EP3962659A1 - Cyclone - Google Patents

Cyclone

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Publication number
EP3962659A1
EP3962659A1 EP20723344.6A EP20723344A EP3962659A1 EP 3962659 A1 EP3962659 A1 EP 3962659A1 EP 20723344 A EP20723344 A EP 20723344A EP 3962659 A1 EP3962659 A1 EP 3962659A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
liquid
longitudinal axis
guide body
jacket
Prior art date
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Pending
Application number
EP20723344.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Ludwig
Florian Michaelis
Roman Kraus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Woco Industrietechnik GmbH
Original Assignee
Woco Industrietechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Woco Industrietechnik GmbH filed Critical Woco Industrietechnik GmbH
Publication of EP3962659A1 publication Critical patent/EP3962659A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/06Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/14Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
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    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a centrifugal separator for separating a liquid from a liquid-laden stream.
  • the centrifugal separator is preferably used to separate liquid water from a water-laden stream, in particular a water-laden product stream of a fuel cell.
  • the invention also relates to a fuel cell system for a motor vehicle, comprising a fuel cell and a centrifugal separator arranged in a line system carrying water particles.
  • the centrifugal separator can also be referred to as a liquid separator or a water separator.
  • Water separators in fuel cell systems are used in particular to regulate the water balance in the fuel cell system.
  • water can be separated from a product stream of a fuel cell in order to be able to return unused starting materials such as hydrogen and / or oxygen to the fuel cell.
  • the separated water can be used, for example, to humidify the educt-air flow in order to protect the ion exchange membrane of the polymer electrolyte fuel cells from drying out.
  • water separators can be connected between the fuel cell and the burner in order to reduce the water content of the streams supplied to the burner.
  • water separators can also be connected downstream of a burner in order to recover the water that is produced.
  • the separated water for humidifying streams, it can also be fed to an evaporator for generating water vapor for a steam reformer or a water-gas shift reactor for converting methanol into hydrogen.
  • active separators additional energy is applied to the liquid flow in order to achieve increased separation efficiency.
  • a paddle wheel can be driven by a motor, which sets the liquid-laden stream in a rotational movement. The resulting centrifugal force separates the liquid from the stream.
  • passive separators on the other hand, the separation is effected in particular via the geometric configuration of the separator.
  • a liquid-laden flow is set in rotation through the shape of the cyclone separator in order to apply a centrifugal force to the liquid.
  • a centrifugal force to the liquid.
  • DE 101 20 018 Ai presents a water separator with which the space requirement of a water separator is to be reduced.
  • a swirl device with several arc-shaped blades extending helically around a central shaft is provided in an inlet pipe of a water separator, which set the water-laden flow in a whirling motion and thereby drive the water centrifugally out of the water-laden flow onto the wall of the inlet pipe.
  • the water separated in this way flows along the wall of the inlet pipe through a gap between the inlet pipe and an outlet pipe into a collecting container.
  • a centrifugal separator for separating a liquid from a liquid-laden flow, which comprises a flow guide body extending along a longitudinal axis with a concave-shaped conical surface that widens in the longitudinal axis flow direction around the liquid-laden flow flowing towards the flow guide body in the radial direction to redirect to the longitudinal axis.
  • a centrifugal separator is preferably to be understood as a liquid separator, particularly preferably a water separator.
  • the liquid-loaded stream is to be understood in particular as a liquid-loaded gas stream.
  • the stream preferably comprises air, in particular oxygen, and / or gases, such as hydrogen, which release energy through a reaction with oxygen.
  • air in particular oxygen
  • gases such as hydrogen
  • These can be combustion processes in which the combustion gas releases thermal energy by reacting with oxygen.
  • it is preferably hydrogen which, by reacting with oxygen in a fuel cell, releases electrons which are diverted in such a way that an electric current is generated.
  • the liquid-laden flow includes a liquid with which the gas flow is charged.
  • the liquid is liquid water, which is formed in particular when hydrogen reacts with oxygen in the fuel cell.
  • the separation of the liquid from the liquid-laden stream is to be understood in particular to mean that the liquid portion in the liquid-laden stream is reduced. It is clear that this does not necessarily mean that all liquids are separated from the liquid-laden stream.
  • the term separating is used analogously to the term separating.
  • the liquid is to be understood in particular as a multiplicity of liquid particles, in particular a liquid particle flow.
  • the centrifugal separator is preferably used in liquid-laden flows in which the liquid or the liquid particles are water or water particles.
  • the liquid-laden stream comprises in particular the liquid and a gas stream that is loaded with the liquid.
  • the gas flow can, for example, be an air flow, an oxygen flow and / or an educt flow, such as a flow of combustion gases or hydrogen.
  • the gas flow is the product flow of a fuel cell.
  • the gas stream particularly preferably comprises oxygen and hydrogen.
  • the liquid-laden stream preferably comprises oxygen, hydrogen and water particles.
  • the centrifugal separator is preferably designed to remove liquids from a liquid-laden stream with a volume flow of at least 50 1 / min, 100 1 / min, 200 1 / min or 400 1 / min, particularly preferably from 600 1 / min to 1000 1 / min, to be deposited.
  • the centrifugal separator should be designed in such a way that it can separate a substantial part of the liquid from the liquid-laden flow with such volume flows.
  • an essential part is to be understood as meaning in particular at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90% of the liquid with which the stream is charged.
  • the separation of the liquid from a liquid-laden stream is particularly preferably to be understood as a separation of 99% of the liquid from the liquid-laden stream.
  • the centrifugal separator is preferably a passive centrifugal separator.
  • a passive centrifugal separator is to be understood in particular as a separator in which the separation of the liquid from the liquid-laden stream takes place essentially via the geometric configuration of the separator.
  • the passive centrifugal separator is preferably free of a drive, such as a motor, via which the centrifugal separator is driven in order to achieve the separation of the liquid from the liquid-laden stream. In this way, in particular, the installation space required for the deposition can be reduced. Furthermore, in particular the costs, for example acquisition costs and maintenance costs, can thereby be reduced.
  • the flow guide body is used in particular to apply a centrifugal force (centrifugal force) to the liquid-laden flow in order to separate the liquid from the liquid-laden flow.
  • a centrifugal force centrifugal force
  • the liquid-laden stream is directed through the concave-shaped conical surface onto a trumpet-funnel-like or stalactite-like path, which generates a radial force component directed in particular orthogonally to the conical surface, which in particular separates the liquid from the liquid-laden stream.
  • the trumpet-funnel-like path onto which the liquid-laden stream is deflected is to be understood in particular as the fact that a stream flowing towards the conical surface in the direction of the longitudinal axis is fanned out in the radial direction and is set into a rotary movement by the concavity of the conical surface.
  • the Rotary movement of the liquid-laden stream in particular about an axis extending annularly around the longitudinal axis.
  • the concavely shaped conical jacket surface preferably extends in the radial direction over at least 40%, 60%, 80% or 90% of the flow guide body. It has surprisingly been found that the rotary movement of the liquid-laden flow generated by the measure according to the invention about the axis of rotation extending in a ring around the longitudinal axis can achieve a higher degree of separation than the known flow guide bodies. Furthermore, it has been found that the measure according to the invention can reduce the installation space required for the separation, in particular in the direction of the longitudinal axis of the flow.
  • the longitudinal axis flow direction is to be understood in particular as the flow direction of the liquid-laden flow along the longitudinal axis of the flow guide body.
  • the longitudinal axis flow direction is aligned parallel to the longitudinal axis and points from the upstream end of the flow guide body in the direction of the downstream end of the flow guide body.
  • the conical surface preferably the flow guide body
  • the conical surface is designed to be rotationally, preferably rotationally symmetrical.
  • the conical surface is preferably designed to be rotationally symmetrical to the longitudinal axis. It should be clear that a rotationally symmetrical design does not necessarily mean an ideal rotational symmetry. Small deviations from the rotational symmetry, for example due to manufacturing inaccuracies or due to assembly projections, should not stand in the way of the rotational symmetry of the conical surface or the flow guide body.
  • the surface of the conical surface that is decisive for the deflection of the fluid-laden flow should, however, preferably be essentially rotationally symmetrical.
  • the rotationally shaped circumferential conical surface is preferably to be understood as meaning that the circumferential conical surface extends in the shape of a trumpet funnel or stalactite along an axis of rotational symmetry, in particular the longitudinal axis.
  • a trumpet funnel-shaped conical jacket surface is to be understood in particular as a conical jacket surface which, starting from an upstream circumference, widens radially in the direction of the longitudinal axis of flow to a downstream circumference.
  • Opposite is under one Stalactite-shaped conical lateral surface is to be understood, in particular, that it essentially widens starting from the longitudinal axis in the longitudinal axis flow direction radially to a downstream circumference.
  • the downstream perimeter is preferably at least 1.5 times, 2 times, 2.5 times, 3 times or 4 times larger than the upstream perimeter.
  • a conical surface whose downstream circumference is at least 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times or 10 times as large as its upstream circumference should be viewed as a stalactite-shaped conical surface.
  • the concavely shaped conical surface forms at least one arcuate section in cross section, preferably over an angle of at least 15 0 , 3o 0 , 45 0 , 6o ° or 75 0 , with preferably two arc sections extending in cross section, in particular mirror-symmetrically to the longitudinal axis are formed.
  • the cross section is to be understood in particular as a central section through the flow guide body in a plane extending in the radial direction and in the longitudinal axis flow direction.
  • the indication of the angle of the curved section should not be understood to mean that the curved section must have a constant curvature.
  • the radius of curvature of the curved section decreases in the direction of longitudinal axis flow.
  • the specified preferred angle ranges are measured between the longitudinal axis and a tangent at the downstream end of the conical surface, the angle being measured starting from the longitudinal axis in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction up to the tangent. This angle is particularly preferably between 80 and 90 °.
  • the flow guide body has at least one, preferably 2 to 20, 4 to 18, 6 to 16 or 8 to 14, guide vanes for deflecting the flow flowing towards the longitudinal axis in the circumferential direction to the longitudinal axis.
  • This preferred embodiment provides, in addition to the centrifugal force component as a result of the deflection in the radial direction, a further centrifugal force component as a result of the deflection of the liquid-laden flow in the circumferential direction to the longitudinal axis.
  • the degree of separation of the centrifugal separator can in particular be increased.
  • the guide vanes set the liquid-laden flow in a rotational movement about the longitudinal axis.
  • the guide vanes preferably extend rotationally symmetrically around the longitudinal axis.
  • the at least one guide vane is curved in the circumferential direction about the longitudinal axis and preferably has a radius of curvature which decreases in the radial direction.
  • the at least one guide vane connects orthogonally to the conical surface.
  • the at least one guide vane preferably protrudes from the conical surface in the direction opposite to the direction of flow in the longitudinal axis.
  • the at least one guide vane extends along the conical surface in the radial direction and in the circumferential direction.
  • the combination of the guide vanes and the conical surface causes the liquid-laden flow to be subdivided into several partial flows, which are limited by the conical surface and by two guide vanes adjacent in the circumferential direction. This means that the partial flows have an increased separation surface, which again increases the degree of separation.
  • the at least one guide vane and the conical surface are arranged in such a way that partial flows flowing between the guide vanes of the conical surface are guided along a flow channel which is curved in the circumferential direction, the circumferential extension of which widens in the radial direction, and / or the extension of which increases along the longitudinal axis in the longitudinal axis flow direction .
  • concave this always means the surface around which the liquid-laden stream flows. Both surfaces with a concave flow and surfaces with a convex flow can cause a flow to rotate.
  • the centrifugal force that arises is directed at the concave-shaped surfaces, so that the liquid separated by the centrifugal force is driven in the direction of the concave-shaped surface from which it can be drained.
  • the radial force is directed away from the surface in the case of a convex surface, so that the separated water is driven away from the surface and separate drainage devices may have to be provided, which in turn can increase the space required for the separation.
  • the centrifugal separator further comprises a liquid conduction jacket which surrounds the flow guide body and extends along a jacket axis for conveying the separated liquid, wherein preferably the liquid guide jacket is partially hollow cylinder and / or the jacket axis extends along, preferably parallel, the longitudinal axis and / or has in sections a concave-shaped funnel jacket surface which widens in the direction of the longitudinal axis flow.
  • the jacket axis of the liquid guide jacket preferably corresponds to the longitudinal axis of the flow guide body.
  • the liquid conduction jacket is particularly preferably designed to be rotationally, preferably rotationally symmetrical.
  • the liquid guide jacket preferably completely surrounds the flow guide body in the circumferential direction.
  • the liquid guide jacket and the flow guide body, in particular the conical jacket surface overlap in the radial direction.
  • the radial outer area of the conical jacket surface particularly preferably protrudes into the radial inner area of the liquid conducting jacket.
  • the overlap between the deflection body and the liquid guide jacket in the radial direction is preferably at least 5%, 10% or 20% and / or at most 40%, 50% or 60% of the total extent of the deflection body in the radial direction.
  • the radial outer section of the conical jacket surface is preferably spaced apart from the radial inner section of the liquid conducting jacket in the direction of longitudinal axis flow.
  • the flow guide body is particularly preferably connected to the radial inner section of the liquid guide jacket via a radial outer section of the at least one guide vane.
  • the connection between the flow guide body and the liquid guide jacket can be made, for example, in a form-fitting, cohesive or force-fitting manner.
  • the flow guide body and liquid guide jacket are preferably matched to one another in such a way that an annular flow channel is formed between the radial outer section of the flow guide body and the liquid guide jacket, in which the flow leaving the flow guide body can rotate about the jacket axis and / or can rotate in a rotational movement about an axis extending annularly around the jacket axis.
  • the liquid conducting jacket preferably has a concave-shaped funnel jacket surface which widens in the direction of the longitudinal axis of the flow.
  • the conical surface of the flow guide body the outer surface of which, viewed in the radial direction, is flowed against by the liquid-laden stream
  • the inner surface of the funnel jacket surface viewed in the radial direction
  • the concavely shaped funnel jacket surface is preferably arranged downstream of the flow guide body, so that the flow leaving the flow guide body is deflected once more by the concavely shaped funnel jacket surface, in particular is deflected into a rotary movement around an axis that extends in particular in a ring around the jacket axis.
  • the centrifugal force generated in the process is directed in particular at the concave-shaped funnel jacket surface, so that separated liquid is driven in particular against the funnel jacket surface from which it can be derived.
  • the radius of curvature of the concavely shaped funnel jacket surface preferably increases in the direction of the longitudinal axis flow.
  • the radial outer area of the conical outer surface and the radial inner area of the funnel outer surface run essentially parallel to one another in sections and / or delimit the flow channel, which extends annularly around the lateral axis and / or the longitudinal axis, between the flow guide body and the liquid guide jacket.
  • the annular flow channel between the flow guide body and the liquid guide jacket is preferably subdivided by the guide vanes of the liquid guide jacket into a plurality of flow channel sections which are arranged in particular equidistant from one another in the circumferential direction.
  • the flow channel sections are preferably delimited in the circumferential direction by the guide vanes of the liquid conduction jacket and / or in the longitudinal axis flow direction by the conical jacket surface and the funnel jacket surface.
  • the liquid conduction jacket serves on the one hand to collect and divert separated liquid which is discharged downstream from the deflecting body, and on the other hand to separate what is still in the flow downstream of the deflecting body Liquid. This combination of functions can in particular increase the degree of separation and / or reduce the installation space required for the separation.
  • the liquid guide jacket has at least one, preferably 2 to 20, 4 to 18, 6 to 16 or 8 to 14, guide vanes for deflecting the flow flowing towards the liquid guide jacket in the circumferential direction to the jacket axis.
  • guide vanes for deflecting the flow flowing towards the liquid guide jacket in the circumferential direction to the jacket axis.
  • the flow guide body and the liquid jacket are preferably arranged relative to one another in such a way that the liquid-laden flow is deflected into an S-shaped course.
  • the conical jacket surface and the funnel jacket surface delimit an S-shaped channel in cross section, which preferably widens radially in the direction of the longitudinal axis flow.
  • the S-shaped channel extends first along the longitudinal axis in the longitudinal axis flow direction, describes a curved course in the radial direction up to the apex of the S-shaped course, in particular in the direction of the liquid duct, describes a curved course in the longitudinal axis flow direction downstream of the apex and finally goes into over a course extending in particular in the direction of longitudinal axis flow.
  • the at least one guide vane connects orthogonally to the liquid guide jacket and / or protrudes from the liquid guide jacket in the direction opposite to the radial direction and / or extends along the liquid guide jacket in the longitudinal axis flow direction and in the radial direction.
  • the guide vanes of the liquid guide jacket extend helically around the jacket axis.
  • the guide vanes preferably extend in the radial direction, as a result of which, in particular, a greater angle of curvature can be achieved with a constant longitudinal extension and constant radius of curvature.
  • the degree of separation can again be increased and / or the length of the centrifugal separator can be increased while the degree of separation remains the same be reduced.
  • the extension of the guide vanes in the radial direction is particularly preferably achieved in that the guide vanes are aligned orthogonally on the concavely shaped funnel jacket surface.
  • the centrifugal separator comprises a feed line feeding the liquid-laden stream along a feed axis to the flow guide body and a discharge line discharging the liquid-discharged stream from the flow guide body along a discharge axis.
  • the feed axis and / or the at least 30 Abpublishedachse 0, inclined 45 degrees or 6o ° to the longitudinal axis of the flow extends.
  • the feed axis and / or the discharge axis particularly preferably extends orthogonally to the longitudinal axis.
  • the feed axis and the discharge axis extend parallel to one another and are particularly preferably offset from one another in the direction of longitudinal axis flow.
  • the inclined arrangement of the feed axis and / or the discharge axis in relation to the longitudinal axis of the flow guide body has the particular effect that the liquid-laden flow is also deflected upstream and downstream of the flow guide body, in particular set in rotary motion, and is thus subjected to a centrifugal force. Due to the inclination of both the feed axis and the discharge axis to the longitudinal axis, the liquid-laden flow is deflected in particular in a further S-shaped course, with the apex of the further S-shaped course in particular in the area of the flow guide body.
  • the supply line and the discharge line are preferably tubular.
  • the feed line and / or the discharge line have a deflection area at their end facing the flow guide body, via which the flow is deflected from its course along the feed axis into a course along the longitudinal axis and / or from the course along an axis inclined with respect to the discharge axis in a course is directed along the discharge axis.
  • the deflection section of the feed line and / or the discharge line is preferably angled by 60 ° to 120 °, particularly preferably by 80 ° to 100 ° or by 90 °, relative to the feed axis or the discharge axis.
  • the feed line merges into the liquid conduction jacket in the direction of longitudinal axis flow, in particular designed in one piece with the Liquidleitmantel. Furthermore, it is preferred that the supply line and the discharge line are formed in one piece.
  • the S-shaped flow path between the flow guide body and the liquid guide jacket is preferably inclined with respect to the S-shaped path between the supply line and discharge line, in particular by 20 ° to 160 °, 40 ° to 140 °, 60 ° to 120 °, 80 ° to 100 ° or 90 ° inclined.
  • the centrifugal separator further comprises a collecting basin for collecting the separated liquid.
  • the collecting basin is preferably arranged downstream of the flow guide body.
  • the collecting basin is arranged under the flow guide body in the direction of gravity.
  • the collecting basin has a liquid outlet for dispensing the separated liquid to the environment or to a liquid circuit.
  • the liquid outlet is preferably arranged in the direction of gravity in the lower area, in particular at the deepest point, of the collecting basin.
  • the separated liquid is discharged from the centrifugal separator via the collecting basin, preferably via the liquid outlet.
  • the collecting basin is arranged in the direction of gravity below the liquid conducting jacket.
  • the collecting basin is preferably arranged downstream of the supply line and / or upstream of the discharge line.
  • the centrifugal separator is preferably sealed off from the environment via a housing.
  • the housing particularly preferably comprises a flow inlet, a flow outlet and / or a liquid outlet.
  • the flow access is preferably formed by the supply line, the flow outlet by the discharge line and the liquid outlet by the collecting basin.
  • the housing preferably comprises two housing halves, one housing half being formed by the supply line, the discharge line and / or the liquid conduction jacket and / or the other housing half being formed by the collecting basin.
  • the collecting basin preferably has a drainage slope which is inclined in the direction of gravity and via which the separated liquid is discharged in the direction of the liquid outlet, in particular driven by the force of gravity. Especially preferably, the drainage slope by at least 5 0, 15 0 ° or io and / or at most 6o °, 50 °, 40 ° or 30 ° inclined from the horizontal in the direction of gravity is.
  • the collecting basin is preferably offset downwards in the direction of gravity to the feed line and / or to the discharge line, so that the flow in particular is deflected at the transition from the supply line to the catch basin and / or at the transition from the catch basin to the discharge line.
  • the current is preferably deflected in such a way that a gravitational force is applied to it, so that the degree of separation of the centrifugal separator is further increased.
  • a centrifugal separator for separating a liquid from a liquid-laden flow, which has a flow guide body extending along a longitudinal axis and at least one guide vane curved with an inconstant radius of curvature around the longitudinal axis for deflecting a stream flowing towards the at least one guide vane in the longitudinal axis flow direction having in the circumferential direction to the longitudinal axis.
  • the centrifugal separator according to the second aspect of the invention can in particular be designed according to the centrifugal separator according to the first aspect of the invention and vice versa.
  • the flow guide body according to the second aspect of the invention can have a concavely shaped conical surface according to the first aspect of the invention.
  • the flow guide body according to the first aspect of the invention can have at least one guide vane according to the second aspect of the invention which is curved with an inconstant radius of curvature.
  • An inconstant radius of curvature can in particular be understood to mean a radius of curvature which changes in the flow direction, in particular in the longitudinal axis flow direction or in the radial direction.
  • the at least one guide vane can extend from a flow receiving section to a flow output section.
  • an inconstant radius of curvature can in particular be understood to mean a radius of curvature which changes from the flow receiving section to the flow output section.
  • the fact that the at least one guide vane is curved around the longitudinal axis can in particular mean that the at least one guide vane curves spirally around the longitudinal axis, in particular with the guide vane moving away from the longitudinal axis in the flow direction, in particular in the radial direction.
  • the at least one guide vane curves around the longitudinal axis, that the at least one guide vane curves helically around the longitudinal axis, the radius of curvature corresponding to the pitch of the helix.
  • the flow guide body preferably has a conical surface area that widens in the longitudinal axis flow direction, from which the at least one guide vane protrudes, in particular protrudes in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction.
  • the at least one guide vane extends along the axial extension of the conical surface in the direction of the longitudinal axis of flow.
  • the guide vane extends in the radial direction along the radial extent of the conical surface area.
  • the at least one guide vane is curved in the circumferential direction about the longitudinal axis.
  • the at least one guide vane extends from a flow receiving section at the upstream end of the flow guiding body in the axial direction and in the radial direction to a flow output section at the downstream end of the flow guide body, in particular the radius of curvature changing from the flow receiving section to the flow output section.
  • the radius of curvature changes, in particular reduced, in the flow direction, in particular in
  • the at least one guide vane extends in the flow direction from a flow receiving section to the flow output section.
  • the radius of curvature is reduced from the flow receiving section to the flow output section.
  • the direction of flow is to be understood in particular as the direction in which the liquid-laden stream flows along the flow guide body.
  • the flow direction can correspond to the longitudinal axis flow direction.
  • the flow direction in the preferred embodiment, in which the flow guide body has a conical surface, can be a direction superimposed by the longitudinal axis flow direction and the radial direction.
  • the flow direction can extend along the conical surface, in particular along the concavely shaped conical surface, in particular in the shape of a trumpet funnel or stalactite.
  • the at least one guide vane can extend in the flow direction from a flow receiving section to a flow output section.
  • the radius of curvature from the flow receiving section to the flow discharge section by at least 30%, 45% or 60%.
  • the radius of curvature on the flow receiving section can be at least 70%, 80% or 90% of the extent of the at least guide vane transversely, in particular orthogonally, to the longitudinal axis.
  • the radius of curvature at the flow discharge section can be at most 60%, 50% or 40% of the extent of the at least one guide vane transversely, in particular orthogonally, to the longitudinal axis.
  • the flow receiving section of the guide vane can in particular be understood to mean the section of the guide vane on which the liquid-laden flow impinges on the at least one guide vane in the longitudinal axis flow direction.
  • the at least one guide vane can extend in the flow direction, in particular starting from a guide nose.
  • the flow receiving section of the at least one guide vane can be the section which directly adjoins the guide nose in the direction of flow.
  • the flow receiving section can be the section along which the first 5%, 10% or 20% of at least its guide vane extend in the direction of flow.
  • the flow discharge section of the guide vane can in particular be understood to mean the section of the guide vane at which the liquid-discharged flow and / or the separated liquid leaves the guide vane in the direction of flow.
  • the flow discharge section can be the section along which the last 5%, 10% or 20% of the at least one guide vane extend in the direction of flow.
  • the flow discharge section can be formed on the axial end section of the flow guide body that is widened in the radial direction and / or the flow receiving section can be formed on the axial start section, in particular the guide nose, of the flow guide body which is narrow in the radial direction.
  • the radius of curvature on the respective flow receiving section and / or on the flow discharge section can in particular be determined in that the radius of curvature is averaged over the respective section.
  • the radius of curvature can be averaged over this area. In this way, the radius of curvature of the flow receiving section can be averaged analogously.
  • the flow guide body has a conical surface area which widens in the direction of the longitudinal axis, in particular a concave surface, which is designed in particular according to the first aspect of the invention.
  • the at least one guide vane protrudes from the flow guide body, in particular protrudes in the direction opposite to the direction of the longitudinal axis of the flow.
  • the at least one guide vane extends in the radial direction from a flow receiving section to a flow output section.
  • the at least one guide vane is curved in the circumferential direction about the longitudinal axis. Alternatively or additionally, the radius of curvature becomes smaller in the radial direction.
  • the at least one guide vane protrudes in the opposite direction to the longitudinal axis flow direction by at least 10%, 20%, 30% or 35% of the radial extent of the at least one guide vane.
  • the protruding part of the guide vane defines a window cross-section at which the separated water can be released. It has been found that the separation rate of the liquid can be increased by enlarging this window cross-section. In particular, it has been found that when the liquid-laden flows to be expected are larger, the window cross-section can be enlarged in order to increase the separation rate. It has also been found that the number of guide vanes can be reduced by maintaining the degree of separation by increasing the window cross-section.
  • the at least one guide vane has at least 2, 4, 6, 8 or 10 guide vanes. Alternatively or additionally, the at least one guide vane has at most 12, 15, 20, 25, 30 or 35 guide vanes. In one embodiment, the guide vanes are distributed in particular at equidistant intervals in the circumferential direction around the longitudinal axis. Alternatively or additionally, the distance increases in the circumferential direction between adjacent guide vanes in the radial direction. It has been found that, in order to achieve a high degree of separation, the number of guide vanes can be matched to the diameter of the flow guide body. In particular, the number of guide vanes can be increased as the diameter of the flow guide body increases.
  • the diameter of the flow guide body can be understood to mean the diameter of the flow guide body at its widened end section.
  • the guide vanes can merge upstream of the respective flow receiving section of the guide vanes into a structure that is closed in the circumferential direction, in particular into a guide nose.
  • a structure that is closed in the circumferential direction is to be understood in particular to mean that there is no distance between the guide vanes in the circumferential direction in this area.
  • the closed structure can turn out as a cylinder in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction and then in particular as a cylinder in the longitudinal axis flow direction opposite direction tapering especially concavely curved cone extend.
  • a third aspect of the invention relates to a centrifugal separator for separating a liquid from a liquid-laden flow with a flow guide body extending along a longitudinal axis to accelerate a liquid-laden flow flowing in the longitudinal axis direction of flow onto the flow guide body in the radial direction, a drainage chamber formed radially on the outside of the flow guide body with a liquid passage opening discharge the separated liquid in the radial direction into the drainage chamber and a baffle wall that extends opposite to the direction of gravity from the flow guide body to the liquid passage opening in order to drive the separated liquid opposite to the direction of gravity from the flow guide body to the liquid passage opening.
  • the centrifugal separator according to the third aspect of the invention can be designed according to the centrifugal separator according to the first aspect and / or the second aspect of the invention and vice versa.
  • the flow guide body of the centrifugal separator can be designed according to the first aspect of the invention.
  • the flow guide body can have at least one guide vane according to the second aspect of the invention.
  • the liquid-laden flow can be accelerated in the radial direction by means of a concavely shaped conical surface of the flow guide body.
  • the liquid-laden flow can be accelerated in the radial direction by at least one guide vane curved about the longitudinal axis.
  • the liquid-laden flow can be deflected in the circumferential direction around the longitudinal axis, so that the centrifugal force that arises accelerates the liquid-laden flow in the radial direction.
  • the drainage chamber can in particular extend in the circumferential direction around the flow guide body.
  • the drainage chamber can extend in a cylindrical shape from the liquid passage opening to a liquid outlet opening, in particular to a collecting basin.
  • the drainage chamber can extend from the liquid passage opening formed in the gravitational direction above the flow guide body in the gravitational direction to the liquid outlet opening.
  • the liquid outlet opening in Direction of gravity at least at the level of the flow guide body, in particular below the flow guide body.
  • the longitudinal axis of the flow guide body is inclined by less than 30 0 , 15 0 or 5 0 with respect to the axis of gravity.
  • the flow guide body is oriented such that the longitudinal axis flow direction upstream and / or downstream of the flow guide body is oriented opposite to the direction of gravity in order to flow through the flow guide body opposite to the direction of gravity.
  • the staggered arrangement of the liquid passage opening in the opposite direction to the direction of gravity relative to the flow guide body in connection with the baffle wall arranged between the flow guide body and the liquid passage opening can increase the degree of separation of the liquid. This can in particular be due to the fact that the acceleration of the liquid-laden flow in the radial direction also causes the liquid to be separated off downstream of the flow guide body.
  • the liquid passage opening is formed at a distance from the flow guide body in the direction opposite to the direction of gravity, in particular at a distance from the flow discharge section of the flow guide body.
  • the flow discharge section of the flow guide body can in particular be the section of the flow guide body at which the liquid-charged flow and / or the separated liquid leaves the flow guide body in the direction of flow.
  • the flow discharge section can be formed by the widened end section of the flow guide body in the longitudinal axis flow direction.
  • the flow discharge section can be formed by the axial end section in the direction of longitudinal axis flow of the at least one guide vane.
  • the liquid passage opening is spaced in the direction opposite to the direction of gravity by at least 20%, 40%, 60%, 80% or 100% of the extent of the flow guide body in the longitudinal axis flow direction from the flow guide body, in particular from the flow discharge section of the flow guide body.
  • the baffle wall extends in the opposite direction to the direction of gravity from the flow discharge section at least as far as the liquid passage opening.
  • the baffle wall extends in the gravitational direction at least along 20%, 40%, 60% or 80% of the axial extension of the flow guide body.
  • the baffle wall extends in the gravitational direction starting from the flow discharge section along at least 20%, 40%, 60% or 80% of the axial extension of the at least one guide vane.
  • the baffle extends around a less than 30 °, 15 0 5 0 or relative to the longitudinal axis inclined baffle axis.
  • the baffle wall axis extends parallel, in particular coaxially, to the longitudinal axis.
  • the baffle wall extends in the shape of a rotation, in particular a hollow cylinder, in particular a hollow cylinder, with a diameter that increases in the opposite direction to the direction of gravity, around the baffle wall axis and / or around the longitudinal axis.
  • the baffle wall extends in the radial direction at a distance from the flow guide body.
  • the baffle wall extends in the radial direction at a distance from the flow guide body around the longitudinal axis and / or around the baffle wall axis in such a way that a flow channel is formed which is delimited in the radial direction on the inside by the flow guide body and on the outside by the baffle wall, in which the liquid flows in the radial direction on the outside over the baffle wall the liquid passage opening can be discharged and the liquid-discharged stream can be discharged in the radial direction on the inside to a discharge line.
  • the baffle wall extends in the shape of a hollow cylinder.
  • the baffle starts from the flow discharge section, the baffle extends in the shape of a hollow cylinder in the gravitational direction up to at least 20%, 40%, 60% or 80% of the axial extent of the flow guide body.
  • the baffle wall extends, starting from the flow discharge section, in the direction opposite to the direction of gravity by at least 20%, 40%, 60% or 80% of the axial extent of the flow guide body.
  • the limited Impact wall the liquid passage opening in the radial direction on the inside.
  • the baffle wall is curved in the radial direction like a collar at its downstream end in order to guide the separated liquid along the baffle wall to the liquid passage opening.
  • the liquid passage opening extends in a ring shape, in particular in the shape of a perforated disk, in particular around the longitudinal axis and / or around the baffle wall axis.
  • the liquid passage opening is delimited on the inside in the radial direction by the baffle wall, in particular by the collar-shaped section of the baffle wall, and / or on the outside in the radial direction by the liquid conducting jacket described below.
  • the distance between the baffle wall in the radial direction and the flow guide body ensures that the separated liquid is directed radially on the outside of the baffle wall to the liquid passage opening, while the liquid discharged flow can be passed on radially on the inside to a discharge line.
  • the drainage chamber is delimited radially on the inside by the baffle wall in order to fluidly shield the drainage chamber in the gravitational direction between the liquid passage opening and the flow guide body from the flow guide body.
  • the baffle wall extends in the direction of gravity from the liquid passage opening at least to
  • the baffle wall extends in the direction of gravity from the liquid passage opening at least to
  • the baffle wall extends in the direction of gravity from the liquid passage opening at least up to 20%, 40%, 60% or 80% of the axial extent of the flow guide body.
  • the baffle wall is designed radially on the outside in such a way that the separated liquid can be discharged on the radial outer surface of the baffle wall in the gravitational direction to a liquid outlet opening.
  • the drainage chamber is delimited radially on the outside by a liquid conducting jacket.
  • the liquid conduction jacket is designed to be rotationally, in particular, hollow-cylindrical.
  • the liquid guide jacket is spaced apart from the baffle wall in the radial direction.
  • the liquid guide jacket extends in the direction of gravity from the liquid passage opening at least to the flow guide body.
  • the liquid guide jacket extends in the direction of gravity at least as far as the flow discharge section of the flow guide body.
  • the liquid guide jacket preferably extends in the direction of gravity beyond the flow discharge section, in particular by at least 20%, 40%, 60%, 80% or 100% of the axial extension of the flow guide body beyond the flow discharge section.
  • the liquid conduction jacket limits the liquid passage opening on the outside in the radial direction.
  • the liquid passage opening is delimited radially on the inside by the baffle wall and radially on the outside by the liquid conducting jacket.
  • an end wall extending radially inward from the liquid conducting jacket is provided for deflecting liquid flowing in the opposite direction to the direction of gravity in the direction of gravity.
  • the end wall is designed in the shape of a perforated disk.
  • the end wall extends in the radial direction between the liquid conduction jacket and a discharge line for discharging the liquid discharged stream.
