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Stand der Technik
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Es ist bereits eine Abscheidevorrichtung für eine Strömungsmaschine, mit zumindest einem Gehäuse, das zumindest eine Lageraufnahme aufweist, die zumindest eine Lagerachse definiert, und das zumindest einen Radseitenraum aufweist, und mit zumindest einer, insbesondere an dem Gehäuse angeordneten, Verwirbelungseinheit zu einem Umlenken und/oder einem Verwirbeln zumindest einer Fluid- und/oder Partikelströmung vorgeschlagen worden, wobei die Verwirbelungseinheit zumindest eine von einer Wand des Gehäuses begrenzte Strömungsausnehmung aufweist, welche sich innerhalb des Radseitenraums beabstandet von der Lagerachse erstreckt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Abscheidevorrichtung für eine Strömungsmaschine, mit zumindest einem Gehäuse, das zumindest eine Lageraufnahme aufweist, die zumindest eine Lagerachse definiert, und das zumindest einen Radseitenraum aufweist, und mit zumindest einer, insbesondere an dem Gehäuse angeordneten, Verwirbelungseinheit zu einem Umlenken und/oder einem Verwirbeln zumindest einer Fluid- und/oder Partikelströmung, wobei die Verwirbelungseinheit zumindest eine von einer Wand des Gehäuses begrenzte Strömungsausnehmung aufweist, welche sich innerhalb des Radseitenraums beabstandet von der Lagerachse erstreckt.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Verwirbelungseinheit zumindest ein an einer Wand des Gehäuses angeordnetes Dichtspaltelement umfasst, welches dazu vorgesehen ist, zumindest eine durch die Strömungsausnehmung entlang der Lagerachse und/oder zu der Lagerachse hin strömende Fluid- und/oder Partikelströmung umzulenken und/oder zu verwirbeln.
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Vorzugsweise ist das Dichtspaltelement als ein Formteil, als ein Dichtring, als ein Dichtkragen o. dgl. ausgebildet. Bevorzugt ist das Dichtspaltelement an dem Gehäuse befestigt, insbesondere einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. Unter „einstückig“ soll insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder Klebeprozess usw., und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren. Besonders bevorzugt ist das Dichtspaltelement, entlang der Lagerachse betrachtet, kreisringförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist das Dichtspaltelement hohlzylinderförmig ausgebildet. Bevorzugt weist das Dichtspaltelement in einer Ebene, in welcher die Lagerachse angeordnet ist, eine zumindest näherungsweise rechteckige Querschnittsfläche auf. Vorzugsweise ist das Dichtspaltelement gleichmäßig um die Lagerachse angeordnet. Bevorzugt weist das Dichtspaltelement eine Mittelachse auf, wobei das Dichtspaltelement insbesondere symmetrisch um die Mittelachse ausgebildet ist. Insbesondere ist das Dichtspaltelement derart angeordnet, dass die Mittelachse des Dichtspaltelements innerhalb der Lagerachse angeordnet ist. Vorzugsweise weist das Dichtspaltelement eine maximale Breite von insbesondere höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm und besonders bevorzugt höchstens 2 mm, auf. Vorzugsweise ist die maximale Breite des Dichtspaltelements zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse und/oder zur Mittelachse ausgerichtet. Unter „im Wesentlichen senkrecht“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Geraden oder einer Ebene, insbesondere einer Betrachtungsebene, relativ zu einer weiteren Geraden oder einer weiteren Ebene, insbesondere der Lagerachse, verstanden werden, wobei die Gerade oder die Ebene und die weitere Gerade oder die weitere Ebene, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Bevorzugt beträgt die maximale Breite des Dichtspaltelements insbesondere mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 1,5 mm und besonders bevorzugt mindestens 2 mm. Vorzugsweise weist das Dichtspaltelement zumindest eine Innenfläche und zumindest eine Außenfläche auf, welche, insbesondere zumindest teilweise, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Darunter, dass eine Fläche, insbesondere die Außenfläche des Dichtspaltelements, „im Wesentlichen parallel“ zu einer Achse, einer Ebene oder einer weiteren Fläche, insbesondere der Innenfläche des Dichtspaltelements, ausgerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Fläche in jedem Punkt der Fläche zu der Achse, der Ebene oder der weiteren Fläche einen minimalen Abstand aufweist, der für alle Punkte um weniger als 5%, vorzugsweise weniger als 3% und besonders bevorzugt weniger als 1% von einem Mittelwert des minimalen Abstands aller Punkte, abweicht. Bevorzugt sind die Innenfläche und die Außenfläche des Dichtspaltelements, insbesondere zumindest teilweise, zumindest im Wesentlichen parallel zur Lagerachse angeordnet. Insbesondere ist die Außenfläche des Dichtspaltelements zumindest größtenteils an einer der Lagerachse abgewandten Seite des Dichtspaltelements angeordnet. Bevorzugt ist die Innenfläche des Dichtspaltelements zumindest größtenteils an einer der Lagerachse zugewandten Seite des Dichtspaltelements angeordnet. Vorzugsweise weist das Dichtspaltelement zumindest eine Dichtspaltfläche auf, welche insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse angeordnet ist. Bevorzugt erstreckt sich die Dichtspaltfläche zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse betrachtet zumindest im Wesentlichen vollständig über die maximale Breite des Dichtspaltelements. Besonders bevorzugt ist die Dichtspaltfläche als ein Kreisring ausgebildet. Insbesondere ist die Dichtspaltfläche durch die Innenfläche und/oder die Außenfläche des Dichtspaltelements begrenzt.
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Vorzugsweise ist die Abscheidevorrichtung dazu vorgesehen, die Fluid- und/oder Partikelströmung an einer Fließbewegung von dem Radseitenraum in Richtung der Lagerachse zu hindern. Insbesondere ist die Fluid- und/oder Partikelströmung innerhalb eines mittels der Strömungsmaschine zu bewegenden Fluids ausgebildet. Beispielsweise ist die Fluid- und/oder Partikelströmung als eine Verunreinigung und/oder als Rückstände innerhalb des zu bewegenden Fluids ausgebildet. Vorzugsweise ist die Verwirbelungseinheit dazu vorgesehen, die durch die Strömungsausnehmung entlang der Lagerachse und/oder zu der Lagerachse hin strömende Fluid- und/oder Partikelströmung in eine Richtung umzulenken, die von der Wand des Gehäuses abgewandt ist und/oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Lagerachse und/oder zu einer Längserstreckung des Dichtspaltelements ausgerichtet ist.
