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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsabscheider, umfassend
- - ein Hauptrohr, dessen Rohrachse horizontal ausgerichtet ist,
- - eine Auffangwanne, deren Wannenwände dichtend an der Unterseite des Hauptrohres angeordnet sind und die mittels einer quer zur Axialrichtung des Hauptrohres ausgerichteten Trennwand in zwei Wannenkammern unterteilt ist, von denen die eine, erste Wannenkammer über Durchgangsöffnungen mit dem Inneren des Hauptrohres verbunden ist, und die andere, zweite Wannenkammer einen Auslass mit einer Auslass-Eingangsöffnung aufweist,
wobei sich die Trennwand dichtend an der Unterseite des Hauptrohres über die Breite der Auffangwanne erstreckt und eine die erste und die zweite Wannenkammer flüssigkeitsleitend miteinander verbindende Verbindungsöffnung aufweist.
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Stand der Technik
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Ein derartiger Flüssigkeitsabscheider ist bekannt aus der
DD 150 783 A.
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In vielen technischen Bereichen existiert einerseits die Problematik, einen Gasstrom von mitgeführter Flüssigkeit zu reinigen und andererseits einen im System erzeugten Schallpegel zu senken. Die eingangs genannte, gattungsbildende Druckschrift, die als ein Kombinationsgerät einen schalldämpfenden Flüssigkeitsabscheider offenbart, nennt als typisches Einsatzgebiet den Ausgangsstrom von Rotationsverdichtern. Solche Rotationsverdichter könnten beispielsweise im Kontext von Pressluft-Erzeugungsvorrichtungen Einsatz finden, wo zur Schmierung des Verdichters verwendetes Öl aus der erzeugten Pressluft abgeschieden werden muss. Andere Einsatzgebiete betreffen z.B. Kompressoren in Klimaanlagen, wo komprimiertes Kältemittel von dem zur Schmierung des Kompressors verwendeten Öl befreit werden muss. Ein ganz anderes technisches Gebiet, auf dem schallmindernde Flüssigkeitsabscheider wünschenswert sind, sind Abgasvorrichtungen von Kraftfahrzeugen, insbesondere solche zur Abführung der Abgase einer Brennstoffzelle. Hier sind vergleichsweise große Mengen an durch die chemische Reaktion in der Brennstoffzelle anfallenden Wassers aus der Abluft abzuscheiden.
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Die eingangs genannte, gattungsbildende Druckschrift offenbart ein horizontal ausgerichtetes Hauptrohr, welches als ein Gehäuse für eine komplexe Anordnung verschiedener Innenrohre dient und einen eingeleiteten Gasstrom in mehrfacher Weise umlenkt und dabei durch ein poröses Material, insbesondere Mineralwolle, leitet. Die Mineralwolle dient zum einen als Schalldämpfer, indem im Gasstrom mitgeführter Schall an den Fasern gestreut und absorbiert wird. Zum anderen dient die Mineralwolle als Ölfilter, indem sich im Gasstrom mitgeführtes Öl an den Fasern der Mineralwolle absetzt und schwerkraftgetrieben nach unten läuft. Dort tropft es durch Durchgangsöffnungen, die die Rohrwandung auf der Unterseite des Hauptrohres durchsetzen, in eine unterhalb davon am Hauptrohr befestigte Auffangwanne. Der Boden der Auffangwanne ist mit einem Auslass für das aufgefangene Öl versehen. Bei der offenbarten Ausführungsform hat der Auslass die Form eines Rohrstutzens, dessen Eingangsöffnung den Boden der Auffangwanne durchsetzt. Bei der bekannten Vorrichtung sind axial voneinander beabstandet zwei Mineralwollkissen im Hauptrohr vorgesehen. Unter jedem Mineralwollkissen sind Durchgangsöffnungen zur Auffangwanne angeordnet, sodass das abgeschiedene Öl in zwei axial voneinander beanstandeten Bereichen der Auffangwanne in diese hineintropft. Die beiden Kissen sollen auf wohldefinierten Wegen nacheinander durchströmt werden. Um zu verhindern, dass Teile des Gasstroms eine „Abkürzung“ vom gasstromeingangsseitigen Kissen durch die zugeordneten Durchgangsöffnungen in die Auffangwanne und weiter durch die dem zweiten Kissen zugeordneten Durchgangsöffnungen in dieses hinein nehmen, ist die Auffangwanne durch eine mittige, quer zur Axialrichtung des Hauptrohres ausgerichtete Trennwand in zwei Wannenkammern unterteilt. Um allerdings beide Wannenkammern über einen gemeinsamen Auslass entleeren zu können, ist in besagter Trennwand in unmittelbarer Nachbarschaft zum Boden der Auffangwanne eine Bohrung vorgesehen, über welche beide Wannenkammern flüssigkeitsleitend miteinander verbunden sind, sodass das Öl aus der keinen Auslass aufweisenden Wannenkammer in die Wannenkammer mit Auslass fließen kann.