  • the end wall extends in the direction of longitudinal axis flow at the axial end of the liquid duct.
  • the end wall extends inwardly in a collar-shaped manner in the radial direction at the end of the liquid conducting jacket that is axial in the direction of flow in the longitudinal axis.
  • the liquid conducting jacket, the end wall and the baffle wall delimit a liquid channel extending in a U-shape in a cross section along the longitudinal axis.
  • the U-shaped extending liquid channel is open in the gravitational direction.
  • the legs of the U-shaped liquid channel extend in the direction of gravity starting from the liquid passage opening.
  • the U-shaped liquid channel is delimited on the inside and outside in the radial direction by the baffle wall.
  • the end wall serves to deflect the liquid from the radially inner leg via the liquid passage opening into the radially outer leg of the liquid channel.
  • the liquid conduction jacket extends from the liquid outlet opening in the opposite direction to the direction of gravity past the liquid passage opening and in the direction opposite to the direction of gravity passes into the end wall at a distance from the liquid passage opening, which extends inward in the radial direction.
  • the end wall merges on the inside in the radial direction into a discharge line which extends in the direction opposite to the direction of gravity.
  • the baffle is in the radial direction between the liquid guide jacket and the flow guide body arranged.
  • the baffle wall is formed in the radial direction between the liquid conduction jacket and the discharge line.
  • the liquid conducting jacket and the baffle wall extend coaxially to one another.
  • the discharge line extends coaxially to the liquid conducting jacket and / or to the baffle wall.
  • further guide vanes can extend on the liquid guide jacket and / or on the baffle wall.
  • the drainage chamber extends from the liquid passage opening in the direction of gravity to a liquid outlet opening in order to guide the separated liquid downstream of the passage opening to the liquid outlet opening using the force of weight.
  • the drainage chamber extends at least as far as the flow guide body, preferably beyond the flow guide body, to the liquid passage opening, in order to discharge the separated liquid along the longitudinal axis past the flow guide body.
  • the drainage chamber of the liquid passage opening downstream, the drainage chamber of the liquid passage opening a relative to the horizontal in the direction of gravity inclined, in particular by less than 5 0, io °, 15 0 or 20 ° inclined, catch basin on which extends to a supply conduit for supplying the liquid laden stream particular perforated disc .
  • the collecting basin is formed in the gravitational direction at least at the axial height of the flow guide body, preferably below the flow guide body.
  • the collecting basin is at least 20%, 40%, 60%, 80%, 100% or 120% of the axial extension of the flow guide body spaced from the flow output section of the flow guide body in the gravitational direction.
  • the collecting basin extends in the gravitational direction at least at the axial height of the flow receiving section of the flow guide body and / or the guide nose of the flow guide body.
  • the drainage chamber is designed as a hollow cylinder chamber that is closed in the direction of gravity.
  • the drainage chamber delimits a hollow cylindrical space along the longitudinal axis.
  • the hollow cylindrical space is delimited on the inside in the radial direction by the baffle wall and / or by a feed line.
  • the hollow cylinder-shaped space is on the outside in the radial direction through the Liquid guide jacket limited.
  • the front end of the drainage chamber in the gravitational direction is in particular delimited by a catch basin, in particular in the form of a perforated disk.
  • the perforated disc-shaped collecting basin is inclined in relation to the horizontal in the gravitational direction in order to guide separated liquid to a liquid outlet opening using the gravitational direction.
  • the liquid can be guided around the flow guide body and / or around the supply line to the liquid outlet opening.
  • the front end of the drainage chamber in the direction opposite to the direction of gravity has in particular an opening.
  • the opening is formed through the liquid passage opening, which extends in particular in a ring shape between the baffle wall and the liquid conducting jacket.
  • the end wall extends from the liquid conduction jacket in the radial direction inward over the liquid passage opening and / or the baffle wall, in particular up to a discharge line.
  • the centrifugal separator comprises a feed line for feeding the liquid-laden stream to the flow guide body.
  • the feed line extends in particular around a feed axis inclined by less than 30 0 , 15 0 or 5 0 with respect to the longitudinal axis.
  • the feed axis is aligned parallel, in particular coaxially, to the longitudinal axis.
  • the inner jacket surface of the supply line limits the liquid-laden flow upstream of the flow guide body.
  • the outer jacket surface of the supply line delimits the drainage chamber on the inside in the radial direction.
  • the feed line merges into the baffle wall in the direction opposite to the direction of gravity.
  • the feed line extends in the direction of gravity to the catch basin.
  • the centrifugal separator comprises a discharge line for discharging the liquid-discharged flow downstream of the flow guide body.
  • the discharge line extends around a discharge axis inclined by less than 30 0 , 15 0 or 5 0 with respect to the longitudinal axis.
  • the discharge axis is aligned parallel, in particular coaxially, to the longitudinal axis.
  • the discharge line extends in the radial direction inside the baffle wall in order to discharge the separated liquid in the radial direction separately from the liquid-discharged stream.
  • a fourth aspect of the invention relates to a centrifugal separator for separating a liquid from a liquid-laden flow with a flow guide body extending along a longitudinal axis from a flow intake section to a flow discharge section, in order to divert a liquid-laden flow from the flow intake section to the flow discharge section in the radial direction to accelerate, a liquid passage opening surrounded by sections in the circumferential direction in order to discharge separated liquid to a drainage chamber, and a liquid conduction jacket surrounding the flow discharge section in sections in the circumferential direction in order to divert liquid leaving the flow discharge section in the radial direction in the circumferential direction to the liquid passage opening.
  • the centrifugal separator according to the fourth aspect of the invention can be designed according to the centrifugal separator according to the first aspect and / or the second aspect of the invention and vice versa.
  • the flow guide body can be designed according to the first aspect of the invention.
  • the flow guide body can have at least one guide vane according to the second aspect of the invention.
  • the flow receiving section can in particular be understood to mean that section of the flow guide body at which the liquid-laden flow in the longitudinal axis flow direction first comes into contact with the flow guide body.
  • the flow receiving section can be formed by a guide nose of the flow guide body.
  • the flow receiving section can be formed by the first section of a guide vane in the longitudinal axis flow direction, with which the liquid-laden flow comes into contact.
  • the flow receiving section in which the flow guide body has a conical surface that widens in the direction of the longitudinal axis of flow, the flow receiving section can be the section with the smallest radial extent of the conical surface.
  • the flow discharge section can in particular be understood to mean the section of the flow guide body via which the liquid-charged flow and / or the separated liquid leaves the flow guide body in the direction of flow.
  • the The flow discharge section can be the axial section of the conical surface with the greatest radial extent.
  • the flow discharge section can form the axial end section of the flow guide body in the longitudinal axis flow direction.
  • the flow discharge section can be a tear-off edge which extends annularly around the axial end section of the flow guide body and via which the liquid-discharged flow and / or the separated liquid leaves the flow guide body downstream.
  • the flow discharge section can be defined by the end section of the at least one guide vane in the flow direction.
  • the flow discharge section can be formed on the outer section of the at least one guide vane in the radial direction.
  • the flow discharge section can be formed by an imaginary jacket surface which connects the end sections of the guide vanes to one another in the circumferential direction.
  • the flow discharge section can be understood to mean the last section of the flow guide body in the flow direction, which accelerates the liquid-laden flow in the radial direction.
  • a conical surface that widens in the direction of the longitudinal axis of flow, this is to be understood in particular as the axial end section, in particular the section with the furthest radial extent, of the conical surface.
  • a further flow surface for example a cylindrical flow surface, extends downstream of the axial end section of the conical surface, over which the flow leaving the flow guide body is not additionally accelerated in the radial direction, this is in particular not to be understood as a surface belonging to the flow guide body.
  • the fact that the liquid-laden flow is accelerated from the flow intake section to the flow discharge section in the radial direction is to be understood in particular as meaning that the liquid-laden flow is accelerated from the flow intake section to the flow discharge section in the radial direction.
  • Flow surfaces which adjoin the flow discharge section in the flow direction and do not cause any additional accelerations in the radial direction are in particular not to be understood as belonging to the flow guide body.
  • the fact that the liquid passage opening surrounds the flow discharge section in sections is to be understood in particular as meaning that the liquid passage opening is formed at the axial height of the flow discharge section.
  • the fact that the liquid passage opening surrounds the flow delivery section in sections in the circumferential direction is to be understood in particular as meaning that the liquid passage opening interrupts the circumferential extension of the liquid conducting jacket.
  • the liquid passage opening extends in the circumferential direction around the flow discharge section. For this, the liquid passage opening does not have to be curved. It is only important that the liquid passage opening is not a front passage opening, but a circumfer
  • the liquid conducting jacket surrounds the flow delivery section is to be understood in particular as meaning that the liquid conducting jacket extends around the flow delivery section at the axial height thereof.
  • the fact that the liquid conduction jacket extends in the circumferential direction in sections around the flow discharge section is to be understood in particular as meaning that the liquid conduction jacket does not completely encircle the flow discharge section in the circumferential direction. Rather, the circumferential extension of the liquid duct is interrupted by the liquid passage opening.
  • the liquid conducting jacket does not have to extend rotationally symmetrically around the flow delivery section. Rather, as described below, it is preferred that the liquid conducting jacket extends in a U-shaped or arch-shaped manner around the flow discharge section.
  • liquid leaving the flow discharge section in the radial direction can be caught directly by the liquid conduction jacket and passed on in the circumferential direction to the liquid passage opening.
  • the liquid passage opening is opened in the radial direction in order to discharge liquid deflected by the liquid conducting jacket in the radial direction via the liquid passage opening to the drainage chamber.
  • the drainage chamber is arranged in the radial direction below the liquid passage opening.
  • a liquid passage opening extending at the end, in particular in a ring shape between the liquid guide jacket and the flow guide body, should in particular not be understood as a liquid passage opening according to the fourth aspect of the invention.
  • the liquid guide jacket curves in sections in the circumferential direction in an arc shape around the longitudinal axis.
  • the liquid conduction jacket curves in a U-shape around the longitudinal axis with jacket legs extending to the passage opening.
  • the liquid conducting jacket merges into the liquid passage opening in the circumferential direction, in particular with two jacket legs spaced apart from one another in the peripheral direction delimiting the liquid passage opening in the circumferential direction.
  • the liquid guide jacket extends in an arched or U-shape around the flow discharge section.
  • the liquid passage opening is formed between the two legs of the arch-shaped liquid duct.
  • the previously described section-wise extension of the liquid conduction jacket and the liquid passage opening in the circumferential direction around the flow discharge section can in particular ensure that liquid leaving the flow discharge section in the radial direction is caught at the axial level of the flow discharge section and is passed on in the circumferential direction to the liquid passage opening via which the liquid is passed on at the axial level of the flow discharge section can be discharged to the drainage chamber.
  • One advantage is in particular that by extending the liquid passage opening in the circumferential direction around the flow discharge section Liquid that leaves the flow discharge section at the circumferential level of the liquid passage opening in the radial direction can be discharged directly using its accelerations in the radial direction via the liquid passage opening.
  • the liquid conduction jacket merging in the circumferential direction into the liquid passage opening can be used to deflect the liquid in the circumferential direction by the flow guide body in order to first deflect the separated liquid along the liquid conduction jacket and then discharge it via the liquid passage opening.
  • the fourth aspect of the invention is particularly preferably combined with at least one guide vane curved about the longitudinal axis in order to deflect the liquid-laden flow in the circumferential direction.
  • the longitudinal axis by more than 6o °, 75 0 or 85 ° inclined relative to the direction of gravity.
  • the Liquidleitmantel extends a more than 6o °, 75 0 or 85 ° with respect to the gravity axis inclined shell axis. This can in particular ensure that liquid leaving the flow guide body in the direction of gravity above the longitudinal axis can be passed along the liquid guide jacket to a liquid passage opening formed in the direction of gravity below the longitudinal axis using the force of gravity.
  • the liquid guide jacket extends at least in sections in the gravitational direction above the longitudinal axis around the flow guide body.
  • the liquid guide jacket completely surrounds at least the part of the flow guide body formed above the longitudinal axis in the circumferential direction. This can in particular ensure that liquid that leaves the flow guide body in the direction of gravity above the longitudinal axis is caught by the liquid guide jacket and, in particular, can be passed on to the liquid passage opening in the direction of gravity.
  • the liquid passage opening is designed in the gravitational direction below the longitudinal axis, in particular below the flow guide body. This can in particular ensure that separated liquid can be discharged through the liquid passage opening using the force of gravity. In particular, it can thereby be ensured that liquid leaving the flow guide body above the longitudinal axis is passed on via the liquid guide jacket to the liquid passage opening using the force of gravity.
  • the Liquidleitmantel extending U-shaped or torbogenförmig with two mutually horizontally spaced jacket legs that are inclined at more than 6o °, 75 0 or 85 ° with respect to the gravity axis and / or limit the liquid passage opening at its end in the direction of gravity.
  • the liquid guide jacket extends in the radial direction at a distance from the flow guide body around the longitudinal axis such that a flow channel is formed which is delimited on the inside in the radial direction by the flow guide body and on the outside by the liquid guide jacket, in which the liquid in the radial direction on the outside via the liquid guide jacket to the liquid passage opening can be discharged and in which the liquid-discharged stream can be discharged in the radial direction on the inside to a discharge line.
  • an end wall extending radially inward from the liquid duct is provided for collecting liquids flowing in the direction of the longitudinal axis of flow.
  • the end wall extends in the circumferential direction along the liquid duct.
  • the end wall extends at a distance from the flow guide body in the longitudinal axis flow direction, in particular from the flow output section of the flow guide body.
  • a flow channel for discharging the liquid-discharged flow can be formed between the flow guide body and the end wall.
  • the end wall can extend in a U-shape or in the shape of an archway along the liquid guide jacket.
  • the liquid guide jacket has two end walls which each extend from the axial end section and the axial start section of the liquid guide jacket in the circumferential direction in a U-shaped or arched manner around the flow discharge section.
  • the liquid guide jacket is designed as a U-shaped or arched rail, which is delimited in the direction of longitudinal axis flow by at least one, in particular two, end wall extending in the radial direction.
  • the upstream end wall merges into a supply line in the direction opposite to the direction of flow in the longitudinal axis.
  • the centrifugal separator comprises a latching mechanism for in particular releasably connecting the flow guide body to a housing, in particular with a supply line for supplying the liquid-laden flow to the flow guide body.
  • the latching mechanism is designed such that the flow guide body can be connected to the housing in a rotationally fixed manner in both directions of rotation.
  • the locking mechanism has at least one locking nose and / or at least one locking receptacle.
  • the at least one latching nose is preferably formed on the flow guide body.
  • the at least one latching lug is preferably formed on the at least one guide vane.
  • the latching lug preferably extends from the guide vane in the radial direction.
  • the at least one latching lug is at an axial end section in the direction of the at least one opposite the direction of flow of the longitudinal axis Guide vane trained.
  • a latching lug is preferably attached alternately in the circumferential direction to every second, third or fourth guide vane.
  • the at least one latching receptacle is preferably formed on a feed line for feeding the liquid-laden stream to the flow guide body.
  • the feed line can be cylindrical or conical.
  • the conical feed line can widen in the direction of flow in the longitudinal axis.
  • the feed line can be convex.
  • the locking mechanism can be designed in such a way that the flow guide body can be permanently connected to the housing, in particular to the supply line, via the locking mechanism.
  • the flow guide body can be connected to the housing, in particular to a supply line, in a materially bonded manner, for example by gluing or welding.
  • a material connection can be preferred.
  • the centrifugal separator comprises at least one guide vane curved around the longitudinal axis for deflecting the flow flowing in the direction of the longitudinal axis onto the at least one guide vane in the circumferential direction of the longitudinal axis, the at least one guide vane being free of undercuts in particular along the longitudinal axis.
  • the at least one guide vane is designed in accordance with one of the previously described embodiments, in particular in accordance with the second aspect of the invention.
  • the guide vanes can thereby be produced with a two-part molding tool that can be moved only along one axis for demolding.
  • the flow guide body can be designed free of undercuts, in particular along the longitudinal axis.
  • the centrifugal separator is for separating liquid in the form of water, in particular distilled water, from a liquid-laden stream in the form of a water-laden stream, in particular one water-laden anode current or cathode current of a fuel cell.
  • at least one area of the centrifugal separator designed for contact with the liquid-laden stream, in particular a flow guide body and / or at least one guide vane can be made of material resistant to water, in particular distilled water, in particular polyamide or polypropylene.
  • the flow guide body is preferably made entirely from polyamide or from polypropylene.
  • the liquid conducting jacket can in particular be made entirely of polyamide or polypropylene.
  • the baffle can in particular be made entirely from polyamide or from polypropylene.
  • the supply line and / or the discharge line can in particular be made entirely of polyamide or of polypropylene.
  • the collecting basin can in particular be made entirely of polyamide or polypropylene.
  • one or more of the parts described above can be produced from another material which is resistant to distilled water.
  • Distilled water can have a toxic effect on the material of the centrifugal separator and release material from it, which in particular can impair the fuel toe process and damage the fuel cell. Due to the advantageous configuration with material resistant to distilled water, the service life of the centrifugal separator can be increased and / or the service life of the fuel cell can be increased. Furthermore, the efficiency of the fuel cell in particular can be increased.
  • the invention relates to a fuel cell system for a motor vehicle, comprising a fuel cell and a centrifugal separator according to the invention arranged in a water particle leading system, the line system preferably carrying a water-laden product stream of the fuel cell, the product stream preferably having a volume flow of at least 501 / min, 100 l / min, 200 1 / min or 400 1 / min, particularly preferably from 600 1 / min to 1000 1 / min.
  • the water particles form the liquid of the liquid-laden stream.
  • the liquid-laden stream is preferably a water-laden product stream of the fuel cell.
  • the line system does not necessarily have to carry water particles. Rather, the line system should be particularly suitable for carrying water particles, in particular distilled water.
  • the line system can be designed in particular with materials that are resistant to distilled water, such as polypropylene or polyamide.
  • the line system is preferably an output line of the fuel cell, via which a water-laden product stream of the fuel cell is discharged from the fuel cell.
  • the water particles are separated from the product stream via the centrifugal separator in order to return unused starting materials from the fuel cell, such as oxygen and / or hydrogen, via a return system to the fuel cell.
  • the separated water particles can in particular be discharged to the environment via a liquid outlet or fed to a water cycle or a water reservoir for further use.
  • it can be advantageous to release the separated water particles into the environment at intervals. In this way, particularly at low temperatures, such as at ⁇ 20 ° C., it is possible to avoid the continuous release of water into the environment, which could lead to the icing of the road, for example.
  • an intermediate store for separated water particles can be provided.
  • the intermediate storage device can in particular be designed in such a way that the separated water particles and collected therein are automatically released to the environment at predetermined intervals.
  • the intermediate store can in particular be designed such that the water particles collected therein can be emptied on occasion, for example when refueling with hydrogen.
  • Other possible uses for the separated water particles are in particular cooling circuits for electrical components, regulating the water balance of the fuel cell and / or supplying an evaporator for generating water vapor, for example for a steam reformer or for converting methanol into hydrogen.
  • the arrangement of the centrifugal separator in the line system is to be understood in particular to mean that the centrifugal separator is connected to the line system via a feed line and a discharge line of the separator.
  • the line system can, for example, the product flow of a fuel cell to Centrifugal separators lead, from where the separated water particles are fed to a water cycle via a liquid outlet of the water separator, for example, and the water-discharged product stream is returned to the fuel cell, for example via a return line, for example in order to utilize unused starting materials such as oxygen and hydrogen in the fuel cell.
  • the present invention also relates to a fuel cell vehicle with a fuel cell system as described above.
  • the use of the centrifugal separator according to the invention in a fuel cell system according to the invention for fuel cell vehicles is particularly advantageous due to the space savings that the centrifugal separator according to the invention brings about.
  • the centrifugal separator is preferably used to separate liquid water from a fuel cell product stream, in particular the fuel cell product anode stream.
  • the anode current of the fuel cell includes, in particular, hydrogen, nitrogen, water vapor and liquid water.
  • the material proportions can vary greatly depending on the operating status. Before the fuel cell is started, in particular an air / hydrogen / nitrogen mixture can be present in the anode stream. When the system is started (for about 1 minute) there can be almost 100% hydrogen in the anode current.
  • the anode stream can in particular have 40% to 98% hydrogen, 2% to 60% nitrogen and / or 0% to 20% water vapor as a gas stream, as well as liquid water, especially liquid water with volume flows of 750 ml / min up to 2500 ml / min within the anode flow, which in particular flows in droplet form in the gas flow or along the walls of the line system.
  • the separation of the liquid water from the anode flow, in particular from the gas phase of the anode flow serves in particular to reuse the gas phase for recirculation purposes.
  • the recirculation purpose can be, for example, the return of unused hydrogen to the fuel cell or to the fuel cell tank and / or the feeding of a cooling water circuit with the separated liquid water.
  • a separation of up to 2000 ml / min of liquid water from a product anode flow of a fuel cell can be achieved, in particular in a small installation space.
  • a small installation space is to be understood in particular as an installation space of less than 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 200 mm.
  • the Measure according to the invention it is conceivable through the Measure according to the invention to provide water separators which even take up an installation space of less than 50 mm x 50 mm x 100 mm and in particular achieve a separation rate of up to 2000 ml / min on this installation space.
  • the accumulation of water in the centrifugal separator can be avoided in particular through the advantageous alignment of the centrifugal separator, in particular the flow guide body and / or the liquid guide jacket, so that the risk of icing can be reduced.
  • the outer diameter of the concave-shaped conical surface is greater than the outer diameter of the supply line, in particular 10% to 100%, 20% to 90%, 30% to 80%, 40% to 70% or 50% to 60% greater than the outer diameter of the Feed line.
  • the inside diameter of the liquid duct in particular at its widest point, is larger than the inside diameter of the supply line, in particular by 50% to 200%, 60% to 170%, 70% to 150% or 80% to 120% larger than that Inner diameter of the supply line.
  • the liquid conducting jacket primarily serves to capture and forward the liquid separated by the flow guiding body. Secondary, in particular remaining fluid, in particular not separated via the flow guide body, is separated off by the liquid guide jacket.
  • the longitudinal axis and / or the shell axis by less than 45 0, inclined 30 ° or 15 0 to the gravitational direction, preferably aligned parallel to the direction of gravity.
  • the gravitational force can also be used for deflection in order to separate the liquid from the liquid-laden stream. This allows the degree of separation to be increased further.
  • it has been found, however, that more satisfactory to the gravitational direction of separation can be achieved by the inventive design of the centrifugal separator even when an orientation of the longitudinal axis and / or the Liquidleitmantels 45 0 or 90 °.
  • the flow energy of the liquid-laden stream can be used in order to separate liquids from a liquid-laden stream.
  • a higher proportion of the flow energy can be used for the separation.
  • FIG. 1 shows a flow guide body in side view
  • FIG. 2 shows the flow guide body from FIG. 1 in cross section
  • FIG. 3 shows the flow guide body from FIG. 1 in a top view
  • FIG. 4 shows the flow guide body from FIG. 1 in a perspective view
  • FIG. 5 shows a sectional view of a centrifugal separator according to the invention with a supply line protruding into the plane of the drawing;
  • FIG. 6 shows a centrifugal separator according to the invention in cross section
  • FIG. 7 shows the centrifugal separator from FIG. 6 without a flow guide body
  • FIG. 8 shows the centrifugal separator from FIG. 6 in a side view, with an additional
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a fuel cell system for a
  • FIG. 11 shows an embodiment of an alternative to FIG. 1
  • FIG. 12 shows an embodiment of an alternative to FIG. 6
  • FIG. 14 shows an embodiment of an alternative to FIG. 13
  • FIG. 15 shows a view from behind of the centrifugal separator according to FIG. 14;
  • FIG. 16 shows an embodiment of an alternative to FIG. 14
  • FIG. 17 shows a view from behind of the centrifugal separator according to FIG. 16.
  • Illustration of a centrifugal separator according to the invention are given the reference number 1 below.
  • Illustration of the flow guide body are given the reference number 3 below.
  • the longitudinal axis of the flow guide body 3 is given the reference number 9 below and the direction of flow along the longitudinal axis, which runs along the longitudinal axis 9, is given the letter L below.
  • the radial direction to the longitudinal axis 9 is given the letter R below.
  • the circumferential direction to the longitudinal axis 9 is given the letter U below.
  • FIGS. 5, 6 and 8 show centrifugal separators 1 according to the invention with a flow guide body 3.
  • FIG. 7 is to illustrate the installation location of a flow guide body 3 in a centrifugal separator 1 according to the invention the flow guide body 3 is hidden.
  • the centrifugal separator 1 comprises a flow guide body 3 extending along the longitudinal axis 9 with a concavely shaped conical surface 5 which widens in the longitudinal axis flow direction L in order to deflect the liquid-laden flow flowing towards the flow guide body 3 in the radial direction R to the longitudinal axis 9.
  • the concavely shaped conical surface 5 is in particular conical or stalactite-shaped.
  • the concave-shaped conical surface 5 causes a deflection of the liquid-laden flow in the radial direction R to the longitudinal axis 9
  • the concave-shaped conical surface 5 is the surface of the flow guide body 3 against which the liquid-laden flow flows in the longitudinal axis flow direction L.
  • a stream flowing towards the flow guide body 3 in the longitudinal axis direction of flow L is deflected by the conical surface in a rotary movement, in particular converted into a stalactite-shaped propagating stream, which rotates around an axis extending annularly around the longitudinal axis 9 executes.
  • the conical surface 5 is preferably rotationally shaped, in particular rotationally symmetrical about the longitudinal axis 9.
  • 5 in cross-section forms the concave conical surface at least one arcuate section 7, preferably through an angle a of at least 15 0, 3o 0, 45 0, 75 0 ° or 6o.
  • the angle ⁇ is approximately 83 °.
  • Fig. 2 shows how the angle a is measured. Namely, proceeding from the longitudinal axis flow direction L to the tangent T at the radial end area of the concavely shaped conical surface 5, the concavely shaped conical surface 5 preferably forms in cross section two arcuate sections 7 running mirror-symmetrically to the longitudinal axis 9, as can be seen in FIG.
  • the flow guide body 3 preferably has at least one, particularly preferably 2 to 20, 4 to 18, 6 to 16 or 8 to 14 guide vanes 15, around the flow flowing towards the longitudinal axis 9 in the circumferential direction U Deflect the longitudinal axis 9.
  • the guide vanes 15 are curved in the circumferential direction U about the longitudinal axis 9.
  • the liquid-laden flow is deflected in the circumferential direction U by the guide vanes 15.
  • the guide vanes 19 divide the liquid-laden flow into several partial flows.
  • the partial flows flow along flow channels 37, which are delimited in the longitudinal axis flow direction L by the concavely shaped conical surface 5 and in the circumferential direction U and in particular in the radial direction R by the guide vanes 15.
  • the liquid-laden flow is divided into several partial flows, in particular due to the limitation of these by the guide vanes 15, the liquid-laden flow has an increased effective area available for separating the liquid.
  • a centrifugal force is applied to the liquid, which in particular acts orthogonally on the guide vane surfaces 39. In this case, liquid is driven by the centrifugal force against the guide vane surfaces 39, from where it can be diverted.
  • the concavely shaped conical surface which widens in the direction of the longitudinal axis of flow, in particular causes a centrifugal force that is orthogonal to the
  • Conical surface acts, and thereby drives the liquid in the direction of the conical surface 5, from where it can be derived.
  • the at least one guide vane closes orthogonally to the
  • Flow channels 37 as a result of the concavely shaped conical surface 5 in the longitudinal axis flow direction L and in the radial direction R.
  • the extent of the flow channels 37 in the longitudinal axis flow direction L can be reduced by being partially displaced in the radial direction R.
  • the radius of curvature of the guide vanes 15 in the radial direction R is preferably smaller. This increases the curvature in the radial direction R.
  • the flow guide body 11 preferably has a guide nose 11 extending along the longitudinal axis 9, the conical surface 5 and / or the at least one guide vane preferably merging into the guide nose 11 in the direction opposite the longitudinal axis flow direction L, in particular forming it.
  • the guide nose 11 has a further concave shape Conical surface 5 ', which preferably adjoins the conical surface 5 in the radial direction R.
  • Via the guide nose 11, in particular the liquid-laden flow flowing towards the flow guide body 3 is converted into a flow that propagates in the radial direction R in a ring shape. As described above, this creates a stalactite-shaped flow path of the liquid-laden stream.
  • the guide nose 11 preferably forms the axial end of the flow guide body 3 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L.
  • the guide nose can have various shapes, from a simple cylindrical shape to a pointed pyramid shape to the preferred shape with a further concave conical surface 5 *, which merges into a convex shape, in particular a hemispherical shape, in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L. It has been found to be particularly preferred to design the guide nose 11 in such a way that it provides a further concavely shaped conical surface 5 ′. In this way, in particular, the degree of separation can be increased as a result of the deflection of the liquid-laden flow in the radial direction.
  • the axial end 41 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L can, as shown here, be formed by a convex hemisphere.
  • the axial end 41 can, however, also be shaped as a tapering end of a stalactite or as a planar end face extending in the radial direction, for example of a cylinder.
  • the guide nose 11 extends, preferably in the shape of a stalactite or trumpet funnel, in the direction of longitudinal axis flow L.
  • the further concavely shaped conical jacket surface 5 ′ can be formed by the guide vanes 15 converging in the direction opposite to the radial direction R.
  • the further concave-shaped conical surface 5 ' can also be formed alternately in the circumferential direction U by the guide vanes 15 and the axial end area of the conical surface 5.
  • the guide vanes 15 could also be designed in such a way that they extend only starting from a certain radial distance to the longitudinal axis 9 and up to this radial distance the further concave-shaped conical surface 5 'is formed by the concave-shaped conical surface 5 itself.
  • the guide nose n is formed by the guide vanes 15 converging in the opposite direction to the radial direction R.
  • the area of the guide nose 11 extends in the radial direction R in the embodiment shown here from the longitudinal axis 9 to a cylinder section 13.
  • the guide vanes 15 contact each other in the circumferential direction, so that in particular in the area of the guide nose 11 no flow channels 37 are formed by the guide vanes 15.
  • the distance between the guide vanes increases in the circumferential direction U, so that the flow channels 37 widen in the circumferential direction U.
  • the ratio between the radial extension 45 of the guide nose and the radial extension 47 of the conical surface 5 is, as shown in FIG. 2, preferably about 0.1 to 0.4, particularly preferably 0.15 to 0.25.
  • the proportion of the radial extension R of the concave-shaped conical surface 5, in particular the sum of the concave-shaped conical surface 5 and the other concave-shaped conical surface 5 ', is preferably at least 60%, 70%, 80%, 90% or 95% of the total radial extent of the Flow guide body 3.
  • the centrifugal separator preferably comprises a liquid guide jacket 17 which surrounds the flow guide body 3 and extends along a jacket axis 19 for conveying the separated liquid.
  • the liquid conduction jacket 17 serves in particular to convey the liquid that has been deposited on the flow conduction body 3 and diverted away.
  • the liquid guide jacket 17 preferably completely encloses the flow guide body 3 in the circumferential direction U.
  • the jacket axis 19 runs coaxially to the longitudinal axis 9 of the flow guide body.
  • the liquid conducting jacket 17 is preferably configured in sections to be rotationally symmetrical about the jacket axis 19. As can be seen in particular from FIG.
  • the liquid guide jacket 17 extends upstream and / or downstream of the flow guide body 3, in particular the concavely shaped conical jacket surface 5, 5 ', in particular over the entire axial extent of the conical jacket surface 5, 5'.
  • the wall 49 of the liquid conducting jacket is preferably S-shaped in sections.
  • the upstream end 51 of the wall of the liquid conduction jacket 49 is preferably convex and / or the downstream end is designed as a concave funnel jacket surface 21.
  • the upstream end 51 and the downstream end 21 of the S-shaped wall 49 of the liquid guide jacket are connected to one another at a saddle point 53 of the wall 49.
  • the saddle point 53 of the S-shaped wall 49 extends in the radial direction R, preferably in the area of the radial outer area of the conical surface 5.
  • the radial outer area of the conical surface 5 is preferably offset in the longitudinal axis flow direction L to the saddle point 53 of the S-shaped wall 49 of the liquid duct 17 .
  • the S-shaped configuration of the wall 49 of the liquid guide jacket can in particular ensure that the fluid-laden flow is deflected in the direction of flow initially through the concave-shaped conical surface 5 of the flow guide body 3 and downstream of the flow guide body by the concave funnel jacket surface 21 of the liquid guide jacket 17.
  • the fluid-laden flow also assumes, in particular, an S-shaped flow profile.
  • the liquid-laden flow is deflected in the radial direction R, in particular over an angle a of almost 90 °, so that the liquid-laden flow essentially flows in the radial direction R onto the liquid guide jacket 21 and returns to it through the concave-shaped funnel jacket surface 21 Longitudinal axis flow direction L is deflected.
  • the concavely shaped funnel jacket surface 21 extends in particular in a rotationally symmetrical manner.
  • the concave-shaped funnel jacket surface 21 widens in the longitudinal axis flow direction L.
  • the radius of curvature of the concave-shaped funnel jacket surface 21 increases, in particular starting from the saddle point 53.
  • the radius of curvature of the concave-shaped funnel jacket surface 21 is particularly preferably inversely proportional to the curvature radius of the concave-shaped cone jacket surface 5 to understand that the concavely shaped conical surface area 5 decreases in the longitudinal axis flow direction L, while the radius of curvature of the concave shaped funnel surface area 21 increases in the longitudinal axis flow direction L.
  • the radially inner surface of the upstream end 51 of the wall 49 of the liquid conducting jacket is a convex surface.
  • the radially outer surface of the upstream end 51 of the wall 49 of the liquid conducting jacket is also concave, but the liquid-laden stream does not flow against it.
  • a surface against which the flow is flowing is to be understood as a surface on which the liquid-laden flow flows in the direction of flow. In particular, a mere exposure of a surface to the flow should not represent an incident flow in the sense of the present invention.
  • the convex surface of the flow guide body 3 which is opposite in the direction of the longitudinal axis of the concavely shaped conical surface 5, should not be viewed as a surface against which the liquid-laden stream flows. This is only charged with the liquid-laden electricity. Due to the lack of a flow, it cannot make a significant contribution to separating the liquid from the liquid-laden stream.
  • the radius of curvature of the concavely shaped funnel jacket surface 21 can be so large, in particular infinitely large, in the longitudinal axis flow direction L, that the concavely shaped funnel jacket surface merges into a planar shape.
  • the liquid guide jacket 17 has at least one, preferably 2 to 20, 4 to 18, 6 to 16 or 8 to 14, guide vanes 15 'for deflecting the flow flowing towards the liquid guide jacket in the circumferential direction U to the jacket axis 19 on.
