mehreren Soll-Betriebslagen herstellbar ist und dennoch einen kompakten Aufbau aufweist.
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Besondere Ausgestaltungen einer solchen erfindungsgemäßen Verwendung einer Variante eines variablen Wandungselements einer Abscheidevorrichtung sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung erläutert worden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Kombination aus mehreren Wandungselementen für eine Wandung einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung, wobei die Abscheidevorrichtung eine Abscheideranordnung, mittels welcher die Flüssigkeit aus dem Fluidstrom abgeschieden wird, und
ein Reservoir zum Auffangen der aus dem Fluidstrom abgeschiedenen Flüssigkeit umfasst,
wobei die Wandung aus mindestens einem fixen Wandungselement und mindestens einem variablen Wandungselement zusammensetzbar ist und wobei die Kombination das mindestens eine fixe Wandungselement und mindestens zwei Varianten des variablen Wandungselements umfasst,
wobei abhängig von einer gewünschten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung im Betrieb der Abscheidevorrichtung eine für die gewünschte Soll-Betriebslage bestimmte Variante des variablen Wandungselements auswählbar
und mit dem mindestens einen fixen Wandungselement zu der Wandung der Abscheidevorrichtung zusammensetzbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Kombination aus mehreren Wandungselementen für eine Wandung einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung wird die Aufgabe gelöst, eine Abscheidevorrichtung in einfacher Weise in verschiedenen Varianten, die verschiedenen Soll-Betriebslagen zugeordnet sind, herstellbar zu machen, wobei die Abscheidevorrichtung dennoch einen kompakten Aufbau aufweist.
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Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kombination sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung erläutert worden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung,
wobei die Abscheidevorrichtung eine Abscheideranordnung, mittels welcher die Flüssigkeit aus dem Fluidstrom abgeschieden wird, und
ein Reservoir zum Auffangen der aus dem Fluidstrom abgeschiedenen Flüssigkeit umfasst,
wobei eine Wandung der Abscheidevorrichtung, welche einen Innenraum der Abscheidevorrichtung begrenzt, aus mehreren Wandungselementen zusammengesetzt ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine solche Abscheidevorrichtung zu schaffen, welche in einfacher Weise in verschiedenen Varianten zum Einsatz in verschiedenen Soll-Betriebslagen herstellbar ist und dennoch einen kompakten Aufbau aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Abscheidevorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 15 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eines der Wandungselemente ein variables Wandungselement ist, von welchem mindestens zwei Varianten bereitgestellt worden sind,
wobei abhängig von einer gewünschten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung im Betriebszustand der Abscheidevorrichtung eine für die jeweils gewünschte Soll-Betriebslage bestimmte Variante des variablen Wandungselements ausgewählt und mit mindestens einem weiteren Wandungselement der Abscheidevorrichtung zu der Wandung der Abscheidevorrichtung zusammengesetzt worden ist.
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Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung erläutert worden.
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Die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung ist vorzugsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung hergestellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Abscheidevorrichtung eignet sich vorzugsweise zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung.