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Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist der erhebliche Druckverlust, den der Gasstrom beim Durchlauf erfährt. Dieser Druckverlust ist vorwiegend der häufigen Umlenkung und Durchführung des Gasstroms durch die Mineralwollkissen geschuldet. Diese könnten hinsichtlich ihrer Funktion als Flüssigkeitsfilter in vielen Fällen zwar deutlich weniger voluminös gestaltet werden; dann jedoch leidet die ebenfalls auf sie zurückgehende Schalldämpfung erheblich.
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Ein effizienteres Prinzip zur Schallminderung als die Dämpfung durch Streuung und Absorption ist die destruktive Überlagerung von Schallwellen in sogenannten Helmholtz-Resonatoren. Ein derartigen Schalldämpfer, der allerdings keinerlei Flüssigkeitsabscheider-Funktion erfüllt, ist bekannt aus der
DE 10 2014 115 898 B4 . Bei dem dortigen Schallminderer ist ein vom Gasstrom durchströmtes Hauptrohr vollumfänglich von einer äußeren Ringkammer umgeben, deren Kammerinneres über sogenannte Akustikschlitze mit dem Inneren des Hauptrohres verbunden ist. Schall dringt durch besagte Akustikschlitze in die ringkammerartige Resonatorkammer ein, wird an deren Wänden reflektiert und überlagert sich bei korrekter Auslegung der Kammerdimensionen destruktiv mit sich selbst, was zu einer deutlichen Reduzierung des am Ende des Hauptrohres austretenden Schallpegels führt. Um unterschiedliche Frequenzbänder wirkungsvoll zu unterdrücken, ist die Resonanzkammer durch mehrere vom Hauptrohr nach radial außen abstehende Ringwände in verschiedene Teilkammern unterteilt. Die Ringwände liegen dabei nicht dichtend an der Außenwandung der Resonanzkammer an; der verbleibendende Ringspalt wird nach der Lehre der genannten Druckschrift bei Betrieb durch lokale, schwingende Luftmassen hinreichend abgedichtet.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen, schallmindernden Flüssigkeitsabscheider derart weiterzubilden, dass bei vergleichbarer Wirksamkeit ein geringerer Druckverlust im Gasstrom erzeugt wird.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die zweite Wannenkammer keine direkte Verbindung zum Inneren des Hauptrohres aufweist und die Auslass-Eingangsöffnung oberhalb des oberen Randes der Verbindungsöffnung liegt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Grundidee der Erfindung besteht darin, der Auffangwanne eine Doppelfunktion zuzuweisen, nämlich als eigentliche Auffangwanne einerseits und als Resonatorkammer für eine resonanzbasierte Schallminderung andererseits. Durch die besondere Effizienz einer Absenkung des Schallpegels durch resonanzbasierte Schallminderung kann auf schalldämpfende Maßnahmen (im Sinne von Streuung und Dissipation) weitgehend verzichtet werden - wenngleich deren unterstützender Einsatz freilich möglich bleibt. Dadurch reduziert sich der mit solchen Maßnahmen verbundene Druckverlust im Gasstrom. Mit einer unmittelbaren Umsetzung dieses Gedankens kann aber, wie sich überraschenderweise gezeigt hat, die angestrebte Wirkung nicht erzielt werden. Insbesondere hat der Erfinder erkannt, dass der Auslass zur Ableitung der in der Auffangwanne gesammelten Flüssigkeit einen Ausgang für den in die Auffangwanne eingedrungenen Schall darstellt, sodass die Schallreflexion in der als Resonanzkammer dienenden Auffangwanne gestört und insbesondere ein direkter Schallpfad in die Systemumgebung bereitgestellt wird. Die Schallminderung erreicht daher bei unmittelbarer Umsetzung des Grundgedankens der Erfindung nicht das gewünschte Maß.