  • the liquid-laden flow downstream of the flow guide body 3 is additionally deflected in a rotational movement about the jacket axis 19.
  • a further centrifugal force component is applied to the liquid-laden stream, which drives the fluid against the liquid conducting jacket.
  • the liquid-laden flow on the liquid conduction jacket 17 is partially divided into partial flows which flow along flow channel sections.
  • the flow channel sections 37 ' are delimited by the concavely shaped funnel jacket surface 21 and the guide vanes 15' of the liquid guide jacket 17.
  • the guide vanes 15 ′ of the liquid guide jacket 17 are curved about the jacket axis 19.
  • the guide vanes 15 'of the liquid guide jacket 17 extend in the longitudinal axis flow direction L and in the radial direction R along the liquid guide jacket 17, in particular along the concave-shaped funnel jacket surface 21.
  • the guide vanes 15' preferably adjoin the liquid guide jacket 17, in particular the funnel jacket surface 21, orthogonally .
  • the guide vanes 15 'are preferably arranged in the circumferential direction U at equidistant intervals from one another.
  • the longitudinal axis 9 and / or the shell axis 19 is inclined at less than 45 0, 30 15 0 ° or to the gravitational direction G, preferably oriented parallel to the gravitational direction G.
  • the gravitational force can also be used for deflection in order to separate the liquid from the liquid-laden stream. This allows the degree of separation to be increased further.
  • the centrifugal separator 1 also has a feed line 29 that feeds the liquid-laden flow along a feed axis 27 to the flow guide body 3 and a discharge line 33 that discharges the liquid-laden flow along a discharge axis 31 from the flow guide body.
  • the feed line 29 and / or the discharge line 33 are preferably tubular, in particular, designed to be rotational.
  • the feed line 29 and / or the discharge line 31 extend rotationally, in particular rotationally symmetrically, around the feed axis 27 and / or around the discharge axis 31.
  • the feed axis 27 and / or the discharge axis 31 preferably extend by at least 30 0 , 45 0 or 60 ° inclined to the longitudinal axis 9, particularly preferably orthogonal to the longitudinal axis 9.
  • the feed axis 27 and the discharge axis 31 extend parallel to one another and are preferably offset from one another in the longitudinal axis flow direction L.
  • the liquid-laden stream is additionally deflected in an S-shape due to the orientation of the feed axis 27 and / or the discharge axis 31.
  • the S-shaped deflection of the liquid-laden flow due to the alignment of the feed axis 27 and / or the discharge axis 31 to the longitudinal axis 9 takes place in particular in addition to the S-shaped deflection due to the alignment of the flow guide body 3 to the liquid guide jacket 17 the orientation of the axis of feed 27 and / or the Ab foundedachse 31 is preferably offset from the longitudinal axis 9, in particular at 6o ° angle to 120 ° or 75 ° for 0-105 S-shaped flow pattern due to the alignment of the flow 3 to Liquidleitmantel 17th
  • a centrifugal force component is applied to the liquid-laden stream in particular, whereby the degree of separation of the centrifugal separator 1 can be increased further.
  • the supply lines 29 and the discharge lines 33 are formed in one piece. Alternatively or in addition, it may be preferred to form the liquid conduction jacket 18 in one piece with the supply line 29 and / or the discharge line 31.
  • the flow guide body 3 can preferably be detachably attached to the liquid guide jacket 17. The attachment of the flow guide body 3 to the liquid guide jacket 17 is preferably carried out in a form-fitting manner.
  • the flow guide body 3 can have axial stops 55, via which the flow guide body 3 is supported on the liquid guide jacket 17.
  • the axial stops 55 are preferably formed on the radial outer end of the guide vanes 15.
  • the axial stops 55 extend in particular at the axial end region of the guide vanes 15 in directions opposite to the direction of flow L in the longitudinal axis.
  • the holding section 57 preferably extends from the side of the flow guide body 3 opposite the conical surface 5 in the longitudinal axis flow direction L.
  • the holding section 57 is designed as a hollow body, in particular as a hollow cylinder.
  • the holding section preferably extends rotationally symmetrically to the longitudinal axis 9.
  • the holding section 57 can a recess 59 for receiving a retaining means 61, such as a retaining bar.
  • the recess 59 can in particular be designed as a U-shaped cross section in the holding section 57.
  • a holding means receptacle 63 can be provided in the centrifugal separator 1, via which the holding means 61 is attached to the centrifugal separator 1.
  • the holding means receptacle 63 is preferably incorporated in the liquid guide jacket 17, in particular as a U-shaped recess.
  • the fastening of the holding means 61 to the centrifugal separator 1 is preferably carried out in a form-fitting manner.
  • the holding means 61 is fastened in a form-fitting manner between two housing halves 67, 69 of the centrifugal separator 1.
  • at least one further recess 59 ′ is made in one housing half 67, which is open towards the other housing half 69, in order to form the holding means receptacle 63.
  • the holding means 61 can be placed axially against the further recess 59 and axially fixed by connecting the upper housing half to the lower housing half.
  • the centrifugal separator 1 preferably comprises, as shown in FIG. 8, a collecting basin 23 for collecting the separated liquid.
  • the catch basin 23 is arranged in particular downstream of the flow guide body 3.
  • the collecting basin 23 is arranged below the flow guide body 3 in the direction of gravity G. In this way, the gravitational force in particular can be used to discharge the separated liquid.
  • the collecting basin 23 in particular has a liquid outlet 25 for dispensing the separated liquid to the environment or to a liquid circuit.
  • the liquid outlet 25 is preferably arranged in the gravitational direction G in the lower area, in particular at the lowest point, of the collecting basin 23.
  • the collecting basin 23 is preferably formed by one, in particular the lower, housing half 67 of the centrifugal separator 1.
  • the supply line 29, the discharge line 33 and the liquid conduction jacket 17 are particularly preferably formed by the other, in particular the upper, housing half 67.
  • the other housing half 67, the housing half arranged at the top in the gravitational direction G, is particularly preferred.
  • the flow guide body 3 is attached in the upper housing half 67.
  • the catch basin 23 in particular has a drainage slope 71 via which the separated liquid can be guided to the liquid outlet 25.
  • FIG. 9 shows an example of a fuel cell system 73 for a motor vehicle, comprising a fuel cell 75 and a centrifugal separator 1, which is arranged in a water particle-carrying line system 77 and embodied in one of the preceding claims.
  • the fuel cell 75 is supplied via a hydrogen tank 79 and via an oxygen or air supply 81 fed.
  • An electrical component 83 such as an electric motor, is driven with the electrical energy generated in the process.
  • the water particle-laden product stream 85 is fed to the centrifugal separator 1, where water particles 89 are separated from the product stream 85.
  • the product stream 85 can be fed to the centrifugal separator 1, for example, via a feed line 29, as shown in FIGS. 6 to 8.
  • the separated water particles can, for example, be removed via a liquid outlet 25, as shown in FIG. 8.
  • the stream 87 discharged from water particles can for example be discharged via a discharge line 33, as shown in FIGS. 6 to 8.
  • the further treatment of the stream 87 discharged from water particles is not shown in FIG. 9.
  • the separated water particles 89 are fed to a cooling water circuit 91.
  • the electrical component 83 is cooled via the cooling water circuit 91.
  • the electrical conductivity of the water can increase.
  • a device for determining the electrical conductivity 93 is arranged downstream of the electrical component. Downstream of the device 93, water with a specific electrical conductivity 95 is discharged from the cooling water circuit 91 and the remainder of the water, in particular for cooling, is fed to a heat exchanger 97. Downstream of the heat exchanger 97, the cooled cooling water 99 is fed back to the electrical component 83 together with the water particles 89 which are separated out via the centrifugal separator 1.
  • the water particles 89 separated from the product stream 85 can be used to compensate for the conductive water particles 95 to be removed.
  • the line system 77 carrying water particles leads the product stream 85, the separated water particles 89 and also the cooling water circuit 91.
  • the centrifugal separator 1 is arranged within the line system 77 between the fuel cell 75 and the cooling water circuit 91.
  • a centrifugal separator 1 according to the second aspect of the invention is shown by way of example in FIG.
  • the at least one guide vane 15 has twelve guide vanes 15 therein.
  • the guide vanes 15 are curved around the longitudinal axis 9 with an inconstant radius of curvature Ki, Ka in order to deflect a liquid-laden flow flowing in the longitudinal axis flow direction L onto the guide vanes 15 in the circumferential direction U to the longitudinal axis 9.
  • the radius of curvature Ki at the flow intake section 105 is greater than the radius of curvature Ka at the flow output section 107.
  • the radius of curvature Ki, Ka decreases from the flow receiving section 105 to the flow output section 107 by approximately 60%.
  • the radius of curvature Ka at the flow delivery section 107 is approximately 40% of the radius of curvature Ki at the flow receiving section 105.
  • the curvature of the guide vane increases, thereby deflecting the liquid-laden flow in the circumferential direction U is reinforced.
  • the acceleration of the liquid-laden flow in the radial direction R is thereby increased.
  • the radius of curvature Ki, Ka is reduced in the radial direction R.
  • the radius of curvature Ki, Ka is changed, in particular reduced, in the direction of flow L, R.
  • the flow direction L, R can be understood to mean the longitudinal axis flow direction L and / or the radial direction R.
  • the flow direction L, R is defined both by the longitudinal axis flow direction L and by the radial direction R.
  • the flow guide body 3 has a conical surface 5 which widens in the direction of flow L in the longitudinal axis.
  • the liquid-laden flow flowing towards the flow guide body 3 in the longitudinal axis flow direction L is deflected in the radial direction, so that the flow direction L, R extends both in the longitudinal axis flow direction L and in the radial direction R.
  • the is reduced Radius of curvature Ki, Ka both in the longitudinal axis flow direction L and in the radial direction R.
  • FIG. 1 shows that the radius of curvature Ki, Ka decreases in the direction of flow L along the longitudinal axis. This results in particular from the fact that the guide vanes 15 extend along the conical jacket surface 5 of the flow guide body 3.
  • the at least one guide vane 15 can extend from a flow intake section 105 to a flow discharge section 107 in the direction of flow L, R.
  • the flow receiving section 105 is defined in particular by a region of the guide vane 15 which extends over at least 5%, 10% or 20% of the extent of the guide vane 15 in the direction of flow L, R.
  • the flow discharge section 107 is defined in particular by a region of the guide vanes 15 which extends over at least 5%, 10% or 20% of the extent of the guide vane in the direction of flow L, R.
  • the flow receiving section 105 is in particular that section of the guide vane 15 at which the liquid-laden flow in the radial direction R first comes into contact with the guide vane 15.
  • the flow discharge section 107 is in particular the section of the guide vane 15 at which the liquid-discharged flow and / or the separated liquid leaves the guide vane 15 in the radial direction R.
  • the inconsistent radius of curvature Ki, Ka of the at least one guide vane according to the second aspect of the invention can be combined with the concavely curved conical surface 5 according to the first aspect of the invention and vice versa.
  • the at least one guide vane 15 protrudes from the flow guide body 3 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L.
  • the guide vane 15 is curved in the circumferential direction U in a spiral shape, in particular in a helical shape, about the longitudinal axis 9.
  • This spiral curvature around the longitudinal axis 9 is in the preferred embodiment shown here with a helical curvature around the Longitudinal axis 9 superimposed. This results in particular from the fact that the guide vanes extend along the conical surface 5.
  • the extension of the guide vanes 15 in the flow direction L, R can increase in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L.
  • the extension of the guide vanes 15 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L can increase at the flow delivery section 107, in particular by at least 40%, 60%, 80% or 100% compared to the flow receiving section 105.
  • the guide vanes 15 on the flow delivery section 107 can merge into axial stops 55 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L.
  • the axial stops 55 can extend in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L by at least 40%, 60%, 80% or 100% of the upstream extent of the guide vanes 15 beyond them.
  • guide vane surfaces 39 are formed at which the separated liquid can be discharged.
  • the size of the guide vane surfaces 39 can also be referred to as the window cross section.
  • the flow channels 37 extending between two guide vanes 15 can enlarge, which in particular can lead to an increased degree of separation.
  • the flow guide body 3 and the at least one guide vane, in particular apart from the latching lug 111, are free of undercuts along the longitudinal axis 9.
  • latching lugs 111 can be formed on the guide vanes 15 to form a latching mechanism.
  • the latching lugs 111 can be formed alternately in the circumferential direction U, in particular on every second guide vane 15.
  • the latching lugs 111 for forming the latching mechanism can be supported on a wall section 115 of a housing or a feed line 29, as described in detail below.
  • the guide vanes 15 are arranged distributed around the longitudinal axis 9 at equidistant intervals in the circumferential direction U. The distance in the circumferential direction U between adjacent guide vanes 15 increases in the flow direction L, R.
  • a centrifugal separator 1 according to the third aspect of the invention is shown by way of example in FIG.
  • the longitudinal axis 9 of the flow guide body 3 extends therein parallel to the axis of gravity and is thus inclined by less than 30 0 , 15 0 or 5 0 with respect to the gravitational axis.
  • the centrifugal separator 1 comprises a feed line 29 and a discharge line 33.
  • the feed line 29 extends around a feed axis 27 which is aligned parallel to the axis of gravity and to the longitudinal axis 9.
  • the discharge line 33 extends around a discharge axis 31 which is aligned parallel to the axis of gravity and to the longitudinal axis 9.
  • the centrifugal separator 1 in FIG. 12 comprises a baffle wall 117 which extends around a baffle wall axis 119.
  • the baffle wall axis 119 is aligned parallel to the gravitational axis and to the longitudinal axis 9.
  • the baffle wall axis 119 is aligned coaxially to the longitudinal axis 9.
  • the centrifugal separator 1 according to FIG. 12 comprises a liquid conducting jacket 17 which extends around a jacket axis 19.
  • the jacket axis 19 is aligned parallel to the gravitational axis and to the longitudinal axis 9.
  • the jacket axis 19 extends coaxially to the longitudinal axis 9.
  • the centrifugal separator 1 according to FIG. 12 comprises a drainage chamber 121 which is delimited in the radial direction R on the inside by the baffle wall 117 and on the outside by the liquid guide jacket 17.
  • the centrifugal separator 1 according to FIG. 12 comprises a collecting basin 23 which is inclined in relation to the horizontal H in the gravitational direction G. In particular, the collecting basin 23 is inclined towards a liquid outlet opening 123.
  • a liquid-laden flow flowing in the longitudinal axis flow direction L onto the flow guide body 3 is accelerated in the radial direction R due to the concavely shaped conical surface 5.
  • the liquid-laden flow is deflected in the circumferential direction U by the guide vanes 15, which are curved in the circumferential direction U about the longitudinal axis 9, and accelerated in the radial direction R by the centrifugal force that occurs in the process.
  • the drainage chamber 121 is formed radially on the outside of the flow guide body 3.
  • the drainage chamber 121 has, in the direction opposite to the gravitational direction G, a liquid passage opening 125 spaced apart from the flow guide body 3 in order to discharge the separated liquid in the radial direction R into the drainage chamber 121.
  • the baffle wall 119 extends opposite to the direction of gravity G from the flow guide body 3 to the liquid passage opening 125 in order to drive the separated liquid opposite to the direction of gravity G from the flow guide body 3 to the liquid passage opening 125.
  • the flow teaching body 3 is oriented in such a way that the longitudinal axis flow direction L is oriented upstream and downstream of the flow guide body 3 opposite to the gravitational direction G.
  • the baffle wall 117 extends in the shape of a hollow cylinder around the flow guide body 3.
  • the baffle wall 117 extends in a hollow cylinder shape with a diameter that increases opposite to the direction of gravity G around the longitudinal axis 9.
  • the baffle wall 117 is designed in the radial direction R at such a distance from the flow guide body 3 that a R is formed on the inside by the flow guide body 3 and on the outside by the baffle wall 117 limited flow channel 127, in which the liquid can be discharged in the radial direction R on the outside via the baffle 117 to the liquid passage opening 125 and the liquid-charged flow in the radial direction R on the inside can be discharged to a discharge line 33 .
  • the drainage chamber 121 is delimited on the radially inside by the impact wall 117. As a result, the drainage chamber 121 is fluidly shielded from the flow guide body 3 in the gravitational direction G between the liquid passage opening 125 and the flow guide body 3.
  • the baffle wall 117 extends in the gravitational direction G from the liquid passage opening 125 at least as far as the flow guide body 3, in particular beyond the flow discharge section 107 of the flow guide body.
  • the drainage chamber 121 is delimited radially on the outside by the liquid conducting jacket 17.
  • the liquid conducting jacket 17 extends in the shape of a hollow cylinder around the longitudinal axis 9.
  • the drainage chamber 121 is spaced apart from the baffle wall 117 in the radial direction R.
  • the drainage chamber 121 extends in the gravitational direction G from the liquid passage opening 125 at least up to the flow guide body 3, in particular beyond the flow guide body 3.
  • the drainage chamber 121 extends in the gravitational direction G from the liquid passage opening 125 to a liquid outlet opening 123 in order to guide the separated liquid downstream of the liquid passage opening 125 to the liquid outlet opening 123 using the force of gravity.
  • the drainage chamber 121 extends beyond the flow guide body 3 to the liquid outlet opening 123, which is formed in the gravitational direction G below the flow guide body 3.
  • the drainage chamber 121 Downstream of the liquid passage opening 125, in particular at a distance from the liquid passage opening 125 in the direction of gravity, the drainage chamber 121 has a collecting basin 23 inclined with respect to the horizontal H.
  • the collecting basin 23 extends in the shape of a perforated disk around the supply line 29.
  • the collecting basin 23 is inclined in relation to the horizontal H in the gravitational direction to the liquid outlet opening 123 in order to drive the separated liquid to the liquid outlet opening 123 using the force of gravity.
  • the liquid passage opening 125 extends annularly between the baffle wall 117 and the liquid guide jacket 17.
  • the baffle wall 117 is curved at its axial end in the direction of longitudinal axis flow L in a collar-like manner towards the liquid passage opening 125.
  • an end wall 129 extends inward from the liquid duct jacket 17 in the radial direction R. The end wall 129 extends between the liquid duct jacket 17 and the discharge line 33.
  • liquid conducting jacket 17 goes over the end wall 129 in
  • the end wall 129 extends in the shape of a perforated disk between the discharge line 33 and the liquid conduction jacket 17. In particular, through the end wall 129, it is possible to enter the
  • Direction of gravity G are deflected.
  • the baffle wall 117, the end wall 129 and the liquid guide jacket 17 form a labyrinth guide, via which the separated liquid can be guided into the drainage chamber 121 via a U-shaped flow path.
  • the arrows 131 shown on the flow discharge section 107 indicate how the liquid-discharged flow and / or the separated liquid can leave the flow guide body 3 at the flow discharge section 107 in the radial direction R.
  • the arrow 133 shown in the gravitational direction G below the flow guide body 3 is intended to represent, by way of example, the liquid-laden flow flowing towards the flow receiving section 105.
  • FIG 13, Figures 14 and 15 and Figures 16 and 17 show three embodiments of a centrifugal separator 1 according to the fourth aspect of the invention.
  • the flow guide body 3 extends therein along a longitudinal axis 9 inclined by 90 ° with respect to the direction of gravitation G. Downstream of the flow guide body 3, a feed line 29 inclined by 90 ° to the direction of gravity G is formed. In the gravitational direction G below the flow guide body 3, a collecting basin 23 is formed which tapers in the shape of a funnel to a liquid outlet opening 123 in order to guide separated liquid to the liquid outlet opening 123 using the force of gravity.
  • the flow guide body 3 is designed to accelerate a liquid-laden flow flowing towards the flow guide body 3 in the longitudinal axis flow direction L from a flow receiving section 105 to a flow output section 107 in the radial direction R.
  • the flow guide body 3 according to the first aspect of the invention has a concavely shaped conical surface 5.
  • the flow guide body 3 has twelve guide vanes 15 which are curved in the circumferential direction U about the longitudinal axis 9 in order to deflect the liquid-laden flow in the circumferential direction U and to accelerate it in the radial direction R by means of the centrifugal force that arises.
  • the liquid-laden flow is accelerated in the radial direction R from the flow intake section 105 to the flow discharge section 107.
  • the flow discharge section 107 is defined by the axially widened end section in the longitudinal axis flow direction L of the conical lateral surface 5.
  • the flow discharge section 107 is designed as an annular tear-off edge over which the liquid-discharged flow and / or the separated Liquid, as shown by the arrows 131 on the flow discharge section 107, leaves the flow guide body 3 in the radial direction R.
  • the flow discharge section 107 can be defined by the section of the guide vane 15 via which the liquid-discharged flow and / or the separated liquid leaves the at least one guide vane 15.
  • the flow discharge section 107 is formed in particular by the axial end section in the longitudinal axis flow direction L of the conical surface 5.
  • the centrifugal separator 1 comprises a liquid passage opening 125 which partially surrounds the flow discharge section 105 in the circumferential direction U in order to discharge separated liquid to a drainage chamber 121.
  • the liquid passage opening 125 is formed at the axial height of the flow discharge section 107.
  • Surrounding in sections in the circumferential direction is to be understood in particular to mean that the liquid passage opening extends in the circumferential direction U around the flow delivery section 107, in contrast to a frontal liquid passage opening.
  • the centrifugal separator 1 also has a liquid conduction jacket 17 which surrounds the flow discharge section 107 in sections in the circumferential direction U in order to deflect liquid leaving the flow discharge section 107 in the radial direction R in the circumferential direction U to the liquid passage opening 125.
  • the extension around the flow discharge section 107 is to be understood in particular as meaning that the liquid conducting jacket 17 is formed at the axial height of the flow discharge section 107. Under the sections extend around the
  • the flow discharge section 107 is to be understood in particular as the fact that the liquid conducting jacket 17 does not extend completely around the circumferential direction Flow discharge portion 107 extends. Rather, the circumferential extension of the liquid conducting jacket is interrupted by the liquid passage opening 125.
  • the liquid conducting jacket 17 is curved in sections in the circumferential direction U around the longitudinal axis L.
  • the liquid conducting jacket 17 extends in a U-shape with jacket legs 135 extending to the passage opening 125.
  • the jacket legs 135 extend parallel to one another, as shown in particular in FIG. 15 and FIG.
  • the liquid conducting jacket 17 can merge in the circumferential direction U into the liquid passage opening 125.
  • two jacket legs 135 spaced apart from the land in the circumferential direction can delimit the liquid passage opening 125 in the circumferential direction U.
  • the liquid passage opening 125, proceeding from the casing legs 135, can be reduced in the circumferential direction by step sections 137 extending inward in the radial direction R.
  • liquid discharged in the radial direction R from the flow discharge section 107 can be deflected via the liquid conduction jacket 17 in the circumferential direction U to the liquid passage opening 125.
  • the liquid can be deflected around this in the circumferential direction U, in particular in the radial direction R at a distance from the flow delivery section 107, as can be seen for example in FIG.
  • the longitudinal axis 9 of the flow guide body 3 is inclined by 90 ° and thus by more than 60 °, 75 ° or 85 ° with respect to the axis of gravity. Furthermore, the liquid guide jacket 17 extends around a jacket axis 19, which is also inclined by 90 ° to the axis of gravity.
  • the liquid guide jacket 17 extends in sections in the gravitational direction G above the longitudinal axis 9 around the flow guide body 3. In particular, the liquid guide jacket 17 completely surrounds the flow guide body 3 above the longitudinal axis 9 in the circumferential direction U.
  • the liquid passage opening 125 is in Direction of gravity G formed below the longitudinal axis 9 and below the flow guide body 3. As a result, liquid leaving the flow discharge section 107 in the gravitational direction G above the longitudinal axis 9 can be caught by the liquid guide jacket 17 and deflected in the circumferential direction U around the flow guide body 3 to the liquid passage opening 125. In particular, the gravitational force can be used to carry away the separated liquid to the liquid passage opening 125.
  • the liquid guide jacket 17 extends in the radial direction R at such a distance from the flow guide body 3 around the longitudinal axis 9 that a flow channel 127 is formed which is delimited on the inside in the radial direction R by the flow guide body 3 and on the outside by the liquid guide jacket 17, via which the liquid in the radial direction R on the outside via the Liquid conduction jacket 17 can be discharged to the liquid passage opening 125 and the liquid-discharged flow can be discharged in the radial direction R on the inside to a discharge line 33.
  • the discharge line extends around a discharge axis 31 which is inclined at 90 ° to the axis of gravity.
  • the supply line 29 extends around a supply axis 27 which is inclined at 90 ° to the axis of gravity.
  • an end wall 129 can extend inward in the radial direction from the end section of the liquid conducting jacket 17 in the direction of longitudinal axis flow L.
  • liquid flowing in the longitudinal axis flow direction L can be captured and carried away along the liquid guide jacket 17 in the circumferential direction U around the flow discharge section 107 to the liquid passage opening 125.
  • the end wall 129 can extend in a U-shape along the liquid guide jacket 17.
  • the liquid conducting jacket 17 can each have an end wall 129 formed on its axial end sections.
  • the liquid conducting jacket 17 is designed in the shape of a U-rail.
  • the liquid conduction jacket 17 extends in a U-rail shape around the flow discharge section 107.
  • the end wall 129 is spaced apart from the flow discharge section 107 in the longitudinal axis flow direction L.
  • the end wall 129 merges in the direction of longitudinal axis flow L into a further liquid conduction jacket 139.
  • the further liquid conduction jacket 139 has flow passage openings 141 in order to discharge the liquid-discharged flow to the discharge line 31.
  • the flow passage openings 141 are circular in the further liquid conduction jacket 139.
  • the liquid conduction jacket 17 can merge into a cylindrical feed line 29 with latching receptacles 143 opposite to the flow direction L.
  • the latching receptacles 143 form a latching mechanism with the latching lugs 111 described above. Via the locking mechanism, the
  • Flow guide bodies are connected to the housing, in particular to the feed line 29, in a rotationally fixed manner in both directions of rotation in the circumferential direction U.
  • the liquid guide jacket 17, in particular the jacket legs 135, can have further guide vanes 145 via which the degree of separation of the centrifugal separator 1 can be increased in particular.
  • the further guide vanes 145 formed on the liquid guide jacket 17 can in particular extend in a straight line, in particular along the jacket legs 135.
  • the flow guide body 3 can have a latching mechanism 147 at its axial end in the longitudinal axis flow direction L for fastening the flow guide body 3 to the housing 149 of the
  • the locking mechanism 147 can in particular have webs 151 extending in the radial direction, via which the
  • Flow guide body 3 can be connected to the housing 149.
  • the supply line 29 can merge in the longitudinal axis flow direction L into a conical section 153 which widens in the longitudinal axis flow direction L.
  • the conical section 153 can be convexly shaped.
  • the conical section 153 can have a cylindrical latching receiving section 155 at its axial end in the longitudinal axis flow direction L for forming the latching mechanism with latching lugs 111 formed on the guide vanes 15.

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Abstract

The invention relates to a cyclone (1) for separating a liquid from a liquid-laden flow, comprising a flow guide body (3) which extends along a longitudinal axis and has a concave cone surface area (5), which surface area widens in the longitudinal axis flow direction in order to divert the liquid-laden flow, which flows in to the flow guide body, in the radial direction (R) relative to the longitudinal axis (9).

Description

Fliehkraftabscheider Centrifugal separator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom. Vorzugsweise wird der Fliehkraftabscheider zum Abscheiden von Flüssigwasser aus einem wasserbeladenen Strom, insbesondere einem wasserbeladenen Produktstrom einer Brennstoffzelle, eingesetzt. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennstoffzelle und einen in einem Wasserpartikel führenden Leitungssystem angeordneten Fliehkraftabscheider. The present invention relates to a centrifugal separator for separating a liquid from a liquid-laden stream. The centrifugal separator is preferably used to separate liquid water from a water-laden stream, in particular a water-laden product stream of a fuel cell. The invention also relates to a fuel cell system for a motor vehicle, comprising a fuel cell and a centrifugal separator arranged in a line system carrying water particles.
Der Fliehkraftabscheider kann in seinem bevorzugten Einsatzgebiet auch als Liquidabscheider oder als Wasserabscheider bezeichnet werden. Wasserabscheider in Brennstoffzellensystemen werden insbesondere zur Regulierung des Wasserhaushaltes des Brennstoffzellensystems eingesetzt. Je nach Brennstoffzelle, Anwendungsgebiet und gegebenenfalls vorgelagertem Prozess zur Wasserstoffgewinnung kann es erforderlich sein an einigen Stellen Wasser aus einer Strömung abzuscheiden und es an anderen Stellen wieder zuzuführen. Beispielsweise kann Wasser aus einem Produktstrom einer Brennstoffzelle abgeschieden werden, um der Brennstoffzelle nicht verwertete Edukte, wie Wasserstoff und/oder Sauerstoff, zurückführen zu können. Bei Polymerelektrolytbrennstoffzellen (PEM-Brennstoffzellen) kann das abgeschiedene Wasser beispielsweise für die Befeuchtung des Edukt-Luft-Stroms genutzt werden, um die Ionenaustauschmembran der Polymerelektrolytbrennstoffzellen vor einer Austrocknung zu schützen. Bei Verbrennungsprozessen, die einer Brennstoffzelle nachgeschaltet sein können, um nicht verwerteten Wasserstoff oder Sauerstoff zu verbrennen, können Wasserabscheider zwischen Brennstoffzelle und Brenner geschaltet werden, um den Wassergehalt der dem Brenner zugeführten Ströme zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich können Wasserabscheider auch einem Brenner nachgeschaltet werden, um das dabei entstehende Wasser zurückzugewinnen. Neben der Verwendung des abgeschiedenen Wassers für die Befeuchtung von Strömen, kann dieses auch einem Verdampfer zur Erzeugung von Wasserdampf für einen Dampfreformer oder einem Wasser-Gas-Shift Reaktor zur Umwandlung von Methanol in Wasserstoff zugeführt werden. Bei Liquidabscheidern kann zwischen aktiven und passiven Abscheidern unterschieden werden. Bei aktiven Abscheidern wird der Liquidstrom mit einer zusätzlichen Energie beaufschlagt, um eine erhöhte Effizienz bei der Abscheidung zu erzielen. Dafür kann beispielsweise ein Schaufelrad von einem Motor angetrieben werden, das den liquidbeladenen Strom in eine Rotationsbewegung versetzt. Durch die dabei entstehende Zentrifugalkraft wird das Liquid aus dem Strom abgeschieden. Bei passiven Abscheidern wird die Abscheidung hingegen insbesondere über die geometrische Ausgestaltung des Abscheiders bewirkt. So wird beispielsweise bei einem Zyklonabscheider ein liquidbeladener Strom durch die Form des Zyklonabscheiders in Rotation versetzt, um das Liquid mit einer Zentrifugalkraft zu beaufschlagen. Dadurch kann das Beaufschlagen des Liquidstroms mit einer zusätzlichen Energie entfallen, sodass ein Antrieb eingespart werden kann. Ferner kann durch den eingesparten Antrieb auch der Platzbedarf des Liquidabscheiders reduziert werden. In its preferred field of application, the centrifugal separator can also be referred to as a liquid separator or a water separator. Water separators in fuel cell systems are used in particular to regulate the water balance in the fuel cell system. Depending on the fuel cell, field of application and possibly upstream process for hydrogen production, it may be necessary to separate water from a flow at some points and to supply it again at other points. For example, water can be separated from a product stream of a fuel cell in order to be able to return unused starting materials such as hydrogen and / or oxygen to the fuel cell. In the case of polymer electrolyte fuel cells (PEM fuel cells), the separated water can be used, for example, to humidify the educt-air flow in order to protect the ion exchange membrane of the polymer electrolyte fuel cells from drying out. In the case of combustion processes that can be connected downstream of a fuel cell in order to burn unused hydrogen or oxygen, water separators can be connected between the fuel cell and the burner in order to reduce the water content of the streams supplied to the burner. As an alternative or in addition, water separators can also be connected downstream of a burner in order to recover the water that is produced. In addition to using the separated water for humidifying streams, it can also be fed to an evaporator for generating water vapor for a steam reformer or a water-gas shift reactor for converting methanol into hydrogen. In the case of liquid separators, a distinction can be made between active and passive separators. With active separators, additional energy is applied to the liquid flow in order to achieve increased separation efficiency. For this purpose, for example, a paddle wheel can be driven by a motor, which sets the liquid-laden stream in a rotational movement. The resulting centrifugal force separates the liquid from the stream. In the case of passive separators, on the other hand, the separation is effected in particular via the geometric configuration of the separator. In the case of a cyclone separator, for example, a liquid-laden flow is set in rotation through the shape of the cyclone separator in order to apply a centrifugal force to the liquid. As a result, there is no need to apply additional energy to the liquid flow, so that a drive can be saved. Furthermore, the space requirement of the liquid separator can also be reduced by the saved drive.
Nichtsdestotrotz ist der Raumbedarf von bekannten, passiven Liquidabscheidern, wie Zyklonabscheidern, insbesondere für eine Anwendung in Brennstoffzellenantrieben, wie bei Brennstoffzellenfahrzeugen, unbefriedigend groß. In DE 101 20 018 Ai wird ein Wasserabscheider vorgestellt, mit dem der Raumbedarf eines Wasserabscheiders reduziert werden soll. Dazu wird in einem Einlassrohr eines Wasserabscheiders eine Verwirbelungseinrichtung mit mehreren sich helixförmig um eine zentrale Welle erstreckenden bogenförmigen Schaufeln vorgesehen, die den wasserbeladenen Strom in eine Wirbelbewegung versetzen und dadurch das Wasser zentrifugal aus dem wasserbeladenen Strom an die Wandung des Einlassrohrs treiben. Das auf diese Weise abgeschiedene Wasser strömt entlang der Wandung des Einlassrohrs durch einen Spalt zwischen dem Einlassrohr und einem Auslassrohr in einen Sammelbehälter. Der verbleibende Strom strömt mittig und von der Wandung des Einlassrohrs beabstandet in ein Auslassrohr. Der mit dieser Ausführungsform erzielte Abscheidegrad hat sich bei einigen Anwendungen jedoch als nicht ausreichend erwiesen. Ferner hat sich die darin vorgestellte Lösung zwar als relativ platzsparend quer zur Strömungsrichtung, jedoch als nicht ausreichend platzsparend in Strömungsrichtung erwiesen. Nevertheless, the space required by known, passive liquid separators, such as cyclone separators, in particular for use in fuel cell drives, such as in fuel cell vehicles, is unsatisfactory. DE 101 20 018 Ai presents a water separator with which the space requirement of a water separator is to be reduced. For this purpose, a swirl device with several arc-shaped blades extending helically around a central shaft is provided in an inlet pipe of a water separator, which set the water-laden flow in a whirling motion and thereby drive the water centrifugally out of the water-laden flow onto the wall of the inlet pipe. The water separated in this way flows along the wall of the inlet pipe through a gap between the inlet pipe and an outlet pipe into a collecting container. The remaining stream flows centrally and at a distance from the wall of the inlet pipe into an outlet pipe. However, the degree of separation achieved with this embodiment has proven to be insufficient in some applications. Furthermore, although the solution presented therein has proven to be relatively space-saving transversely to the direction of flow, it is not sufficiently space-saving in the direction of flow.