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Vorzugsweise ist das Gehäuse, insbesondere die Wand des Gehäuses, welche die Strömungsausnehmung begrenzt, derart ausgebildet, dass die Strömungsausnehmung, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse betrachtet, strömungsoptimiert ausgebildet ist. Insbesondere weist die Wand des Gehäuses, welche die Strömungsausnehmung begrenzt, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse betrachtet, eine Kontur auf, welche abgerundet, insbesondere zumindest teilweise elliptisch, ausgebildet ist. Insbesondere ist die Kontur der Wand des Gehäuses, welche die Strömungsausnehmung begrenzt, eckenfrei ausgebildet. Bevorzugt ist die Strömungsausnehmung in einem von der Lagerachse beabstandeten Randbereich des Radseitenraums angeordnet. Insbesondere ist die Strömungsausnehmung fluidtechnisch mit dem Radseitenraum verbunden. Vorzugsweise erstreckt sich die Strömungsausnehmung zumindest im Wesentlichen vollständig um die Lagerachse. Insbesondere weist die Strömungsausnehmung, entlang einer Umfangsrichtung um die Lagerachse betrachtet, eine Querschnittsfläche auf, die entlang der Umfangsrichtung eine maximale Abweichung von höchstens 5%, vorzugsweise höchstens 3% und besonders bevorzugt höchstens 1%, eines Mittelwerts der Querschnittsfläche der Strömungsausnehmung aufweist. Bevorzugt ist die Lageraufnahme um die Lagerachse angeordnet. Vorzugsweise ist der Radseitenraum um die Lagerachse und/oder die Lageraufnahme angeordnet. Bevorzugt weist das Gehäuse einen Spiralraum auf, der fluidtechnisch mit dem Radseitenraum und der Strömungsausnehmung verbunden ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Spiralraum zumindest im Wesentlichen vollständig um die Lagerachse. Bevorzugt ist der Spiralraum, entlang der Lagerachse betrachtet, zumindest teilweise schneckenförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt grenzt der Spiralraum an den Randbereich des Radseitenraums und/oder an die Strömungsausnehmung. Vorzugsweise umfasst der Spiralraum zumindest eine Ausgangsöffnung zu einer Ausgabe des zu bewegenden Fluids. Insbesondere sind der Spiralraum und der Radseitenraum über zumindest eine Fluidöffnung miteinander verbunden. Vorzugsweise weist die Fluidöffnung, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse betrachtet, eine Öffnungsweite auf, die zumindest im Wesentlichen parallel zur Lagerachse ausgerichtet ist. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Geraden oder einer Ebene, insbesondere der Öffnungsweite der Fluidöffnung, relativ zu einer weiteren Geraden oder einer weiteren Ebene, insbesondere der Lagerachse, verstanden werden, wobei die Gerade oder die Ebene gegenüber der weiteren Geraden oder der weiteren Ebene, insbesondere in einer Projektionsebene, eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Bevorzugt erstreckt sich die Fluidöffnung zumindest im Wesentlichen vollständig um die Lagerachse. Insbesondere ist die Öffnungsweite der Fluidöffnung an zumindest einem Punkt in einer Schnittebene durch die Lagerachse, insbesondere zumindest größtenteils entlang der Umfangsrichtung, kleiner als eine maximale Längserstreckung des Spiralraums an dem Punkt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Abscheidevorrichtung kann ein ungewolltes Eindringen von Fluid- und/oder Partikelströmungen in die Lageraufnahme vorteilhaft verhindert werden. Es kann eine vorteilhaft hohe Abscheiderate der Fluid- und/oder Partikelströmungen erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft hohe Verwirbelung der Fluid- und/oder Partikelströmungen im Radseitenraum ermöglicht werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Dichtspaltelement die Strömungsausnehmung zumindest teilweise begrenzt. Vorzugsweise ist das Dichtspaltelement an der Wand des Gehäuses angeordnet, die die Strömungsausnehmung begrenzt. Insbesondere ist die Außenfläche des Dichtspaltelements, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse betrachtet, in einem Verbindungsbereich des Dichtspaltelements und der Wand des Gehäuses, welche die Strömungsausnehmung begrenzt, in einer Ebene mit der Wand des Gehäuses, welche die Strömungsausnehmung begrenzt, vorzugsweise bündig, ausgebildet. Vorzugsweise ist die Außenfläche des Dichtspaltelements in dem Verbindungsbereich des Dichtspaltelements und der Wand des Gehäuses, welche die Strömungsausnehmung begrenzt, abgerundet, insbesondere quer zur Lagerachse ausgerichtet. Es kann eine vorteilhaft große Strömungsausnehmung realisiert werden, insbesondere da die Strömungsausnehmung über das Dichtspaltelement in den Radseitenraum hinein ausgebildet werden kann. Es kann ein vorteilhaft hoher Grad an Verwirbelung der Fluid- und/oder Partikelströmungen in der Strömungsausnehmung ermöglicht werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die Verwirbelungseinheit zumindest ein weiteres Dichtspaltelement umfasst, das an einer Wand des Gehäuses angeordnet ist und die Strömungsausnehmung zumindest teilweise begrenzt. Vorzugsweise ist das weitere Dichtspaltelement als ein Formteil ausgebildet. Bevorzugt ist das weitere Dichtspaltelement an dem Gehäuse befestigt, insbesondere einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das weitere Dichtspaltelement, entlang der Lagerachse betrachtet, kreisringförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist das weitere Dichtspaltelement zumindest teilweise hohlzylinderförmig ausgebildet. Bevorzugt weist das weitere Dichtspaltelement eine Mittelachse auf. Insbesondere ist das weitere Dichtspaltelement derart angeordnet, dass die Mittelachse des weiteren Dichtspaltelements innerhalb der Lagerachse angeordnet ist. Vorzugsweise weist das weitere Dichtspaltelement eine maximale Breite von insbesondere höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm und besonders bevorzugt höchstens 2 mm, auf. Insbesondere ist die maximale Breite des weiteren Dichtspaltelements zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse und/oder zu der Mittelachse des weiteren Dichtspaltelements ausgerichtet. Bevorzugt beträgt die maximale Breite des weiteren Dichtspaltelements insbesondere mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 1,5 mm und besonders bevorzugt mindestens 2 mm. Vorzugsweise weist das weitere Dichtspaltelement zumindest eine Innenfläche und zumindest eine Außenfläche auf, welche zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Bevorzugt sind die Innenfläche und die Außenfläche des weiteren Dichtspaltelements zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen parallel zur Lagerachse angeordnet. Vorzugsweise weist das weitere Dichtspaltelement zumindest eine Seitenfläche auf, welche insbesondere quer, vorzugsweise zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen senkrecht, zur Lagerachse angeordnet ist. Insbesondere ist die Seitenfläche des weiteren Dichtspaltelements durch die Innenfläche und/oder die Außenfläche des weiteren Dichtspaltelements begrenzt. Vorzugsweise ist das weitere Dichtspaltelement an der Wand des Gehäuses angeordnet, die die Strömungsausnehmung begrenzt. Insbesondere ist die Außenfläche des weiteren Dichtspaltelements zumindest größtenteils an einer der Lagerachse abgewandten Seite des weiteren Dichtspaltelements angeordnet. Bevorzugt ist die Innenfläche des weiteren Dichtspaltelements zumindest größtenteils an einer der Lagerachse zugewandten Seite des weiteren Dichtspaltelements angeordnet. Insbesondere ist die Innenfläche des weiteren Dichtspaltelements, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse betrachtet, in einem Verbindungsbereich des weiteren Dichtspaltelements und der Wand des Gehäuses, welche die Strömungsausnehmung begrenzt, in einer Ebene mit der Wand des Gehäuses, welche die Strömungsausnehmung begrenzt, vorzugsweise bündig, ausgebildet. Vorzugsweise ist die Innenfläche des Dichtspaltelements in dem Verbindungsbereich des weiteren Dichtspaltelements und der Wand des Gehäuses, welche die Strömungsausnehmung begrenzt, abgerundet, insbesondere quer zur Lagerachse ausgerichtet. Besonders bevorzugt ist das weitere Dichtspaltelement derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass das weitere Dichtspaltelement, insbesondere die Außenfläche des weiteren Dichtspaltelements, zumindest teilweise den Spiralraum begrenzt. Insbesondere ist das weitere Dichtspaltelement zwischen dem Radseitenraum und dem Spiralraum angeordnet. Vorzugsweise begrenzt das weitere Dichtspaltelement, insbesondere die Seitenfläche des weiteren Dichtspaltelements, zumindest teilweise die Fluidöffnung. Insbesondere weist das weitere Dichtspaltelement, insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zur Lagerachse, eine größere maximale Quererstreckung auf als das Dichtspaltelement. Es kann eine vorteilhaft gerichtete Strömung in die Strömungsausnehmung ermöglicht werden, insbesondere da eine Fluid- und/oder Partikelströmung entlang des weiteren Dichtspaltelements direkt in die Strömungsausnehmung geleitet werden kann. Es kann eine vorteilhaft große Strömungsausnehmung ermöglicht werden, insbesondere da die Strömungsausnehmung bis zu einer Seitenfläche des weiteren Dichtspaltelements ausgebildet werden kann.