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Die Brennstoffzellenvorrichtung, für welche die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung bestimmt ist, ist vorzugsweise eine Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellenvorrichtung, deren Brennstoffzellenstapel Brennstoffzelleneinheiten umfasst, deren Membran als eine Polymerelektrolytmembran (PEM) ausgebildet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung, wobei die Abscheidevorrichtung eine Abscheideranordnung, mittels welcher die Flüssigkeit aus dem Fluidstrom abgeschieden wird, und ein Reservoir zum Auffangen der aus dem Fluidstrom abgeschiedenen Flüssigkeit umfasst, wobei eine Wandung der Abscheidevorrichtung, welche einen Innenraum der Abscheidevorrichtung begrenzt, aus mehreren Wandungselementen zusammengesetzt ist und wobei die Abscheidevorrichtung nur in einer einzigen Soll-Betriebslage relativ zur Vertikalen betriebsfähig ist;
- 2 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung, wobei die Abscheidevorrichtung eine Abscheideranordnung, mittels welcher die Flüssigkeit aus dem Fluidstrom abgeschieden wird, und ein Reservoir zum Auffangen der aus dem Fluidstrom abgeschiedenen Flüssigkeit umfasst, wobei eine Wandung der Abscheidevorrichtung, welche einen Innenraum der Abscheidevorrichtung begrenzt, aus mehreren Wandungselementen zusammengesetzt ist und wobei die Abscheidevorrichtung in einer ersten von zwei Soll-Betriebslagen relativ zur Vertikalen angeordnet ist, in welcher die Abscheidevorrichtung betriebsfähig ist;
- 3 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch die Abscheidevorrichtung aus 2, wobei die Abscheidevorrichtung in einer zweiten Soll-Betriebslage relativ zur Vertikalen ausgerichtet ist, in welcher die Abscheidevorrichtung betriebsfähig ist;
- 4 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch eine erste Variante einer erfindungsgemäßen dritten Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom einer Brennstoffzellenvorrichtung, wobei die Abscheidevorrichtung eine Abscheideranordnung, mittels welcher die Flüssigkeit aus dem Fluidstrom abgeschieden wird, und ein Reservoir zum Auffangen der aus dem Fluidstrom abgeschiedenen Flüssigkeit umfasst, wobei eine Wandung der Abscheidevorrichtung, welche einen Innenraum der Abscheidevorrichtung begrenzt, aus mehreren Wandungselementen zusammengesetzt ist, wobei eines der Wandungselemente ein variables Wandungselement ist, von welchem mindestens zwei Varianten zur Verfügung stehen, wobei abhängig von einer gewünschten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung im Betrieb der Abscheidevorrichtung eine für die jeweils gewünschte Soll-Betriebslage bestimmte Variante des variablen Wandungselements ausgewählt worden ist und mit mindestens einem weiteren Wandungselement der Abscheidevorrichtung zu der Wandung der Abscheidevorrichtung zusammengesetzt worden ist, wobei die erste Variante der Abscheidevorrichtung in einer gewünschten ersten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung relativ zur Vertikalen angeordnet ist; und
- 5 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch eine zweite Variante der Abscheidevorrichtung aus 4, bei welcher eine für eine zweite Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung im Betrieb der Abscheidevorrichtung bestimmte zweite Variante des variablen Wandungselements ausgewählt und mit mindestens einem weiteren Wandungselement der Abscheidevorrichtung zu der Wandung der Abscheidevorrichtung zusammengesetzt worden ist, wobei die zweite Variante der Abscheidevorrichtung in der gewünschten zweiten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung relativ zur Vertikalen angeordnet ist.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Eine in 1 dargestellte erste Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom 102 einer (nicht als Ganzes dargestellten) Brennstoffzellenvorrichtung umfasst einen Fluidstromeinlass 104, eine Abscheideranordnung 106, mittels welcher die Flüssigkeit aus dem Fluidstrom 102 abgeschieden wird, ein Reservoir 108 zum Auffangen der aus dem Fluidstrom 102 abgeschiedenen Flüssigkeit und einen Fluidstromauslass 110, durch welchen der zumindest teilweise von der anfangs mitgeführten Flüssigkeit befreite Fluidstrom 102 die Abscheidevorrichtung 100 verlässt.
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Die Abscheideranordnung 106 ist in einem Innenraum 112 der Abscheidevorrichtung 100 angeordnet, welche von einer Wandung 114 der Abscheidevorrichtung 100 begrenzt wird. Die Wandung 114 der Abscheidevorrichtung 100 ist aus mehreren Wandungselementen 116 zusammengesetzt.
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Ein erstes fixes Wandungselement 118 bildet eine im in 1 dargestellten Betriebszustand der Abscheidevorrichtung 100 obere Begrenzung des Innenraums 112, und ein zweites fixes Wandungselement 120 bildet eine im Betriebszustand der Abscheidevorrichtung 100 untere Begrenzung des Innenraums 112.
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Das erste fixe Wandungselement 118 und das zweite fixe Wandungselement 120 sind längs (nicht dargestellter) Fügelinien, vorzugsweise fluiddicht, aneinander festgelegt, beispielsweise durch Verschweißung, Verklebung oder Verlötung.