Es ist daher Aufgabe der Eründung die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere einen Fliehkraftabscheider bereitzustellen, der einen erhöhten Abscheidegrad aufweist und/oder einen kleineren Raumbedarf, insbesondere in Strömungsrichtung, aufweist. It is therefore the object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art, in particular to provide a centrifugal separator that has an increased degree of separation and / or requires less space, particularly in the direction of flow.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Fliehkraftabscheider zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom vorgesehen, der einen sich entlang einer Längsachse erstreckenden Strömungsleitkörper mit einer konkav geformten Kegelmantelfläche umfasst, die sich in Längsachsenströmungsrichtung weitet, um den auf den Strömungsleitkörper zuströmenden liquidbeladenen Strom in Radialrichtung zur Längsachse umzulenken. Unter Fliehkraftabscheider ist vorzugsweise ein Liquidabscheider, besonders bevorzugt ein Wasserabscheider, zu verstehen. Unter dem liquidbeladenen Strom ist insbesondere ein liquidbeladener Gasstrom zu verstehen. Vorzugsweise umfasst der Strom Luft, insbesondere Sauerstoff, und/oder Gase, wie Wasserstoff, die durch eine Reaktion mit Sauerstoff Energie freisetzen. Dabei kann es sich um Verbrennungsprozesse handeln, bei denen das Verbrennungsgas durch die Reaktion mit Sauerstoff Wärmeenergie freigibt. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um Wasserstoff, der durch Reaktion mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle Elektronen freigibt, die derart abgeleitet werden, dass ein elektrischer Strom erzeugt wird. Neben dem Gasstrom umfasst der liquidbeladene Strom ein Liquid mit dem der Gasstrom beladen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Liquid um Flüssigwasser, das insbesondere bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff in der Brennstoffzelle entsteht. The object is achieved by the subject matter of the independent claims. According to a first aspect of the invention, a centrifugal separator is provided for separating a liquid from a liquid-laden flow, which comprises a flow guide body extending along a longitudinal axis with a concave-shaped conical surface that widens in the longitudinal axis flow direction around the liquid-laden flow flowing towards the flow guide body in the radial direction to redirect to the longitudinal axis. A centrifugal separator is preferably to be understood as a liquid separator, particularly preferably a water separator. The liquid-loaded stream is to be understood in particular as a liquid-loaded gas stream. The stream preferably comprises air, in particular oxygen, and / or gases, such as hydrogen, which release energy through a reaction with oxygen. These can be combustion processes in which the combustion gas releases thermal energy by reacting with oxygen. However, it is preferably hydrogen which, by reacting with oxygen in a fuel cell, releases electrons which are diverted in such a way that an electric current is generated. In addition to the gas flow, the liquid-laden flow includes a liquid with which the gas flow is charged. In a preferred embodiment, the liquid is liquid water, which is formed in particular when hydrogen reacts with oxygen in the fuel cell.
Unter dem Trennen des Liquides von dem liquidbeladenen Strom ist insbesondere zu verstehen, dass der Liquidanteil in dem liquidbeladenen Strom reduziert wird. Es sei klar, dass darunter nicht zwingend zu verstehen ist, dass sämtliche Liquide von dem liquidbeladenen Strom getrennt werden. Zuvor und im Folgenden wird der Begriff Trennen analog zu dem Begriff Abscheiden verwendet. The separation of the liquid from the liquid-laden stream is to be understood in particular to mean that the liquid portion in the liquid-laden stream is reduced. It is clear that this does not necessarily mean that all liquids are separated from the liquid-laden stream. Before and in the following, the term separating is used analogously to the term separating.
Unter dem Liquid ist insbesondere eine Vielzahl von Liquidpartikeln, insbesondere ein Liquidpartikelstrom zu verstehen. Bevorzugt wird der Fliehkraftabscheider in liquidbeladenen Strömungen eingesetzt, bei denen es sich bei dem Liquid bzw. den Liquidpartikeln um Wasser bzw. Wasserpartikel handelt. Der liquidbeladene Strom umfasst insbesondere das Liquid und einen Gasstrom, der mit dem Liquid beladen ist. Die Gasströmung kann beispielsweise eine Luftströmung, eine Sauerstoffströmung und/oder eine Eduktströmung, wie eine Strömung von Verbrennungsgasen oder von Wasserstoff, sein. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Gasströmung um den Produktstrom einer Brennstoffzelle. Besonders bevorzugt umfasst der Gasstrom Sauerstoff und Wasserstoff. Der liquidbeladene Strom umfasst vorzugsweise Sauerstoff, Wasserstoff und Wasserpartikel. Bevorzugt ist der Fliehkraftabscheider dazu ausgelegt, Liquide von einem liquidbeladenen Strom mit einem Volumenstrom von wenigstens 50 1/min, 100 1/min, 200 1/min oder 400 1/min, besonders bevorzugt von 600 1/min bis 1000 1/min, abzuscheiden. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Fliehkraftabscheider derart ausgelegt sein soll, dass er bei derartigen Volumenströmen einen wesentlichen Teil des Liquides von dem liquidbeladenen Strom trennen kann. Unter einem wesentlichen Teil ist in diesem Zusammenhang insbesondere wenigstens 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% des Liquides zu verstehen, mit dem der Strom beladen ist. Besonders bevorzugt ist unter dem Trennen des Liquides von einem liquidbeladenen Strom ein Trennen von 99% des Liquides von dem liquidbeladenen Strom zu verstehen. The liquid is to be understood in particular as a multiplicity of liquid particles, in particular a liquid particle flow. The centrifugal separator is preferably used in liquid-laden flows in which the liquid or the liquid particles are water or water particles. The liquid-laden stream comprises in particular the liquid and a gas stream that is loaded with the liquid. The gas flow can, for example, be an air flow, an oxygen flow and / or an educt flow, such as a flow of combustion gases or hydrogen. In a preferred embodiment, the gas flow is the product flow of a fuel cell. The gas stream particularly preferably comprises oxygen and hydrogen. The liquid-laden stream preferably comprises oxygen, hydrogen and water particles. The centrifugal separator is preferably designed to remove liquids from a liquid-laden stream with a volume flow of at least 50 1 / min, 100 1 / min, 200 1 / min or 400 1 / min, particularly preferably from 600 1 / min to 1000 1 / min, to be deposited. This is to be understood in particular that the centrifugal separator should be designed in such a way that it can separate a substantial part of the liquid from the liquid-laden flow with such volume flows. In this context, an essential part is to be understood as meaning in particular at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90% of the liquid with which the stream is charged. The separation of the liquid from a liquid-laden stream is particularly preferably to be understood as a separation of 99% of the liquid from the liquid-laden stream.
Bei dem Fliehkraftabscheider handelt es sich bevorzugt um einen passiven Fliehkraftabscheider. Unter einem passiven Fliehkraftabscheider ist insbesondere ein Abscheider zu verstehen, bei dem das Trennen des Liquides von dem liquidbeladenen Strom im Wesentlichen über die geometrische Ausgestaltung des Abscheiders erfolgt. Vorzugsweise ist der passive Fliehkraftabscheider frei von einem Antrieb, wie einem Motor, über den der Fliehkraftabscheider angetrieben wird, um das Trennen des Liquides von dem liquidbeladenen Strom zu erzielen. Dadurch kann insbesondere der für die Abscheidung erforderliche Bauraum reduziert werden. Ferner können dadurch insbesondere die Kosten, beispielsweise Anschaffungskosten und Wartungskosten, reduziert werden. The centrifugal separator is preferably a passive centrifugal separator. A passive centrifugal separator is to be understood in particular as a separator in which the separation of the liquid from the liquid-laden stream takes place essentially via the geometric configuration of the separator. The passive centrifugal separator is preferably free of a drive, such as a motor, via which the centrifugal separator is driven in order to achieve the separation of the liquid from the liquid-laden stream. In this way, in particular, the installation space required for the deposition can be reduced. Furthermore, in particular the costs, for example acquisition costs and maintenance costs, can thereby be reduced.
Der Strömungsleitkörper dient insbesondere der Beaufschlagung des liquidbeladenen Stroms mit einer Zentrifugalkraft (Fliehkraft), um das Liquid von dem liquidbeladenen Strom zu trennen. Durch die konkav geformte Kegelmantelfläche, die sich in Längsachsenströmungsrichtung weitet, wird ein in Längsachsenströmungsrichtung auf den Strömungsleitkörper zuströmender liquidbeladener Strom in Radialrichtung zur Längsachse umgelenkt. Dabei wird der liquidbeladene Strom insbesondere durch die konkav geformte Kegelmantelfläche auf eine trompetentrichterartige bzw. stalaktitartige Bahn gelenkt, wodurch eine insbesondere orthogonal auf die Kegelmantelfläche gerichtete Radialkraftkomponente erzeugt wird, die insbesondere das Liquid von dem liquidbeladenen Strom trennt. Unter der trompetentrichterartigen Bahn, auf die der liquidbeladene Strom umgelenkt wird, ist insbesondere zu verstehen, dass ein in Längsachsenströmungsrichtung auf die Kegelmantelfläche zuströmender Strom in Radialrichtung aufgefächert wird und dabei durch die Konkavität der Kegelmantelfläche in eine Drehbewegung versetzt wird. Dabei erfolgt die Drehbewegung des liquidbeladenen Stroms insbesondere um eine sich ringförmig um die Längsachse erstreckende Achse. Durch die auf die Kegelmantelfläche gerichtete Zentrifugalkraft wird das Liquid insbesondere gegen die Kegelmantelfläche getrieben und an dieser von dem fluidbeladenen Strom abgeschieden. Vorzugsweise erstreckt sich die konkav geformte Kegelmantelfläche in Radialrichtung über wenigstens 40%, 60%, 80% oder 90% des Strömungsleitkörpers. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die durch die erfindungsgemäße Maßnahme erzeugte Drehbewegung des liquidbeladenen Stroms um die sich ringförmig um die Längsachse erstreckende Drehachse ein gegenüber den bekannten Strömungsleitkörpern erhöhter Abscheidegrad erzielt werden kann. Ferner hat sich herausgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Maßnahme der für die Abscheidung erforderliche Bauraum insbesondere in Längsachsenströmungsrichtung reduziert werden kann. The flow guide body is used in particular to apply a centrifugal force (centrifugal force) to the liquid-laden flow in order to separate the liquid from the liquid-laden flow. Due to the concavely shaped conical surface, which widens in the direction of flow in the longitudinal axis, a liquid-laden flow flowing towards the flow guide body in the direction of flow in the longitudinal axis is deflected in the radial direction to the longitudinal axis. The liquid-laden stream is directed through the concave-shaped conical surface onto a trumpet-funnel-like or stalactite-like path, which generates a radial force component directed in particular orthogonally to the conical surface, which in particular separates the liquid from the liquid-laden stream. The trumpet-funnel-like path onto which the liquid-laden stream is deflected is to be understood in particular as the fact that a stream flowing towards the conical surface in the direction of the longitudinal axis is fanned out in the radial direction and is set into a rotary movement by the concavity of the conical surface. The Rotary movement of the liquid-laden stream, in particular about an axis extending annularly around the longitudinal axis. As a result of the centrifugal force directed onto the surface of the cone, the liquid is driven in particular against the surface of the cone and is separated from the fluid-laden flow there. The concavely shaped conical jacket surface preferably extends in the radial direction over at least 40%, 60%, 80% or 90% of the flow guide body. It has surprisingly been found that the rotary movement of the liquid-laden flow generated by the measure according to the invention about the axis of rotation extending in a ring around the longitudinal axis can achieve a higher degree of separation than the known flow guide bodies. Furthermore, it has been found that the measure according to the invention can reduce the installation space required for the separation, in particular in the direction of the longitudinal axis of the flow.
Unter der Längsachsenströmungsrichtung ist insbesondere die Strömungsrichtung des liquidbeladenen Stroms entlang der Längsachse des Strömungsleitkörpers zu verstehen. Insbesondere ist die Längsachsenströmungsrichtung parallel zur Längsachse ausgerichtet und zeigt vom stromaufwärtigen Ende des Strömungsleitkörpers in Richtung des stromabwärtigen Endes des Strömungsleitkörpers. The longitudinal axis flow direction is to be understood in particular as the flow direction of the liquid-laden flow along the longitudinal axis of the flow guide body. In particular, the longitudinal axis flow direction is aligned parallel to the longitudinal axis and points from the upstream end of the flow guide body in the direction of the downstream end of the flow guide body.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kegelmantelfläche, vorzugsweise der Strömungsleitkörper, rotationsförmig, vorzugsweise rotationssymmetrisch, ausgebildet. Vorzugsweise ist die Kegelmantelfläche rotationssymmetrisch zur Längsachse ausgebildet. Es sei klar, dass unter einer rotationssymmetrischen Ausbildung nicht zwingend eine ideale Rotationssymmetrie gemeint ist. Kleine Abweichungen von der Rotationssymmetrie, beispielsweise aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten oder aufgrund von Montagevorsprüngen, sollen der Rotationssymmetrie der Kegelmantelfläche oder des Strömungsleitkörpers nicht im Wege stehen. Die für die Umlenkung des fluidbeladenen Stromes maßgebliche Fläche der Kegelmantelfläche soll jedoch vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch sein. Vorzugsweise ist unter der rotationsförmigen Kegelmantelfläche zu verstehen, dass sich die Kegelmantelfläche trompetentrichterförmig oder stalaktitförmig entlang einer Rotationssymmetrieachse, insbesondere der Längsachse, erstreckt. Unter einer trompetentrichterförmigen Kegelmantelfläche ist insbesondere eine Kegelmantelfläche zu verstehen, die sich ausgehend von einem stromaufwärtigen Umfang in Längsachsenströmungsrichtung radial zu einem stromabwärtigen Umfang weitet. Dem gegenüber ist unter einer stalaktitförmigen Kegelmantelfläche insbesondere zu verstehen, dass sich diese im Wesentlichen ausgehend von der Längsachse in Längsachsenströmungsrichtung radial zu einem stromabwärtigen Umfang weitet. Der stromabwärtige Umfang ist vorzugsweise wenigstens 1,5 Mal, 2 Mal, 2,5 Mal, 3 Mal oder 4 Mal größer als der stromaufwärtige Umfang. Insbesondere soll eine Kegelmantelfläche, deren stromabwärtiger Umfang wenigstens 5 Mal, 6 Mal, 7 Mal, 8 Mal, 9 Mal oder 10 Mal so groß ist wie deren stromaufwärtiger Umfang als stalaktitförmige Kegelmantelfläche angesehen werden. In a preferred embodiment of the present invention, the conical surface, preferably the flow guide body, is designed to be rotationally, preferably rotationally symmetrical. The conical surface is preferably designed to be rotationally symmetrical to the longitudinal axis. It should be clear that a rotationally symmetrical design does not necessarily mean an ideal rotational symmetry. Small deviations from the rotational symmetry, for example due to manufacturing inaccuracies or due to assembly projections, should not stand in the way of the rotational symmetry of the conical surface or the flow guide body. The surface of the conical surface that is decisive for the deflection of the fluid-laden flow should, however, preferably be essentially rotationally symmetrical. The rotationally shaped circumferential conical surface is preferably to be understood as meaning that the circumferential conical surface extends in the shape of a trumpet funnel or stalactite along an axis of rotational symmetry, in particular the longitudinal axis. A trumpet funnel-shaped conical jacket surface is to be understood in particular as a conical jacket surface which, starting from an upstream circumference, widens radially in the direction of the longitudinal axis of flow to a downstream circumference. Opposite is under one Stalactite-shaped conical lateral surface is to be understood, in particular, that it essentially widens starting from the longitudinal axis in the longitudinal axis flow direction radially to a downstream circumference. The downstream perimeter is preferably at least 1.5 times, 2 times, 2.5 times, 3 times or 4 times larger than the upstream perimeter. In particular, a conical surface whose downstream circumference is at least 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times or 10 times as large as its upstream circumference should be viewed as a stalactite-shaped conical surface.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet die konkav geformte Kegelmantelfläche im Querschnitt wenigstens einen Bogenabschnitt, vorzugsweise über einen Winkel von wenigstens 150, 3o0, 450, 6o° oder 750, wobei im Querschnitt vorzugsweise zwei insbesondere spiegelsymmetrisch zur Längsachse verlaufende Bogenabschnitte gebildet sind. Unter dem Querschnitt ist insbesondere ein mittiger Schnitt durch den Strömungsleitkörper in einer sich in Radialrichtung und Längsachsenströmungsrichtung erstreckenden Ebene zu verstehen. Die Angabe des Winkels des Bogenabschnittes ist in diesem Zusammenhang nicht dahingehend zu verstehen, dass der Bogenabschnitt eine konstante Krümmung aufweisen muss. Vielmehr ist es bevorzugt, dass der Krümmungsradius des Bogenabschnitts sich in Längsachsenströmungsrichtung verkleinert. Die angegebenen bevorzugten Winkelbereiche werden zwischen der Längsachse und einer Tangente am stromabwärtigen Ende der Kegelmantelfläche gemessen, wobei der Winkel ausgehend von der Längsachse in die zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung bis zur Tangente gemessen wird. Besonders bevorzugt beträgt dieser Winkel zwischen 80 und 90°. According to a preferred embodiment of the present invention, the concavely shaped conical surface forms at least one arcuate section in cross section, preferably over an angle of at least 15 0 , 3o 0 , 45 0 , 6o ° or 75 0 , with preferably two arc sections extending in cross section, in particular mirror-symmetrically to the longitudinal axis are formed. The cross section is to be understood in particular as a central section through the flow guide body in a plane extending in the radial direction and in the longitudinal axis flow direction. In this context, the indication of the angle of the curved section should not be understood to mean that the curved section must have a constant curvature. Rather, it is preferred that the radius of curvature of the curved section decreases in the direction of longitudinal axis flow. The specified preferred angle ranges are measured between the longitudinal axis and a tangent at the downstream end of the conical surface, the angle being measured starting from the longitudinal axis in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction up to the tangent. This angle is particularly preferably between 80 and 90 °.
In einem bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Strömungsleitkörper wenigstens einen, vorzugsweise 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14, Leitflügel zum Umlenken des auf die Längsachse zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung zur Längsachse auf. Durch diese bevorzugte Ausführungsform wird insbesondere zusätzlich zur Fliehkraftkomponente in Folge der Umlenkung in Radialrichtung eine weitere Fliehkraftkomponente in Folge der Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in Umfangsrichtung zur Längsachse bereitgestellt. Dadurch kann insbesondere der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders erhöht werden. Insbesondere versetzen die Leitflügel den liquidbeladenen Strom in eine Rotationsbewegung um die Längsachse. Dadurch entsteht insbesondere eine Radialkraftkomponente, die orthogonal auf die Leitflügel gerichtet ist und das Liquid gegen diese treibt, so dass das Liquid zusätzlich an den Leitflügeln abgeschieden wird. Vorzugsweise erstrecken sich die Leitflügel rotationssymmetrisch um die Längsachse. In a preferred embodiment of the present invention, the flow guide body has at least one, preferably 2 to 20, 4 to 18, 6 to 16 or 8 to 14, guide vanes for deflecting the flow flowing towards the longitudinal axis in the circumferential direction to the longitudinal axis. This preferred embodiment provides, in addition to the centrifugal force component as a result of the deflection in the radial direction, a further centrifugal force component as a result of the deflection of the liquid-laden flow in the circumferential direction to the longitudinal axis. As a result, the degree of separation of the centrifugal separator can in particular be increased. In particular, the guide vanes set the liquid-laden flow in a rotational movement about the longitudinal axis. This creates a radial force component in particular, which is directed orthogonally to the guide vanes and the liquid drives against this, so that the liquid is also deposited on the guide vanes. The guide vanes preferably extend rotationally symmetrically around the longitudinal axis.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der wenigstens eine Leitflügel in Umfangsrichtung um die Längsachse gekrümmt und weist vorzugsweise einen in Radialrichtung kleiner werdenden Krümmungsradius auf. According to a preferred embodiment of the present invention, the at least one guide vane is curved in the circumferential direction about the longitudinal axis and preferably has a radius of curvature which decreases in the radial direction.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt der wenigstens eine Leitflügel orthogonal an die Kegelmantelfläche an. Alternativ oder zusätzlich steht vorzugsweise der wenigstens eine Leitflügel in die zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung von der Kegelmantelfläche vor. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der wenigstens eine Leitflügel entlang der Kegelmantelfläche in Radialrichtung und in Umfangsrichtung. Insbesondere durch die Kombination der Leitflügel und der Kegelmantelfläche wird bewirkt, dass der liquidbeladene Strom in mehrere Teilströme unterteilt wird, die von der Kegelmantelfläche und von zwei in Umfangsrichtung benachbarten Leitflügeln begrenzt werden. Dadurch steht den Teilströmen eine erhöhte Abscheidefläche zur Verfügung, wodurch abermals der Abscheidegrad erhöht wird. Vorzugsweise sind der wenigstens eine Leitflügel und die Kegelmantelfläche derart angeordnet, dass zwischen den Leitflügeln der Kegelmantelfläche strömende Teilströme entlang eines Strömungskanals geführt werden, der in Umfangsrichtung gekrümmt ist, dessen Umfangserstreckung sich in Radialrichtung weitet, und/oder dessen Erstreckung entlang der Längsachse in Längsachsenströmungsrichtung steigt. According to a preferred embodiment of the present invention, the at least one guide vane connects orthogonally to the conical surface. As an alternative or in addition, the at least one guide vane preferably protrudes from the conical surface in the direction opposite to the direction of flow in the longitudinal axis. Alternatively or additionally, the at least one guide vane extends along the conical surface in the radial direction and in the circumferential direction. In particular, the combination of the guide vanes and the conical surface causes the liquid-laden flow to be subdivided into several partial flows, which are limited by the conical surface and by two guide vanes adjacent in the circumferential direction. This means that the partial flows have an increased separation surface, which again increases the degree of separation. Preferably, the at least one guide vane and the conical surface are arranged in such a way that partial flows flowing between the guide vanes of the conical surface are guided along a flow channel which is curved in the circumferential direction, the circumferential extension of which widens in the radial direction, and / or the extension of which increases along the longitudinal axis in the longitudinal axis flow direction .
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass insbesondere durch die Kombination von Leitflügeln und einer konkav geformten Kegelmantelfläche die durch die Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in Umfangsrichtung bewirkte Abscheidung des Liquides im Vergleich zu den bekannten helixförmigen Leitflügelanordnungen auf einem kleineren Bauraum erzielt werden kann. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass durch die Erstreckung der Leitflügel entlang der sich radial weitenden Kegelmantelfläche die Erstreckung der Leitflügel zugunsten der Längserstreckung derselben in Radialrichtung verlagert werden kann. Surprisingly, it has been found that the separation of the liquid caused by the deflection of the liquid-laden flow in the circumferential direction can be achieved in a smaller installation space compared to the known helical guide vane arrangements, in particular through the combination of guide vanes and a concave-shaped conical surface. One possible explanation for this is that the extension of the guide vanes along the radially widening conical jacket surface can shift the extension of the guide vanes in the radial direction in favor of the longitudinal extension thereof.
Wenn zuvor oder nachfolgend eine Fläche als konkav bezeichnet wird, so ist damit stets die Fläche gemeint, die von dem liquidbeladenen Strom umströmt wird. Sowohl konkav umströmte Flächen als auch konvex umströmte Flächen können eine Strömung in einer Drehbewegung versetzen. Vorteilhaft an konkav geformten Flächen ist jedoch insbesondere, dass die dabei entstehende Zentrifugalkraft auf die konkav geformten Flächen gerichtet ist, sodass das durch die Zentrifugalkraft abgeschiedene Liquid in Richtung der konkav geformten Fläche getrieben wird, an der es abgeleitet werden kann. Demgegenüber ist die Radialkraft bei einer konvex geformten Fläche von der Fläche weggerichtet, so dass das abgeschiedene Wasser von der Fläche weggetrieben wird und gegebenenfalls separate Ableitvorrichtungen vorgesehen sein müssen, was wiederum den Bauraumbedarf für die Abscheidung erhöhen kann. If before or below a surface is referred to as concave, this always means the surface around which the liquid-laden stream flows. Both surfaces with a concave flow and surfaces with a convex flow can cause a flow to rotate. However, it is advantageous on concave surfaces in particular that the centrifugal force that arises is directed at the concave-shaped surfaces, so that the liquid separated by the centrifugal force is driven in the direction of the concave-shaped surface from which it can be drained. In contrast, the radial force is directed away from the surface in the case of a convex surface, so that the separated water is driven away from the surface and separate drainage devices may have to be provided, which in turn can increase the space required for the separation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Fliehkraftabscheider ferner einen den Strömungsleiterkörper umgebenden, sich entlang einer Mantelachse erstreckenden Liquidleitmantel zum Weiterleiten des abgeschiedenen Liquides, wobei vorzugsweise der Liquidleitmantel abschnittsweise hohlzylinderförmig ist und/oder die Mantelachse sich entlang, vorzugsweise parallel, der Längsachse erstreckt und/oder abschnittsweise eine konkav geformte Trichtermantelfläche aufweist, die sich in Längsachsenströmungsrichtung weitet. Vorzugsweise entspricht die Mantelachse des Liquidleitmantels der Längsachse des Strömungsleitkörpers. Besonders bevorzugt ist der Liquidleitmantel rotationsförmig, vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Vorzugsweise umgibt der Liquidleitmantel den Strömungsleitkörper in Umfangsrichtung vollständig. Besonders bevorzugt überschneiden sich der Liquidleitmantel und der Strömungsleitkörper, insbesondere die Kegelmantelfläche, in Radialrichtung. Besonders bevorzugt ragt der radiale Außenbereich der Kegelmantelfläche in den radialen Innenbereich des Liquidleitmantels. Die Überlappung zwischen Umlenkkörper und Liquidleitmantel in Radialrichtung beträgt vorzugsweise wenigstens 5%, 10% oder 20% und/oder höchstens 40%, 50% oder 60% der Gesamterstreckung des Umlenkkörpers in Radialrichtung. Vorzugsweise ist der radiale Außenabschnitt der Kegelmantelfläche in Längsachsenströmungsrichtung von dem radialen Innenabschnitt des Liquidleitmantels beabstandet. Besonders bevorzugt ist der Strömungsleitkörper über einen radialen Außenabschnitt des wenigstens einen Leitflügel mit dem radialen Innenabschnitt des Liquidleitmantels verbunden. Die Verbindung zwischen Strömungsleitkörper und Liquidleitmantel kann beispielsweise formschlüssig, stoffschlüssig oder kraftschlüssig erfolgen. According to a preferred embodiment of the present invention, the centrifugal separator further comprises a liquid conduction jacket which surrounds the flow guide body and extends along a jacket axis for conveying the separated liquid, wherein preferably the liquid guide jacket is partially hollow cylinder and / or the jacket axis extends along, preferably parallel, the longitudinal axis and / or has in sections a concave-shaped funnel jacket surface which widens in the direction of the longitudinal axis flow. The jacket axis of the liquid guide jacket preferably corresponds to the longitudinal axis of the flow guide body. The liquid conduction jacket is particularly preferably designed to be rotationally, preferably rotationally symmetrical. The liquid guide jacket preferably completely surrounds the flow guide body in the circumferential direction. Particularly preferably, the liquid guide jacket and the flow guide body, in particular the conical jacket surface, overlap in the radial direction. The radial outer area of the conical jacket surface particularly preferably protrudes into the radial inner area of the liquid conducting jacket. The overlap between the deflection body and the liquid guide jacket in the radial direction is preferably at least 5%, 10% or 20% and / or at most 40%, 50% or 60% of the total extent of the deflection body in the radial direction. The radial outer section of the conical jacket surface is preferably spaced apart from the radial inner section of the liquid conducting jacket in the direction of longitudinal axis flow. The flow guide body is particularly preferably connected to the radial inner section of the liquid guide jacket via a radial outer section of the at least one guide vane. The connection between the flow guide body and the liquid guide jacket can be made, for example, in a form-fitting, cohesive or force-fitting manner.
Vorzugsweise sind Strömungsleitkörper und Liquidleitmantel derart aufeinander abgestimmt, dass zwischen dem radialen Außenabschnitt des Strömungsleitkörpers und dem Liquidleitmantel ein ringförmiger Strömungskanal gebildet wird, in dem der den Strömungsleitkörper verlassende Strom um die Mantelachse rotieren kann und/oder in einer Drehbewegung um eine sich ringförmig um die Mantelachse erstreckende Achse rotieren kann. The flow guide body and liquid guide jacket are preferably matched to one another in such a way that an annular flow channel is formed between the radial outer section of the flow guide body and the liquid guide jacket, in which the flow leaving the flow guide body can rotate about the jacket axis and / or can rotate in a rotational movement about an axis extending annularly around the jacket axis.
Vorzugsweise weist der Liquidleitmantel eine konkav geformte Trichtermantelfläche auf, die sich in Längsachsenströmungsrichtung weitet. Im Gegensatz zu der Kegelmantelfläche des Strömungsleitkörpers, deren Außenfläche, in Radialrichtung gesehen, von dem liquidbeladenen Strom angeströmt wird, wird bei der Trichtermantelfläche die Innenfläche, in Radialrichtung gesehen, von dem liquidbeladenen Strom angeströmt. Vorzugsweise ist die konkav geformte Trichtermantelfläche stromabwärts des Strömungsleitkörpers angeordnet, so dass der den Strömungsleitkörper verlassende Strom von der konkav geformten Trichtermantelfläche ein weiteres Mal umgelenkt wird, insbesondere in eine Drehbewegung um eine sich insbesondere ringförmig um die Mantelachse erstreckende Achse umgelenkt wird. Die dabei erzeugte Zentrifugalkraft ist insbesondere auf die konkav geformte Trichtermantelfläche gerichtet, so dass abgeschiedenes Liquid insbesondere gegen die Trichtermantelfläche getrieben wird, von welchem es abgeleitet werden kann. Vorzugsweise vergrößert sich der Krümmungsradius der konkav geformten Trichtermantelfläche in Längsachsenströmungsrichtung. Besonders bevorzugt weist die konkav geformte Trichtermantelfläche im Querschnitt zwei insbesondere spiegelsymmetrisch zur Mantelachse verlaufende Bogenabschnitte über einen Winkel von wenigstens 150, 3o0, 450, 6o° oder 750 auf. Besonders bevorzugt verlaufen der radiale Außenbereich der Kegelmantelfläche und der radiale Innenbereich der Trichtermantelfläche abschnittsweise im Wesentlichen parallel zueinander und/oder begrenzen in Längsachsenströmungsrichtung den sich ringförmig um die Mantelachse und/ oder die Längsachse erstreckenden Strömungskanal zwischen Strömungsleitkörper und Liquidleitmantel. Der ringförmige Strömungskanal zwischen Strömungsleitkörper und Liquidleitmantel ist vorzugsweise durch die Leitflügel des Liquidleitmantels in mehrere in Umfangsrichtung insbesondere äquidistant zueinander angeordnete Strömungskanalabschnitte unterteilt. Die Strömungskanalabschnitte sind in Umfangsrichtung vorzugsweise durch die Leitflügel des Liquidleitmantels und/oder in Längsachsenströmungsrichtung durch die Kegelmantelfläche und die Trichtermantelfläche begrenzt. The liquid conducting jacket preferably has a concave-shaped funnel jacket surface which widens in the direction of the longitudinal axis of the flow. In contrast to the conical surface of the flow guide body, the outer surface of which, viewed in the radial direction, is flowed against by the liquid-laden stream, the inner surface of the funnel jacket surface, viewed in the radial direction, is approached by the liquid-laden stream. The concavely shaped funnel jacket surface is preferably arranged downstream of the flow guide body, so that the flow leaving the flow guide body is deflected once more by the concavely shaped funnel jacket surface, in particular is deflected into a rotary movement around an axis that extends in particular in a ring around the jacket axis. The centrifugal force generated in the process is directed in particular at the concave-shaped funnel jacket surface, so that separated liquid is driven in particular against the funnel jacket surface from which it can be derived. The radius of curvature of the concavely shaped funnel jacket surface preferably increases in the direction of the longitudinal axis flow. Particularly preferably, the concave-shaped funnel sheath surface in cross-section, two in particular symmetrical to the shell axis extending arcuate portions over an angle of at least 15 0, 3o 0, 45 0, 75 6o ° or 0 on. Particularly preferably, the radial outer area of the conical outer surface and the radial inner area of the funnel outer surface run essentially parallel to one another in sections and / or delimit the flow channel, which extends annularly around the lateral axis and / or the longitudinal axis, between the flow guide body and the liquid guide jacket. The annular flow channel between the flow guide body and the liquid guide jacket is preferably subdivided by the guide vanes of the liquid guide jacket into a plurality of flow channel sections which are arranged in particular equidistant from one another in the circumferential direction. The flow channel sections are preferably delimited in the circumferential direction by the guide vanes of the liquid conduction jacket and / or in the longitudinal axis flow direction by the conical jacket surface and the funnel jacket surface.
Der Liquidleitmantel dient einerseits dem Auffangen und Ableiten von abgeschiedenem Liquid, das von dem Umlenkkörper stromabwärts abgegeben wird, und andererseits dem Trennen von stromabwärts des Umlenkkörpers noch in dem Strom befindlichem Liquid. Durch diese Funktionskombination kann insbesondere der Abscheidegrad erhöht und/oder der Bauraumbedarf für die Abscheidung reduziert werden. The liquid conduction jacket serves on the one hand to collect and divert separated liquid which is discharged downstream from the deflecting body, and on the other hand to separate what is still in the flow downstream of the deflecting body Liquid. This combination of functions can in particular increase the degree of separation and / or reduce the installation space required for the separation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Liquidleitmantel wenigstens einen, vorzugsweise 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14, Leitflügel zum Umlenken des auf den Liquidleitmantel zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung zur Mantelachse auf. Dadurch kann insbesondere eine zusätzliche Fliehkraftkomponente bereitgestellt werden, wodurch der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders erhöht werden kann. Der Fachmann wird unter Berücksichtigung der obigen und folgenden Ausführungen zur Anordnung der Leitflügel relativ zur Kegelmantelfläche erkennen, dass er diese auf die Anordnung der Leitflügel zum Liquidleitmantel übertragen kann und umgekehrt, um den Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders weiter zu erhöhen und/oder den Bauraumbedarf des Fliehkraftabscheiders zu reduzieren. According to a preferred embodiment of the present invention, the liquid guide jacket has at least one, preferably 2 to 20, 4 to 18, 6 to 16 or 8 to 14, guide vanes for deflecting the flow flowing towards the liquid guide jacket in the circumferential direction to the jacket axis. In this way, in particular, an additional centrifugal force component can be provided, as a result of which the degree of separation of the centrifugal separator can be increased. Taking into account the above and following statements on the arrangement of the guide vanes relative to the conical surface, the person skilled in the art will recognize that they can transfer this to the arrangement of the guide vanes to the liquid guide jacket and vice versa in order to further increase the degree of separation of the centrifugal separator and / or to increase the space requirement of the centrifugal separator to reduce.