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Verwirbelungseinheit zumindest ein, insbesondere das vorher genannte, weiteres Dichtspaltelement umfasst, das, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse betrachtet, einen minimalen radialen Abstand zur Lagerachse aufweist, der größer ist als ein minimaler radialer Abstand des Dichtspaltelements und der Lagerachse, wobei die Strömungsausnehmung, von der Lagerachse aus betrachtet, zwischen dem Dichtspaltelement und dem weiteren Dichtspaltelement angeordnet ist. Vorzugsweise erstrecken sich die minimalen radialen Abstände des Dichtspaltelements und des weiteren Dichtspaltelements zur Lagerachse zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse. Bevorzugt erstreckt sich der minimale radiale Abstand des Dichtspaltelements von der Innenfläche des Dichtspaltelements zur Lagerachse. Vorzugsweise ist der minimale radiale Abstand des weiteren Dichtspaltelements von der Innenfläche des weiteren Dichtspaltelements zur Lagerachse angeordnet. Vorzugsweise beträgt der minimale radiale Abstand des Dichtspaltelements mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 50% und besonders bevorzugt mindestens 60% des minimalen radialen Abstands des weiteren Dichtspaltelements. Besonders bevorzugt spannen das Dichtspaltelement und das weitere Dichtspaltelement zusammen mit der Wand des Gehäuses, welche die Strömungsausnehmung begrenzt, die Strömungsausnehmung innerhalb des Radseitenraums auf. Es kann eine vorteilhafte Anordnung der Strömungsausnehmung, insbesondere zwischen den Dichtspaltelementen, ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft große Strömungsausnehmung ermöglicht werden, insbesondere da die Strömungsausnehmung von den beiden Dichtspaltelementen aufgespannt werden kann.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Verwirbelungseinheit zumindest ein, insbesondere das vorher genannte, weiteres Dichtspaltelement umfasst, wobei zumindest zwei aneinander angrenzende, eine Dichtkante ausbildende Außenflächen, insbesondere die vorher genannten Innenfläche, Außenfläche und/oder Seitenfläche, des weiteren Dichtspaltelements zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse betrachtet, insbesondere in einem Nahbereich der Dichtkante des weiteren Dichtspaltelements, zumindest einen Winkel von weniger als 90°, vorzugsweise weniger als 80° und besonders bevorzugt weniger als 70°, aufspannen. Vorzugsweise spannen die Seitenfläche des weiteren Dichtspaltelements und die Außenfläche oder die Innenfläche des weiteren Dichtspaltelements, insbesondere in einem Nahbereich der Dichtkante des weiteren Dichtspaltelements, zumindest einen Winkel auf, der insbesondere kleiner ist als 90°, vorzugsweise kleiner ist als 80° und besonders bevorzugt kleiner ist als 70°. Unter einem „Nahbereich“ soll insbesondere ein Bereich um ein Bauteil, insbesondere um die Dichtkante, verstanden werden, wobei jeder Punkt innerhalb des Bereichs zu dem Bauteil einen maximalen Abstand von höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm und besonders bevorzugt 1 mm, aufweist. Insbesondere ist die Dichtkante des weiteren Dichtspaltelements zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse und zumindest im Wesentlichen vollständig um die Lagerachse angeordnet. Es kann eine vorteilhaft geringe Strömung einer Fluid- und/oder Partikelströmung von dem Spiralraum, insbesondere vorbei an dem weiteren Dichtspaltelement, insbesondere vorbei an der Dichtkante des weiteren Dichtspaltelements, in den Radseitenraum und die Strömungsausnehmung erreicht werden. Es kann ein ungewolltes Eindringen von Fluid- und/oder Partikelströmungen in die Lageraufnahme vorteilhaft verhindert werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die Verwirbelungseinheit zumindest ein, insbesondere das vorher genannte, weiteres Dichtspaltelement umfasst, das eine, insbesondere die vorher genannte oder eine weitere, Dichtkante aufweist, die derart angeordnet ist, dass zumindest eine von zwei die Dichtkante des weiteren Dichtspaltelements ausbildenden Außenflächen, insbesondere die vorher genannte Innenfläche, des weiteren Dichtspaltelements zumindest im Wesentlichen parallel zu der Lagerachse ausgerichtet ist. Es kann eine vorteilhaft geringe Strömung einer Fluid- und/oder Partikelströmung von dem Spiralraum, insbesondere vorbei an dem weiteren Dichtspaltelement, insbesondere vorbei an der Dichtkante des weiteren Dichtspaltelements, in den Radseitenraum und die Strömungsausnehmung erreicht werden. Es kann ein ungewolltes Eindringen von Fluid- und/oder Partikelströmungen in die Lageraufnahme vorteilhaft verhindert werden.
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Außerdem wird eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Kühlmittelpumpe, mit zumindest einer Antriebseinheit, die zumindest eine Antriebsachse aufweist, mit zumindest einer um die Antriebsachse angetriebenen Fördereinheit, insbesondere einer Radscheibe, zur Förderung eines, insbesondere des vorher genannten, Fluids, insbesondere eines Kühlmittels, die zumindest ein Förderelement, insbesondere eine Schaufel, aufweist, und mit zumindest einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung vorgeschlagen, wobei die Fördereinheit zumindest größtenteils innerhalb des Radseitenraums um die Antriebsachse angeordnet ist.
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Insbesondere ist die Antriebsachse innerhalb der Lagerachse der Abscheidevorrichtung angeordnet. Vorzugsweise weist die Fördereinheit zumindest eine Antriebswelle auf, welche auf der Antriebsachse angeordnet ist. Bevorzugt erstreckt sich das Förderelement von der Antriebswelle aus in den Radseitenraum hinein. Besonders bevorzugt weist das Förderelement, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse, eine maximale Quererstreckung auf, die kleiner ist als ein minimaler radialer Abstand des weiteren Dichtspaltelements, insbesondere der Innenfläche des weiteren Dichtspaltelements, und der Antriebswelle. Vorzugsweise ist die maximale Quererstreckung des Förderelements größer als ein minimaler radialer Abstand des Dichtspaltelements, insbesondere der Innenfläche des Dichtspaltelements, und der Antriebswelle. Bevorzugt begrenzt das Förderelement zumindest einen Förderkanal zur Förderung des Fluids. Vorzugsweise erstreckt sich der Förderkanal von einem zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse angeordneten Fördereingang des Förderkanals bis zu einem zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse ausgerichteten Förderausgang des Förderkanals. Vorzugsweise ist die Fördereinheit, insbesondere das Förderelement, dazu vorgesehen, eine durch die Strömungsausnehmung und das Dichtspaltelement umgeleitete und/oder verwirbelte Fluid- und/oder Partikelströmung entlang einer Wand der Fördereinheit, insbesondere des Förderelements, vorzugsweise über eine Zentrifugalkraft durch eine Rotation des Förderelements, in eine der Antriebsachse abgewandte Richtung zu leiten. Es ist denkbar, dass die Fördereinheit, insbesondere das Förderelement, an einer der Strömungsausnehmung zugewandten Seite zumindest ein Fluidleitelement umfasst, welches dazu vorgesehen ist, eine auf die Wand geleitete Fluid- und/oder Partikelströmung in eine der Antriebsachse abgewandte, insbesondere auf das weitere Dichtspaltelement zeigende, Richtung zu leiten. Beispielsweise ist das Fluidleitelement als ein Formteil, als ein Strömungselement, als eine Oberflächenstruktur, als eine Finne und/oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fluidleitelement ausgebildet. Insbesondere weist die Fördereinheit eine Vielzahl von Förderelementen auf, die insbesondere gleichmäßig um die Antriebsachse angeordnet sind und eine Vielzahl von Förderkanälen begrenzen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Strömungsmaschine kann ein ungewolltes Eindringen von Fluid- und/oder Partikelströmungen in Zwischenräume der Antriebswelle und der Lageraufnahme vorteilhaft