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Das zweite fixe Wandungselement 120 umfasst einen Reservoirbereich 122, welcher eine Begrenzung des Reservoirs 108 der Abscheidevorrichtung 100 bildet.
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Das Reservoir 108 weist eine tiefste Stelle 124 auf, welche in allen zulässigen Betriebslagen der Abscheidevorrichtung 100 den am tiefsten, das heißt in der Schwerkraftrichtung am weitesten unten liegenden, Punkt des Reservoirs 108 beinhaltet.
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1 zeigt eine Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung 100, in welcher die mittlere Strömungsrichtung des Fluidstroms 102 durch die Abscheidevorrichtung 100 im Wesentlichen parallel zu einer Horizontalebene 126 ausgerichtet ist. Die Horizontalebene 126 wird von zwei Horizontalachsen 128 aufgespannt, welche senkrecht zu der Schwerkraftrichtung oder Vertikalen 130 und senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
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In 1 ist nur eine der beiden Horizontalachsen 128 der Horizontalebene 126 dargestellt.
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Die zulässigen Betriebslagen der Abscheidevorrichtung 100 sind dadurch charakterisiert, dass die Ausrichtung der Abscheidevorrichtung 100 von der in 1 dargestellten Soll-Betriebslage gegenüber beiden Horizontalachsen 128 höchstens einem maximalen Abweichwinkel α entspricht.
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Der maximale Abweichwinkel α kann beispielsweise 30° betragen.
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An der tiefsten Stelle 124 des Reservoirs 108 mündet eine Abführleitung 132, welche zu einem (nicht dargestellten) Flüssigkeitsabführventil oder Drain-Ventil führt. Durch diese Abführleitung 132 kann in allen zulässigen Betriebslagen der Abscheidevorrichtung 100 die im Reservoir 108 angesammelte Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, aus dem Reservoir 108 abgeführt werden.
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Die Abscheideranordnung 106 umfasst ein oder mehrere Abscheideelemente 134, welche im Innenraum 112 der Abscheidevorrichtung 100 angeordnet sind, und mindestens eine Abscheideöffnung 136, durch welche aus dem Fluidstrom 102 abgeschiedene Flüssigkeit aus einem Strömungskanal 138 der Abscheidevorrichtung 100, welcher von dem Fluidstrom 102 auf seinem Weg von dem Fluidstromeinlass 104 zu dem Fluidauslass 110 der Abscheidevorrichtung 100 durchströmt wird, in das Reservoir 108 gelangen kann.
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Der (in der Strömungsrichtung des Fluidstroms 102 gesehen) am weitesten stromabwärts gelegene Rand der am weitesten stromabwärts gelegenen Abscheideöffnung 136 der Abscheideranordnung 106 definiert das Ende 140 des Abscheidewegs des Fluidstroms 102 durch die Abscheidevorrichtung 100. Eine Verbindungslinie 142 von der tiefsten Stelle 124 des Reservoirs 108 bis zu dem Ende 140 des Abscheidewegs der Abscheidevorrichtung 100 schließt in der in 1 dargestellten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung 100 mit der Horizontalebene 126 einen Winkel β ein.
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Dieser Winkel β ist größer als der maximale Abweichwinkel α.
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Hierdurch ist gewährleistet, dass die in der Abscheidevorrichtung 100 abgeschiedene Flüssigkeit in allen zulässigen Betriebslagen der Abscheidevorrichtung 100 zu der tiefsten Stelle 124 fließt. Die Verbindungslinie 142 liegt in einem strömungsberuhigten Bereich der Abscheidevorrichtung 100, so dass Strömungs- oder Scherkräfte hier keine große Rolle spielen.