Vorzugsweise sind Strömungsleitkörper und Liquidmantel derart zueinander angeordnet, dass der liquidbeladene Strom in einen S-förmigen Verlauf umgelenkt wird. Besonders bevorzugt begrenzt die Kegelmantelfläche und die Trichtermantelfläche im Querschnitt einen S-förmigen Kanal, der sich vorzugsweise in Längsachsenströmungsrichtung radial weitet. Besonders bevorzugt erstreckt sich der S- förmige Kanal in Längsachsenströmungsrichtung zunächst entlang der Längsachse, beschreibt bis zum Scheitelpunkt des S-förmigen Verlaufs einen gekrümmten Verlauf in Radialrichtung, insbesondere in Richtung des Liquidleitmantels, beschreibt stromabwärts des Scheitelpunktes einen gekrümmten Verlauf in Längsachsenströmungsrichtung und geht schließlich in einen sich insbesondere in Längsachsenströmungsrichtung erstreckenden Verlauf über. The flow guide body and the liquid jacket are preferably arranged relative to one another in such a way that the liquid-laden flow is deflected into an S-shaped course. Particularly preferably, the conical jacket surface and the funnel jacket surface delimit an S-shaped channel in cross section, which preferably widens radially in the direction of the longitudinal axis flow. Particularly preferably, the S-shaped channel extends first along the longitudinal axis in the longitudinal axis flow direction, describes a curved course in the radial direction up to the apex of the S-shaped course, in particular in the direction of the liquid duct, describes a curved course in the longitudinal axis flow direction downstream of the apex and finally goes into over a course extending in particular in the direction of longitudinal axis flow.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt der wenigstens eine Leitflügel orthogonal an den Liquidleitmantel an und/ oder steht in die zur Radialrichtung entgegengesetzte Richtung von dem Liquidleitmantel vor und/ oder erstreckt sich entlang des Liquidleitmantels in Längsachsenströmungsrichtung und in Radialrichtung. Insbesondere erstrecken sich die Leitflügel des Liquidleitmantels helixförmig um die Mantelachse. Zusätzlich erstrecken sich die Leitflügel vorzugsweise in Radialrichtung, wodurch insbesondere ein größerer Krümmungswinkel bei gleichbleibender Längserstreckung und gleichbleibendem Krümmungsradius erzielt werden kann. Dadurch kann abermals der Abscheidegrad erhöht und/oder die Längserstreckung des Fliehkraftabscheiders bei gleichbleibendem Abscheidegrad reduziert werden. Besonders bevorzugt wird die Erstreckung der Leitflügel in Radialrichtung dadurch erzielt, dass die Leitflügel orthogonal auf der konkav geformten Trichtermantelfläche ausgerichtet sind. In a preferred embodiment of the present invention, the at least one guide vane connects orthogonally to the liquid guide jacket and / or protrudes from the liquid guide jacket in the direction opposite to the radial direction and / or extends along the liquid guide jacket in the longitudinal axis flow direction and in the radial direction. In particular, the guide vanes of the liquid guide jacket extend helically around the jacket axis. In addition, the guide vanes preferably extend in the radial direction, as a result of which, in particular, a greater angle of curvature can be achieved with a constant longitudinal extension and constant radius of curvature. As a result, the degree of separation can again be increased and / or the length of the centrifugal separator can be increased while the degree of separation remains the same be reduced. The extension of the guide vanes in the radial direction is particularly preferably achieved in that the guide vanes are aligned orthogonally on the concavely shaped funnel jacket surface.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Fliehkraftabscheider eine den liquidbeladenen Strom entlang einer Zuführachse dem Strömungsleitkörper zuführende Zuführleitung und eine den liquidentladenen Strom entlang einer Abführachse von dem Strömungsleitkörper abführende Abführleitung. Vorzugsweise erstreckt sich die Zuführachse und/ oder die Abführachse um wenigstens 300, 45° oder 6o° zur Längsachse des Strömungsleitkörpers geneigt. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Zuführachse und/oder die Abführachse orthogonal zur Längsachse. Alternativ oder zusätzlich erstrecken sich die Zuführachse und die Abführachse parallel zueinander und sind besonders bevorzugt in Längsachsenströmungsrichtung zueinander versetzt. Durch die geneigte Anordnung der Zuführachse und/oder der Abführachse zu der Längsachse des Strömungsleitkörpers wird insbesondere bewirkt, dass die liquidbeladene Strömung auch stromaufwärts und stromabwärts des Strömungsleitkörpers umgelenkt wird, insbesondere in Drehbewegung versetzt wird, und somit mit einer Zentrifugalkraft beaufschlagt wird. Durch die Neigung sowohl der Zuführachse als auch der Abführachse zur Längsachse wird der liquidbeladene Strom insbesondere in einem insbesondere weiteren S-förmigen Verlauf umgelenkt, wobei der Scheitelpunkt des insbesondere weiteren S-förmigen Verlaufs insbesondere im Bereich des Strömungsleitkörpers liegt. According to a preferred embodiment of the present invention, the centrifugal separator comprises a feed line feeding the liquid-laden stream along a feed axis to the flow guide body and a discharge line discharging the liquid-discharged stream from the flow guide body along a discharge axis. Preferably, the feed axis and / or the at least 30 Abführachse 0, inclined 45 degrees or 6o ° to the longitudinal axis of the flow extends. The feed axis and / or the discharge axis particularly preferably extends orthogonally to the longitudinal axis. As an alternative or in addition, the feed axis and the discharge axis extend parallel to one another and are particularly preferably offset from one another in the direction of longitudinal axis flow. The inclined arrangement of the feed axis and / or the discharge axis in relation to the longitudinal axis of the flow guide body has the particular effect that the liquid-laden flow is also deflected upstream and downstream of the flow guide body, in particular set in rotary motion, and is thus subjected to a centrifugal force. Due to the inclination of both the feed axis and the discharge axis to the longitudinal axis, the liquid-laden flow is deflected in particular in a further S-shaped course, with the apex of the further S-shaped course in particular in the area of the flow guide body.
Die Zuführleitung und die Abführleitung sind vorzugsweise rohrförmig ausgestaltet. Die Zuführleitung und/oder die Abführleitung weist an ihrem dem Strömungsleitkörper zugewandten Ende einen Umlenkbereich auf, über dem der Strom von seinem Verlauf entlang der Zuführachse in einen Verlauf entlang der Längsachse umgelenkt wird und/oder von dem Verlauf entlang einer gegenüber der Abführachse geneigten Achse in einen Verlauf entlang der Abführachse gelenkt wird. Vorzugsweise ist der Umlenkungsabschnitt der Zuführleitung und/oder der Abführleitung um 6o° bis 120°, besonders bevorzugt um 8o° bis ioo° oder um 90°, gegenüber der Zuführachse bzw. der Abführachse abgewinkelt. The supply line and the discharge line are preferably tubular. The feed line and / or the discharge line have a deflection area at their end facing the flow guide body, via which the flow is deflected from its course along the feed axis into a course along the longitudinal axis and / or from the course along an axis inclined with respect to the discharge axis in a course is directed along the discharge axis. The deflection section of the feed line and / or the discharge line is preferably angled by 60 ° to 120 °, particularly preferably by 80 ° to 100 ° or by 90 °, relative to the feed axis or the discharge axis.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform geht die Zuführleitung in Längsachsenströmungsrichtung in den Liquidleitmantel über, ist insbesondere einstückig mit dem Liquidleitmantel ausgestaltet. Ferner ist es bevorzugt, dass die Zuführleitung und die Abführleitung einstückig ausgebildet sind. In a particularly preferred embodiment, the feed line merges into the liquid conduction jacket in the direction of longitudinal axis flow, in particular designed in one piece with the Liquidleitmantel. Furthermore, it is preferred that the supply line and the discharge line are formed in one piece.
Vorzugsweise ist der S-förmige Strömungsverlauf zwischen Strömungsleitkörper und Liquidleitmantel gegenüber dem S-förmigen Verlauf zwischen Zuführleitung und Abführleitung geneigt, insbesondere um 20° bis i6o°, 40° bis 140°, 6o° bis 120°, 8o° bis ioo° oder 90° geneigt. The S-shaped flow path between the flow guide body and the liquid guide jacket is preferably inclined with respect to the S-shaped path between the supply line and discharge line, in particular by 20 ° to 160 °, 40 ° to 140 °, 60 ° to 120 °, 80 ° to 100 ° or 90 ° inclined.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Fliehkraftabscheider ferner ein Auffangbecken zum Auffangen des abgeschiedenen Liquides. Vorzugsweise ist das Auffangbecken stromabwärts des Strömungsleitkörpers angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist das Auffangbecken in Gravitationsrichtung unter dem Strömungsleitkörper angeordnet. Alternativ oder zusätzlich weist das Auffangbecken einen Liquidauslass zum Ausgeben des abgeschiedenen Liquides an die Umgebung oder an einen Liquidkreislauf auf. Vorzugsweise ist der Liquidauslass in Gravitationsrichtung im unteren Bereich, insbesondere an der tiefsten Stelle, des Auffangbeckens angeordnet. Über das Auffangbecken wird das abgeschiedene Liquid vorzugsweise über den Liquidauslass aus dem Fliehkraftabscheider abgeführt. Besonders bevorzugt ist das Auffangbecken in Gravitationsrichtung unterhalb des Liquidleitmantels angeordnet. Vorzugsweise ist das Auffangbecken stromabwärts der Zuführleitung und/oder stromaufwärts der Abführleitung angeordnet. Vorzugsweise ist der Fliehkraftabscheider über ein Gehäuse gegenüber der Umgebung abgedichtet. Besonders bevorzugt umfasst das Gehäuse einen Strömungszugang, einen Strömungsausgang und/oder einen Liquidauslass. Vorzugsweise wird der Strömungszugang durch die Zuführleitung, der Strömungsausgang durch die Abführleitung und der Liquidauslass durch das Auffangbecken gebildet. Das Gehäuse umfasst vorzugsweise zwei Gehäusehälften, wobei eine Gehäusehälfte durch die Zuführleitung, die Abführleitung und/ oder den Liquidleitmantel gebildet ist und/ oder die andere Gehäusehälfte durch das Auffangbecken gebildet ist. According to a preferred embodiment of the present invention, the centrifugal separator further comprises a collecting basin for collecting the separated liquid. The collecting basin is preferably arranged downstream of the flow guide body. Alternatively or additionally, the collecting basin is arranged under the flow guide body in the direction of gravity. As an alternative or in addition, the collecting basin has a liquid outlet for dispensing the separated liquid to the environment or to a liquid circuit. The liquid outlet is preferably arranged in the direction of gravity in the lower area, in particular at the deepest point, of the collecting basin. The separated liquid is discharged from the centrifugal separator via the collecting basin, preferably via the liquid outlet. Particularly preferably, the collecting basin is arranged in the direction of gravity below the liquid conducting jacket. The collecting basin is preferably arranged downstream of the supply line and / or upstream of the discharge line. The centrifugal separator is preferably sealed off from the environment via a housing. The housing particularly preferably comprises a flow inlet, a flow outlet and / or a liquid outlet. The flow access is preferably formed by the supply line, the flow outlet by the discharge line and the liquid outlet by the collecting basin. The housing preferably comprises two housing halves, one housing half being formed by the supply line, the discharge line and / or the liquid conduction jacket and / or the other housing half being formed by the collecting basin.
Vorzugsweise weist das Auffangbecken eine in Gravitationsrichtung geneigte Ablaufschräge auf, über die das abgeschiedene Liquid in Richtung des Liquidauslasses, insbesondere getrieben durch die Gravitationskraft, abgeführt wird. Besonders bevorzugt ist die Ablaufschräge um wenigstens 50, io° oder 150 und/oder höchstens 6o°, 50°, 40° oder 30° von der Horizontalen in Gravitationsrichtung geneigt. Vorzugsweise ist das Auffangbecken in Gravitationsrichtung zu der Zuführleitung und/ oder zu der Abführleitung nach unten versetzt, so dass der Strom insbesondere beim Übergang von der Zuführleitung in das Auffangbecken und/ oder beim Übergang vom Auffangbecken in die Abführleitung umgelenkt wird. Dabei wird der Strom vorzugsweise derart umgelenkt, dass er mit einer Gravitationskraft beaufschlagt wird, so dass der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders weiter erhöht wird. The collecting basin preferably has a drainage slope which is inclined in the direction of gravity and via which the separated liquid is discharged in the direction of the liquid outlet, in particular driven by the force of gravity. Especially preferably, the drainage slope by at least 5 0, 15 0 ° or io and / or at most 6o °, 50 °, 40 ° or 30 ° inclined from the horizontal in the direction of gravity is. The collecting basin is preferably offset downwards in the direction of gravity to the feed line and / or to the discharge line, so that the flow in particular is deflected at the transition from the supply line to the catch basin and / or at the transition from the catch basin to the discharge line. In this case, the current is preferably deflected in such a way that a gravitational force is applied to it, so that the degree of separation of the centrifugal separator is further increased.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Fliehkraftabscheider zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom vorgesehen, der einen sich entlang einer Längsachse erstreckenden Strömungsleitkörper und wenigstens einen mit inkonstantem Krümmungsradius um die Längsachse gekrümmten Leitflügel zum Umlenken eines in Längsachsenströmungsrichtung auf den wenigstens einen Leitflügel zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung zur Längsachse aufweist. According to a second aspect of the invention, a centrifugal separator is provided for separating a liquid from a liquid-laden flow, which has a flow guide body extending along a longitudinal axis and at least one guide vane curved with an inconstant radius of curvature around the longitudinal axis for deflecting a stream flowing towards the at least one guide vane in the longitudinal axis flow direction having in the circumferential direction to the longitudinal axis.
Der Fliehkraftabscheider gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann insbesondere gemäß dem Fliehkraftabscheider gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein und umgekehrt. Insbesondere kann der Strömungsleitkörper gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eine konkav geformte Kegelmantelfläche gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweisen. Insbesondere kann der Strömungsleitkörper gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wenigstens einen mit inkonstantem Krümmungsradius gekrümmten Leitflügel gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweisen. The centrifugal separator according to the second aspect of the invention can in particular be designed according to the centrifugal separator according to the first aspect of the invention and vice versa. In particular, the flow guide body according to the second aspect of the invention can have a concavely shaped conical surface according to the first aspect of the invention. In particular, the flow guide body according to the first aspect of the invention can have at least one guide vane according to the second aspect of the invention which is curved with an inconstant radius of curvature.
Unter einem inkonstanten Krümmungsradius kann insbesondere ein Krümmungsradius verstanden werden, der sich in Strömungsrichtung, insbesondere in Längsachsenströmungsrichtung oder in Radialrichtung, verändert. Insbesondere kann sich der wenigstens einen Leitflügel von einem Strömungsaufnahmeabschnitt zu einem Strömungsabgabeabschnitt erstrecken. Dabei kann unter einem inkonstantem Krümmungsradius insbesondere ein Krümmungsradius zu verstehen sein, der sich von dem Strömungsaufnahmeabschnitt zu dem Strömungsabgabeabschnitt verändert. An inconstant radius of curvature can in particular be understood to mean a radius of curvature which changes in the flow direction, in particular in the longitudinal axis flow direction or in the radial direction. In particular, the at least one guide vane can extend from a flow receiving section to a flow output section. In this case, an inconstant radius of curvature can in particular be understood to mean a radius of curvature which changes from the flow receiving section to the flow output section.
Darunter dass der wenigstens einen Leitflügel um die Längsachse gekrümmt ist kann insbesondere zu verstehen sein, dass sich der wenigstens einen Leitflügel spiralförmig um die Längsachse krümmt, insbesondere wobei sich der Leitflügel in Strömungsrichtung, insbesondere in Radialrichtung, von der Längsachse entfernt. Alternativ oder zusätzlich kann darunter, dass der wenigstens einer Leitflügel sich um die Längsachse krümmt verstanden werden, dass der wenigstens eine Leitflügel sich helixförmig um die Längsachse krümmt, wobei der Krümmungsradius der Steigung der Helix entspricht. Vorzugsweise weist der Strömungsleitkörper eine sich in Längsachsenströmungsrichtung weitende Kegelmantelfläche auf, von der der wenigstens eine Leitflügel vorsteht, insbesondere in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung vorsteht. Insbesondere erstreckt sich der wenigstens einen Leitflügel entlang der Äxialerstreckung der Kegelmantelfläche in Längsachsenströmungsrichtung. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der Leitflügel entlang der Radialerstreckung der Kegelmantelfläche in Radialrichtung. Insbesondere ist der wenigstens eine Leitflügel in Umfangsrichtung um die Längsachse gekrümmt. Insbesondere erstreckt sich der wenigstens eine Leitflügel von einem Strömungsaufnahmeabschnitt am strömungsaufwärtige Ende des Strömungsleitkörpers in Axialrichtung und in Radialrichtung zu einem Strömungsabgabeabschnitt am stromabwärtigen Ende des Strömungsleitkörpers, insbesondere wobei sich der Krümmungsradius vom Strömungsaufnahmeabschnitt zum Strömungsabgabeabschnitt verändert. The fact that the at least one guide vane is curved around the longitudinal axis can in particular mean that the at least one guide vane curves spirally around the longitudinal axis, in particular with the guide vane moving away from the longitudinal axis in the flow direction, in particular in the radial direction. Alternatively or additionally, it can be understood that the at least one guide vane curves around the longitudinal axis, that the at least one guide vane curves helically around the longitudinal axis, the radius of curvature corresponding to the pitch of the helix. The flow guide body preferably has a conical surface area that widens in the longitudinal axis flow direction, from which the at least one guide vane protrudes, in particular protrudes in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction. In particular, the at least one guide vane extends along the axial extension of the conical surface in the direction of the longitudinal axis of flow. Alternatively or additionally, the guide vane extends in the radial direction along the radial extent of the conical surface area. In particular, the at least one guide vane is curved in the circumferential direction about the longitudinal axis. In particular, the at least one guide vane extends from a flow receiving section at the upstream end of the flow guiding body in the axial direction and in the radial direction to a flow output section at the downstream end of the flow guide body, in particular the radius of curvature changing from the flow receiving section to the flow output section.
Gemäß einer Ausführungsform verändert, insbesondere verkleinert, sich der Krümmungsradius in Strömungsrichtung, insbesondere inAccording to one embodiment, the radius of curvature changes, in particular reduced, in the flow direction, in particular in
Längsachsenströmungsrichtung und/oder in Radialrichtung. Insbesondere erstreckt sich der wenigstens eine Leitflügel in Strömungsrichtung von einem Strömungsaufnahmeabschnitt zu dem Strömungsabgabeabschnitt. Insbesondere verkleinert sich der Krümmungsradius von dem Strömungsaufnahmeabschnitt zu dem Strömungsabgabeabschnitt. Longitudinal axis flow direction and / or in the radial direction. In particular, the at least one guide vane extends in the flow direction from a flow receiving section to the flow output section. In particular, the radius of curvature is reduced from the flow receiving section to the flow output section.
Unter der Strömungsrichtung ist insbesondere die Richtung zu verstehen, in der der liquidbeladene Strom entlang des Strömungsleitkörpers strömt. Bei einer Ausführungsform, bei der der Strömungsleitkörper eine zylinderförmige Mantelfläche aufweist, kann die Strömungsrichtung der Längsachsenströmungsrichtung entsprechen. Bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der der Strömungsleitkörper eine Kegelmantelfläche aufweist, kann die Strömungsrichtung eine durch die Längsachsenströmungsrichtung und die Radialrichtung überlagerte Richtung sein. Insbesondere kann die Strömungsrichtung sich entlang der Kegelmantelfläche, insbesondere entlang der konkav geformten Kegelmantelfläche, erstrecken, insbesondere trompetentrichterförmig oder stalaktitförmig erstrecken. The direction of flow is to be understood in particular as the direction in which the liquid-laden stream flows along the flow guide body. In one embodiment in which the flow guide body has a cylindrical jacket surface, the flow direction can correspond to the longitudinal axis flow direction. In the preferred embodiment, in which the flow guide body has a conical surface, the flow direction can be a direction superimposed by the longitudinal axis flow direction and the radial direction. In particular, the flow direction can extend along the conical surface, in particular along the concavely shaped conical surface, in particular in the shape of a trumpet funnel or stalactite.
Gemäß einer Ausführungsform kann der wenigstens einen Leitflügel sich in Strömungsrichtung von einem Strömungsaufnahmeabschnitt zu einem Strömungsabgabeabschnitt erstrecken. Vorzugsweise verändert, insbesondere verkleinert, sich der Krümmungsradius von dem Strömungsaufnahmeabschnitt zu dem Strömungsabgabeabschnitt um wenigstens 30 %, 45 % oder 60 %. Alternativ oder zusätzlich kann der Krümmungsradius am Strömungsaufnahmeabschnitt wenigstens 70 %, 80 % oder 90 % der Erstreckung des wenigstens Leitflügels quer, insbesondere orthogonal, zur Längsachse betragen. Alternativ oder zusätzlich kann der Krümmungsradius am Strömungsabgabeabschnitt höchstens 60 %, 50 % oder 40 % der Erstreckung des wenigstens einen Leitflügels quer, insbesondere orthogonal, zur Längsachse betragen. According to one embodiment, the at least one guide vane can extend in the flow direction from a flow receiving section to a flow output section. Preferably changed, in particular reduced, the radius of curvature from the flow receiving section to the flow discharge section by at least 30%, 45% or 60%. Alternatively or additionally, the radius of curvature on the flow receiving section can be at least 70%, 80% or 90% of the extent of the at least guide vane transversely, in particular orthogonally, to the longitudinal axis. Alternatively or additionally, the radius of curvature at the flow discharge section can be at most 60%, 50% or 40% of the extent of the at least one guide vane transversely, in particular orthogonally, to the longitudinal axis.
Unter dem Strömungsaufnahmeabschnitt des Leitflügels kann insbesondere der Abschnitt Leitflügels zu verstehen sein, auf den der liquidbeladene Strom in Längsachsenströmungsrichtung auf den wenigstens einen Leitflügel auftrifft. Der wenigstens eine Leitflügel kann sich in Strömungsrichtung insbesondere ausgehend von einer Leitnase erstrecken. Insbesondere kann der Strömungsaufnahmeabschnitt des wenigstens ein Leitflügels der Abschnitt sein, der in Strömungsrichtung unmittelbar an die Leitnase anschließt. Insbesondere kann der Strömungsaufnahmeabschnitt der Abschnitt sein, entlang dem sich die ersten 5 %, 10 % oder 20 % des wenigstens sein Leitflügels in Strömungsrichtung erstrecken. The flow receiving section of the guide vane can in particular be understood to mean the section of the guide vane on which the liquid-laden flow impinges on the at least one guide vane in the longitudinal axis flow direction. The at least one guide vane can extend in the flow direction, in particular starting from a guide nose. In particular, the flow receiving section of the at least one guide vane can be the section which directly adjoins the guide nose in the direction of flow. In particular, the flow receiving section can be the section along which the first 5%, 10% or 20% of at least its guide vane extend in the direction of flow.
Unter dem Strömungsabgabeabschnitt des Leitflügels kann insbesondere der Abschnitt des Leitflügels zu verstehen sein, an dem der liquidentladene Strom und/oder das getrennte liquide den Leitflügel in Strömungsrichtung verlässt. Insbesondere kann der Strömungsabgabeabschnitt der Abschnitt sein, entlang dem sich die letzten 5 %, 10 % oder 20 % des wenigstens ein Leitflügels in Strömungsrichtung erstrecken. The flow discharge section of the guide vane can in particular be understood to mean the section of the guide vane at which the liquid-discharged flow and / or the separated liquid leaves the guide vane in the direction of flow. In particular, the flow discharge section can be the section along which the last 5%, 10% or 20% of the at least one guide vane extend in the direction of flow.
Bei der bevorzugten Ausführungsform mit einer insbesondere konkav geformten sich in Längsachsenströmungsrichtung weitenden Kegelmantelfläche desIn the preferred embodiment with a particularly concavely shaped conical outer surface of the widening in the longitudinal axis flow direction
Strömungsleitkörpers kann der Strömungsabgabeabschnitt an dem in Radialrichtung geweiteten axialen Endabschnitt des Strömungsleitkörpers ausgebildet sein und/oder der Strömungsaufnahmeabschnitt an dem in Radialrichtung schmalen axialen Anfangsabschnitt, insbesondere der Leitnase, des Strömungsleitkörpers ausgebildet sein. Flow guide body, the flow discharge section can be formed on the axial end section of the flow guide body that is widened in the radial direction and / or the flow receiving section can be formed on the axial start section, in particular the guide nose, of the flow guide body which is narrow in the radial direction.
Der Krümmungsradius an dem jeweiligen Strömungsaufnahmeabschnitt und/oder an dem Strömungsabgabeabschnitt kann insbesondere dadurch ermittelt werden, dass der Krümmungsradius über den jeweiligen Abschnitt gemittelt wird. Beispielsweise kann bei Ausführungsformen, bei denen der Strömungsabgabeabschnitt sich über die letzten 5 % io % oder 20 % des wenigstens ein Leitflügels in Strömungsrichtung erstreckt, der Krümmungsradius über diesen Bereich gemittelt werden. Analog kann auf diese Weise der Krümmungsradius des Strömungsaufnahmeabschnitts gemittelt werden. The radius of curvature on the respective flow receiving section and / or on the flow discharge section can in particular be determined in that the radius of curvature is averaged over the respective section. For example, in embodiments in which the flow discharge section extends over the last 5% io% or 20% of the at least one guide vane extends in the direction of flow, the radius of curvature can be averaged over this area. In this way, the radius of curvature of the flow receiving section can be averaged analogously.
In einer Ausführungsform weist der Strömungsleitkörper eine sich in Längsachsenströmungsrichtung weitende insbesondere konkav geformte Kegelmantelfläche auf, die insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich steht der wenigstens eine Leitflügel von dem Strömungsleitkörper vor, insbesondere in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung vor. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der wenigstens eine Leitflügel in Radialrichtung von einem Strömungsaufnahmeabschnitt zu einem Strömungsabgabeabschnitt. Alternativ oder zusätzlich ist der wenigstens eine Leitflügel in Umfangsrichtung um die Längsachse gekrümmt. Alternativ oder zusätzlich wird der Krümmungsradius in Radialrichtung kleiner. In one embodiment, the flow guide body has a conical surface area which widens in the direction of the longitudinal axis, in particular a concave surface, which is designed in particular according to the first aspect of the invention. Alternatively or additionally, the at least one guide vane protrudes from the flow guide body, in particular protrudes in the direction opposite to the direction of the longitudinal axis of the flow. Alternatively or in addition, the at least one guide vane extends in the radial direction from a flow receiving section to a flow output section. Alternatively or additionally, the at least one guide vane is curved in the circumferential direction about the longitudinal axis. Alternatively or additionally, the radius of curvature becomes smaller in the radial direction.
In einer Ausführungsform steht der wenigstens eine Leitflügel in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzten Richtung um wenigstens 10 %, 20 %, 30 % oder 35 % der Radialerstreckung des wenigstens ein Leitflügels vor. Entlang seiner Erstreckung in Strömungsrichtung wird durch das vorstehend des Leitflügels ein Fensterquerschnitt definiert, an dem das abgeschiedene Wasser abgegeben werden kann. Es hat sich herausgestellt, dass durch Vergrößerung dieses Fensterquerschnittes die Abscheiderate von dem Liquid erhöht werden kann. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass bei größeren zu erwartenden liquidbeladenen Strömen der Fensterquerschnitt vergrößert werden kann, um die Abscheide rate zu erhöhen. Ferner hat sich herausgestellt, dass durch einen erhöhten Fensterquerschnitt die Anzahl der Leitflügel unter Aufrechterhaltung des Abscheidegrades reduziert werden kann. Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass zwischen einzelnen Leitflügeln in Umfangsrichtung ausreichend Platz für den fluidbeladenen Strom vorgesehen ist, sodass das abgeschiedene Liquid an den Leitflügel abgeführt werden kann, während der liquidentladenen Strom radial beabstandet von dem wenigstens einen Leitflügel strömen kann. In one embodiment, the at least one guide vane protrudes in the opposite direction to the longitudinal axis flow direction by at least 10%, 20%, 30% or 35% of the radial extent of the at least one guide vane. Along its extent in the direction of flow, the protruding part of the guide vane defines a window cross-section at which the separated water can be released. It has been found that the separation rate of the liquid can be increased by enlarging this window cross-section. In particular, it has been found that when the liquid-laden flows to be expected are larger, the window cross-section can be enlarged in order to increase the separation rate. It has also been found that the number of guide vanes can be reduced by maintaining the degree of separation by increasing the window cross-section. This can in particular ensure that there is sufficient space in the circumferential direction for the fluid-laden flow between individual guide vanes so that the separated liquid can be discharged to the guide vane, while the liquid-discharged stream can flow radially spaced from the at least one guide vane.
Gemäß einer Ausführungsform weist der wenigstens eine Leitflügel wenigstens 2, 4, 6, 8 oder 10 Leitflügel auf. Alternativ oder zusätzlich weist der wenigstens eine Leitflügel höchstens 12, 15, 20, 25, 30 oder 35 Leitflügel auf. In einer Ausführungsform sind die Leitflügel in insbesondere äquidistanten Abständen in Umfangsrichtung um die Längsachse verteilt angeordnet. Alternativ oder zusätzlich vergrößert sich der Abstand in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Leitflügeln in Radialrichtung. Es hat sich herausgestellt, dass zur Erzielung eines hohen Abscheidegrades die Anzahl der Leitflügel auf den Durchmesser des Strömungsleitkörpers abgestimmt werden kann. Insbesondere kann die Anzahl der Leitflügel mit größer werdendem Durchmesser des Strömungsleitkörpers vergrößert werden. Dabei gilt es ein Kompromiss zwischen einer möglichst hohen Abscheidefläche für das Liquid durch die Leitflügel bereitzustellen und ausreichend Platz in Radialrichtung zwischen den Leitflügeln bereitzustellen, sodass der liquidentladenen Strom separat von dem getrennten Liquid in Radialrichtung von den Leitflügeln beabstandet entlang des Strömungsleitkörpers und/oder der Leitflügel strömen kann. According to one embodiment, the at least one guide vane has at least 2, 4, 6, 8 or 10 guide vanes. Alternatively or additionally, the at least one guide vane has at most 12, 15, 20, 25, 30 or 35 guide vanes. In one embodiment, the guide vanes are distributed in particular at equidistant intervals in the circumferential direction around the longitudinal axis. Alternatively or additionally, the distance increases in the circumferential direction between adjacent guide vanes in the radial direction. It has been found that, in order to achieve a high degree of separation, the number of guide vanes can be matched to the diameter of the flow guide body. In particular, the number of guide vanes can be increased as the diameter of the flow guide body increases. A compromise has to be made between providing the highest possible separation surface for the liquid by the guide vanes and providing sufficient space in the radial direction between the guide vanes so that the liquid-discharged flow is separated from the separated liquid in the radial direction at a distance from the guide vanes along the flow guide body and / or the guide vanes can flow.
Unter dem Durchmesser des Strömungsleitkörpers kann bei der bevorzugten Ausführungsform mit einer kegelförmigen Mantelfläche des Strömungsleitkörpers der Durchmesser des Strömungsleitkörpers an dessen geweitetem Endabschnitt zu verstehen sein. In the preferred embodiment with a conical outer surface of the flow guide body, the diameter of the flow guide body can be understood to mean the diameter of the flow guide body at its widened end section.
Bei Strömungsleitkörpern mit einem Durchmesser zwischen 15 mm und 25 mm, insbesondere zwischen 18 mm und 22 mm, hat sich eine Anzahl an Leitflügeln von 6 bis 10, insbesondere von 7 bis 9, als bevorzugt herausgestellt. Bei Strömungsleitkörpern mit einem Durchmesser zwischen 25 mm bis 35 mm, insbesondere zwischen 28 mm und 32 mm, hat sich eine Anzahl an Leitflügeln von 8 bis 12, insbesondere von 9 bis 11, als bevorzugt herausgestellt. Bei Strömungsleitkörpern mit einem Durchmesser zwischen 35 mm bis 45 mm, insbesondere von 38 mm bis 42 mm, hat sich eine Anzahl an Leitflügeln von 9 bis 13, insbesondere von 10 bis 12, als bevorzugt herausgestellt. Bei Strömungsleitkörpern mit einem Durchmesser zwischen 45 mm und 55 mm, insbesondere zwischen 48 mm und 52 mm, hat sich eine Anzahl an Leitflügeln von 10 bis 14, insbesondere von 11 bis 13, als bevorzugt herausgestellt. In the case of flow guide bodies with a diameter between 15 mm and 25 mm, in particular between 18 mm and 22 mm, a number of guide vanes from 6 to 10, in particular from 7 to 9, has proven to be preferred. In the case of flow guide bodies with a diameter between 25 mm to 35 mm, in particular between 28 mm and 32 mm, a number of guide vanes from 8 to 12, in particular from 9 to 11, has proven to be preferred. In the case of flow guide bodies with a diameter between 35 mm to 45 mm, in particular from 38 mm to 42 mm, a number of guide vanes from 9 to 13, in particular from 10 to 12, has proven to be preferred. In the case of flow guide bodies with a diameter between 45 mm and 55 mm, in particular between 48 mm and 52 mm, a number of guide vanes from 10 to 14, in particular from 11 to 13, has proven to be preferred.