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Daher wird die aus dem Stand der Technik zwar grundsätzlich bekannte, dort jedoch aus völlig anderen Gründen eingesetzte Unterteilung der Auffangwanne in zwei Wannenkammern mit einer wesentlichen Modifikation übernommen: eine der Wannenkammern, nämlich die anspruchsgemäß als zweite Wannenkammer angesprochene Kammer, wird weder als Resonanzkammer wirksam noch dient sie zur unmittelbaren Aufnahme abgeschiedener Flüssigkeit aus dem Hauptrohr. Es handelt sich vielmehr um eine „tote“ Kammer, die jedoch indirekt eine deutliche Steigerung der Schallminderung zur Folge hat. Das Funktionsprinzip ist wie folgt: aus dem Gasstrom im Hauptrohr- beispielsweise mittels dort eingesetzter Filtermaterialien - abgeschiedene Flüssigkeit läuft durch die Durchgangsöffnungen in die erste Wannenkammer. Die Flüssigkeit verteilt sich durch die Verbindungsöffnung in der Trennwand auf beide Wannenkammern. Dabei steigt mit zunehmender Sammelmenge der Flüssigkeitspegel allmählich an. Bei großen anfallenden Flüssigkeitsmengen kann dieser Anstieg schnell von statten gehen. Er setzt sich solange fort, bis der Flüssigkeitspegel die Eingangsöffnung des Auslasses erreicht hat. Einem weiteren Anstieg des Flüssigkeitspegels wird durch Ableitung der Flüssigkeit durch den Auslass entgegengewirkt. Aufgrund des definierten Höhenverhältnisses von Auslass-Eingangsöffnung einerseits und Verbindungsöffnung andererseits ist letztere allerdings zu diesem Zeitpunkt bereits vollständig mit Flüssigkeit gefüllt. Die beiden Wannenkammern sind daher zu diesem Zeitpunkt gegeneinander luftschallisoliert. Das bedeutet, dass allein die erste Wannenkammer für Schall, der durch die Durchgangsöffnungen in sie eindringt, als schallmindernde Resonatorkammer wirkt. Ein Übertritt des Schalls in die zweite Wannenkammer und zum Auslass hin ist aufgrund der luftschalldichten Füllung der Verbindungsöffnung mit Flüssigkeit nicht möglich. Vielmehr dient die erste Wannenkammer als einzige Resonatorkammer, deren (funktionalen) Resonanzkammerboden die Oberfläche der gesammelten Flüssigkeit bildet. Unter Berücksichtigung eines flüssigen Resonanzkammerbodens, dessen Position vom denjenigen Flüssigkeitsspiegel bestimmt wird, der sich einstellt, sobald die Flüssigkeit den Eingang des Auslasses erreicht, kann also eine präzise akustische Abstimmung des Resonanzkammer zur gezielten Minderung besonders störender Schallwellen-Frequenzbänder vorgenommen werden. Dabei kann kein Schall durch die Verbindungsöffnung in die zweite Wannenkammer dringen. Da diese ihrerseits keine „eigenen“ Durchgangsöffnungen zum Hauptrohr aufweist, kann auch auf diesem Weg kein Schall in sie hinein und durch den Auslass aus dem System dringen. Die zweite Wannenkammer wirkt daher akustisch als isolierende Schleusenkammer durch welche aber die gesammelte Flüssigkeit ungehindert zum Auslass hindurchtreten kann.