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Ein Fließen der abgeschiedenen Flüssigkeit von der tiefsten Stelle 124 des Reservoirs 108 zu dem Ende 140 des Abscheidewegs der Abscheidevorrichtung 100 muss unbedingt vermieden werden, da dann abgeschiedene Flüssigkeit zusammen mit dem Fluidstrom 102 durch den Fluidstromauslass 110 in stromabwärts von der Abscheidevorrichtung 100 liegende Bereiche des Medienzuführsystems, insbesondere des Anodengaszuführsystems, gelangen könnte. Hierdurch würde nicht nur der Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung gestört werden, sondern es könnten auch Komponenten des Brennstoffzellenstapels und/oder des Medienzuführsystems, insbesondere des Anodengaszuführsystems, der Brennstoffzellenvorrichtung beschädigt werden.
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Der Anfang 144 des Abscheidewegs der Abscheidevorrichtung 100 ist definiert als die (in der Strömungsrichtung des Fluidstroms 102 gesehen) am weitesten stromaufwärts liegende Stelle, an der sich Flüssigkeit aus dem Fluidstrom 102 an der Innenseite der Wandung 114 der Abscheidevorrichtung 100 niederschlägt. Die (nicht dargestellte) Verbindungslinie von der tiefsten Stelle 124 des Reservoirs 108 bis zu dem Anfang 144 des Abscheidewegs kann in der Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung 100 einen (nicht dargestellten) Winkel γ mit der Horizontalebene 126 einschließen, welcher gleich groß wie oder größer als der maximale Abweichwinkel α sein kann oder aber kleiner als der maximale Abweichwinkel α sein kann. Im letzteren Fall könnte sich bei einer ungünstigen Betriebslage der Abscheidevorrichtung 100 abgeschiedene Flüssigkeit aus dem Reservoir 108 am Anfang 144 des Abscheidewegs sammeln. Dies ist jedoch akzeptabel, da die Flüssigkeit vom Anfang 144 des Abscheidewegs nicht zu dem Fluidstromauslass 110 der Abscheidevorrichtung 100 gelangt, sondern von dem Fluidstrom 102 mitgerissen und dann von der Abscheideranordnung 106 abgeschieden wird und wieder in das Reservoir 108 gelangt.
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Das erneute Abscheiden von Flüssigkeit, die von der tiefsten Stelle 124 des Reservoirs 108 zum Anfang 144 des Abscheidewegs gelangt ist, erfolgt insbesondere dann, wenn die Betriebslage der Abscheidevorrichtung 100 sich wieder der Soll-Betriebslage annähert.
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Die in der Abscheidevorrichtung 100 aus dem Fluidstrom 102 abgeschiedene Flüssigkeit ist in 1 durch die gewellte Linie 146 symbolisiert.
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Die in 1 dargestellte erste Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 kann nur in einer einzigen Soll-Betriebslage eingesetzt werden, die einer einzigen Ausrichtung des Brennstoffzellenstapels der Brennstoffzellenvorrichtung, von welcher die Abscheidevorrichtung 100 einen Bestandteil bildet, entspricht (sowie in den zulässigen Betriebslagen, bei welchen der Abweichwinkel höchstens dem maximalen Abweichwinkel α entspricht).
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Eine in den 2 und 3 dargestellte zweite Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Abscheidevorrichtung 100 dadurch, dass sie in zwei verschiedenen Soll-Betriebslagen einsetzbar ist, welche zwei verschiedenen Ausrichtungen des Brennstoffzellenstapels der Brennstoffzellenvorrichtung entsprechen.
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In 2 ist die Abscheidevorrichtung 100 in einer ersten Soll-Betriebslage dargestellt, bei welcher der Fluidstrom 102, der mit der abzuscheidenden Flüssigkeit beladen ist, im Wesentlichen vertikal durch den Fluidstromeinlass 104 in die Abscheidevorrichtung 100 eintritt und der zumindest teilweise von der Flüssigkeit befreite Fluidstrom 102 in im Wesentlichen horizontaler Richtung durch den Fluidstromauslass 110 der Abscheidevorrichtung 100 aus der Abscheidevorrichtung 100 austritt.
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In 3 ist die Abscheidevorrichtung 100 aus 2 in einer zweiten Soll-Betriebslage dargestellt, in welcher der von der Flüssigkeit zu befreiende Fluidstrom 102 in horizontaler Richtung durch den Fluidstromeinlass 104 in die Abscheidevorrichtung 100 austritt und der zumindest teilweise von der Flüssigkeit befreite Fluidstrom 102 in vertikaler Richtung die Abscheidevorrichtung 100 durch den Fluidstromauslass 110 verlässt.