In einer Ausführungsform können die Leitflügel stromaufwärts des jeweiligen Strömungsaufnahmeabschnitt der Leitflügel in eine in Umfangsrichtung geschlossene Struktur, insbesondere in eine Leitnase, übergehen. Unter einer in Umfangsrichtung geschlossenen Struktur ist in diesem Zusammenhang insbesondere zu verstehen, dass in diesem Bereich in Umfangsrichtung kein Abstand zwischen den Leitflügeln besteht. Insbesondere kann sich die geschlossene Struktur in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung als Zylinder und anschließend insbesondere als sich in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzte Richtung verjüngenden insbesondere konkav gekrümmter Kegel erstrecken. In one embodiment, the guide vanes can merge upstream of the respective flow receiving section of the guide vanes into a structure that is closed in the circumferential direction, in particular into a guide nose. In this context, a structure that is closed in the circumferential direction is to be understood in particular to mean that there is no distance between the guide vanes in the circumferential direction in this area. In particular, the closed structure can turn out as a cylinder in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction and then in particular as a cylinder in the longitudinal axis flow direction opposite direction tapering especially concavely curved cone extend.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden Strömungsleitkörper zum Beschleunigen eines in Längsachsenströmungsrichtung auf den Strömungsleitkörper zuströmenden liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung, eine radial außenseitig zum Strömungsleitkörper ausgebildete Drainagekammer mit einer Liquiddurchtrittsöffnung, um das getrennte Liquid in Radialrichtung in die Drainagekammer abzuführen und eine sich entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung von dem Strömungsleitkörper zu der Liquiddurchtrittsöffnung erstreckende Prallwand, um das getrennte Liquid entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung von dem Strömungsleitkörper zu der Liquiddurchtrittsöffnung zu treiben. A third aspect of the invention relates to a centrifugal separator for separating a liquid from a liquid-laden flow with a flow guide body extending along a longitudinal axis to accelerate a liquid-laden flow flowing in the longitudinal axis direction of flow onto the flow guide body in the radial direction, a drainage chamber formed radially on the outside of the flow guide body with a liquid passage opening discharge the separated liquid in the radial direction into the drainage chamber and a baffle wall that extends opposite to the direction of gravity from the flow guide body to the liquid passage opening in order to drive the separated liquid opposite to the direction of gravity from the flow guide body to the liquid passage opening.
Der Fliehkraftabscheider gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann gemäß dem Fliehkraftabscheider gemäß dem ersten Aspekt und/oder dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein und umgekehrt. Insbesondere kann der Strömungsleitkörper des Fliehkraftabscheiders gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsleitkörper wenigstens einen Leitflügel gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweisen. Insbesondere kann die Beschleunigung des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung durch eine konkav geformte Kegelmantelfläche des Strömungsleitkörpers erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Beschleunigung des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung durch wenigstens einen um die Längsachse gekrümmten Leitflügel erfolgen. Insbesondere durch die Krümmung des Leitflügels um die Längsachse kann der liquidbeladenen Strom in Umfangsrichtung um die Längsachse umgelenkt werden, sodass die dabei entstehende Zentrifugalkraft den liquidbeladenen Strom in Radialrichtung beschleunigt. The centrifugal separator according to the third aspect of the invention can be designed according to the centrifugal separator according to the first aspect and / or the second aspect of the invention and vice versa. In particular, the flow guide body of the centrifugal separator can be designed according to the first aspect of the invention. Alternatively or additionally, the flow guide body can have at least one guide vane according to the second aspect of the invention. In particular, the liquid-laden flow can be accelerated in the radial direction by means of a concavely shaped conical surface of the flow guide body. Alternatively or in addition, the liquid-laden flow can be accelerated in the radial direction by at least one guide vane curved about the longitudinal axis. In particular, due to the curvature of the guide vane around the longitudinal axis, the liquid-laden flow can be deflected in the circumferential direction around the longitudinal axis, so that the centrifugal force that arises accelerates the liquid-laden flow in the radial direction.
Die Drainagekammer kann sich insbesondere in Umfangsrichtung um den Strömungsleitkörper erstrecken. Insbesondere kann die Drainagekammer sich zylinderförmig von der Liquiddurchtrittsöffnung zu einer Liquidaustrittsöffnung, insbesondere zu einem Auffangbecken erstrecken. Insbesondere kann sich die Drainagekammer von der in Gravitationsrichtung oberhalb des Strömungsleitkörpers ausgebildeten Liquiddurchtrittsöffnung in Gravitationsrichtung zu der Liquidaustrittsöffnung erstrecken. Insbesondere kann die Liquidaustrittsöffnung in Gravitationsrichtung wenigstens auf Höhe des Strömungsleitkörpers, insbesondere unterhalb des Strömungsleitkörpers, ausgebildet sein. The drainage chamber can in particular extend in the circumferential direction around the flow guide body. In particular, the drainage chamber can extend in a cylindrical shape from the liquid passage opening to a liquid outlet opening, in particular to a collecting basin. In particular, the drainage chamber can extend from the liquid passage opening formed in the gravitational direction above the flow guide body in the gravitational direction to the liquid outlet opening. In particular, the liquid outlet opening in Direction of gravity at least at the level of the flow guide body, in particular below the flow guide body.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Längsachse des Strömungsleitkörpers um weniger als 3o0, 150 oder 50 gegenüber der Gravitationsachse geneigt. Insbesondere ist der Strömungsleitkörper derart ausgerichtet, dass die Längsachsenströmungsrichtung stromaufwärts und/oder stromabwärts des Strömungsleitkörpers entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung ausgerichtet ist, um den Strömungsleitkörper entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung zu durchströmen. According to one embodiment, the longitudinal axis of the flow guide body is inclined by less than 30 0 , 15 0 or 5 0 with respect to the axis of gravity. In particular, the flow guide body is oriented such that the longitudinal axis flow direction upstream and / or downstream of the flow guide body is oriented opposite to the direction of gravity in order to flow through the flow guide body opposite to the direction of gravity.
Insbesondere kann durch die Ausrichtung der Längsachse zu Gravitationsachse gewährleistet werden, dass von dem liquidbeladenen Strom getrenntes Liquid unter Ausnutzung der Strömungsenergie entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung zu der Liquiddurchtrittsöffnung getrieben wird. In particular, by aligning the longitudinal axis to the axis of gravity, it can be ensured that liquid separated from the liquid-laden flow is driven to the liquid passage opening opposite to the direction of gravity, utilizing the flow energy.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass durch die versetzte Anordnung der Liquiddurchtrittsöffnung in zur Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung relativ zum Strömungsleitkörper in Verbindung mit der zwischen dem Strömungsleitkörper und der Liquiddurchtrittsöffnung angeordneten Prallwand der Abscheidegrad des Liquides erhöht werden kann. Dies kann insbesondere daran liegen, dass die Beschleunigung des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung auch stromabwärts des Strömungsleitkörpers noch eine Abscheidung des Liquides bewirkt. Surprisingly, it has been found that the staggered arrangement of the liquid passage opening in the opposite direction to the direction of gravity relative to the flow guide body in connection with the baffle wall arranged between the flow guide body and the liquid passage opening can increase the degree of separation of the liquid. This can in particular be due to the fact that the acceleration of the liquid-laden flow in the radial direction also causes the liquid to be separated off downstream of the flow guide body.
Insbesondere ist die Liquiddurchtrittsöffnung in zur Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung beabstandet von dem Strömungsleitkörper, insbesondere beabstandet von dem Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers, ausgebildet. Der Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers kann insbesondere der Abschnitt des Strömungsleitkörpers sein, an dem der liquidentladenen Strom und/oder das getrennte Liquid den Strömungsleitkörper in Strömungsrichtung verlässt. Insbesondere kann der Strömungsabgabeabschnitt bei einer Ausführungsform bei der der Strömungsleitkörper eine sich in Längsachsenströmungsrichtung weitende Kegelmantelfläche aufweist durch den geweiteten Endabschnitt des Strömungsleitkörpers in Längsachsenströmungsrichtung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsabgabeabschnitt durch den axialen Endabschnitt in Längsachsenströmungsrichtung des wenigstens einen Leitflügels ausgebildet sein. Insbesondere ist die Liquiddurchtrittsöffnung in zur Gravitationsrichtung entgegensetzten Richtung um wenigstens 20 %, 40 %, 60 %, 80 % oder 100 % der Erstreckung des Strömungsleitkörpers in Längsachsenströmungsrichtung von dem Strömungsleitkörper, insbesondere vom Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers, beabstandet. In particular, the liquid passage opening is formed at a distance from the flow guide body in the direction opposite to the direction of gravity, in particular at a distance from the flow discharge section of the flow guide body. The flow discharge section of the flow guide body can in particular be the section of the flow guide body at which the liquid-charged flow and / or the separated liquid leaves the flow guide body in the direction of flow. In particular, in an embodiment in which the flow guide body has a conical jacket surface that widens in the longitudinal axis flow direction, the flow discharge section can be formed by the widened end section of the flow guide body in the longitudinal axis flow direction. Alternatively or additionally, the flow discharge section can be formed by the axial end section in the direction of longitudinal axis flow of the at least one guide vane. In particular, the liquid passage opening is spaced in the direction opposite to the direction of gravity by at least 20%, 40%, 60%, 80% or 100% of the extent of the flow guide body in the longitudinal axis flow direction from the flow guide body, in particular from the flow discharge section of the flow guide body.
Insbesondere erstreckt sich die Prallwand in zur Gravitationsrichtung entgegengesetzte Richtung von dem Strömungsabgabeabschnitt wenigstens bis zur Liquiddurchtrittsöffnung. Vorzugsweise erstreckt sich die Prallwand ausgehend vom Strömungsabgabeabschnitt in Gravitationsrichtung wenigstens entlang von 20 %, 40 %, 60 % oder 80 % der Äxialerstreckung des Strömungsleitkörpers. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand in Gravitationsrichtung ausgehend von dem Strömungsabgabeabschnitt wenigstens entlang von 20 %, 40 %, 60 % oder 80 % der Äxialerstreckung des wenigstens einen Leitflügels. In particular, the baffle wall extends in the opposite direction to the direction of gravity from the flow discharge section at least as far as the liquid passage opening. Preferably, starting from the flow discharge section, the baffle wall extends in the gravitational direction at least along 20%, 40%, 60% or 80% of the axial extension of the flow guide body. In particular, the baffle wall extends in the gravitational direction starting from the flow discharge section along at least 20%, 40%, 60% or 80% of the axial extension of the at least one guide vane.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die Prallwand um eine um weniger als 30°, 150 oder 50 gegenüber der Längsachse geneigte Prallwandachse. Insbesondere erstreckt sich die Prallwandachse parallel, insbesondere koaxial, zur Längsachse. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Prallwand rotationsförmige, insbesondere hohlzylinderförmig, insbesondere hohlzylinderförmig mit entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung größer werdendem Durchmesser, um die Prallwandachse und/ oder um die Längsachse. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Prallwand in Radialrichtung beabstandet zum Strömungsleitkörper. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand in Radialrichtung derart beabstandet zum Strömungsleitkörper um die Längsachse und/oder um die Prallwandachse, dass ein in Radialrichtung innenseitig durch den Strömungsleitkörper und außenseitig durch die Prallwand begrenzter Strömungskanal ausgebildet ist, in dem das Liquid in Radialrichtung außenseitig über die Prallwand zu der Liquiddurchtrittsöffnung abführbar ist und der liquidentladene Strom in Radialrichtung innenseitig zu einer Abführleitung abführbar ist. According to one embodiment, the baffle extends around a less than 30 °, 15 0 5 0 or relative to the longitudinal axis inclined baffle axis. In particular, the baffle wall axis extends parallel, in particular coaxially, to the longitudinal axis. Alternatively or additionally, the baffle wall extends in the shape of a rotation, in particular a hollow cylinder, in particular a hollow cylinder, with a diameter that increases in the opposite direction to the direction of gravity, around the baffle wall axis and / or around the longitudinal axis. Alternatively or additionally, the baffle wall extends in the radial direction at a distance from the flow guide body. In particular, the baffle wall extends in the radial direction at a distance from the flow guide body around the longitudinal axis and / or around the baffle wall axis in such a way that a flow channel is formed which is delimited in the radial direction on the inside by the flow guide body and on the outside by the baffle wall, in which the liquid flows in the radial direction on the outside over the baffle wall the liquid passage opening can be discharged and the liquid-discharged stream can be discharged in the radial direction on the inside to a discharge line.
Insbesondere erstreckt sich die Prallwand hohlzylinderförmig. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand ausgehend von dem Strömungsabgabeabschnitt in Gravitationsrichtung hohlzylinderförmig bis zu wenigstens 20 %, 40 %, 60 % oder 80 % der Axialerstreckung des Strömungsleitkörpers. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Prallwand ausgehend von dem Strömungsabgabeabschnitt in zur Gravitationsrichtung entgegengesetzte Richtung um wenigstens 20 %, 40 %, 60 % oder 80 % der Axialerstreckung des Strömungsleitkörpers. Insbesondere begrenzt die Prallwand die Liquiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung innenseitig. Insbesondere ist die Prallwand an ihrem stromabwärtigen Ende kragenförmig in Radialrichtung gekrümmt, um das getrennte Liquid entlang der Prallwand zu der Liquiddurchtrittsöffnung zu leiten. Insbesondere erstreckt sich die Liquiddurchtrittsöffnung ringförmig, insbesondere lochscheibenförmig, insbesondere um die Längsachse und/oder um die Prallwandachse. Insbesondere ist die Liquiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung innenseitig durch die Prallwand, insbesondere durch den kragenförmigen Abschnitt der Prallwand, und/oder in Radialrichtung außenseitig durch den nachfolgend beschriebenen Liquidleitmantel begrenzt. In particular, the baffle wall extends in the shape of a hollow cylinder. In particular, starting from the flow discharge section, the baffle extends in the shape of a hollow cylinder in the gravitational direction up to at least 20%, 40%, 60% or 80% of the axial extent of the flow guide body. Alternatively or additionally, the baffle wall extends, starting from the flow discharge section, in the direction opposite to the direction of gravity by at least 20%, 40%, 60% or 80% of the axial extent of the flow guide body. In particular, the limited Impact wall the liquid passage opening in the radial direction on the inside. In particular, the baffle wall is curved in the radial direction like a collar at its downstream end in order to guide the separated liquid along the baffle wall to the liquid passage opening. In particular, the liquid passage opening extends in a ring shape, in particular in the shape of a perforated disk, in particular around the longitudinal axis and / or around the baffle wall axis. In particular, the liquid passage opening is delimited on the inside in the radial direction by the baffle wall, in particular by the collar-shaped section of the baffle wall, and / or on the outside in the radial direction by the liquid conducting jacket described below.
Insbesondere durch den Abstand der Prallwand in Radialrichtung zum Strömungsleitkörper kann gewährleistet werden, dass das getrennte Liquid radial außenseitig an der Prallwand zu der Liquiddurchtrittsöffnung geleitet wird, während der liquidentladenen Strom radial innenseitig zu einer Abführleitung weitergeleitet werden kann. In particular, the distance between the baffle wall in the radial direction and the flow guide body ensures that the separated liquid is directed radially on the outside of the baffle wall to the liquid passage opening, while the liquid discharged flow can be passed on radially on the inside to a discharge line.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Drainagekammer radial innenseitig durch die Prallwand begrenzt, um die Drainagekammer in Gravitationsrichtung zwischen der Liquiddurchtrittsöffnung und dem Strömungsleitkörper fluidal von dem Strömungsleitkörper abzuschirmen. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand in Gravitationsrichtung von der Liquiddurchtrittsöffnung wenigstens bis zumAccording to one embodiment, the drainage chamber is delimited radially on the inside by the baffle wall in order to fluidly shield the drainage chamber in the gravitational direction between the liquid passage opening and the flow guide body from the flow guide body. In particular, the baffle wall extends in the direction of gravity from the liquid passage opening at least to
Strömungsleitkörper. Vorzugsweise erstreckt sich die Prallwand in Gravitationsrichtung von der Liquiddurchtrittsöffnung wenigstens bis zumFlow guide body. Preferably, the baffle wall extends in the direction of gravity from the liquid passage opening at least to
Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Prallwand in Gravitationsrichtung von der Liquiddurchtrittsöffnung wenigstens bis zu 20 %, 40 %, 60 % oder 80 % der Axialerstreckung des Strömungsleitkörpers. Insbesondere ist die Prallwand radial außenseitig derart ausgebildet, dass das getrennte Liquid an der radialen Außenfläche der Prallwand in Gravitationsrichtung zu einer Liquidaustrittsöffnung abführbar ist. Flow delivery section of the flow guide body. Particularly preferably, the baffle wall extends in the direction of gravity from the liquid passage opening at least up to 20%, 40%, 60% or 80% of the axial extent of the flow guide body. In particular, the baffle wall is designed radially on the outside in such a way that the separated liquid can be discharged on the radial outer surface of the baffle wall in the gravitational direction to a liquid outlet opening.
In einer Ausführungsform ist die Drainagekammer radial außenseitig durch einen Liquidleitmantel begrenzt. Insbesondere ist der Liquidleitmantel rotationsförmig, insbesondere hohlzylindrisch, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist der Liquidleitmantel in Radialrichtung von der Prallwand beabstandet. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der Liquidleitmantel in Gravitationsrichtung von der Liquiddurchtrittsöffnung wenigstens bis zum Strömungsleitkörper. Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel in Gravitationsrichtung wenigstens bis zum Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers. Vorzugsweise erstreckt sich der Liquidleitmantel in Gravitationsrichtung über den Strömungsabgabeabschnitt hinaus, insbesondere um wenigstens 20 %, 40 %, 60 %, 80 % oder 100 % der Äxialerstreckung des Strömungsleitkörpers über den Strömungsabgabeabschnitt hinaus. In one embodiment, the drainage chamber is delimited radially on the outside by a liquid conducting jacket. In particular, the liquid conduction jacket is designed to be rotationally, in particular, hollow-cylindrical. Alternatively or additionally, the liquid guide jacket is spaced apart from the baffle wall in the radial direction. Alternatively or additionally, the liquid guide jacket extends in the direction of gravity from the liquid passage opening at least to the flow guide body. Especially the liquid guide jacket extends in the direction of gravity at least as far as the flow discharge section of the flow guide body. The liquid guide jacket preferably extends in the direction of gravity beyond the flow discharge section, in particular by at least 20%, 40%, 60%, 80% or 100% of the axial extension of the flow guide body beyond the flow discharge section.
Insbesondere begrenzt der Liquidleitmantel die Liquiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung außenseitig. Insbesondere wird die Liquiddurchtrittsöffnung radial innenseitig durch die Prallwand und radial außenseitig durch den Liquidleitmantel begrenzt. Insbesondere ist eine sich von dem Liquidleitmantel radial nach innen erstreckende Stirnwandung zum Umlenken von entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung strömenden Liquid in Gravitationsrichtung vorgesehen. Insbesondere ist die Stirnwandung lochscheibenförmig ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich die Stirnwandung in Radialrichtung zwischen dem Liquidleitmantel und einer Abführleitung zum Abführen des liquidentladenen Stroms. Insbesondere erstreckt sich die Stirnwandung in Längsachsenströmungsrichtung an dem axialen Ende des Liquidleitmantels. Insbesondere erstreckt sich die Stirnwandung an dem in Längsachsenströmungsrichtung axialen Ende des Liquidleitmantels kragenförmiger in Radialrichtung nach innen. Insbesondere begrenzen der Liquidleitmantel, die Stirnwandung und die Prallwand einen sich in einem Querschnitt entlang der Längsachse U-förmig erstreckenden Liquidkanal. Insbesondere ist der sich U-förmig erstreckende Liquidkanal in Gravitationsrichtung geöffnet. Insbesondere erstrecken sich die Schenkel des U-förmigen Liquidkanals ausgehend von der Liquiddurchtrittsöffnung in Gravitationsrichtung. Insbesondere wird der U-förmige Liquidkanal in Radialrichtung innenseitig und außenseitig durch die Prallwand begrenzt. Insbesondere dient die Stirnwandung der Umlenkung des Liquides von dem radial innenseitigen Schenkel über die Liquiddurchtrittsöffnung in den radial außenseitigen Schenkel des Liquidkanals. In particular, the liquid conduction jacket limits the liquid passage opening on the outside in the radial direction. In particular, the liquid passage opening is delimited radially on the inside by the baffle wall and radially on the outside by the liquid conducting jacket. In particular, an end wall extending radially inward from the liquid conducting jacket is provided for deflecting liquid flowing in the opposite direction to the direction of gravity in the direction of gravity. In particular, the end wall is designed in the shape of a perforated disk. In particular, the end wall extends in the radial direction between the liquid conduction jacket and a discharge line for discharging the liquid discharged stream. In particular, the end wall extends in the direction of longitudinal axis flow at the axial end of the liquid duct. In particular, the end wall extends inwardly in a collar-shaped manner in the radial direction at the end of the liquid conducting jacket that is axial in the direction of flow in the longitudinal axis. In particular, the liquid conducting jacket, the end wall and the baffle wall delimit a liquid channel extending in a U-shape in a cross section along the longitudinal axis. In particular, the U-shaped extending liquid channel is open in the gravitational direction. In particular, the legs of the U-shaped liquid channel extend in the direction of gravity starting from the liquid passage opening. In particular, the U-shaped liquid channel is delimited on the inside and outside in the radial direction by the baffle wall. In particular, the end wall serves to deflect the liquid from the radially inner leg via the liquid passage opening into the radially outer leg of the liquid channel.
Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel ausgehend von der Liquidaustrittsöffnung in zur Gravitationsrichtung entgegengesetzte Richtung an der Liquiddurchtrittsöffnung vorbei und geht in zur Gravitationsrichtung entgegensetzten Richtung beabstandet zur Liquiddurchtrittsöffnung in die Stirnwandung über, die sich in Radialrichtung nach innen erstreckt. Insbesondere geht die Stirnwandung in Radialrichtung innenseitig in eine Abführleitung über, die sich in zur Gravitationsrichtung entgegensetzte Richtung erstreckt. Insbesondere ist die Prallwand in Radialrichtung zwischen dem Liquidleitmantel und dem Strömungsleitkörper angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Prallwand in Radialrichtung zwischen dem Liquidleitmantel und der Abführleitung ausgebildet. Insbesondere erstrecken sich der Liquidleitmantel und die Prallwand koaxial zueinander. Insbesondere erstreckt sich die Abführleitung koaxial zum Liquidleitmantel und/ oder zur Prallwand. In particular, the liquid conduction jacket extends from the liquid outlet opening in the opposite direction to the direction of gravity past the liquid passage opening and in the direction opposite to the direction of gravity passes into the end wall at a distance from the liquid passage opening, which extends inward in the radial direction. In particular, the end wall merges on the inside in the radial direction into a discharge line which extends in the direction opposite to the direction of gravity. In particular, the baffle is in the radial direction between the liquid guide jacket and the flow guide body arranged. Alternatively or additionally, the baffle wall is formed in the radial direction between the liquid conduction jacket and the discharge line. In particular, the liquid conducting jacket and the baffle wall extend coaxially to one another. In particular, the discharge line extends coaxially to the liquid conducting jacket and / or to the baffle wall.
In einer bevorzugten Ausführungsform können sich weitere Leitflügel an dem Liquidleitmantel und/oder an der Prallwand erstrecken. In a preferred embodiment, further guide vanes can extend on the liquid guide jacket and / or on the baffle wall.
In einer Ausführungsform erstreckt sich die Drainagekammer von der Liquiddurchtrittsöffnung in Gravitationsrichtung zu einer Liquidaustrittsöffnung, um das abgeschieden Liquid stromabwärts der Durchtrittsöffnung unter Ausnutzung der Gewichtskraft zu der Liquidaustrittsöffnung zu leiten. Insbesondere erstreckt sich die Drainagekammer wenigstens bis zum Strömungsleitkörper, vorzugsweise über den Strömungsleitkörper hinaus, zu der Liquiddurchtrittsöffnung, um das abgeschiedene Liquid entlang der Längsachse an dem Strömungsleitkörper vorbei abzuführen. In one embodiment, the drainage chamber extends from the liquid passage opening in the direction of gravity to a liquid outlet opening in order to guide the separated liquid downstream of the passage opening to the liquid outlet opening using the force of weight. In particular, the drainage chamber extends at least as far as the flow guide body, preferably beyond the flow guide body, to the liquid passage opening, in order to discharge the separated liquid along the longitudinal axis past the flow guide body.
In einer Ausführungsform weist die Drainagekammer stromabwärts der Liquiddurchtrittsöffnung ein gegenüber der Horizontalen in Gravitationsrichtung geneigtes, insbesondere um weniger als 50, io°, 150 oder 20° geneigtes, Auffangbecken auf, das sich insbesondere lochscheibenförmig um eine Zuführleitung zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms erstreckt. Alternativ oder zusätzlich ist das Auffangbecken in Gravitationsrichtung wenigstens auf axialer Höhe des Strömungsleitkörpers, vorzugsweise unterhalb des Strömungsleitkörpers, ausgebildet. In one embodiment, downstream, the drainage chamber of the liquid passage opening a relative to the horizontal in the direction of gravity inclined, in particular by less than 5 0, io °, 15 0 or 20 ° inclined, catch basin on which extends to a supply conduit for supplying the liquid laden stream particular perforated disc . Alternatively or additionally, the collecting basin is formed in the gravitational direction at least at the axial height of the flow guide body, preferably below the flow guide body.
Insbesondere ist das Auffangbecken in Gravitationsrichtung wenigstens um 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, 100 % oder 120 % der Axialerstreckung des Strömungsleitkörpers von dem Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers beabstandet. Insbesondere erstreckt sich das Auffangbecken in Gravitationsrichtung wenigstens auf axialer Höhe des Strömungsaufnahmeabschnitts des Strömungsleitkörpers und/oder der Leitnase des Strömungsleitkörpers. In particular, the collecting basin is at least 20%, 40%, 60%, 80%, 100% or 120% of the axial extension of the flow guide body spaced from the flow output section of the flow guide body in the gravitational direction. In particular, the collecting basin extends in the gravitational direction at least at the axial height of the flow receiving section of the flow guide body and / or the guide nose of the flow guide body.
Insbesondere ist die Drainagekammer als in Gravitationsrichtung geschlossene Hohlzylinderkammer ausgebildet. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Drainagekammer entlang der Längsachse einen hohlzylinderförmigen Raum begrenzt. Insbesondere ist der hohlzylinderförmige Raum in Radialrichtung innenseitig durch die Prallwand und/ oder durch eine Zuführleitung begrenzt. Alternativ oder zusätzlich ist der hohlzylinderförmige Raum in Radialrichtung außenseitig durch den Liquidleitmantel begrenzt. Das stirnseitige Ende der Drainagekammer in Gravitationsrichtung ist insbesondere durch ein insbesondere lochscheibenförmiges Auffangbecken begrenzt. Insbesondere ist das lochscheibenförmige Auffangbecken gegenüber der Horizontalen in Gravitationsrichtung geneigt, um getrenntes Liquid unter Ausnutzung der Gravitationsrichtung zu einer Liquidaustrittsöffnung zu leiten. Insbesondere durch die lochscheibenförmige Ausgestaltung das Auffangbeckens kann das Liquid um den Strömungsleitkörper herum und/ oder um die Zuführleitung herum zu der Liquidaustrittsöffnung geleitet werden. Das stirnseitige Ende der Drainagekammer in der zur Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung weist insbesondere eine Öffnung auf. Insbesondere ist die Öffnung durch die Liquiddurchtrittsöffnung ausgebildet, die sich insbesondere ringförmig zwischen der Prallwand und dem Liquidleitmantel erstreckt. Insbesondere erstreckt sich in der zur Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung versetzt zur Liquiddurchtrittsöffnung die Stirnwandung von dem Liquidleitmantel in Radialrichtung nach innen über die Liquiddurchtrittsöffnung und/oder die Prallwand hinaus insbesondere bis zu einer Abführleitung. In particular, the drainage chamber is designed as a hollow cylinder chamber that is closed in the direction of gravity. This is to be understood in particular that the drainage chamber delimits a hollow cylindrical space along the longitudinal axis. In particular, the hollow cylindrical space is delimited on the inside in the radial direction by the baffle wall and / or by a feed line. Alternatively or additionally, the hollow cylinder-shaped space is on the outside in the radial direction through the Liquid guide jacket limited. The front end of the drainage chamber in the gravitational direction is in particular delimited by a catch basin, in particular in the form of a perforated disk. In particular, the perforated disc-shaped collecting basin is inclined in relation to the horizontal in the gravitational direction in order to guide separated liquid to a liquid outlet opening using the gravitational direction. In particular, due to the perforated disk-shaped configuration of the collecting basin, the liquid can be guided around the flow guide body and / or around the supply line to the liquid outlet opening. The front end of the drainage chamber in the direction opposite to the direction of gravity has in particular an opening. In particular, the opening is formed through the liquid passage opening, which extends in particular in a ring shape between the baffle wall and the liquid conducting jacket. In particular, in the direction opposite to the direction of gravity, offset from the liquid passage opening, the end wall extends from the liquid conduction jacket in the radial direction inward over the liquid passage opening and / or the baffle wall, in particular up to a discharge line.
In einer Ausführungsform umfasst der Fliehkraftabscheider eine Zuführleitung zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms zum Strömungsleitkörper. Die Zuführleitung erstreckt sich insbesondere um eine um weniger als 3o0, 150 oder 50 gegenüber der Längsachse geneigte Zuführachse. Insbesondere ist die Zuführachse parallel, insbesondere koaxial zur Längsachse ausgerichtet. Alternativ oder zusätzlich begrenzt die Innenmantelfläche der Zuführleitung den liquidbeladenen Strom stromaufwärts des Strömungsleitkörpers. Alternativ oder zusätzlich begrenzt die Außenmantelfläche der Zuführleitung die Drainagekammer in Radialrichtung innenseitig. Insbesondere geht die Zuführleitung in der zur Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung in die Prallwand über. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Zuführleitung in Gravitationsrichtung bis zum Auffangbecken. In one embodiment, the centrifugal separator comprises a feed line for feeding the liquid-laden stream to the flow guide body. The feed line extends in particular around a feed axis inclined by less than 30 0 , 15 0 or 5 0 with respect to the longitudinal axis. In particular, the feed axis is aligned parallel, in particular coaxially, to the longitudinal axis. Alternatively or additionally, the inner jacket surface of the supply line limits the liquid-laden flow upstream of the flow guide body. Alternatively or additionally, the outer jacket surface of the supply line delimits the drainage chamber on the inside in the radial direction. In particular, the feed line merges into the baffle wall in the direction opposite to the direction of gravity. Alternatively or additionally, the feed line extends in the direction of gravity to the catch basin.
In einer Ausführungsform umfasst der Fliehkraftabscheider eine Abführleitung zum Abführen des liquidentladenen Stroms stromabwärts des Strömungsleitkörpers. Insbesondere erstreckt sich die Abführleitung um eine um weniger als 3o0, 150 oder 50 gegenüber der Längsachse geneigte Abführachse. Insbesondere ist die Abführachse parallel, insbesondere koaxial zur Längsachse ausgerichtet. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Abführleitung in Radialrichtung innenhegend zur Prallwand, um das abgeschieden Liquid in Radialrichtung getrennt von dem liquidentladenen Strom abzuführen. Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom mit einen sich entlang einer Längsachse von einem Strömungsaufnahmeabschnitt zu einem Strömungsabgabeabschnitt erstreckenden Strömungsleitkörper, um einen in Längsachsenströmungsrichtung auf den Strömungsleitkörper zuströmenden liquidbeladenen Strom von dem Strömungsaufnahmeabschnitt bis zu dem Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung zu beschleunigen, eine den Strömungsabgabeabschnitt in Umfangsrichtung abschnittsweise umgebene Liquiddurchtrittsöffnung, um abgeschiedenes Liquid an eine Drainagekammer abzuführen, und einen den Strömungsabgabeabschnitt in Umfangsrichtung abschnittsweise umgebenden Liquidleitmantel, um den Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung verlassendes Liquid in Umfangsrichtung zur Liquiddurchtrittsöffnung umzulenken. In one embodiment, the centrifugal separator comprises a discharge line for discharging the liquid-discharged flow downstream of the flow guide body. In particular, the discharge line extends around a discharge axis inclined by less than 30 0 , 15 0 or 5 0 with respect to the longitudinal axis. In particular, the discharge axis is aligned parallel, in particular coaxially, to the longitudinal axis. As an alternative or in addition, the discharge line extends in the radial direction inside the baffle wall in order to discharge the separated liquid in the radial direction separately from the liquid-discharged stream. A fourth aspect of the invention relates to a centrifugal separator for separating a liquid from a liquid-laden flow with a flow guide body extending along a longitudinal axis from a flow intake section to a flow discharge section, in order to divert a liquid-laden flow from the flow intake section to the flow discharge section in the radial direction to accelerate, a liquid passage opening surrounded by sections in the circumferential direction in order to discharge separated liquid to a drainage chamber, and a liquid conduction jacket surrounding the flow discharge section in sections in the circumferential direction in order to divert liquid leaving the flow discharge section in the radial direction in the circumferential direction to the liquid passage opening.
Der Fliehkraftabscheider gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kann gemäß dem Fliehkraftabscheider gemäß dem ersten Aspekt und/oder dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein und umgekehrt. Insbesondere kann der Strömungsleitkörper gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsleitkörper wenigstens einen Leitflügel gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweisen. The centrifugal separator according to the fourth aspect of the invention can be designed according to the centrifugal separator according to the first aspect and / or the second aspect of the invention and vice versa. In particular, the flow guide body can be designed according to the first aspect of the invention. Alternatively or additionally, the flow guide body can have at least one guide vane according to the second aspect of the invention.
Unter dem Strömungsaufnahmeabschnitt kann insbesondere der Abschnitt des Strömungsleitkörpers zu verstehen sein, an dem der liquidbeladenen Strom in Längsachsenströmungsrichtung erstmals in Kontakt mit dem Strömungsleitkörper kommt. Insbesondere kann der Strömungsaufnahmeabschnitt durch eine Leitnase des Strömungsleitkörpers ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsaufnahmeabschnitt durch den in Längsachsenströmungsrichtung ersten Abschnitt eines Leitflügels ausgebildet sein, mit dem der liquidbeladenen Strom in Kontakt kommt. Insbesondere bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der der Strömungsleitkörper eine sich in Längsachsenströmungsrichtung weitende Kegelmantelfläche aufweist, kann der Strömungsaufnahmeabschnitt der Abschnitt mit der kleinsten Radialerstreckung der Kegelmantelfläche sein. The flow receiving section can in particular be understood to mean that section of the flow guide body at which the liquid-laden flow in the longitudinal axis flow direction first comes into contact with the flow guide body. In particular, the flow receiving section can be formed by a guide nose of the flow guide body. Alternatively or additionally, the flow receiving section can be formed by the first section of a guide vane in the longitudinal axis flow direction, with which the liquid-laden flow comes into contact. In a preferred embodiment in particular, in which the flow guide body has a conical surface that widens in the direction of the longitudinal axis of flow, the flow receiving section can be the section with the smallest radial extent of the conical surface.