verhindert werden. Es kann eine vorteilhaft hohe Abscheiderate der Fluid- und/oder Partikelströmungen erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft hohe Verwirbelung der Fluid- und/oder Partikelströmungen im Radseitenraum ermöglicht werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ein zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse ausgerichteter maximaler Abstand zwischen dem Dichtspaltelement und dem Förderelement kleiner ist als 2 mm, vorzugsweise kleiner ist als 1,5 mm und besonders bevorzugt kleiner ist als 1 mm. Vorzugsweise erstreckt sich der zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse ausgerichtete maximale Abstand zwischen dem Dichtspaltelement und dem Förderelement von der Dichtspaltfläche des Dichtspaltelements zum Förderelement, insbesondere zu zumindest einer zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse ausgerichteten Fläche des Förderelements. Vorzugsweise ist das Dichtspaltelement und/oder das Förderelement derart angeordnet, dass zwischen dem Dichtspaltelement und dem Förderelement, insbesondere durch den maximalen Abstand, ein Dichtspalt gebildet ist. Es kann eine Strömung zwischen dem Dichtspaltelement und dem Förderelement aus der Strömungsausnehmung heraus vorteilhaft verhindert werden. Es kann vorteilhaft eine Fluid- und/oder Partikelströmung innerhalb der Strömungsausnehmung an dem zwischen dem Dichtspaltelement und dem Förderelement ausgebildeten Dichtspalt vorbei geführt werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die Verwirbelungseinheit zumindest ein, insbesondere das vorher genannte, weiteres Dichtspaltelement aufweist, welches, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse betrachtet, zumindest teilweise innerhalb einer maximalen Längserstreckung des Förderelements angeordnet ist. Insbesondere ist die maximale Längserstreckung zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse ausgerichtet. Vorzugsweise ist das weitere Dichtspaltelement, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse betrachtet, außerhalb einer maximalen Längserstreckung des Förderausgangs des Förderkanal angeordnet, welche insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse ausgerichtet ist. Bevorzugt entspricht die maximale Längserstreckung des Förderausgangs des Förderkanals zumindest im Wesentlichen der Öffnungsweite der, insbesondere zumindest teilweise von dem weiteren Dichtspaltelement begrenzten, Fluidöffnung. Insbesondere ist das Förderelement relativ zur Abscheidevorrichtung derart angeordnet, dass der Förderausgang und die Fluidöffnung, in zumindest einer Schnittebene der Strömungsmaschine durch die Antriebsachse betrachtet, von der Antriebsachse aus deckungsgleich hintereinander angeordnet sind. Bevorzugt ist die Seitenfläche des weiteren Dichtspaltelements zumindest teilweise, insbesondere in zumindest einer Schnittebene der Strömungsmaschine durch die Antriebsachse betrachtet, in einer Ebene mit einer den Förderausgang begrenzenden Innenfläche des Förderelements angeordnet. Vorzugsweise ist die den Förderausgang begrenzende Innenfläche des Förderelements zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse ausgerichtet. Die den Förderausgang begrenzende Innenfläche des Förderelements ist von der Strömungsausnehmung abgewandt angeordnet. Es kann eine vorteilhaft geringe Fluid- und/oder Partikelströmung aus dem Spiralraum zurück in die Strömungsausnehmung erreicht werden. Es kann ein direktes Einströmen einer Fluid- und/oder Partikelströmung aus dem Förderkanal in die Strömungsausnehmung vorteilhaft verhindert werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass ein zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse ausgerichteter maximaler Abstand zwischen dem weiteren Dichtspaltelement und dem Förderelement kleiner ist als 2 mm, vorzugsweise kleiner ist als 1,5 mm und besonders bevorzugt kleiner ist als 1 cm. Vorzugsweise erstreckt sich der zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse ausgerichtete maximale Abstand zwischen dem weiteren Dichtspaltelement und dem Förderelement von der Innenfläche des weiteren Dichtspaltelements zu einer den Förderausgang umrandenden Seitenfläche des Förderelements, wobei insbesondere die Seitenfläche des Förderelements zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist das weitere Dichtspaltelement und/oder das Förderelement derart angeordnet, dass zwischen dem weiteren Dichtspaltelement und dem Förderelement, insbesondere durch den maximalen Abstand, ein weiterer Dichtspalt gebildet ist. Es kann eine vorteilhaft geringe Fluid- und/oder Partikelströmung aus dem Spiralraum, insbesondere durch den weiteren Dichtspalt, zurück in die Strömungsausnehmung erreicht werden. Es kann ein direktes Einströmen einer Fluid- und/oder Partikelströmung aus dem Förderkanal in die Strömungsausnehmung vorteilhaft verhindert werden, insbesondere da der weitere Dichtspalt zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Ausströmungsrichtung einer Fluid- und/oder Partikelströmung aus dem Förderausgang angeordnet ist, wobei eine aus dem Förderausgang strömende Fluid- und/oder Partikelströmung an dem Dichtspalt vorbei geführt wird.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Förderelement an zumindest einer dem Dichtspaltelement und/oder der Strömungsausnehmung zugewandten Seite in einem Randbereich zumindest eine Fase und/oder zumindest eine Rundung aufweist. Vorzugsweise erstreckt sich die Fase und/oder die Rundung zumindest teilweise entlang der Umfangsrichtung um die Antriebsachse. Insbesondere in einer Ausgestaltung, bei der das Förderelement die Rundung aufweist, ist die Rundung vorzugsweise an der Seitenfläche des Förderelements angeordnet. Insbesondere in einer Ausgestaltung, bei der das Förderelement die Fase aufweist, ist die Fase von der Seitenfläche des Förderelements und/oder von der zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse ausgerichteten Fläche des Förderelements begrenzt, welche insbesondere den Dichtspalt bildet. Besonders bevorzugt weist das Förderelement zumindest eine Dichtkante auf, die insbesondere von der Seitenfläche und der den Förderausgang begrenzenden Innenfläche des Förderelements begrenzt ist. Insbesondere ist die Dichtkante des Förderelements zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse und entlang der Umfangsrichtung um die Antriebsachse verlaufend ausgebildet. Vorzugsweise spannen die Seitenfläche und die den Förderausgang begrenzende Innenfläche des Förderelements zumindest teilweise, insbesondere in einem Nahbereich um die Dichtkante des Förderelements, einen Winkel von insbesondere höchstens 90°, vorzugsweise höchstens 80° und besonders bevorzugt höchstens 70°, auf. Es kann eine vorteilhaft hohe Strömung aus der Strömungsausnehmung in den Spiralraum erreicht werden, insbesondere da eine durch die Strömungsausnehmung und das Dichtspaltelement umgeleitete und/oder verwirbelte Fluid- und/oder Partikelströmung an der Fase und/oder der Rundung vorteilhaft vorbeigeführt werden kann.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass das Dichtspaltelement zur Antriebsachse einen minimalen radialen Abstand aufweist, der höchstens 90%, insbesondere höchstens 80% vorzugsweise höchstens 70% und besonders bevorzugt höchstens 60%, einer maximalen radialen Erstreckung des Förderelements um die Antriebsachse entspricht. Vorzugsweise entspricht der minimale radiale Abstand des Dichtspaltelements zur Antriebsachse insbesondere mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 40% und besonders bevorzugt mindestens 50%, der maximalen radialen Erstreckung des Förderelements um die Antriebsachse. Insbesondere erstreckt sich der minimale radiale Abstand des Dichtspaltelements zur Antriebsachse zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse. Vorzugsweise erstreckt sich der minimale radiale Abstand des Dichtspaltelements zur Antriebsachse von der Innenfläche des Dichtspaltelements zur Antriebsachse. Es kann eine vorteilhaft große Strömungsausnehmung erreicht werden, insbesondere da das die Strömungsausnehmung begrenzende weitere Dichtspaltelement außerhalb der maximalen radialen Erstreckung des Förderelements um die Antriebsachse angeordnet ist. Es kann eine vorteilhaft effektive Zurückführung einer Fluid- und/oder Partikelströmung von der Strömungsausnehmung in den Spiralraum ermöglicht werden, insbesondere da eine hohe Rotationsgeschwindigkeit des Förderelements in einem äußeren Randbereich des Förderelements eine erhöhte Zentrifugalkraft zur Umleitung der Fluid- und/oder Partikelströmung bewirken kann.