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Wie aus den 2 und 3 zu ersehen ist, ist das zweite fixe Wandungselement 120, welches den Reservoirbereich 122 umfasst, der das Reservoir 108 der Abscheidevorrichtung 100 begrenzt, so ausgebildet, dass die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 sowohl in der in 2 dargestellten ersten Soll-Betriebslage als auch in der in 3 dargestellten zweiten Soll-Betriebslage (sowie in allen zulässigen Betriebslagen, deren Abweichwinkel kleiner ist als der maximale Abweichwinkel α) stets den am tiefsten, das heißt in der Schwerkraftrichtung oder in Richtung der Vertikalen 130 am weitesten unten liegenden, Punkt des Reservoirs 108 beinhaltet.
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Ferner ist in beiden Soll-Betriebslagen der Abscheidevorrichtung 100 der Winkel β, welche die Verbindungslinie 142 von der tiefsten Stelle 124 des Reservoirs 108 bis zu dem Ende 140 des Abscheidewegs der Abscheidevorrichtung 100 mit der Horizontalebene 126 einschließt, größer als der maximale Abweichwinkel α der Abscheidevorrichtung 100 in den jeweils zulässigen Betriebslagen.
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Hierdurch ist gewährleistet, dass sowohl in der ersten Soll-Betriebslage als auch in der zweiten Soll-Betriebslage der Abscheidevorrichtung 100 sowie in den von diesen beiden Soll-Betriebslagen höchstens um den maximalen Abweichwinkel α abweichenden zulässigen Betriebslagen der Abscheidevorrichtung 100 keine abgeschiedene Flüssigkeit von der tiefsten Stelle 124 des Reservoirs 108 zu dem Ende 140 des Abscheidewegs und von dort zusammen mit dem Fluidstrom 102 durch den Fluidstromauslass 110 der Abscheidevorrichtung 100 in die stromabwärts von der Abscheidevorrichtung 100 liegenden Bereiche des Medienzuführsystems, insbesondere des Anodengaszuführsystems, gelangen kann.
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Aufgrund der trigonometrischen Randbedingungen, welche die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 in Relation zu dem Ende 140 des Abscheidewegs der Abscheidevorrichtung 100 in den beiden Soll-Betriebslagen erfüllen muss, ist das Reservoir 108 bei dieser Ausführungsform jedoch sehr groß, und die tiefste Stelle 124 weist sowohl in vertikaler Richtung als auch in horizontaler Richtung einen sehr großen Abstand von dem Fluidstromauslass 110 der Abscheidevorrichtung 100 auf. Da die Begrenzungswände des Reservoirs 108 miteinander einen kleineren Winkel einschließen als bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100, wächst das von dem Reservoir 108 aufnehmbare Volumen an abgeschiedener Flüssigkeit aber nicht in demselben Maße an.
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Die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 ragt weit über die anderen Bestandteile der Abscheidevorrichtung 100 hinaus vor, wodurch der von der Abscheidevorrichtung 100 beanspruchte Bauraum sehr stark wächst und eine möglichst kompakte Integration der Abscheidevorrichtung 100 in das gesamte Medienzuführsystem schwierig oder gar unmöglich wird, da die weit herausragende tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 mit anderen Elementen des Medienzuführsystems kollidiert.
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Außerdem muss der Abscheideweg des Fluidstroms 102 zwischen dem Fluidstromeinlass 104 und dem Fluidstromauslass 110 der Abscheidevorrichtung 100 kurz gehalten werden, da die erforderliche Höhe des Reservoirs 108 sich bei einer Vergrößerung der Abscheideweglänge überproportional vergrößert.