Unter dem Strömungsabgabeabschnitt kann insbesondere der Abschnitt des Strömungsleitkörpers zu verstehen sein, über den der liquidentladenen Strom und/oder das getrennte Liquid den Strömungsleitkörper in Strömungsrichtung verlässt. Bei der bevorzugten Ausführungsform mit einer sich in Längsachsenströmungsrichtung weitenden Kegelmantelfläche kann der Strömungsabgabeabschnitt der Äxialabschnitt der Kegelmantelfläche mit der größten Radialerstreckung sein. Insbesondere kann der Strömungsabgabeabschnitt den axialen Endabschnitt des Strömungsleitkörpers in Längsachsenströmungsrichtung ausbilden. Insbesondere kann der Strömungsabgabeabschnitt eine sich ringförmig um den axialen Endabschnitt des Strömungsleitkörpers erstreckende Abrisskante sein, über die der liquidentladenen Strom und/oder das abgeschieden liquide den Strömungsleitkörper stromabwärts verlässt. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsabgabeabschnitt durch den Endabschnitt des wenigstens einen Leitflügels in Strömungsrichtung definiert sein. Insbesondere bei sich in Radialrichtung erstreckenden Leitflügeln kann der Strömungsabgabeabschnitt an dem Außenabschnitt des wenigstens einen Leitflügels in Radialrichtung ausgebildet sein. Insbesondere bei einer Ausführungsform mit mehreren sich in Umfangsrichtung um die Längsachse kommenden Leitflügeln kann der Strömungsabgabeabschnitt durch eine gedachte Mantelfläche ausgebildet sein, welche die Endabschnitt der Leitflügel in Umfangsrichtung miteinander verbindet. The flow discharge section can in particular be understood to mean the section of the flow guide body via which the liquid-charged flow and / or the separated liquid leaves the flow guide body in the direction of flow. In the preferred embodiment with a conical surface that widens in the direction of the longitudinal axis of the flow, the The flow discharge section can be the axial section of the conical surface with the greatest radial extent. In particular, the flow discharge section can form the axial end section of the flow guide body in the longitudinal axis flow direction. In particular, the flow discharge section can be a tear-off edge which extends annularly around the axial end section of the flow guide body and via which the liquid-discharged flow and / or the separated liquid leaves the flow guide body downstream. Alternatively or additionally, the flow discharge section can be defined by the end section of the at least one guide vane in the flow direction. In particular, in the case of guide vanes extending in the radial direction, the flow discharge section can be formed on the outer section of the at least one guide vane in the radial direction. In particular in an embodiment with a plurality of guide vanes coming in the circumferential direction around the longitudinal axis, the flow discharge section can be formed by an imaginary jacket surface which connects the end sections of the guide vanes to one another in the circumferential direction.
Insbesondere kann unter dem Strömungsabgabeabschnitt der letzte Abschnitt des Strömungsleitkörpers in Strömungsrichtung zu verstehen sein, der den liquidbeladenen Strom in Radialrichtung beschleunigt. Bei einer Ausführungsform mit einer sich in Längsachsenströmungsrichtung weitenden Kegelmantelfläche ist darunter insbesondere der axiale Endabschnitt, insbesondere der Abschnitt mit der weitesten Radialerstreckung, der Kegelmantelfläche zu verstehen. Sofern sich beispielsweise stromabwärts des axialen Endabschnitt der Kegelmantelfläche eine weitere Strömungsfläche, beispielsweise eine zylinderförmige Strömungsfläche, erstreckt, über die der den Strömungsleitkörper verlassende Strom nicht zusätzlich in Radialrichtung beschleunigt wird, ist diese insbesondere nicht als dem Strömungsleitkörper zugehörige Fläche zu verstehen. In particular, the flow discharge section can be understood to mean the last section of the flow guide body in the flow direction, which accelerates the liquid-laden flow in the radial direction. In an embodiment with a conical surface that widens in the direction of the longitudinal axis of flow, this is to be understood in particular as the axial end section, in particular the section with the furthest radial extent, of the conical surface. If, for example, a further flow surface, for example a cylindrical flow surface, extends downstream of the axial end section of the conical surface, over which the flow leaving the flow guide body is not additionally accelerated in the radial direction, this is in particular not to be understood as a surface belonging to the flow guide body.
Darunter dass der liquidbeladene Strom von dem Strömungsaufnahmeabschnitt bis zu dem Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung beschleunigt wird ist insbesondere zu verstehen, dass der liquidbeladenen Strom von dem Strömungsaufnahmeabschnitt bis zu dem Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung beschleunigt wird. In Strömungsrichtung an den Strömungsabgabeabschnitt anschließende Strömungsflächen, die keine zusätzliche Beschleunigungen in Radialrichtung bewirken, sind insbesondere nicht als dem Strömungsleitkörper zugehörig zu verstehen. Darunter dass die Liquiddurchtrittsöffnung den Strömungsabgabeabschnitt abschnittsweise umgibt ist insbesondere zu verstehen, dass die Liquiddurchtrittsöffnung auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnittes ausgebildet ist. Darunter dass die Liquiddurchtrittsöffnung den Strömungsabgabeabschnitt in Umfangsrichtung abschnittsweise umgibt ist insbesondere zu verstehen, dass die Liquiddurchtrittsöffnung die Umfangserstreckung des Liquidleitmantels unterbricht. Insbesondere erstreckt sich die Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung um den Strömungsabgabeabschnitt. Dafür muss die Liquiddurchtrittsöffnung nicht gekrümmt sein. Es kommt lediglich darauf an, dass es sich bei der Liquiddurchtrittsöffnung nicht um eine stirnseitige Durchtrittsöffnung handelt, sondern um eine umfängliche Durchtrittsöffnung. The fact that the liquid-laden flow is accelerated from the flow intake section to the flow discharge section in the radial direction is to be understood in particular as meaning that the liquid-laden flow is accelerated from the flow intake section to the flow discharge section in the radial direction. Flow surfaces which adjoin the flow discharge section in the flow direction and do not cause any additional accelerations in the radial direction are in particular not to be understood as belonging to the flow guide body. The fact that the liquid passage opening surrounds the flow discharge section in sections is to be understood in particular as meaning that the liquid passage opening is formed at the axial height of the flow discharge section. The fact that the liquid passage opening surrounds the flow delivery section in sections in the circumferential direction is to be understood in particular as meaning that the liquid passage opening interrupts the circumferential extension of the liquid conducting jacket. In particular, the liquid passage opening extends in the circumferential direction around the flow discharge section. For this, the liquid passage opening does not have to be curved. It is only important that the liquid passage opening is not a front passage opening, but a circumferential passage opening.
Darunter dass der Liquidleitmantel den Strömungsabgabeabschnitt umgibt ist insbesondere zu verstehen, dass sich der Liquidleitmantel auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnittes um diesen herum erstreckt. Darunter dass sich der Liquidleitmantel in Umfangsrichtung abschnittsweise um den Strömungsabgabeabschnitt erstreckt ist insbesondere zu verstehen, dass der Liquidleitmantel den Strömungsabgabeabschnitt in Umfangsrichtung nicht vollständig umläuft. Vielmehr ist die Umfangserstreckung des Liquidleitmantels durch die Liquiddurchtrittsöffnung unterbrochen. Ferner muss der Liquidleitmantel sich nicht rotationssymmetrisch um den Strömungsabgabeabschnitt erstrecken. Wie nachfolgend beschrieben ist vielmehr bevorzugt, dass der Liquidleitmantel sich U-förmig oder torbogenförmig um den Strömungsabgabeabschnitt erstreckt. The fact that the liquid conducting jacket surrounds the flow delivery section is to be understood in particular as meaning that the liquid conducting jacket extends around the flow delivery section at the axial height thereof. The fact that the liquid conduction jacket extends in the circumferential direction in sections around the flow discharge section is to be understood in particular as meaning that the liquid conduction jacket does not completely encircle the flow discharge section in the circumferential direction. Rather, the circumferential extension of the liquid duct is interrupted by the liquid passage opening. Furthermore, the liquid conducting jacket does not have to extend rotationally symmetrically around the flow delivery section. Rather, as described below, it is preferred that the liquid conducting jacket extends in a U-shaped or arch-shaped manner around the flow discharge section.
Durch die Ausgestaltung des Liquidleitmantels auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnittes kann insbesondere den Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung verlassendes Liquid direkt von dem Liquidleitmantel aufgefangen werden und in Umfangsrichtung zu der Liquiddurchtrittsöffnung weitergeleitet werden. Due to the design of the liquid conduction jacket at the axial height of the flow discharge section, in particular liquid leaving the flow discharge section in the radial direction can be caught directly by the liquid conduction jacket and passed on in the circumferential direction to the liquid passage opening.
Insbesondere ist die Liquiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung geöffnet, um insbesondere durch den Liquidleitmantel umgelenktes Liquid in Radialrichtung über die Liquiddurchtrittsöffnung zu der Drainagekammer abzuführen. Insbesondere ist die Drainagekammer in Radialrichtung unterhalb der Liquiddurchtrittsöffnung angeordnet. Eine sich stirnseitig insbesondere ringförmig zwischen dem Liquidleitmantel und dem Strömungsleitkörper erstreckende Liquiddurchtrittsöffnung soll insbesondere nicht als Liquiddurchtrittsöffnung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung zu verstehen sein. In particular, the liquid passage opening is opened in the radial direction in order to discharge liquid deflected by the liquid conducting jacket in the radial direction via the liquid passage opening to the drainage chamber. In particular, the drainage chamber is arranged in the radial direction below the liquid passage opening. A liquid passage opening extending at the end, in particular in a ring shape between the liquid guide jacket and the flow guide body, should in particular not be understood as a liquid passage opening according to the fourth aspect of the invention.
Gemäß einer Ausführungsform krümmt sich der Liquidleitmantel in Umfangsrichtung abschnittsweise bogenförmig um die Längsachse. Insbesondere krümmt sich der Liquidleitmantel U-förmig mit sich zu Durchtrittsöffnung erstreckenden Mantelschenkeln um die Längsachse. According to one embodiment, the liquid guide jacket curves in sections in the circumferential direction in an arc shape around the longitudinal axis. In particular, the liquid conduction jacket curves in a U-shape around the longitudinal axis with jacket legs extending to the passage opening.
In einer Ausführungsform geht der Liquidleitmantel in Umfangsrichtung in die Liquiddurchtrittsöffnung über, insbesondere wobei zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Mantelschenkel die Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung begrenzen. Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel torbogenförmig oder U-förmig um den Strömungsabgabeabschnitt. Insbesondere ist die Liquiddurchtrittsöffnung zwischen den zwei Schenkeln des torbogenförmigen Liquidleitmantels ausgebildet. In one embodiment, the liquid conducting jacket merges into the liquid passage opening in the circumferential direction, in particular with two jacket legs spaced apart from one another in the peripheral direction delimiting the liquid passage opening in the circumferential direction. In particular, the liquid guide jacket extends in an arched or U-shape around the flow discharge section. In particular, the liquid passage opening is formed between the two legs of the arch-shaped liquid duct.
Durch die zuvor beschriebene abschnittsweise Erstreckung des Liquidleitmantels und der Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung um den Strömungsabgabeabschnitt kann insbesondere gewährleistet werden, dass den Strömungsabgabeabschnitt in Radialrichtung verlassendes Liquid auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnitt aufgefangen und in Umfangsrichtung zu der Liquiddurchtrittsöffnung weitergeleitet wird, über die das Liquid auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnitt an die Drainagekammer abgeführt werden kann. Ein Vorteil besteht insbesondere darin, dass durch die Erstreckung der Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung um den Strömungsabgabeabschnitt Liquid das den Strömungsabgabeabschnitt auf Umfangshöhe der Liquiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung verlässt direkt unter Ausnutzung dessen Beschleunigungen Radialrichtung über die Liquiddurchtrittsöffnung abgeführt werden kann. Ferner kann durch den in Umfangsrichtung in die Liquiddurchtrittsöffnung übergehenden Liquidleitmantel eine Umlenkung des Liquides in Umfangsrichtung durch den Strömungsleitkörper ausgenutzt werden, um das getrennte Liquid zunächst entlang des Liquidleitmantels umzulenken und anschließend über die Liquiddurchtrittsöffnung abzuführen. Demnach wird der vierte Aspekt der Erfindung besonders bevorzugt mit wenigstens einem um die Längsachse gekrümmten Leitflügel kombiniert, um den liquidbeladenen Strom in Umfangsrichtung umzulenken. In einer Ausführungsform ist die Längsachse um mehr als 6o°, 750 oder 85° gegenüber der Gravitationsrichtung geneigt. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der Liquidleitmantel um eine um mehr als 6o°, 750 oder 85° gegenüber der Gravitationsachse geneigte Mantelachse. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass den Strömungsleitkörper in Gravitationsrichtung oberhalb der Längsachse verlassendes Liquid unter Ausnutzung der Gravitationskraft entlang dem Liquidleitmantel zu einer in Gravitationsrichtung unterhalb der Längsachse ausgebildete Liquiddurchtrittsöffnung weitergeleitet werden kann. The previously described section-wise extension of the liquid conduction jacket and the liquid passage opening in the circumferential direction around the flow discharge section can in particular ensure that liquid leaving the flow discharge section in the radial direction is caught at the axial level of the flow discharge section and is passed on in the circumferential direction to the liquid passage opening via which the liquid is passed on at the axial level of the flow discharge section can be discharged to the drainage chamber. One advantage is in particular that by extending the liquid passage opening in the circumferential direction around the flow discharge section Liquid that leaves the flow discharge section at the circumferential level of the liquid passage opening in the radial direction can be discharged directly using its accelerations in the radial direction via the liquid passage opening. Furthermore, the liquid conduction jacket merging in the circumferential direction into the liquid passage opening can be used to deflect the liquid in the circumferential direction by the flow guide body in order to first deflect the separated liquid along the liquid conduction jacket and then discharge it via the liquid passage opening. Accordingly, the fourth aspect of the invention is particularly preferably combined with at least one guide vane curved about the longitudinal axis in order to deflect the liquid-laden flow in the circumferential direction. In one embodiment, the longitudinal axis by more than 6o °, 75 0 or 85 ° inclined relative to the direction of gravity. Alternatively or additionally, the Liquidleitmantel extends a more than 6o °, 75 0 or 85 ° with respect to the gravity axis inclined shell axis. This can in particular ensure that liquid leaving the flow guide body in the direction of gravity above the longitudinal axis can be passed along the liquid guide jacket to a liquid passage opening formed in the direction of gravity below the longitudinal axis using the force of gravity.
In einer Ausführungsform erstreckt sich der Liquidleitmantel wenigstens abschnittsweise in Gravitationsrichtung oberhalb der Längsachse um den Strömungsleitkörper. Insbesondere umläuft der Liquidleitmantel wenigstens den oberhalb der Längsachse ausgebildeten Teil des Strömungsleitkörpers in Umfangsrichtung vollständig. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass Liquid, das den Strömungsleitkörper in Gravitationsrichtung oberhalb der Längsachse verlässt, durch den Liquidleitmantel aufgefangen und insbesondere in Gravitationsrichtung zu der Liquiddurchtrittsöffnung weitergeleitet werden kann. In one embodiment, the liquid guide jacket extends at least in sections in the gravitational direction above the longitudinal axis around the flow guide body. In particular, the liquid guide jacket completely surrounds at least the part of the flow guide body formed above the longitudinal axis in the circumferential direction. This can in particular ensure that liquid that leaves the flow guide body in the direction of gravity above the longitudinal axis is caught by the liquid guide jacket and, in particular, can be passed on to the liquid passage opening in the direction of gravity.
Alternativ oder zusätzlich ist die Liquiddurchtrittsöffnung Gravitationsrichtung unterhalb der Längsachse, insbesondere unterhalb des Strömungsleitkörpers ausgebildet. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass getrenntes Liquid unter Ausnutzung der Gravitationskraft über die Liquiddurchtrittsöffnung abgeführt werden kann. Insbesondere kann dadurch gewährleistet werden, dass den Strömungsleitkörper oberhalb der Längsachse verlassendes Liquid über den Liquidleitmantel unter Ausnutzung der Gravitationskraft zu der Liquiddurchtrittsöffnung weitergeleitet wird. As an alternative or in addition, the liquid passage opening is designed in the gravitational direction below the longitudinal axis, in particular below the flow guide body. This can in particular ensure that separated liquid can be discharged through the liquid passage opening using the force of gravity. In particular, it can thereby be ensured that liquid leaving the flow guide body above the longitudinal axis is passed on via the liquid guide jacket to the liquid passage opening using the force of gravity.
Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel U-förmig oder torbogenförmig mit zwei in Horizontalrichtung zueinander beabstandeten Mantelschenkeln, die um mehr als 6o°, 750 oder 85° gegenüber der Gravitationsachse geneigt sind und/oder die an ihrem Ende in Gravitationsrichtung die Liquiddurchtrittsöffnung begrenzen. In particular, the Liquidleitmantel extending U-shaped or torbogenförmig with two mutually horizontally spaced jacket legs that are inclined at more than 6o °, 75 0 or 85 ° with respect to the gravity axis and / or limit the liquid passage opening at its end in the direction of gravity.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Liquidleitmantel in Radialrichtung derart beabstandet zum Strömungsleitkörper um die Längsachse, dass ein in Radialrichtung innenseitig durch den Strömungsleitkörper und außenseitig durch den Liquidleitmantel begrenzter Strömungskanal ausgebildet ist, in dem das Liquid in Radialrichtung außenseitig über den Liquidleitmantel zu der Liquiddurchtrittsöffnung abführbar ist und in dem der liquidentladenen Strom in Radialrichtung innenseitig zu einer Abführleitung abführbar ist. According to one embodiment, the liquid guide jacket extends in the radial direction at a distance from the flow guide body around the longitudinal axis such that a flow channel is formed which is delimited on the inside in the radial direction by the flow guide body and on the outside by the liquid guide jacket, in which the liquid in the radial direction on the outside via the liquid guide jacket to the liquid passage opening can be discharged and in which the liquid-discharged stream can be discharged in the radial direction on the inside to a discharge line.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine sich von dem Liquidleitmantel radial nach innen erstreckende Stirnwandung zum Auffangen von in Längsachsenströmungsrichtung strömenden Liquides vorgesehen. Insbesondere erstreckt sich die Stirnwandung in Umfangsrichtung entlang des Liquidleitmantels. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Stirnwandung in Längsachsenströmungsrichtung beabstandet von dem Strömungsleitkörper, insbesondere von dem Strömungsabgabeabschnitt des Strömungsleitkörpers. Dadurch kann insbesondere eine Strömungskanal zum Abführen des liquidentladenen Stroms zwischen dem Strömungsleitkörper und der Stirnwandung ausgebildet werden. Insbesondere kann die Stirnwandung sich U-förmig oder torbogenförmig entlang von dem Liquidleitmantel erstrecken. Insbesondere weist der Liquidleitmantel zwei Stirnwandungen auf, die sich jeweils von dem axialen Endabschnitt und dem axialen Anfangsabschnitt des Liquidleitmantels in Umfangsrichtung U-förmig oder torbogenförmig um den Strömungsabgabeabschnitt erstrecken. Insbesondere ist der Liquidleitmantel als U-förmige oder torbogenförmige Schiene ausgebildet, die in Längsachsenströmungsrichtung von wenigstens einer, insbesondere von zwei, sich in Radialrichtung erstreckenden Stirnwandung begrenzt ist. Insbesondere geht die stromaufwärtige Stirnwandung in der zur Längsachsenströmungsrichtung entgegengesetzten Richtung in eine Zuführleitung über. According to one embodiment, an end wall extending radially inward from the liquid duct is provided for collecting liquids flowing in the direction of the longitudinal axis of flow. In particular, the end wall extends in the circumferential direction along the liquid duct. Alternatively or additionally, the end wall extends at a distance from the flow guide body in the longitudinal axis flow direction, in particular from the flow output section of the flow guide body. In this way, in particular, a flow channel for discharging the liquid-discharged flow can be formed between the flow guide body and the end wall. In particular, the end wall can extend in a U-shape or in the shape of an archway along the liquid guide jacket. In particular, the liquid guide jacket has two end walls which each extend from the axial end section and the axial start section of the liquid guide jacket in the circumferential direction in a U-shaped or arched manner around the flow discharge section. In particular, the liquid guide jacket is designed as a U-shaped or arched rail, which is delimited in the direction of longitudinal axis flow by at least one, in particular two, end wall extending in the radial direction. In particular, the upstream end wall merges into a supply line in the direction opposite to the direction of flow in the longitudinal axis.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Fliehkraftabscheider einen Rastmechanismus zum insbesondere lösbaren Verbinden des Strömungsleitkörpers mit einem Gehäuse, insbesondere mit einer Zuführleitung zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms zum Strömungsleitkörper. Insbesondere ist der Rastmechanismus derart ausgestaltet, dass der Strömungsleitkörper in Umfangsrichtung in beide Drehrichtungen drehfest mit dem Gehäuse verbindbar ist. According to one embodiment, the centrifugal separator comprises a latching mechanism for in particular releasably connecting the flow guide body to a housing, in particular with a supply line for supplying the liquid-laden flow to the flow guide body. In particular, the latching mechanism is designed such that the flow guide body can be connected to the housing in a rotationally fixed manner in both directions of rotation.
Insbesondere weist der Rastmechanismus wenigstens eine Rastnase und/oder wenigstens eine Rastaufnahme auf. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Rastnase an dem Strömungsleitkörper ausgebildet. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Rastnase an dem wenigstens einen Leitflügel ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich die Rastnase von dem Leitflügel in Radialrichtung. Alternativ oder zusätzlich ist die wenigstens eine Rastnase an einem axialen Endabschnitt in zur Längsachsenströmungsrichtung entgegensetzen Richtung des wenigstens ein Leitflügels ausgebildet. Vorzugsweise ist jeweils eine Rastnase in Umfangsrichtung alternierend an jeden zweiten, dritten oder vierten Leitflügel angebracht. In particular, the locking mechanism has at least one locking nose and / or at least one locking receptacle. The at least one latching nose is preferably formed on the flow guide body. The at least one latching lug is preferably formed on the at least one guide vane. The latching lug preferably extends from the guide vane in the radial direction. Alternatively or additionally, the at least one latching lug is at an axial end section in the direction of the at least one opposite the direction of flow of the longitudinal axis Guide vane trained. A latching lug is preferably attached alternately in the circumferential direction to every second, third or fourth guide vane.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Rastaufnahme an einer Zuführleitung zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms zum Strömungsleitkörper ausgebildet. Insbesondere kann die Zuführleitung zylinderförmig oder kegelförmige ausgebildet sein. Insbesondere kann die kegelförmige Zuführleitung sich in Längsachsenströmungsrichtung weiten. Alternativ oder zusätzlich kann die Zuführleitung konvex ausgebildet sein. The at least one latching receptacle is preferably formed on a feed line for feeding the liquid-laden stream to the flow guide body. In particular, the feed line can be cylindrical or conical. In particular, the conical feed line can widen in the direction of flow in the longitudinal axis. Alternatively or additionally, the feed line can be convex.
Insbesondere kann der Rastmechanismus derart ausgebildet sein, dass der Strömungsleitkörper über den Rastmechanismus unlösbar mit dem Gehäuse, insbesondere mit der Zuführleitung, verbindbar ist. In particular, the locking mechanism can be designed in such a way that the flow guide body can be permanently connected to the housing, in particular to the supply line, via the locking mechanism.
Alternativ zum Rastmechanismus kann der Strömungsleitkörper stoffschlüssig, beispielsweise durch Verklebung oder verschweißen, mit dem Gehäuse, insbesondere mit einer Zuführleitung, verbunden sein. Insbesondere wenn eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Strömungsleitkörper und dem Gehäuse, insbesondere der Zuführleitung, erforderlich ist, kann eine stoffschlüssige Verbindung bevorzugt sein. As an alternative to the locking mechanism, the flow guide body can be connected to the housing, in particular to a supply line, in a materially bonded manner, for example by gluing or welding. In particular, if a fluid-tight connection between the flow guide body and the housing, in particular the feed line, is required, a material connection can be preferred.
In einer Ausführungsform umfasst der Fliehkraftabscheider wenigstens einen um die Längsachse gekrümmten Leitflügel zum Umlenken des in Längsachsenströmungsrichtung auf den wenigstens einen Leitflügel zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung zur Längsachse, wobei der wenigstens eine Leitflügel insbesondere entlang der Längsachse frei von Hinterschnitten ausgebildet ist. Insbesondere ist der wenigstens eine Leitflügel gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet, insbesondere gemäß dem zweiten Aspekt Erfindung ausgebildet. Dadurch kann insbesondere eine leichte Endformbarkeit des wenigstens einen Leitflügels gewährleistet werden. Insbesondere können die Leitflügel dadurch mit einem zweiteiligen und/ oder nur entlang einer Achse zur Entformung verfahrbaren Formwerkzeug hergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Strömungsleitkörper insbesondere entlang der Längsachse frei von Hinterschnitten ausgebildet sein. In one embodiment, the centrifugal separator comprises at least one guide vane curved around the longitudinal axis for deflecting the flow flowing in the direction of the longitudinal axis onto the at least one guide vane in the circumferential direction of the longitudinal axis, the at least one guide vane being free of undercuts in particular along the longitudinal axis. In particular, the at least one guide vane is designed in accordance with one of the previously described embodiments, in particular in accordance with the second aspect of the invention. As a result, easy final formability of the at least one guide vane can be ensured in particular. In particular, the guide vanes can thereby be produced with a two-part molding tool that can be moved only along one axis for demolding. As an alternative or in addition, the flow guide body can be designed free of undercuts, in particular along the longitudinal axis.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Fliehkraftabscheider zum Trennen von Liquid in Form von Wasser, insbesondere von destilliertem Wasser, von einem liquidbeladenen Strom in Form von einem wasserbeladenen Strom, insbesondere von einem wasserbeladenen Anodenstrom oder Kathodenstrom einer Brennstoffzelle, ausgebildet. Hierfür kann wenigstens ein für den Kontakt mit dem liquidbeladenen Strom ausgelegter Bereich des Fliehkraftabscheiders, insbesondere ein Strömungsleitkörper und/oder wenigstens ein Leitflügel, aus gegenüber Wasser, insbesondere destilliertem Wasser, resistenten Material, insbesondere aus Polyamid oder aus Polypropylen, hergestellt sein. Vorzugsweise ist der Strömungsleitkörper insbesondere vollständig aus Polyamid oder aus Polypropylen hergestellt. Alternativ oder zusätzlich kann der Liquidleitmantel insbesondere vollständig aus Polyamid oder Polypropylen hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Prallwand insbesondere vollständig aus Polyamid oder aus Polypropylen hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Zuführleitung und/oder die Abführleitung insbesondere vollständig aus Polyamid oder aus Polypropylen hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Auffangbecken insbesondere vollständig aus Polyamid oder aus Polypropylen hergestellt sein. According to one embodiment, the centrifugal separator is for separating liquid in the form of water, in particular distilled water, from a liquid-laden stream in the form of a water-laden stream, in particular one water-laden anode current or cathode current of a fuel cell. For this purpose, at least one area of the centrifugal separator designed for contact with the liquid-laden stream, in particular a flow guide body and / or at least one guide vane, can be made of material resistant to water, in particular distilled water, in particular polyamide or polypropylene. The flow guide body is preferably made entirely from polyamide or from polypropylene. As an alternative or in addition, the liquid conducting jacket can in particular be made entirely of polyamide or polypropylene. Alternatively or in addition, the baffle can in particular be made entirely from polyamide or from polypropylene. As an alternative or in addition, the supply line and / or the discharge line can in particular be made entirely of polyamide or of polypropylene. As an alternative or in addition, the collecting basin can in particular be made entirely of polyamide or polypropylene.
Alternativ oder zusätzlich kann eines oder mehrere der zuvor beschriebenen Teile aus einem anderen gegenüber destilliertem Wasser resistenten Material hergestellt sein. Destilliertes Wasser kann toxisch mit dem Material des Fliehkraftabscheiders wirken und Material aus diesem auslösen, welches insbesondere den Brennstoffzehenprozess beeinträchtigen kann und die Brennstoffzelle beschädigen kann. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung mit gegenüber destilliertem Wasser resistenten Material kann die Lebensdauer des Fliehkraftabscheiders erhöht werden und/oder die Lebensdauer der Brennstoffzelle erhöht werden. Ferner kann insbesondere der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle erhöht werden. As an alternative or in addition, one or more of the parts described above can be produced from another material which is resistant to distilled water. Distilled water can have a toxic effect on the material of the centrifugal separator and release material from it, which in particular can impair the fuel toe process and damage the fuel cell. Due to the advantageous configuration with material resistant to distilled water, the service life of the centrifugal separator can be increased and / or the service life of the fuel cell can be increased. Furthermore, the efficiency of the fuel cell in particular can be increased.
Ferner betrifft die Eründung ein Brennstoffzellensystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennstoffzelle und einen in einem Wasserpartikel führenden Leitungssystem angeordneten, erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider, wobei das Leitungssystem vorzugsweise einen wasserbeladenen Produktstrom der Brennstoffzelle führt, wobei der Produktstrom vorzugsweise einen Volumenstrom von wenigstens 501/min, 100 1/min, 200 1/min oder 400 1/min, besonders bevorzugt von 600 1/min bis 1000 1/min, aufweist. Die Wasserpartikel bilden insbesondere das Liquid des liquidbeladenen Stroms. Dabei ist der liquidbeladene Strom vorzugsweise ein wasserbeladener Produktstrom der Brennstoffzelle. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass bei den zuvor genannten bevorzugten Volumenströmen des Produktstroms ein besonders hoher Abscheidegrad erzielt werden kann. Alternativ zur Auslegung des Brennstoffzellensystems für Kraftfahrzeuge kann das Brennstoffzellensystem auch für andere strombetriebene Apparate ausgebildet sein. Furthermore, the invention relates to a fuel cell system for a motor vehicle, comprising a fuel cell and a centrifugal separator according to the invention arranged in a water particle leading system, the line system preferably carrying a water-laden product stream of the fuel cell, the product stream preferably having a volume flow of at least 501 / min, 100 l / min, 200 1 / min or 400 1 / min, particularly preferably from 600 1 / min to 1000 1 / min. In particular, the water particles form the liquid of the liquid-laden stream. The liquid-laden stream is preferably a water-laden product stream of the fuel cell. Surprisingly, it has been found that a particularly high degree of separation can be achieved with the aforementioned preferred volume flows of the product flow. As an alternative to the design of the fuel cell system for motor vehicles, the fuel cell system can also be designed for other power-operated devices.
Insbesondere muss das Leitungssystem nicht zwingend Wasserpartikel führen. Vielmehr soll das Leitungssystem insbesondere dazu geeignet sein, Wasserpartikel, insbesondere destilliertes Wasser, zu führen. Dafür kann das Leitungssystem insbesondere mit gegenüber destilliertem Wasser resistenten Materialien, wie Polypropylen oder Polyamid, ausgebildet sein. In particular, the line system does not necessarily have to carry water particles. Rather, the line system should be particularly suitable for carrying water particles, in particular distilled water. For this purpose, the line system can be designed in particular with materials that are resistant to distilled water, such as polypropylene or polyamide.
Vorzugsweise ist das Leitungssystem eine Ausgangsleitung der Brennstoffzelle, über die ein wasserbeladener Produktstrom der Brennstoffzelle von der Brennstoffzelle abgeführt wird. Über den Fliehkraftabscheider werden insbesondere die Wasserpartikel von dem Produktstrom getrennt, um nicht verwertete Edukte der Brennstoffzelle, wie Sauerstoff und/oder Wasserstoff, über ein Rückführsystem der Brennstoffzelle zurückzuführen. Die abgeschiedenen Wasserpartikel können insbesondere über einen Liquidauslass an die Umgebung abgeführt werden oder zur Weiterverwendung einem Wasserkreislauf oder einem Wasserspeicher zugeführt werden. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die abgeschiedenen Wasserpartikel in Intervallen an die Umgebung abzugeben. Dadurch kann insbesondere bei niedrigen Temperaturen, wie bei - 20 °C, vermieden werden, dass kontinuierlich Wasser an die Umgebung abgegeben wird, was beispielsweise zur Vereisung von Straße führen könnte. Insbesondere kann ein Zwischenspeicher für abgeschiedene Wasserpartikel vorgesehen sein. Der Zwischenspeicher kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass die abgeschiedenen und darin gesammelten Wasserpartikel in vorgegebenen Intervallen automatisch an die Umgebung abgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Zwischenspeicher insbesondere derart ausgebildet sein, dass die darin gesammelten Wasserpartikel bei Gelegenheit, beispielsweise beim Nachtanken von Wasserstoff, entleert werden können. Als weiterer Verwendungszweck für die abgeschiedenen Wasserpartikel kommen insbesondere Kühlkreisläufe für elektrische Komponenten, die Regulierung des Wasserhaushaltes der Brennstoffzelle und/oder die Versorgung eines Verdampfers zur Erzeugung von Wasserdampf, beispielsweise für einen Dampfreformer oder zur Umwandlung von Methanol in Wasserstoff, in Frage. The line system is preferably an output line of the fuel cell, via which a water-laden product stream of the fuel cell is discharged from the fuel cell. In particular, the water particles are separated from the product stream via the centrifugal separator in order to return unused starting materials from the fuel cell, such as oxygen and / or hydrogen, via a return system to the fuel cell. The separated water particles can in particular be discharged to the environment via a liquid outlet or fed to a water cycle or a water reservoir for further use. In particular, it can be advantageous to release the separated water particles into the environment at intervals. In this way, particularly at low temperatures, such as at −20 ° C., it is possible to avoid the continuous release of water into the environment, which could lead to the icing of the road, for example. In particular, an intermediate store for separated water particles can be provided. The intermediate storage device can in particular be designed in such a way that the separated water particles and collected therein are automatically released to the environment at predetermined intervals. As an alternative or in addition, the intermediate store can in particular be designed such that the water particles collected therein can be emptied on occasion, for example when refueling with hydrogen. Other possible uses for the separated water particles are in particular cooling circuits for electrical components, regulating the water balance of the fuel cell and / or supplying an evaporator for generating water vapor, for example for a steam reformer or for converting methanol into hydrogen.
Unter der Anordnung des Fliehkraftabscheiders in dem Leitungssystem ist insbesondere zu verstehen, dass der Fliehkraftabscheider über eine Zuführ- und eine Abführleitung des Abscheiders mit dem Leitungssystem verbunden ist. Das Leitungssystem kann beispielsweise den Produktstrom einer Brennstoffzelle zum Fliehkraftabscheider führen, von wo aus die abgeschiedenen Wasserpartikel über einen Liquidauslass des Wasserabscheiders beispielsweise einem Wasserkreislauf zugeführt werden und der wasserentladene Produktstrom beispielsweise über eine Rückführleitung der Brennstoffzelle zurückgeführt wird, beispielsweise um nicht verwertete Edukte, wie Sauerstoff und Wasserstoff, in der Brennstoffzelle zu verwerten. The arrangement of the centrifugal separator in the line system is to be understood in particular to mean that the centrifugal separator is connected to the line system via a feed line and a discharge line of the separator. The line system can, for example, the product flow of a fuel cell to Centrifugal separators lead, from where the separated water particles are fed to a water cycle via a liquid outlet of the water separator, for example, and the water-discharged product stream is returned to the fuel cell, for example via a return line, for example in order to utilize unused starting materials such as oxygen and hydrogen in the fuel cell.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem, wie es zuvor beschrieben wurde. Die Verwendung des erftndungsgemäßen Fliehkraftabscheiders in einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem für Brennstoffzellenfahrzeuge ist insbesondere aufgrund der Platzersparnisse von Vorteil, die der erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider bewirkt. The present invention also relates to a fuel cell vehicle with a fuel cell system as described above. The use of the centrifugal separator according to the invention in a fuel cell system according to the invention for fuel cell vehicles is particularly advantageous due to the space savings that the centrifugal separator according to the invention brings about.