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Die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung und/oder die erfindungsgemäße Strömungsmaschine sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung und/oder die erfindungsgemäße Strömungsmaschine zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
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Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung durch eine Mittelebene der Strömungsmaschine,
- 2 eine schematische Detailansicht des Querschnitts der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine in einem Bereich eines Radseitenraums der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung,
- 3 eine schematische Detailansicht des Querschnitts der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine in einem Bereich des Radseitenraums der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung mit Fluidströmungen durch einen Dichtspalt der Strömungsmaschine und
- 4 einen schematischen Querschnitt der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine mit der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung durch eine senkrecht zu der Mittelebene der Strömungsmaschine ausgerichtete Ebene mit beispielhaften Fluidströmungen durch den Dichtspalt der Strömungsmaschine.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist ein Querschnitt durch eine Strömungsmaschine 10 gezeigt. Die Strömungsmaschine 10 ist als eine Kühlmittelpumpe ausgebildet. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen der Strömungsmaschine 10 denkbar. Die Strömungsmaschine 10 weist ein Gehäuse 12, eine Antriebseinheit 14 mit einer Antriebsachse 16, eine um die Antriebsachse 16 angetriebene Fördereinheit 18 zur Förderung eines Fluids, insbesondere eines Kühlmittels, und eine Abscheidevorrichtung 20 auf. Die Fördereinheit 18 ist als eine Radscheibe ausgebildet und umfasst eine Vielzahl von als Schaufeln ausgebildeten Förderelementen 22, wovon insbesondere in den Figuren lediglich ein Förderelement 22 gezeigt ist. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen der Fördereinheit 18 denkbar. Das Gehäuse 12 ist als Teil der Abscheidevorrichtung 20 ausgebildet. Das Gehäuse 12 weist eine Lageraufnahme 24 auf, die eine Lagerachse 26 definiert. Bevorzugt ist die Lageraufnahme 24 um die Lagerachse 26 angeordnet. Die Lagerachse 26 ist innerhalb der Antriebsachse 16 ausgebildet. Insbesondere verläuft der in der 1 gezeigte Querschnitt der Strömungsmaschine 10 durch die Lagerachse 26 und die Antriebsachse 16. Das Gehäuse 12 weist einen Radseitenraum 28 auf, der insbesondere zwischen der Fördereinheit 18, insbesondere dem Förderelement 22, und dem Gehäuse 12, insbesondere Innenwänden des Gehäuses 12, angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Radseitenraum 28 um die Lagerachse 26 und/oder die Lageraufnahme 24 angeordnet. Die Fördereinheit 18 umfasst eine Antriebswelle 30, an der die Förderelemente 22 angeordnet sind. Die Antriebseinheit 14 ist dazu vorgesehen, die Fördereinheit 18 über die Antriebswelle 30 um die Antriebsachse 16 anzutreiben, wobei insbesondere die Förderelemente 22 um die Antriebsachse 16 bewegt werden. Die Förderelemente 22 erstrecken sich von der Antriebswelle 30 aus in den Radseitenraum 28 hinein. Die Antriebswelle 30 und die Antriebseinheit 14 sind zumindest teilweise innerhalb der Lageraufnahme 24 des Gehäuses 12 angeordnet. Die Abscheidevorrichtung 20 umfasst eine Verwirbelungseinheit 32 zu einem Umlenken und/oder einem Verwirbeln zumindest einer Fluid- und/oder Partikelströmung 34. Die Verwirbelungseinheit 32 ist an dem Gehäuse 12 angeordnet. Die Verwirbelungseinheit 32 umfasst eine von einer Wand 36 des Gehäuses 12 begrenzte Strömungsausnehmung 38, welche sich innerhalb des Radseitenraums 28 beabstandet von der Lagerachse 26 erstreckt. Die Verwirbelungseinheit 32 umfasst ein an der Wand 36 des Gehäuses 12 angeordnetes Dichtspaltelement 40, welches dazu vorgesehen ist, zumindest eine durch die Strömungsausnehmung 38 entlang der Lagerachse 26 und/oder zu der Lagerachse 26 hin strömende Fluid- und/oder Partikelströmung 34 umzulenken und/oder zu verwirbeln.
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Die Förderelemente 22 begrenzen jeweils einen Förderkanal 42 zur Förderung des Fluids. Der Förderkanal 42 erstreckt sich von einem zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse 16 angeordneten Fördereingang 44 des Förderkanals 42 bis zu einem zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 16 ausgerichteten Förderausgang 46 des Förderkanals 42 innerhalb des Förderelements 22. Vorzugsweise ist die Fördereinheit 18, insbesondere das Förderelement 22, dazu vorgesehen, eine durch die Strömungsausnehmung 38 und das Dichtspaltelement 40 umgeleitete und/oder verwirbelte Fluid- und/oder Partikelströmung 34 entlang einer Wand 48 der Fördereinheit 18, insbesondere des Förderelements 22, vorzugsweise über eine Zentrifugalkraft durch eine Rotation des Förderelements 22 um die Antriebsachse 16, in die der Antriebsachse 16 abgewandte Richtung 50 zu leiten. Es ist denkbar, dass die Fördereinheit 18, insbesondere die Förderelemente 22, an einer der Strömungsausnehmung 38 zugewandten Seite zumindest ein Fluidleitelement 52 umfasst, welches dazu vorgesehen ist, eine auf die Wand 48 der Fördereinheit 18 geleitete Fluid- und/oder Partikelströmung 34 in eine der Antriebsachse 16 abgewandte Richtung 50 zu leiten. Beispielsweise ist das Fluidleitelement 52 als ein Formteil, als ein Strömungselement, als eine Oberflächenstruktur, als eine Finne und/oder als ein anderes einem Fachmann sinnvoll erscheinendes Fluidleitelement 52 zu einer Umleitung einer Fluid- und/oder Partikelströmung 34 ausgebildet.
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Das Dichtspaltelement 40 ist als ein als Dichtkragen ausgebildetes Formteil ausgebildet. Das Dichtspaltelement 40 ist einstückig mit dem Gehäuse 12 ausgebildet. Das Dichtspaltelement 40 ist, entlang der Lagerachse 26 betrachtet, kreisringförmig ausgebildet. Das Dichtspaltelement 40 ist zumindest größtenteils hohlzylinderförmig ausgebildet. Das Dichtspaltelement 40 weist in einer Ebene, in welcher die Lagerachse 26 angeordnet ist, eine zumindest näherungsweise rechteckige Querschnittsfläche 54 auf. Das Dichtspaltelement 40 ist gleichmäßig um die Lagerachse 26 angeordnet, wobei insbesondere die Querschnittsfläche 54 des Dichtspaltelements 40 entlang einer Umfangsrichtung 56 um die Lagerachse 26 zumindest im Wesentlichen konstant ausgebildet ist. Das Dichtspaltelement 40 weist eine Mittelachse 58 auf, wobei das Dichtspaltelement 40 insbesondere symmetrisch um die Mittelachse 58 ausgebildet ist. Das Dichtspaltelement 40 ist derart angeordnet, dass die Mittelachse 58 des Dichtspaltelements 40 innerhalb der Lagerachse 26 angeordnet ist. Das Dichtspaltelement 40 weist eine Innenfläche 60 und eine Außenfläche 62 auf, welche, insbesondere zumindest teilweise, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Bevorzugt sind die Innenfläche 60 und die Außenfläche 62 des Dichtspaltelements 40, insbesondere zumindest teilweise, zumindest im Wesentlichen parallel zur Lagerachse 26 angeordnet. Die Außenfläche 62 des Dichtspaltelements 40 ist zumindest größtenteils an einer der Lagerachse 26 abgewandten Seite des Dichtspaltelements 40 angeordnet. Die Innenfläche 60 des Dichtspaltelements 40 ist zumindest größtenteils an einer der Lagerachse 26 zugewandten Seite des Dichtspaltelements 40 angeordnet. Das Dichtspaltelement 40 weist eine Dichtspaltfläche 64 auf, welche insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Dichtspaltfläche 64 als ein Kreisring ausgebildet. Insbesondere ist die Dichtspaltfläche 64 durch die Innenfläche 60 und/oder die Außenfläche 62 des Dichtspaltelements 40 begrenzt. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen des Dichtspaltelements 40 denkbar, beispielsweise als ein Dichtring und/oder mit einer von einem Hohlzylinder verschiedenen Form, insbesondere mit einer anderen Anordnung an dem Gehäuse 12.