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Der Fachmann wird verstehen, dass die obige (und die nachfolgende) Erläuterung der Erfindung auf einen in Betriebsstellung ausgerichteten Flüssigkeitsabscheider bezogen ist. Außerhalb des Betriebs ist selbstverständlich auch jede andere Ausrichtung denkbar. Als erfindungsgemäß wird ein Flüssigkeitsabscheider jedoch angesehen, wenn er zumindest in eine hier beschriebene Ausrichtung bringbar und insbesondere in dieser Ausrichtung betreibbar ist.
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Bevorzugt weist die Trennwand eine gerade, horizontal erstreckte und vom Wannenboden der Auffangwanne beanstandete Unterkante auf. Insbesondere bei der bevorzugten Ausführungsform eines flachen Wannenbodens kann auf diese Weise ein wohldefinierter Spalt über die gesamte Breite der Auffangwanne gebildet werden, der als Verbindungsöffnung dient. Dies sorgt für einen weitgehend ungehinderten Flüssigkeitsaustausch zwischen den Wannenkammern und für eine klare Definition des oberen Randes der Verbindungsöffnung. Grundsätzlich ist es selbstverständlich auch möglich die Verbindungsöffnung anders, beispielsweise in Form einer Bohrung auszugestalten. In diesem Fall würde der obere Rand der Verbindungsöffnung mit deren oberem Scheitelpunkt zusammenfallen. Die erfindungsgemäß relativ hierzu definierte Position der Auslass-Eingangsöffnung bestimmt sich, für den Fachmann aus der erläuterten Funktionalität offensichtlich, aus der Höhenlage ihres unteren Randes. Bevorzugt liegt dieser einige Millimeter oberhalb des oberen Randes der Verbindungsöffnung.
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Als besonders vorteilhaft wird angesehen, wenn das Hauptrohr mehrteilig ausgebildet ist, indem seine Rohrwandung im Bereich der Auffangwanne ein Fenster aufweist, welches mit einem die Durchgangsöffnungen und die Trennwand tragenden Einsatz verschlossen ist. Hierdurch wird es möglich, auf Basis derselben Hauptrohr- und Auffangwannen-Form leicht unterschiedlich akustisch abgestimmte Schallminderer herzustellen. Die akustische Abstimmung eines Schallminderer-Resonators hängt nämlich in starkem Maße vom Volumen der Resonatorkammer und der Form und Größe der Durchgangsöffnungen ab. Unterschiedliche Einsätze mit unterschiedlich positionierter Trennwand und/oder unterschiedlich geformten Durchgangsöffnungen können also genutzt werden, um akustisch unterschiedlich wirksame Resonatoren zu schaffen, wobei stets das gleiche Hauptrohr du die gleiche Auffangwanne verwendet werden können. Das Fenster des Hauptrohres muss lediglich mit dem jeweils passenden Einsatz verschlossen werden. Dies ist insbesondere in der Automobilindustrie von besonderer Bedeutung. Hier bemüht man sich nämlich in starkem Maße um eine Vereinheitlichung technischer Elemente; aufgrund unterschiedlicher Proportionen unterschiedlicher Modelle können aber vollkommen unterschiedliche akustische Randbedingungen gegeben sein. Eine akustische Anpassung des erfindungsgemäßen Flüssikeitsabscheiders durch einfachen Austausch des Einsatzes stellt dann einen erheblichen Vorteil dar. Als besonders günstig wird dabei angesehen, wenn der Einsatz mittels einer einfachen Rastverbindung in dem Fenster fixiert bzw. fixierbar ist. Eine Reversibilität der Rastverbindung ist möglich, in der Regel jedoch nicht erforderlich.
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Das Hauptrohr kann aus einer oberen Halbschale und einer ggf. das Fenster tragenden, unteren Halbschale zusammengesetzt sein. Insbesondere können die Halbschalen mit Ausnahme der Durchgangsöffnungen und ggf. mit Ausnahme des Fensters formidentisch sein. Dies erlaubt die Herstellung beider Halbschalen in derselben Form, wobei die Durchgangsöffnungen bzw. das Fenster ohne weiteres nachträglich, beispielsweise durch Stanzen, eingebracht werden können. Die Halbschalen des Hauptrohres können dabei aus Metall oder Kunststoff, beispielsweise im Spritzguss- oder Tiefziehverfahren oder auf andere Weise hergestellt werden.