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Im Übrigen stimmt die in den 2 und 3 dargestellte zweite Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in den 4 und 5 dargestellte dritte Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform dadurch, dass die dritte Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 zwar ebenso wie die zweite Ausführungsform in mindestens zwei voneinander verschiedenen Soll-Betriebslagen einsetzbar ist, die Wandung 114 der Abscheidevorrichtung 100 aber in einer ersten Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100, welche für den Einsatz in einer ersten Soll-Betriebslage vorgesehen ist, eine andere Gestalt aufweist als die Wandung 114 einer zweiten Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100, welche für den Einsatz in einer zweiten Soll-Betriebslage vorgesehen ist.
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Bei der in 4 dargestellten ersten Variante dieser dritten Ausführungsform, die für den Einsatz in einer ersten Soll-Betriebslage vorgesehen ist, in welcher der zumindest teilweise von der Flüssigkeit befreite Fluidstrom 102 in horizontaler Richtung durch den Fluidstromauslass 110 aus der Abscheidevorrichtung 100 ausströmt, ist die Wandung 114 der Abscheidevorrichtung 100 aus einem ersten fixen Wandungselement 148, einem zweiten fixen Wandungselement 150 und einer ersten Variante 152 eines variablen Wandungselements 154 zusammengesetzt.
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Dabei ist das variable Wandungselement 154 an einer ersten Schnittstelle 156 fluiddicht mit dem ersten fixen Wandungselement 148 und an einer zweiten Schnittstelle 158 fluiddicht mit dem zweiten fixen Wandungselement 150 verbunden.
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Die Verbindung zwischen dem variablen Wandungselement 154 und dem ersten fixen Wandungselement 148 oder dem zweiten fixen Wandungselement 150 kann durch jedes geeignete Fügeverfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Verschweißung, Verklebung oder Verlötung.
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Jedes der Wandungselemente 148, 150 und 154 kann aus jedem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, beispielsweise aus einem metallischen Material oder aus einem Kunststoffmaterial.
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Das variable Wandungselement 154 umfasst einen Reservoirbereich 122, welcher einen Bereich 160 des Reservoirs 108 der Abscheidevorrichtung 100 begrenzt.
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Die erste Variante 152 des variablen Wandungselements 154 weist eine Stelle 162 auf, welche eine tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 der Abscheidevorrichtung 100 bildet, wenn die Abscheidevorrichtung 100 in der in 4 dargestellten ersten Soll-Betriebslage angeordnet ist.
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Die Abscheideranordnung 106 der Abscheidevorrichtung 100 umfasst bei dieser Ausführungsform ein Abscheideelement 134, das mit mehreren, im dargestellten Ausführungsbeispiel mit fünf, Abscheideöffnungen 136 versehen ist, welche längs des Strömungswegs des Fluidstroms 102 durch den Innenraum 112 der Abscheidevorrichtung 100 aufeinander folgen.
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Das Abscheideelement 134 ist bei dieser Ausführungsform gekrümmt ausgebildet, so dass es einen gekrümmten Abscheidung im Strömungskanal 138 des Fluidstroms 102 begrenzt.
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Das Ende 140 des Abscheidewegs befindet sich am stromabwärts liegenden Rand der am weitesten stromabwärts gelegenen Abscheideöffnung 136 der Abscheideranordnung 106.
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Die Verbindungslinie 142 von der tiefsten Stelle 124 des Reservoirs 108 bis zu dem Ende 140 des Abscheidewegs schließt mit der Horizontalebene 126 einen Winkel β ein, welcher größer ist als der maximale Abweichwinkel α.
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Wie bereits vorstehend ausgeführt, beträgt der maximale Abweichwinkel beispielsweise 30°.
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Die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 der ersten Variante 152 dieser Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 liegt in der Richtung der Vertikalen 130 und damit in der Richtung der Schwerkraft unter dem Abscheideelement 134 der Abscheideranordnung 106.
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Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 der ersten Variante 152 dieser Ausführungsform in der Richtung der Vertikalen 130 und damit in der Richtung der Schwerkraft unter einer Abscheideöffnung 136 der Abscheideranordnung 106 liegt.
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Bei Betrachtung längs der Richtung der Vertikalen 130 liegt die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 vorzugsweise zwischen dem Fluidstromeinlass 104 und dem Fluidstromauslass 110 der Abscheidevorrichtung 100.