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Das Gehäuse 12, insbesondere die Wand 36 des Gehäuses 12, welche die Strömungsausnehmung 38 begrenzt, ist derart ausgebildet, dass die Strömungsausnehmung 38, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 betrachtet, strömungsoptimiert ausgebildet ist. Die Wand 36 des Gehäuses 12, welche die Strömungsausnehmung 38 begrenzt, weist, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 betrachtet, eine Kontur 66 auf, welche abgerundet, insbesondere zumindest teilweise elliptisch, ausgebildet ist. Insbesondere ist die Kontur 66 der Wand 36 des Gehäuses 12, welche die Strömungsausnehmung 38 begrenzt, eckenfrei ausgebildet. Die Strömungsausnehmung 38 ist in einem von der Lagerachse 26 beabstandeten Randbereich 68 des Radseitenraums 28 angeordnet. Die Strömungsausnehmung 38 ist fluidtechnisch mit dem Radseitenraum 28 verbunden. Die Strömungsausnehmung 38 erstreckt sich zumindest im Wesentlichen vollständig um die Lagerachse 26. Die Strömungsausnehmung 38 weist, entlang der Umfangsrichtung 56 um die Lagerachse 26 betrachtet, eine Querschnittsfläche 70 auf, die entlang der Umfangsrichtung 56 eine maximale Abweichung von höchstens 5%, vorzugsweise höchstens 3% und besonders bevorzugt höchstens 1%, eines Mittelwerts der Querschnittsfläche 70 der Strömungsausnehmung 38 aufweist. Das Gehäuse 12 weist einen Spiralraum 72 auf, der fluidtechnisch mit dem Radseitenraum 28 und der Strömungsausnehmung 38 verbunden ist. Der Spiralraum 72 erstreckt sich zumindest im Wesentlichen vollständig um die Lagerachse 26. Der Spiralraum 72 ist, entlang der Lagerachse 26 betrachtet, zumindest teilweise schneckenförmig ausgebildet. Der Spiralraum 72 grenzt an den Randbereich 68 des Radseitenraums 28 und/oder an die Strömungsausnehmung 38. Der Spiralraum 72 umfasst zumindest eine Ausgangsöffnung 74 zur Ausgabe des zu bewegenden Fluids (vgl. 4). Der Spiralraum 72 und der Radseitenraum 28 sind über eine Fluidöffnung 76 miteinander verbunden. Die Fluidöffnung 76 weist, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 betrachtet, eine Öffnungsweite 78 auf, die zumindest im Wesentlichen parallel zur Lagerachse 26 ausgerichtet ist. Die Fluidöffnung 76 erstreckt sich zumindest im Wesentlichen vollständig um die Lagerachse 26. Insbesondere ist die Öffnungsweite 78 der Fluidöffnung 76 in zumindest einem Punkt in einer Schnittebene durch die Lagerachse 26, insbesondere zumindest größtenteils entlang der Umfangsrichtung 56, kleiner als eine maximale Längserstreckung 80 des Spiralraums 72 in dem Punkt.
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Insbesondere strömt eine mittels der Fördereinheit 18 bewegte Fluid- und/oder Partikelströmung 34 zumindest teilweise entlang der Wand 36 des Gehäuses 12 von dem Spiralraum 72 in den Radseitenraum 28 und die Strömungsausnehmung 38 in Richtung der Lagerachse 26. Die Fluid- und/oder Partikelströmung 34 ist in den Figuren mit jeweils einem beispielhaften Strömungsverlauf gezeigt. Vorzugsweise ist die Abscheidevorrichtung 20 dazu vorgesehen, die Fluid- und/oder Partikelströmung 34 an einer Fließbewegung von dem Radseitenraum 28 in Richtung der Lagerachse 26 zu hindern. Insbesondere ist die Fluid- und/oder Partikelströmung 34 innerhalb eines mittels der Strömungsmaschine 10 zu bewegenden Fluids ausgebildet. Beispielsweise ist die Fluid- und/oder Partikelströmung 34 als eine Verunreinigung und/oder als Rückstände innerhalb des zu bewegenden Fluids ausgebildet. Vorzugsweise ist die Verwirbelungseinheit 32 dazu vorgesehen, die durch die Strömungsausnehmung 38 entlang der Lagerachse 26 und/oder zu der Lagerachse 26 hin strömende Fluid- und/oder Partikelströmung 34 in eine Richtung 82 umzulenken, die von der Wand 36 des Gehäuses 12 abgewandt ist und/oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Lagerachse 26 und/oder zu einer Längserstreckung des Dichtspaltelements 40 ausgerichtet ist.
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Das Dichtspaltelement 40 begrenzt die Strömungsausnehmung 38 zumindest teilweise. Das Dichtspaltelement 40 ist an der Wand 36 des Gehäuses 12 angeordnet, die die Strömungsausnehmung 38 begrenzt. Die Außenfläche 62 des Dichtspaltelements 40 ist zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 betrachtet in einem Verbindungsbereich 86 des Dichtspaltelements 40 und der Wand 36 des Gehäuses 12, welche die Strömungsausnehmung 38 begrenzt, in einer Ebene mit der Wand 36 des Gehäuses 12, welche die Strömungsausnehmung 38 begrenzt, vorzugsweise bündig, ausgebildet. Die Außenfläche 62 des Dichtspaltelements 40 ist in dem Verbindungsbereich 86 des Dichtspaltelements 40 und der Wand 36 des Gehäuses 12, welche die Strömungsausnehmung 38 begrenzt, abgerundet, insbesondere quer zur Lagerachse 26 ausgerichtet.