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Wie oben erläutert, ist es ein Kernanliegen der Erfindung, die Schallminderung durch Anwendung des Resonanzprinzips besonders effektiv zu gestalten. Dies hindert aber nicht, zusätzliche, auf Energiedissipation beruhende Schallminderungs-Maßnahmen einzusetzen, insbesondere wenn damit kein wesentlicher Druckverlust im Gasstrom verbunden ist. Beispielsweise kann bei einer Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Durchgangsöffnungen mit einem porösem schallabsorbierenden, für Gas und Flüssigkeit durchlässigen Filterkörper gefüllt sind. Dadurch kommt es bereits beim Eintritt des Schalls in die als Resonanzkammer wirkende Auffangwanne zu einer Schallminderung durch Absorption. Allerdings darf durch diese Materialfüllung der Durchgangsöffnungen der Zustrom von Flüssigkeit in die Auffangwanne nicht übermäßig behindert werden.
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Einem ähnlichen Gedanken folgt eine Weiterbildung der Erfindung, bei der die Unterseite des Hauptrohres innerhalb der Auffangwanne, die Wannenwände und/oder die Trägerwand wenigstens bereichsweise mit einer porösen, schallabsorbierenden Beschichtung versehen ist. Mit anderen Worten werden hier die für Luftschall zugänglichen Wände der Resonatorkammer schallabsorbierend beschichtet um die Gesamt-Schallminderung zu maximieren.
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Um die Flüssigkeitsabscheidung aus dem Gasstrom zu befördern, kann wie im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, vorgesehen sein, dass das Hauptrohr oberhalb der Durchgangsöffnungen mit einem porösem, für Gas und Flüssigkeit durchlässigen Material gefüllt ist. Beispielsweise kann hier Mineral- oder Glaswolle, ein Drahtgestrick oder -gewirk oder ein (Metall-)Schaumkörper Einsatz finden. Dieser kann jedoch auf seine Eigenschaften als Flüssigkeitsabscheider hin optimiert werden. Seine (unvermeidbare) Zusatzfunktion als Schalldämpfer ist von eher untergeordneter Bedeutung da die Schallminderung ja vornehmlich in der Resonanzkammer erfolgt. Entsprechend kann diese Materialfüllung des Hauptrohres so gestaltet sein, dass der Druckverlust, den der Gasstrom erleidet, möglichst gering bleibt.
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Die Auffangwanne kann materialeinheitlich an der Unterseite des Hauptrohres angeformt sein. Alternativ kann die Auffangwanne auch als ein gesondertes Bauteil an der Unterseite des Hauptrohres fixiert sein. Denkbar ist es, das Wannen-Bauteil dauerhaft, insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben, Löten oder Schweißen, am Hauptrohr zu fixieren. Denkbar ist jedoch auch eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise durch eine Rastverbindung, die sogar reversibel sein kann. In jedem Fall liegt ein Vorteil der Ausgestaltung der Auffangwanne als gesondertes Bauteil darin, dass ohne Änderungen des Hauptrohres unterschiedliche akustische Abstimmungen des Gesamtsystems durch entsprechende Wahl des Wannen-Bauteils vorgenommen werden können.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1: eine schematisierte 3D-Darstellung eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders,
- 2: der Flüssigkeitsabscheider von 1 in teilweise geschnittener Darstellung sowie
- 3: der Wannenbereich eines erfindungsmäßen Flüssigkeitsabscheiders im Axialschnitt.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Gleiche Bezugszeichen in Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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1 zeigt in schematisierter Darstellung eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders 10. 2 zeigt denselben Flüssigkeitsabscheider 10, ebenfalls in perspektivischer Darstellung, jedoch entlang einer axialen Vertikalebene geschnitten. 3 zeigt den Wannen- und unteren Hauptrohrbereich eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders 10 im bestimmungsgemäßen Betrieb. Die Figuren sollen nachfolgend gemeinsam beschrieben werden, soweit im Einzelfall nicht auf eine spezielle von ihnen ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider 10 umfasst als seine wesentlichen Bestandteile ein Hauptrohr 100 und eine Auffangwanne 200. Das Hauptrohr ist bei der dargestellten Ausführungsform aus zwei grundsätzlich formgleichen Halbschalen 110, 120, gebildet. Entlang einer horizontalen Schnittebene zusammengesetzt bilden die obere Halbschale 110 und die untere Halbschale 120 das in Betriebsstellung mit seiner Längsachse horizontal ausgerichtete Hauptrohr 100.