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Wie aus 4 zu ersehen ist, erstreckt sich die erste Variante 152 der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 in der ersten Soll-Betriebslage in horizontaler Richtung von einer ersten Extremität 164, welche an der ersten Variante 152 des variablen Wandungselements 154 angeordnet ist, bis zu einer zweiten Extremität 166, welche an dem ersten fixen Wandungselement 148 angeordnet ist.
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Die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 fällt bei dieser ersten Variante der Abscheidevorrichtung 100 weder mit der ersten Extremität 164 noch mit der zweiten Extremität 166 zusammen.
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Vielmehr liegt die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108, bei Projektion der genannten Stellen auf die Horizontalebene 126, zwischen der Position der ersten Extremität 164 und der Position der zweiten Extremität 166 der Abscheidevorrichtung 100.
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Hierdurch weist die erste Variante 152 der dritten Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 einen sehr kompakten und bauraumsparenden Aufbau auf.
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Das erste fixe Wandungselement 148, das zweite fixe Wandungselement 150 und das variable Wandungselement 154 sind vorzugsweise als jeweils eine Schale ausgebildet.
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Das variable Wandungselement 154 weist vorzugsweise keinen Bereich auf, welcher einen Teil des Fluidstromeinlasses 104 oder einen Teil des Fluidstromauslasses 110 der Abscheidevorrichtung 100 bildet.
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Ferner weist das variable Wandungselement 154 vorzugsweise keinen Bereich auf, welcher einen Teil der Abscheideranordnung 106 der Abscheidevorrichtung 100 bildet.
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In 5 ist eine zweite Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 dargestellt, welche für den Einsatz in einer zweiten Soll-Betriebslage vorgesehen ist, in welcher der zumindest teilweise von der Flüssigkeit befreite Fluidstrom 102 in vertikaler Richtung durch den Fluidstromauslass 110 aus der Abscheidevorrichtung 100 ausströmt.
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Diese zweite Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 4 dargestellten ersten Variante lediglich dadurch, dass die Wandung 114 der Abscheidevorrichtung 100 aus dem ersten fixen Wandungselement 148, dem zweiten fixen Wandungselement 150 und einer zweiten Variante 168 des variablen Wandungselements 154 zusammengesetzt ist.
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Somit ist bei der in 5 dargestellten zweiten Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 statt der ersten Variante 152 des variablen Wandungselements 154 die zweite Variante 168 des variablen Wandungselements 154 verbaut worden, während alle anderen Bestandteile der Abscheidevorrichtung 100 unverändert bleiben.
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In der in 4 dargestellten ersten Soll-Betriebslage weicht die Ausrichtung des ersten fixen Wandungselements 148, des zweiten fixen Wandungselements 150 und der Abscheideranordnung 106 von der Ausrichtung des ersten fixen Wandungselements 148, des zweiten fixen Wandungselements 150 beziehungsweise der Abscheideranordnung 106 in der in 5 dargestellten zweiten Soll-Betriebslage um einen Winkel von 90° ab, welcher in einer senkrecht zur Horizontalebene 126 ausgerichteten Vertikalebene liegt.
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Die zweite Variante 168 des variablen Wandungselements 154 ist an einer ersten Schnittstelle 156 fluiddicht mit dem ersten fixen Wandungselement 148 und an einer zweiten Schnittstelle 158 fluiddicht mit dem zweiten fixen Wandungselement 150 verbunden.
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Die zweite Variante 168 des variablen Wandungselements 154 weist eine Stelle 170 auf, welche zusammen mit einer Stelle 172 des zweiten fixen Wandungselements 150 eine tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 bildet, wenn die zweite Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 in der in 5 dargestellten Soll-Betriebslage angeordnet ist.
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Die Verbindungslinie 142 von der tiefsten Stelle 124 des Reservoirs 108 bis zu dem Ende 140 des Abscheidewegs der Abscheidevorrichtung 100 schließt mit der Horizontalebene 126 einen Winkel β ein, welcher größer ist als der maximale Abweichwinkel α.
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Dabei beträgt der Abweichwinkel α beispielsweise 30°.