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Die Verwirbelungseinheit 32 umfasst ein weiteres Dichtspaltelement 88, das an der Wand 36 des Gehäuses 12 angeordnet ist und die Strömungsausnehmung 38 zumindest teilweise begrenzt. Das weitere Dichtspaltelement 88 ist als ein Formteil ausgebildet. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen des weiteren Dichtspaltelements 88 denkbar. Das weitere Dichtspaltelement 88 ist einstückig mit dem Gehäuse 12 ausgebildet. Das weitere Dichtspaltelement 88 ist, entlang der Lagerachse 26 betrachtet, kreisringförmig ausgebildet. Das weitere Dichtspaltelement 88 ist zumindest teilweise hohlzylinderförmig ausgebildet. Das weitere Dichtspaltelement 88 weist eine Mittelachse 90 auf, wobei insbesondere das weitere Dichtspaltelement 88 derart angeordnet ist, dass die Mittelachse 90 des weiteren Dichtspaltelements 88 innerhalb der Lagerachse 26 angeordnet ist. Das weitere Dichtspaltelement 88 weist eine Innenfläche 92 und eine Außenfläche 94 auf, welche zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Die Innenfläche 92 und die Außenfläche 94 des weiteren Dichtspaltelements 88 sind zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen parallel zur Lagerachse 26 angeordnet. Das weitere Dichtspaltelement 88 weist eine Seitenfläche 96 auf, welche insbesondere quer, vorzugsweise zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen senkrecht, zur Lagerachse 26 angeordnet ist. Die Seitenfläche 96 des weiteren Dichtspaltelements 88 ist durch die Innenfläche 92 und die Außenfläche 94 des weiteren Dichtspaltelements 88 begrenzt. Das weitere Dichtspaltelement 88 ist an der Wand 36 des Gehäuses 12 angeordnet, die die Strömungsausnehmung 38 begrenzt. Die Außenfläche 94 des weiteren Dichtspaltelements 88 ist zumindest größtenteils an einer der Lagerachse 26 abgewandten Seite des weiteren Dichtspaltelements 88 angeordnet. Die Innenfläche 92 des weiteren Dichtspaltelements 88 ist zumindest größtenteils an einer der Lagerachse 26 zugewandten Seite des weiteren Dichtspaltelements 88 angeordnet. Insbesondere ist die Innenfläche 92 des weiteren Dichtspaltelements 88, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 betrachtet, in einem Verbindungsbereich 98 des weiteren Dichtspaltelements 88 und der Wand 36 des Gehäuses 12, welche die Strömungsausnehmung 38 begrenzt, in einer Ebene mit der Wand 36 des Gehäuses 12, welche die Strömungsausnehmung 38 begrenzt, vorzugsweise bündig, ausgebildet. Vorzugsweise ist die Innenfläche 92 des Dichtspaltelements 40 in dem Verbindungsbereich 98 des weiteren Dichtspaltelements 88 und der Wand 36 des Gehäuses 12, welche die Strömungsausnehmung 38 begrenzt, abgerundet, insbesondere quer zur Lagerachse 26 ausgerichtet. Das weitere Dichtspaltelement 88 ist derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass das weitere Dichtspaltelement 88, insbesondere die Außenfläche 94 des weiteren Dichtspaltelements 88, zumindest teilweise den Spiralraum 72 begrenzt. Das weitere Dichtspaltelement 88 ist zwischen dem Radseitenraum 28 und dem Spiralraum 72 angeordnet. Das weitere Dichtspaltelement 88, insbesondere die Seitenfläche 96 des weiteren Dichtspaltelements 88, begrenzt zumindest teilweise die Fluidöffnung 76.
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In 2 ist der Querschnitt der Strömungsmaschine 10 in einem Bereich auf einer Seite der Antriebsachse 16 und/oder der Lagerachse 26 gezeigt. Das Dichtspaltelement 40 weist eine maximale Breite 100 von insbesondere höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm und besonders bevorzugt höchstens 2 mm, auf, die insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 und/oder zur Mittelachse 58 des Dichtspaltelements 40 ausgerichtet ist. Die maximale Breite 100 des Dichtspaltelements 40 beträgt insbesondere mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 1,5 mm und besonders bevorzugt mindestens 2 mm. Die Dichtspaltfläche 64 erstreckt sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 betrachtet zumindest im Wesentlichen vollständig über die maximale Breite 100 des Dichtspaltelements 40. Das Förderelement 22 weist, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 16, eine maximale Quererstreckung 102 auf, die kleiner ist als ein minimaler radialer Abstand 104 des weiteren Dichtspaltelements 88, insbesondere der Innenfläche 92 des weiteren Dichtspaltelements 88, und der Antriebswelle 30. Die maximale Quererstreckung 102 des Förderelements 22 ist größer als ein minimaler radialer Abstand 106 des Dichtspaltelements 40, insbesondere der Innenfläche 60 des Dichtspaltelements 40, und der Antriebswelle 30. Das weitere Dichtspaltelement 88 weist eine maximale Breite 108 von insbesondere höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm und besonders bevorzugt höchstens 2 mm, auf, die insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 und/oder zu der Mittelachse 90 des weiteren Dichtspaltelements 88 ausgerichtet ist. Insbesondere erstreckt sich die Fluidöffnung 76 entlang der maximalen Breite 108 des weiteren Dichtspaltelements 88. Die maximale Breite 108 des weiteren Dichtspaltelements 88 beträgt insbesondere mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 1,5 mm und besonders bevorzugt mindestens 2 mm. Das weitere Dichtspaltelement 88 weist, insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zur Lagerachse 26, eine größere maximale Längserstreckung auf als das Dichtspaltelement 40.
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Das weitere Dichtspaltelement 88 weist zur Lagerachse 26, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 betrachtet, einen minimalen radialen Abstand 110 auf, der größer ist als ein minimaler radialer Abstand 112 des Dichtspaltelements 40 und der Lagerachse 26, wobei die Strömungsausnehmung 38 von der Lagerachse 26 aus betrachtet zwischen dem Dichtspaltelement 40 und dem weiteren Dichtspaltelement 88 angeordnet ist. Die minimalen radialen Abstände 110, 112 des Dichtspaltelements 40 und des weiteren Dichtspaltelements 88 zur Lagerachse 26 erstrecken sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26. Der minimale radiale Abstand 112 des Dichtspaltelements 40 erstreckt sich von der Innenfläche 60 des Dichtspaltelements 40 zur Lagerachse 26. Der minimale radiale Abstand 110 des weiteren Dichtspaltelements 88 erstreckt sich von der Innenfläche 92 des weiteren Dichtspaltelements 88 zur Lagerachse 26. Der minimale radiale Abstand 112 des Dichtspaltelements 40 beträgt mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 50% und besonders bevorzugt mindestens 60% des minimalen radialen Abstands 110 des weiteren Dichtspaltelements 88. Das Dichtspaltelement 40 und das weitere Dichtspaltelement 88 spannen zusammen mit der Wand 36 des Gehäuses 12, welche die Strömungsausnehmung 38 begrenzt, die Strömungsausnehmung 38 innerhalb des Radseitenraums 28 auf.
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Zwei aneinander angrenzende, eine Dichtkante 114 des weiteren Dichtspaltelement 88 ausbildende Außenflächen 92, 94, 96 des weiteren Dichtspaltelements 88, insbesondere die Innenfläche 92, die Außenfläche 94 und/oder die Seitenfläche 96, spannen, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 betrachtet, insbesondere in einem Nahbereich der Dichtkante 114 des weiteren Dichtspaltelements 88, zumindest einen Winkel 118 von weniger als 90°, vorzugsweise weniger als 80° und besonders bevorzugt weniger als 70°, auf. Der von der Seitenfläche 96 des weiteren Dichtspaltelements 88 und der Außenfläche 94 oder der Innenfläche 92 des weiteren Dichtspaltelements 88, insbesondere in dem Nahbereich der Dichtkante 114 des weiteren Dichtspaltelements 88, aufgespannte Winkel 118 ist insbesondere kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 80° und besonders bevorzugt kleiner als 70°. Die Dichtkante 114 des weiteren Dichtspaltelements 88 ist zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 und zumindest im Wesentlichen vollständig um die Lagerachse 26 angeordnet. Die Dichtkante 114 des weiteren Dichtspaltelements 88 ist derart angeordnet, dass zumindest eine von zwei die Dichtkante 114 des weiteren Dichtspaltelements 88 ausbildenden Außenflächen 92, 94, 96, insbesondere die Innenfläche 92, des weiteren Dichtspaltelements 88 zumindest im Wesentlichen parallel zu der Lagerachse 26 ausgerichtet ist.