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Die Auffangwanne 200 ist an der Unterseite der unteren Halbschale 120 angeformt. Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Auffangwanne 200 im Wesentlichen die Form eines quaderartigen Kastens mit zwei quer zur Axialrichtung des Hauptrohres 100 ausgerichteten, vertikalen Stirnwänden 201, parallel zur Axialrichtung des Hauptrohres 100 ausgerichteten, vertikalen Seitenwänden 202 und einem Boden 203. Dem Boden 203 gegenüberliegend weist die untere Halbschale 120 des Hauptrohres 100 ein Fenster 121 auf, welches mit einem eingeclipsten Einsatz 300 verschlossen ist. Der Einsatz 300 bildet daher einerseits einen Teil der Innenfläche des Hauptrohres 100 und andererseits einen Deckel der Auffangwanne 200. An seiner Unterseite weist der Einsatz 300 eine quer zur Axialrichtung des Hauptrohres 100 ausgerichtete, vertikale Trennwand 310 auf, welche in die Auffangwanne 200 hineinragt und diese in zwei Längsabschnitte unterteilt, die als erste Wannenkammer 210 und zweite Wannenkammer 220 bezeichnet werden können. Die Trennwand 310 reicht nicht vollständig bis zum Boden 203 der Auffangwanne 200. Daher ergibt sich unterhalb der Unterkante der Trennwand 310 eine Verbindung zwischen den beiden Wannenkammern 210, 220.
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Einerseits der Trennwand 310, nämlich im Bereich der ersten Wannenkammer 210, weist der Einsatz 300 mehrere schlitzförmige Durchgangsöffnungen 320 auf, die eine Verbindung zwischen dem Inneren des Hauptrohres 100 und der ersten Wannenkammer 210 bilden. Andererseits der Trennwand 310, d.h. im Bereich der zweiten Wannenkammer 220, sind keine derartigen Durchgangsöffnungen zum Inneren des Hauptrohres 110 vorgesehen.
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In der der zweiten Wannenkammer 220 zugeordneten Stirnwand 210 ist ein Auslass 230 vorgesehen, der bei der dargestellten Ausführungsform als einfache, horizontale Durchgangsbohrung in der Stirnwand 210 ausgebildet. Eingangs- und Ausgangs-Öffnung dieses Auslasses 230 liegen bei der dargestellten Ausführungsform also auf gleicher Höhe. Denkbar sind allerdings auch Ausführungsformen mit einem rohrförmig ausgebildeten Auslass, wobei die Ausgangsöffnung des Rohres ohne weiteres tiefer als seine Eingangsöffnung liegen kann. Die besondere Bedeutung der Relativpositionierung der Eingangsöffnung des Auslasses 230 zur Unterkante der Trennwand 310 soll weiter unten speziell im Kontext von 3 näher erläutert werden.
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Oberhalb der Auffangwanne 200 weist das Hauptrohr 100 einen über Stufen in der Rohrwandung realisierten Sitz für einen Filterkörper 500 auf, der lediglich in 3 dargestellt ist. Der Filterkörper 500 dient im Wesentlichen der Abscheidung von Flüssigkeit aus einem das Hauptrohr 100 durchströmenden, flüssigkeitsbeladenen Gasstrom 400 (siehe 3).