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Bei der zweiten Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 ist ebenso wie bei der ersten Variante der dritten Ausführungsform gewährleistet, dass in der den Varianten jeweils zugeordneten Soll-Betriebslage sowie in den von dieser Soll-Betriebslage höchstens um den maximalen Abweichwinkel α abweichenden zulässigen Betriebslagen der Abscheidevorrichtung 100 keine abgeschiedene Flüssigkeit von der tiefsten Stelle 124 des Reservoirs 108 zu dem Ende 140 des Abscheidewegs und von dort zusammen mit dem Fluidstrom 102 durch den Fluidstromauslass 110 der Abscheidevorrichtung 100 in die stromabwärts von der Abscheidevorrichtung 100 liegenden Bereiche des Medienzuführsystems, insbesondere des Anodengaszuführsystems, gelangen kann.
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Auch bei der zweiten Variante der dritten Ausführungsform liegt die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 in der dieser Variante zugeordneten zweiten Soll-Betriebslage in der Richtung der Vertikalen 130 und somit in der Schwerkraftrichtung unter dem Abscheideelement 134 der Abscheideranordnung 106.
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Alternativ hierzu könnte auch vorgesehen sein, dass bei der zweiten Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 in der zweiten Soll-Betriebslage in Richtung der Vertikalen 130 und damit in der Schwerkraftrichtung unter einer Abscheideöffnung 136 der Abscheideranordnung 106 der Abscheidevorrichtung 100 liegt.
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In der in 5 dargestellten zweiten Soll-Betriebslage erstreckt sich die zweite Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 in horizontaler Richtung von einer ersten Extremität 164', welche an dem zweiten fixen Wandungselement 150 im Bereich des Fluidstromeinlasses 104 der Abscheidevorrichtung 100 angeordnet ist, bis zu einer zweiten Extremität 166, welche an der zweiten Variante 168 des variablen Wandungselements 154 im Reservoirbereich 122 des variablen Wandungselements 154 angeordnet ist.
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Die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108 fällt weder mit der ersten Extremität 164' noch mit der zweiten Extremität 166' zusammen.
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Vielmehr liegt die tiefste Stelle 124 des Reservoirs 108, bei einer Projektion der genannten Stellen auf die Horizontalebene 126, zwischen der Position der ersten Extremität 164' und der Position der zweiten Extremität 166'.
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Die zweite Variante 168 ist somit optimal an die Verwendung der zweiten Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 in der in 5 dargestellten Soll-Betriebslage angepasst.
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Die erste Variante und die zweite Variante der dritten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 weisen einen sehr kompakten und bauraumsparenden Aufbau auf.
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Zur Herstellung der in den 4 und 5 dargestellten dritten Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom 102 einer Brennstoffzellenvorrichtung wird wie folgt vorgegangen:
- - Das variable Wandungselement 154 wird sowohl in der ersten Variante 152 als auch in der zweiten Variante 168 bereitgestellt.
- - Abhängig von der gewünschten Soll-Betriebslage der jeweils fertig hergestellten Variante der Abscheidevorrichtung 100 wird die für die jeweils gewünschte Soll-Betriebslage bestimmte Variante 152 oder 168 des variablen Wandungselements 154 ausgewählt (das heißt die erste Variante 152 des variablen Wandungselements 154 wird ausgewählt, wenn die Abscheidevorrichtung 100 in der in 4 dargestellten ersten Soll-Betriebslage eingesetzt werden soll, und die zweite Variante 168 des variablen Wandungselements 154 wird ausgewählt, wenn die Abscheidevorrichtung 100 in der in 5 dargestellten zweiten Soll-Betriebslage eingesetzt werden soll).
- - Die jeweils ausgewählte Variante 152 oder 168 des variablen Wandungselements 154 wird mit dem ersten fixen Wandungselement 148 und mit dem zweiten fixen Wandungselement 150 der Abscheidevorrichtung 100 zu der Wandung 114 der Abscheidevorrichtung 100 zusammengesetzt.
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Im Übrigen stimmt die in den 4 und 5 dargestellte dritte Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Fluidstrom 102 einer Brennstoffzellenvorrichtung hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