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Ein zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse 16 ausgerichteter maximaler Abstand 120 zwischen dem Dichtspaltelement 40 und dem Förderelement 22 ist insbesondere kleiner als 2 mm, vorzugsweise kleiner als 1,5 mm und besonders bevorzugt kleiner als 1 mm. Vorzugsweise erstreckt sich der zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse 16 ausgerichtete maximale Abstand 120 zwischen dem Dichtspaltelement 40 und dem Förderelement 22 von der Dichtspaltfläche 64 des Dichtspaltelements 40 zum Förderelement 22, insbesondere zu zumindest einer zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 16 ausgerichteten Fläche 122 des Förderelements 22. Das Dichtspaltelement 40 und das Förderelement 22 sind derart angeordnet, dass zwischen dem Dichtspaltelement 40 und dem Förderelement 22, insbesondere durch den maximalen Abstand 120, ein Dichtspalt gebildet ist. Ein zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 16 ausgerichteter maximaler Abstand 124 zwischen dem weiteren Dichtspaltelement 88 und dem Förderelement 22 ist insbesondere kleiner als 2 mm, vorzugsweise kleiner als 1,5 mm und besonders bevorzugt kleiner als 1 cm. Vorzugsweise erstreckt sich der zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 16 ausgerichtete maximale Abstand 124 zwischen dem weiteren Dichtspaltelement 88 und dem Förderelement 22 von der Innenfläche 92 des weiteren Dichtspaltelements 88 zu einer den Förderausgang 46 umrandenden Seitenfläche 126 des Förderelements 22, wobei insbesondere die Seitenfläche 126 des Förderelements 22 zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse 16 ausgerichtet ist. Das weitere Dichtspaltelement 88 und das Förderelement 22 sind derart angeordnet, dass zwischen dem weiteren Dichtspaltelement 88 und dem Förderelement 22, insbesondere durch den maximalen Abstand 124, ein weiterer Dichtspalt gebildet ist.
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Das weitere Dichtspaltelement 88 ist, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 16 betrachtet, zumindest teilweise innerhalb einer maximalen Längserstreckung 128 des Förderelements 22 angeordnet. Die maximale Längserstreckung 128 des Förderelements 22 ist zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse 16 ausgerichtet. Das weitere Dichtspaltelement 88 ist, zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 16 betrachtet, außerhalb einer maximalen Längserstreckung 130 des Förderausgangs 46 des Förderkanals 42 angeordnet, welche insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse 16 ausgerichtet ist. Die maximale Längserstreckung 130 des Förderausgangs 46 des Förderkanals 42 entspricht zumindest im Wesentlichen der Öffnungsweite 78 der, insbesondere zumindest teilweise von dem weiteren Dichtspaltelement 88 begrenzten, Fluidöffnung 76. Insbesondere ist das Förderelement 22 relativ zur Abscheidevorrichtung 20 derart angeordnet, dass der Förderausgang 46 und die Fluidöffnung 76, in zumindest einer Schnittebene der Strömungsmaschine 10 durch die Antriebsachse 16 betrachtet, von der Antriebsachse 16 aus deckungsgleich hintereinander angeordnet sind. Die Seitenfläche 96 des weiteren Dichtspaltelements 88 ist zumindest teilweise, insbesondere in zumindest einer Schnittebene der Strömungsmaschine 10 durch die Antriebsachse 16 betrachtet, in einer Ebene mit einer den Förderausgang 46 begrenzenden Innenfläche 132 des Förderelements 22 angeordnet. Die den Förderausgang 46 begrenzende Innenfläche 132 des Förderelements 22 ist zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 16 ausgerichtet. Die den Förderausgang 46 begrenzende Innenfläche 132 des Förderelements 22 ist von der Strömungsausnehmung 38 abgewandt angeordnet.
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Das Förderelement 22 weist an einer dem Dichtspaltelement 40 und/oder der Strömungsausnehmung 38 zugewandten Seite in einem Randbereich eine Rundung 134 auf. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Förderelement 22 an der dem Dichtspaltelement 40 und/oder der Strömungsausnehmung 38 zugewandten Seite in dem Randbereich eine Fase aufweist. Die Rundung 134 erstreckt sich zumindest teilweise entlang der Umfangsrichtung 56 um die Antriebsachse 16. Die Rundung 134 ist vorzugsweise an der Seitenfläche 126 des Förderelements 22 angeordnet. Das Förderelement 22 weist zumindest eine Dichtkante 136 auf, die insbesondere von der Seitenfläche 126 und der den Förderausgang 46 begrenzenden Innenfläche 132 des Förderelements 22 begrenzt ist. Die Dichtkante 136 des Förderelements 22 ist zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 16 und entlang der Umfangsrichtung 56 um die Antriebsachse 16 ausgebildet. Die Seitenfläche 126 und die den Förderausgang 46 begrenzende Innenfläche 132 des Förderelements 22 weisen zumindest teilweise, insbesondere in einem Nahbereich um die Dichtkante 136 des Förderelements 22, einen Winkel 138 von insbesondere höchstens 90°, vorzugsweise höchstens 80° und besonders bevorzugt höchstens 70°, auf.
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Das Dichtspaltelement 40 weist zur Antriebsachse 16 den minimalen Abstand 112 auf, der höchstens 90%, insbesondere höchstens 80% vorzugsweise höchstens 70% und besonders bevorzugt höchstens 60% einer maximalen radialen Erstreckung 142 des Förderelements 22 um die Antriebsachse 16 entspricht. Vorzugsweise entspricht der minimale Abstand 112 des Dichtspaltelements 40 zur Antriebsachse 16 insbesondere mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 40% und besonders bevorzugt mindestens 50%, der maximalen radialen Erstreckung 142 des Förderelements 22 um die Antriebsachse 16. Insbesondere erstreckt sich der minimale Abstand 112 des Dichtspaltelements 40 zur Antriebsachse 16 zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse 16. Vorzugsweise erstreckt sich der minimale Abstand 112 des Dichtspaltelements 40 zur Antriebsachse 16 von der Innenfläche 60 des Dichtspaltelements 40 zur Antriebsachse 16.
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In den 3 und 4 ist eine beispielhafte Fluid- und/oder Partikelströmung 34 durch die Strömungsmaschine 10 gezeigt. In der 3 ist die Strömungsmaschine 10 analog zu der 2 als ein durch die Lagerachse 26 und die Antriebsachse 16 verlaufender Querschnitt gezeigt. In der 4 ist die Strömungsmaschine 10 in einer zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 und der Antriebsachse 16 ausgerichteten Querschnittsebene gezeigt. Die Fördereinheit 18 ist dazu vorgesehen, die Fluid- und/oder Partikelströmung 34 durch den Förderkanal 42 in den Radseitenraum 28 und/oder den Spiralraum 72 zu bewegen. Eine sich aus dem Spiralraum 72 und/oder dem Förderkanal 42 in die Strömungsausnehmung 38 bewegende Fluid- und/oder Partikelströmung 34 ist und eine sich aus der Strömungsausnehmung 38 in den Spiralraum 72 und/oder den Förderkanal 42 bewegende Fluid- und/oder Partikelströmung 34 sind abhängig von einem Volumen, insbesondere einer Querschnittsfläche des Spiralraums 72 an einer Stelle um die Lagerachse 26. Vorzugsweise weist der Spiralraum 72 entlang der Umfangsrichtung 56 um die Lagerachse 26 die zumindest im Wesentlichen gleichbleibende maximale Längserstreckung 80 auf, wobei sich insbesondere eine maximale Quererstreckung 148 des Spiralraums 72, die zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse 26 ausgerichtet ist, entlang der Umfangsrichtung 56 um die Lagerachse 26 ändert. Ist die maximale Quererstreckung 148 des Spiralraums 72 größer als ein Grenzwert 150 der maximalen Quererstreckung 148 (vgl. 4), bewegt sich die Fluid- und/oder Partikelströmung 34 aus der Strömungsausnehmung 38 in den Spiralraum 72 und/oder den Förderkanal 42. Ist die maximale Quererstreckung 148 des Spiralraums 72 kleiner als der Grenzwert 150 der maximalen Quererstreckung 148 (vgl. 4), bewegt sich die Fluid- und/oder Partikelströmung 34 aus dem Spiralraum 72 und/oder dem Förderkanal 42 in die Strömungsausnehmung 38. Vorzugsweise ist die Abscheidevorrichtung 20 dazu vorgesehen, die Fluid- und/oder Partikelströmung 34 aus dem Spiralraum 72 durch die Ausgangsöffnung 74 aus der Strömungsmaschine 10 zu bewegen.