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Der Betrieb des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders 10 ist in 3 illustriert. Das Hauptrohr 100 wird von einem flüssigkeitsbeladenen Gasstrom 400 durchströmt. Beispielsweise kann es sich hierbei um das Wasser-beladene Abgas einer Brennstoffzelle handeln. Oberhalb der Auffangwanne 200 durchströmt der Gasstrom 400 einen Filterkörper 500, der beispielsweise aus Mineralwolle, einem Drahtgewirk oder -gestrick, einem Metallschaum oder einem anderen, für den jeweiligen Einsatzzweck besonders geeigneten, porösen Material gebildet ist. An dem Filterkörper 500 wird die Flüssigkeitsfracht des Gasstromes 400 abgeschieden. Der Gasstrom 400 verlässt den Filterkörper 500 daher in einer von Flüssigkeit gereinigten Form. Die abgeschiedene Flüssigkeit sammelt sich am Boden des Hauptrohres 100 und tropft durch die Durchlassöffnungen 320 in die Auffangwanne 200, insbesondere in deren erste Wannenkammer 210. Am Boden der Auffangwanne 200 bildet sich folglich ein Flüssigkeitssee 600, der sich unter der Unterkante der Trennwand 310 hindurch auch in die zweite Wannenkammer 220 erstreckt. Der Pegel des Flüssigkeitssees 600 steigt so lange, bis er die Eingangsöffnung des Auslasses 230 erreicht hat und die Flüssigkeit durch den Auslass 230 aus der Auffangwanne 200 abfließt.
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Wie in 3 verdeutlicht, liegt die Unterkante der Eingangsöffnung des Auslasses 230 um einen durch zwei Pfeile symbolisierten Abstand oberhalb der Unterkante der Trennwand 310. Diese taucht also, wenn der Pegel des Flüssigkeitssees 600 die Eingangsöffnung des Auslasses 230 erreicht hat, in den Flüssigkeitssee 600 ein, sodass die ersten Wannenkammer 210 gasdicht von der zweiten Wannenkammer 220 abgegrenzt ist. Daher kann Luftschall, der durch die Durchgangsöffnungen 320 in die erste Wannenkammer 210 gelangt ist, nicht in die zweite Wannenkammer 220 und durch diese hindurch auf direktem Wege zum Auslass 230 gelangen. Vielmehr wird, wie in 3 symbolisch dargestellt, der Luftschall an den Begrenzungsflächen der ersten Wannenkammer 210 reflektiert und überlagert sich mit seinen eigenen Reflektionen. Bei korrekter Auslegung der Kammerdimensionen führt dies zu einer Auslöschung der Schallwellen in bestimmten, vorgegebenen Frequenzbändern. Die erste Wannenkammer 210 dient also als Resonanzkammer eines Helmholtz-Resonators. Dabei ist zu beachten, dass der Boden dieser Resonanzkammer durch die Oberfläche des Flüssigkeitssees 600 gebildet wird. Deren Höhe wird - hinreichend große Gestaltung des Auslasses 230 vorausgesetzt - sehr gut durch die Unterkante der Eingangsöffnung des Auslasses 230 definiert und kann daher sehr gut in die Dimensionsauslegung der Resonanzkammer einbezogen werden.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere kann der Fachmann die Wahl der verwendeten Materialien nahezu beliebig an den jeweiligen Einzelfall anpassen. So werden erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider 10, die von heißen Abgasen, beispielsweise aus einem Verbrennungsmotor durchströmt werden, häufig aus metallischen gefertigte, wohingegen erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider 10, die beispielsweise im Kontext mit Brennstoffzellen, mit vergleichsweise kalten Abgasen beschickt werden, ohne weiteres aus Kunststoff gefertigt sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Flüssigkeitsabscheider
- 100
- Hauptrohr
- 110
- obere Halbschale von 100
- 120
- untere Halbschale von 100
- 121
- Fenster in 120
- 200
- Auffangwanne
- 201
- Stirnwand von 200
- 202
- Seitenwand von 200
- 203
- Boden von 200
- 210
- erste Wannenkammer
- 220
- zweite Wannenkammer
- 230
- Auslass
- 300
- Einsatz
- 310
- Trennwand
- 320
- Durchgangsöffnung
- 400
- Gasstrom
- 500
- Filterkörper
- 600
- Flüssigkeitssee
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DD 150783 [0002]
- DE 102014115898 B4 [0006]