Vorzugsweise wird der Fliehkraftabscheider zum Trennen von Flüssigwasser aus einem Brennstoffzellenproduktstrom, insbesondere dem Brennstoffzellenprodukt- Anodenstrom, eingesetzt. Der Anodenstrom der Brennstoffzelle umfasst insbesondere Wasserstoff, Stickstoff, Wasserdampf und Flüssigwasser. Je nach Betriebszustand können die Stoffverhältnisse stark variieren. Vor dem Start der Brennstoffzelle kann insbesondere ein Luft-Wasserstoff/Stickstoff-Gemisch im Anodenstrom vorhegen. Beim Systemstart (etwa 1 Minute lang) kann nahezu 100% Wasserstoff im Anodenstrom vorhegen. Während des Betriebs (etwa 1 Minute Betriebszeit) kann der Anodenstrom insbesondere 40% bis 98% Wasserstoff, 2 % bis 60% Stickstoff und/ oder 0% bis 20% Wasserdampf als Gasstrom aufweisen sowie Flüssigwasser, insbesondere Flüssigwasser mit Volumenströmen von 750 ml/min bis 2500 ml/min innerhalb des Anodenstroms, das insbesondere tröpfchenförmig in dem Gasstrom oder an den Wandungen des Leitungssystems entlangströmt. Die Trennung des Flüssigwassers von dem Anodenstrom, insbesondere von der Gasphase des Anodenstroms, dient insbesondere dem Zweck, die Gasphase zu Rezirkulationszwecken wieder zu verwenden. Als Rezirkulationszweck kann beispielsweise die Rückführung von nicht verwendetem Wasserstoff zur Brennstoffzelle oder zum Brennstoffzellentank vorgesehen sein und/oder die Speisung eines Kühlwasserkreislaufs mit dem abgeschiedenen Flüssigwasser. The centrifugal separator is preferably used to separate liquid water from a fuel cell product stream, in particular the fuel cell product anode stream. The anode current of the fuel cell includes, in particular, hydrogen, nitrogen, water vapor and liquid water. The material proportions can vary greatly depending on the operating status. Before the fuel cell is started, in particular an air / hydrogen / nitrogen mixture can be present in the anode stream. When the system is started (for about 1 minute) there can be almost 100% hydrogen in the anode current. During operation (about 1 minute operating time) the anode stream can in particular have 40% to 98% hydrogen, 2% to 60% nitrogen and / or 0% to 20% water vapor as a gas stream, as well as liquid water, especially liquid water with volume flows of 750 ml / min up to 2500 ml / min within the anode flow, which in particular flows in droplet form in the gas flow or along the walls of the line system. The separation of the liquid water from the anode flow, in particular from the gas phase of the anode flow, serves in particular to reuse the gas phase for recirculation purposes. The recirculation purpose can be, for example, the return of unused hydrogen to the fuel cell or to the fuel cell tank and / or the feeding of a cooling water circuit with the separated liquid water.
Es hat sich herausgestellt, dass mit der erfindungsgemäßen Maßnahme insbesondere eine Abscheidung von bis zu 2000 ml/min Flüssigwasser aus einem Produkt- Anodenstrom einer Brennstoffzelle insbesondere auf kleinem Bauraum erzielt werden kann. Unter einem kleinen Bauraum ist insbesondere ein Bauraum von weniger als 100 mm x 100 mm x 200 mm zu verstehen. Prinzipiell ist es denkbar durch die erfindungsgemäße Maßnahme Wasserabscheider bereitzustellen, die sogar einen Bauraum von weniger als 50 mm x 50 mm x 100 mm einnehmen und auf diesem Bauraum insbesondere eine Abscheiderate von bis zu 2000 ml/min erzielen. Ferner hat sich herausgestellt, dass insbesondere durch die vorteilhafte Ausrichtung des Fliehkraftabscheiders, insbesondere des Strömungsleitkörpers und/oder des Liquidleitmantels, die Anlagerung von Wasser in dem Fliehkraftabscheider vermieden werden kann, so dass das Risiko der Vereisung reduziert werden kann. It has been found that with the measure according to the invention, in particular, a separation of up to 2000 ml / min of liquid water from a product anode flow of a fuel cell can be achieved, in particular in a small installation space. A small installation space is to be understood in particular as an installation space of less than 100 mm × 100 mm × 200 mm. In principle it is conceivable through the Measure according to the invention to provide water separators which even take up an installation space of less than 50 mm x 50 mm x 100 mm and in particular achieve a separation rate of up to 2000 ml / min on this installation space. Furthermore, it has been found that the accumulation of water in the centrifugal separator can be avoided in particular through the advantageous alignment of the centrifugal separator, in particular the flow guide body and / or the liquid guide jacket, so that the risk of icing can be reduced.
Vorzugsweise ist der Außendurchmesser der konkav geformten Kegelmantelfläche größer als der Außendurchmesser der Zuführleitung, insbesondere 10% bis 100%, 20% bis 90%, 30% bis 80%, 40% bis 70% oder 50% bis 60% größer als der Außendurchmesser der Zuführleitung. Alternativ oder zusätzlich ist der Innendurchmesser des Liquidleitmantels, insbesondere an dessen breitester Stelle, größer als der Innendurchmesser der Zuführleitung, insbesondere um 50% bis 200%, 60% bis 170%, 70% bis 150% oder 80% bis 120% größer als der Innendurchmesser der Zuführleitung. The outer diameter of the concave-shaped conical surface is greater than the outer diameter of the supply line, in particular 10% to 100%, 20% to 90%, 30% to 80%, 40% to 70% or 50% to 60% greater than the outer diameter of the Feed line. Alternatively or additionally, the inside diameter of the liquid duct, in particular at its widest point, is larger than the inside diameter of the supply line, in particular by 50% to 200%, 60% to 170%, 70% to 150% or 80% to 120% larger than that Inner diameter of the supply line.
Der Liquidleitmantel dient primär dem Einfangen und Weiterleiten des durch den Strömungsleitkörper abgeschiedenen Liquides. Sekundär wird durch den Liquidleitmantel insbesondere verbleibendes, insbesondere über den Strömungsleitkörper nicht abgeschiedenes, Fluid abgeschieden. The liquid conducting jacket primarily serves to capture and forward the liquid separated by the flow guiding body. Secondary, in particular remaining fluid, in particular not separated via the flow guide body, is separated off by the liquid guide jacket.
Vorzugsweise ist die Längsachse und/oder die Mantelachse um weniger als 450, 30° oder 150 zur Gravitationsrichtung geneigt, vorzugsweise parallel zur Gravitationsrichtung ausgerichtet. Durch die Ausrichtung der Längsachse und/oder der Mantelachse in Gravitationsrichtung kann zusätzlich zur Umlenkung die Gravitationskraft genutzt werden, um das Liquid von dem liquidbeladenen Strom zu trennen. Dadurch kann der Abscheidegrad weiter erhöht werden. Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Fliehkraftabscheiders selbst bei einer Ausrichtung der Längsachse und/oder des Liquidleitmantels um 450 oder 90° zur Gravitationsrichtung befriedigendere Abscheidegrade erzielt werden können. Preferably, the longitudinal axis and / or the shell axis by less than 45 0, inclined 30 ° or 15 0 to the gravitational direction, preferably aligned parallel to the direction of gravity. By aligning the longitudinal axis and / or the jacket axis in the direction of gravity, the gravitational force can also be used for deflection in order to separate the liquid from the liquid-laden stream. This allows the degree of separation to be increased further. Surprisingly, it has been found, however, that more satisfactory to the gravitational direction of separation can be achieved by the inventive design of the centrifugal separator even when an orientation of the longitudinal axis and / or the Liquidleitmantels 45 0 or 90 °.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann insbesondere die Strömungsenergie des liquidbeladenen Stroms genutzt werden, um Liquide aus einem liquidbeladenen Strom abzuscheiden. Gegenüber dem bekannten Stand der Technik, kann dabei ein höherer Anteil der Strömungsenergie für die Abscheidung genutzt werden. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.As a result of the measure according to the invention, in particular the flow energy of the liquid-laden stream can be used in order to separate liquids from a liquid-laden stream. Compared to the known prior art, a higher proportion of the flow energy can be used for the separation. Preferred embodiments of the invention are given in the subclaims.
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen zeigen: Further advantages, features and properties of the invention are explained by the following description of preferred embodiments of the accompanying drawings, in which:
Fig. l einen Strömungsleitkörper in Seitenansicht; 1 shows a flow guide body in side view;
Fig. 2 den Strömungsleitkörper aus Fig. l im Querschnitt; FIG. 2 shows the flow guide body from FIG. 1 in cross section; FIG.
Fig. 3 den Strömungsleitkörper aus Fig. l in Draufsicht; 3 shows the flow guide body from FIG. 1 in a top view;
Fig. 4 den Strömungsleitkörper aus Fig. l in perspektivischer Ansicht; 4 shows the flow guide body from FIG. 1 in a perspective view;
Fig. 5 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders mit einer in die Zeichenebene ragende Zuführleitung; 5 shows a sectional view of a centrifugal separator according to the invention with a supply line protruding into the plane of the drawing;
Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider im Querschnitt mit 6 shows a centrifugal separator according to the invention in cross section
Strömungsleitkörper, Liquidleitmantel, Zuführleitung und Abführleitung; Flow guide body, liquid guide jacket, supply line and discharge line;
Fig. 7 den Fliehkraftabscheider aus Fig. 6 ohne Strömungsleitkörper; 7 shows the centrifugal separator from FIG. 6 without a flow guide body;
Fig. 8 den Fliehkraftabscheider aus Fig. 6 in Seitenansicht, wobei zusätzlich ein 8 shows the centrifugal separator from FIG. 6 in a side view, with an additional
Auffangbecken mit abgebildet ist; Catch basin is shown with;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems für ein 9 shows a schematic illustration of a fuel cell system for a
Kraftfahrzeug mit einem Fliehkraftabscheider; Motor vehicle with a centrifugal separator;
Fig. io den Strömungsleitkörper gemäß Fig. 3 mit angedeuteten Fig. Io the flow guide body according to FIG. 3 with indicated
Krümmungsradien; Radii of curvature;
Fig. 11 eine gegenüber Fig. 1 alternative Ausgestaltung eines FIG. 11 shows an embodiment of an alternative to FIG. 1
Strömungsleitkörpers in perspektivischer Ansicht; Flow guide body in perspective view;
Fig. 12 eine gegenüber Fig. 6 alternative Ausgestaltung eines FIG. 12 shows an embodiment of an alternative to FIG. 6
Fliehkraftabscheiders mit entlang der Gravitationsachse ausgerichteter Längsachse in perspektivischer Schnittansicht; Fig. 13 eine gegenüber Fig. 6 und 12 alternative Ausgestaltung einesCentrifugal separator with the longitudinal axis aligned along the gravitational axis in a perspective sectional view; 13 shows an embodiment of an alternative to FIGS. 6 and 12
Fliehkraftabscheiders mit entlang der Horizontalen ausgerichteterCentrifugal separator with aligned along the horizontal
Längsachse in perspektivischer Schnittansicht; Longitudinal axis in perspective sectional view;
Fig. 14 eine gegenüber Fig. 13 alternative Ausgestaltung eines FIG. 14 shows an embodiment of an alternative to FIG. 13
Fliehkraftabscheiders mit entlang der Horizontalen ausgerichteter Centrifugal separator with aligned along the horizontal
Längsachse in perspektivischer Ansicht; Longitudinal axis in perspective view;
Fig. 15 eine Ansicht von hinten auf den Fliehkraftabscheider gemäß Fig. 14; 15 shows a view from behind of the centrifugal separator according to FIG. 14;
Fig. 16 eine gegenüber Fig. 14 alternative Ausgestaltung eines FIG. 16 shows an embodiment of an alternative to FIG. 14
Fliehkraftabscheiders mit entlang der Horizontalen ausgerichteter Centrifugal separator with aligned along the horizontal
Längsachse in perspektivischer Schnittansicht; und Longitudinal axis in perspective sectional view; and
Fig. 17 eine Ansicht von hinten auf den Fliehkraftabscheider gemäß Fig. 16. FIG. 17 shows a view from behind of the centrifugal separator according to FIG. 16.
Gleiche oder ähnliche Elemente werden folgend mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Abbildung eines erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders werden folgend mit der Bezugsziffer 1 versehen. Abbildung des Strömungsleitkörpers werden folgend mit der Bezugsziffer 3 versehen. Die Längsachse des Strömungsleitkörpers 3 wird folgend mit der Bezugsziffer 9 versehen und die Längsachsenströmungsrichtung, die entlang der Längsachse 9 verläuft, wird folgend mit dem Buchstaben L versehen. Die Radialrichtung zur Längsachse 9 wird folgend mit dem Buchstaben R versehen. Die Umfangsrichtung zur Längsachse 9 wird folgend mit dem Buchstaben U versehen. Identical or similar elements are given the same reference numbers below. Illustration of a centrifugal separator according to the invention are given the reference number 1 below. Illustration of the flow guide body are given the reference number 3 below. The longitudinal axis of the flow guide body 3 is given the reference number 9 below and the direction of flow along the longitudinal axis, which runs along the longitudinal axis 9, is given the letter L below. The radial direction to the longitudinal axis 9 is given the letter R below. The circumferential direction to the longitudinal axis 9 is given the letter U below.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen verschiedene Ansichten eines Strömungsleitkörpers 3 eines eründungsgemäßen Fliehkraftabscheiders 1. Die Fig. 5, 6 und 8 zeigen eründungsgemäße Fliehkraftabscheider 1 mit Strömungsleitkörper 3. In Fig. 7 ist zur Illustration des Einbauorts eines Strömungsleitkörpers 3 in einem erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider 1 der Strömungsleitkörper 3 ausgeblendet. 1 to 4 show different views of a flow guide body 3 of a centrifugal separator 1 according to the invention. FIGS. 5, 6 and 8 show centrifugal separators 1 according to the invention with a flow guide body 3. In FIG. 7 is to illustrate the installation location of a flow guide body 3 in a centrifugal separator 1 according to the invention the flow guide body 3 is hidden.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst der Fliehkraftabscheider 1 einen sich entlang der Längsachse 9 erstreckenden Strömungsleitkörper 3 mit einer konkav geformten Kegelmantelfläche 5, die sich in Längsachsenströmungsrichtung L weitet, um den auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmenden liquidbeladenen Strom in Radialrichtung R zur Längsachse 9 umzulenken. Wie insbesondere in den Fig. 1 bis 4 zu sehen, ist die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 insbesondere kegelmantelförmig bzw. stalaktitförmig ausgebildet. Damit die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 ein Umlenken des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung R zur Längsachse 9 bewirkt, handelt es sich bei der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 um die Fläche des Strömungsleitkörpers 3, die in Längsachsenströmungsrichtung L von dem liquidbeladenen Strom angeströmt wird. Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, wird ein in Längsachsenströmungsrichtung L auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmender Strom durch die Kegelmantelfläche in einer Drehbewegung umgelenkt, insbesondere in einen sich stalaktitförmig ausbreitenden Strom umgewandelt, der eine Drehbewegung um eine sich ringförmig um die Längsachse 9 erstreckende Achse ausführt. According to the first aspect of the invention, the centrifugal separator 1 comprises a flow guide body 3 extending along the longitudinal axis 9 with a concavely shaped conical surface 5 which widens in the longitudinal axis flow direction L in order to deflect the liquid-laden flow flowing towards the flow guide body 3 in the radial direction R to the longitudinal axis 9. As can be seen in particular in FIGS. 1 to 4, the concavely shaped conical surface 5 is in particular conical or stalactite-shaped. So that the concavely shaped conical surface 5 causes a deflection of the liquid-laden flow in the radial direction R to the longitudinal axis 9, the concave-shaped conical surface 5 is the surface of the flow guide body 3 against which the liquid-laden flow flows in the longitudinal axis flow direction L. As can be seen in particular from Fig. 2, a stream flowing towards the flow guide body 3 in the longitudinal axis direction of flow L is deflected by the conical surface in a rotary movement, in particular converted into a stalactite-shaped propagating stream, which rotates around an axis extending annularly around the longitudinal axis 9 executes.
Vorzugsweise ist die Kegelmantelfläche 5 rotationsförmig, insbesondere rotationssymmetrisch um die Längsachse 9 ausgebildet. The conical surface 5 is preferably rotationally shaped, in particular rotationally symmetrical about the longitudinal axis 9.
Wie insbesondere in Fig. 2 zu sehen, bildet die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 im Querschnitt wenigstens einen Bogenabschnitt 7, vorzugsweise über einen Winkel a von wenigstens 150, 3o0, 450, 6o° oder 750. In der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Winkel a etwa 83°. Fig. 2 ist zu entnehmen, wie der Winkel a gemessen wird. Nämlich ausgehend von der Längsachsenströmungsrichtung L hin zur Tangente T am radialen Endbereich der konkav geformten Kegelmantelfläche 5. Vorzugsweise bildet die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 im Querschnitt zwei spiegelsymmetrisch zur Längsachse 9 verlaufende Bogenabschnitte 7 aus, wie in Fig. 2 zu sehen. As can be seen in particular in Fig. 2, 5 in cross-section forms the concave conical surface at least one arcuate section 7, preferably through an angle a of at least 15 0, 3o 0, 45 0, 75 0 ° or 6o. In the preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the angle α is approximately 83 °. Fig. 2 shows how the angle a is measured. Namely, proceeding from the longitudinal axis flow direction L to the tangent T at the radial end area of the concavely shaped conical surface 5, the concavely shaped conical surface 5 preferably forms in cross section two arcuate sections 7 running mirror-symmetrically to the longitudinal axis 9, as can be seen in FIG.
Wie insbesondere in Fig. 3 zu sehen, weist der Strömungsleitkörper 3 vorzugsweise wenigstens einen, besonders bevorzugt 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14 Leitflügel 15 auf, um den auf die Längsachse 9 zuströmenden Strom in Umfangsrichtung U zur Längsachse 9 umzulenken. Die Leitflügel 15 sind in Umfangsrichtung U um die Längsachse 9 gekrümmt. Durch die Leitflügel 15 wird der liquidbeladene Strom zusätzlich zur Umlenkung in Radialrichtung R in Umfangsrichtung U umgelenkt. Dadurch kann insbesondere die Zentrifugalkraft auf den liquidbeladenen Strom erhöht und somit der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders 1 erhöht werden. Die Leitflügel 19 unterteilen den liquidbeladenen Strom in mehrere Teilströme. Die Teilströme strömen entlang von Strömungskanälen 37, die in Längsachsenströmungsrichtung L von der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 und in Umfangsrichtung U und insbesondere in Radialrichtung R von den Leitflügeln 15 begrenzt werden. Durch die Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in mehrere Teilströme, insbesondere durch die Begrenzung dieser durch die Leitflügel 15, steht der liquidbeladenen Strömung eine erhöhte Wirkfläche zur Abscheidung des Liquides zur Verfügung. So wird insbesondere durch die Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in Umfangsrichtung U das Liquid mit einer Zentrifugalkraft beaufschlagt, die insbesondere orthogonal auf die Leitflügelflächen 39 wirkt. Dabei wird Liquid von der Zentrifugalkraft gegen die Leitflügelflächen 39 getrieben, von wo es abgeleitet werden kann. As can be seen in particular in FIG. 3, the flow guide body 3 preferably has at least one, particularly preferably 2 to 20, 4 to 18, 6 to 16 or 8 to 14 guide vanes 15, around the flow flowing towards the longitudinal axis 9 in the circumferential direction U Deflect the longitudinal axis 9. The guide vanes 15 are curved in the circumferential direction U about the longitudinal axis 9. In addition to being deflected in the radial direction R, the liquid-laden flow is deflected in the circumferential direction U by the guide vanes 15. In this way, in particular, the centrifugal force on the liquid-laden flow can be increased and the degree of separation of the centrifugal separator 1 can thus be increased. The guide vanes 19 divide the liquid-laden flow into several partial flows. The partial flows flow along flow channels 37, which are delimited in the longitudinal axis flow direction L by the concavely shaped conical surface 5 and in the circumferential direction U and in particular in the radial direction R by the guide vanes 15. By redirecting the The liquid-laden flow is divided into several partial flows, in particular due to the limitation of these by the guide vanes 15, the liquid-laden flow has an increased effective area available for separating the liquid. In particular, by deflecting the liquid-laden flow in the circumferential direction U, a centrifugal force is applied to the liquid, which in particular acts orthogonally on the guide vane surfaces 39. In this case, liquid is driven by the centrifugal force against the guide vane surfaces 39, from where it can be diverted.
Die konkav geformte Kegelmantelfläche, die sich in Längsachsenströmungsrichtung weitet, bewirkt insbesondere eine Zentrifugalkraft, die orthogonal auf dieThe concavely shaped conical surface, which widens in the direction of the longitudinal axis of flow, in particular causes a centrifugal force that is orthogonal to the
Kegelmantelfläche wirkt, und dadurch das Liquid in Richtung der Kegelmantelfläche 5 treibt, von wo es abgeleitet werden kann. Conical surface acts, and thereby drives the liquid in the direction of the conical surface 5, from where it can be derived.
Unter dem Weiten der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 ist insbesondere zu verstehen, dass die Längsachse 9 des Strömungsleitkörpers 3 auch die Längsachse 9 der Kegelmantelfläche 5 ist und die kegelförmige Ausbreitung inThe widening of the concavely shaped conical surface 5 is to be understood in particular that the longitudinal axis 9 of the flow guide body 3 is also the longitudinal axis 9 of the conical surface 5 and the conical expansion in
Längsachsenströmungsrichtung L erfolgt. Longitudinal axis flow direction L takes place.
Vorzugsweise schließt der wenigstens eine Leitflügel orthogonal an diePreferably, the at least one guide vane closes orthogonally to the
Kegelmantelfläche 5 an. Dadurch werden insbesondere U-förmige Strömungskanäle 37 gebildet. Die Strömungskanäle sind in Umfangsrichtung U, insbesondere infolge der Begrenzung durch die Leitflügel 15, gekrümmt. Dabei erstrecken sich dieConical surface 5. As a result, U-shaped flow channels 37 are formed in particular. The flow channels are curved in the circumferential direction U, in particular due to the limitation by the guide vanes 15. The
Strömungskanäle 37 infolge der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 in Längsachsenströmungsrichtung L und in Radialrichtung R. Dadurch kann insbesondere die Erstreckung der Strömungskanäle 37 in Längsachsenströmungsrichtung L reduziert werden, indem diese insbesondere teilweise in Radialrichtung R verlagert wird. Flow channels 37 as a result of the concavely shaped conical surface 5 in the longitudinal axis flow direction L and in the radial direction R. In particular, the extent of the flow channels 37 in the longitudinal axis flow direction L can be reduced by being partially displaced in the radial direction R.
Wie insbesondere Fig. 3 zu entnehmen, wird der Krümmungsradius der Leitflügel 15 in Radialrichtung R vorzugsweise kleiner. Dadurch vergrößert sich die Krümmung in Radialrichtung R. As can be seen in particular from FIG. 3, the radius of curvature of the guide vanes 15 in the radial direction R is preferably smaller. This increases the curvature in the radial direction R.
Vorzugsweise weist der Strömungsleitkörper 11 eine sich entlang der Längsachse 9 erstreckende Leitnase 11 auf, wobei vorzugsweise die Kegelmantelfläche 5 und/oder der wenigstens eine Leitflügel hin zur der Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzten Richtung in die Leitnase 11 übergeht, insbesondere diese bildet. Alternativ oder zusätzlich weist die Leitnase 11 eine weitere konkav geformte Kegelmantelfläche 5‘ auf, die vorzugsweise in Radialrichtung R an die Kegelmantelfläche 5 anschließt. Über die Leitnase 11 wird insbesondere der auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmende liquidbeladene Strom in einen sich ringförmig in Radialrichtung R ausbreitenden Strom umgewandelt. Dadurch entsteht, wie zuvor beschrieben, ein stalaktitförmiger Strömungsverlauf des liquidbeladenen Stroms. Vorzugsweise bildet die Leitnase 11 das axiale Ende des Strömungsleitkörpers 3 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung. Dabei kann die Leitnase verschiedene Formen, von einer einfachen Zylinderform über eine spitzzulaufende Pyramidenform bis hin zur bevorzugten Form mit einer weiteren konkav geformten Kegelmantelfläche 5*, die in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung in eine konvexe Form, insbesondere eine Halbkugelform, übergeht. Es hat sich als besonders bevorzugt herausgestellt, die Leitnase 11 derart auszubilden, dass diese eine weitere konkav geformte Kegelmantelfläche 5' bereitstellt. Dadurch kann insbesondere der Abscheidegrad infolge der Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung erhöht werden. Das axiale Ende 41 in zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzten Richtung kann, wie hier dargestellt, durch eine konvex geformte Halbkugel ausgebildet sein. Alternativ kann das axiale Ende 41 aber auch als spitzzulaufendes Ende eines Stalaktits ausgeformt sein oder als plane sich in Radialrichtung erstreckende Stirnfläche, beispielsweise eines Zylinders, ausgebildet sein. Vom axialen Ende 41 erstreckt sich die Leitnase 11 vorzugsweise stalaktitförmig bzw. trompetentrichterförmig in Längsachsenströmungsrichtung L. The flow guide body 11 preferably has a guide nose 11 extending along the longitudinal axis 9, the conical surface 5 and / or the at least one guide vane preferably merging into the guide nose 11 in the direction opposite the longitudinal axis flow direction L, in particular forming it. Alternatively or additionally, the guide nose 11 has a further concave shape Conical surface 5 ', which preferably adjoins the conical surface 5 in the radial direction R. Via the guide nose 11, in particular the liquid-laden flow flowing towards the flow guide body 3 is converted into a flow that propagates in the radial direction R in a ring shape. As described above, this creates a stalactite-shaped flow path of the liquid-laden stream. The guide nose 11 preferably forms the axial end of the flow guide body 3 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L. The guide nose can have various shapes, from a simple cylindrical shape to a pointed pyramid shape to the preferred shape with a further concave conical surface 5 *, which merges into a convex shape, in particular a hemispherical shape, in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L. It has been found to be particularly preferred to design the guide nose 11 in such a way that it provides a further concavely shaped conical surface 5 ′. In this way, in particular, the degree of separation can be increased as a result of the deflection of the liquid-laden flow in the radial direction. The axial end 41 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L can, as shown here, be formed by a convex hemisphere. Alternatively, the axial end 41 can, however, also be shaped as a tapering end of a stalactite or as a planar end face extending in the radial direction, for example of a cylinder. From the axial end 41, the guide nose 11 extends, preferably in the shape of a stalactite or trumpet funnel, in the direction of longitudinal axis flow L.
Die weitere konkav geformte Kegelmantelfläche 5' kann, wie insbesondere aus Fig. 2 und Fig. 4 ersichtlich, durch die in zur Radialrichtung R entgegengesetzte Richtung zusammenlaufenden Leitflügel 15 gebildet werden. Durch Anpassung der Abstände in Umfangsrichtung der Leitflügel zueinander und/oder durch Anpassung der Leitflügelstärke 43 kann die weitere konkav geformte Kegelmantelfläche 5' auch in Umfangsrichtung U alternierend durch die Leitflügel 15 und den axialen Endbereich der Kegelmantelfläche 5 gebildet werden. Alternativ könnten die Leitflügel 15 auch derart ausgestaltet sein, dass sie sich erst beginnend von einem bestimmten Radialabstand zur Längsachse 9 erstrecken und bis zu diesem Radialabstand die weitere konkav geformte Kegelmantelfläche 5' durch die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 selbst gebildet wird. In der hier dargestellten Ausführungsform wird die Leitnase n jedoch durch die in zu der Radialrichtung R entgegengesetzte Richtung zusammenlaufenden Leitflügel 15 gebildet. As can be seen in particular from FIGS. 2 and 4, the further concavely shaped conical jacket surface 5 ′ can be formed by the guide vanes 15 converging in the direction opposite to the radial direction R. By adapting the distances in the circumferential direction of the guide vanes to one another and / or by adapting the guide vane thickness 43, the further concave-shaped conical surface 5 'can also be formed alternately in the circumferential direction U by the guide vanes 15 and the axial end area of the conical surface 5. Alternatively, the guide vanes 15 could also be designed in such a way that they extend only starting from a certain radial distance to the longitudinal axis 9 and up to this radial distance the further concave-shaped conical surface 5 'is formed by the concave-shaped conical surface 5 itself. In the embodiment shown here, however, the guide nose n is formed by the guide vanes 15 converging in the opposite direction to the radial direction R.
Der Bereich der Leitnase 11 erstreckt sich in Radialrichtung R in der hier dargestellten Ausführungsform von der Längsachse 9 bis zu einem Zylinderabschnitt 13. In dem Bereich der Leitnase 11 kontaktieren sich die Leitflügel 15 in Umfangsrichtung, so dass insbesondere im Bereich der Leitnase 11 keine Strömungskanäle 37 durch die Leitflügel 15 gebildet werden. Ausgehend von dem zylinderförmigen Abschnitt 13 entsteht ein Abstand zwischen den Leitflügeln 15 in Umfangsrichtung, wodurch die Strömungskanäle 37 entstehen. Im weiteren Verlauf in Radialrichtung R steigt der Abstand der Leitflügel zueinander in Umfangsrichtung U, so dass die Strömungskanäle 37 sich in Umfangsrichtung U weiten. Das Verhältnis zwischen der Radialerstreckung 45 der Leitnase und der Radialerstreckung 47 der Kegelmantelfläche 5 beträgt, wie in Fig. 2 dargestellt vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,4, besonders bevorzugt 0,15 bis 0,25. The area of the guide nose 11 extends in the radial direction R in the embodiment shown here from the longitudinal axis 9 to a cylinder section 13. In the area of the guide nose 11, the guide vanes 15 contact each other in the circumferential direction, so that in particular in the area of the guide nose 11 no flow channels 37 are formed by the guide vanes 15. Starting from the cylindrical section 13, there is a distance between the guide vanes 15 in the circumferential direction, whereby the flow channels 37 arise. In the further course in the radial direction R, the distance between the guide vanes increases in the circumferential direction U, so that the flow channels 37 widen in the circumferential direction U. The ratio between the radial extension 45 of the guide nose and the radial extension 47 of the conical surface 5 is, as shown in FIG. 2, preferably about 0.1 to 0.4, particularly preferably 0.15 to 0.25.
Der Anteil der Radialerstreckung R der konkav geformten Kegelmantelfläche 5, insbesondere der Summe aus der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 und der weiteren konkav geformten Kegelmantelfläche 5‘, beträgt vorzugsweise wenigstens 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der gesamten Radialerstreckung des Strömungsleitkörpers 3. The proportion of the radial extension R of the concave-shaped conical surface 5, in particular the sum of the concave-shaped conical surface 5 and the other concave-shaped conical surface 5 ', is preferably at least 60%, 70%, 80%, 90% or 95% of the total radial extent of the Flow guide body 3.
Wie insbesondere den Fig. 5 bis 8 entnommen werden kann, umfasst der Fliehkraftabscheider vorzugsweise einen den Strömungsleitkörper 3 umgebenden, sich entlang einer Mantelachse 19 erstreckenden Liquidleitmantel 17 zum Weiterleiten des abgeschiedenen Liquides. Dabei dient der Liquidleitmantel 17 insbesondere dem Weiterleiten des Liquides, das an dem Strömungsleitkörper 3 abgeschieden und abgeleitet wurde. Dafür umschließt der Liquidleitmantel 17 den Strömungsleitkörper 3 in Umfangsrichtung U vorzugsweise vollständig. Insbesondere verläuft die Mantelachse 19 koaxial zur Längsachse 9 des Strömungsleitkörpers. Vorzugweise ist der Liquidleitmantel 17 abschnittsweise rotationssymmetrisch um die Mantelachse 19 ausgebildet. Wie insbesondere Fig. 5 zu entnehmen, erstreckt sich der Liquidleitmantel 17 stromaufwärts und/oder stromabwärts des Strömungsleitkörpers 3, insbesondere der konkav geformten Kegelmantelfläche 5, 5' insbesondere über die gesamte Axialerstreckung der Kegelmantelfläche 5, 5‘. Vorzugsweise ist die Wandung 49 des Liquidleitmantels abschnittsweise S-förmig ausgebildet. Dabei ist vorzugsweise das stromaufwärtige Ende 51 der Wandung des Liquidleitmantels 49 konvex ausgebildet und/oder das stromabwärtige Ende als konkav geformte Trichtermantelfläche 21 ausgebildet. Das stromaufwärtige Ende 51 und das stromabwärtige Ende 21 der S- förmigen Wandung 49 des Liquidleitmantels sind an einem Sattelpunkt 53 der Wandung 49 miteinander verbunden. Der Sattelpunkt 53 der S-förmigen Wandung 49 erstreckt sich in Radialrichtung R vorzugsweise im Bereich des radialen Außenbereichs der Kegelmantelfläche 5. Dabei ist der radiale Außenbereich der Kegelmantelfläche 5 vorzugsweise in Längsachsenströmungsrichtung L zu dem Sattelpunkt 53 der S- förmigen Wandung 49 des Liquidleitmantels 17 versetzt. Insbesondere um wenigstens die Steghöhe der Leitflügel 15 im radialen Außenbereich des Strömungsleitkörpers 13 versetzt. As can be seen in particular from FIGS. 5 to 8, the centrifugal separator preferably comprises a liquid guide jacket 17 which surrounds the flow guide body 3 and extends along a jacket axis 19 for conveying the separated liquid. In this case, the liquid conduction jacket 17 serves in particular to convey the liquid that has been deposited on the flow conduction body 3 and diverted away. For this purpose, the liquid guide jacket 17 preferably completely encloses the flow guide body 3 in the circumferential direction U. In particular, the jacket axis 19 runs coaxially to the longitudinal axis 9 of the flow guide body. The liquid conducting jacket 17 is preferably configured in sections to be rotationally symmetrical about the jacket axis 19. As can be seen in particular from FIG. 5, the liquid guide jacket 17 extends upstream and / or downstream of the flow guide body 3, in particular the concavely shaped conical jacket surface 5, 5 ', in particular over the entire axial extent of the conical jacket surface 5, 5'. The wall 49 of the liquid conducting jacket is preferably S-shaped in sections. The upstream end 51 of the wall of the liquid conduction jacket 49 is preferably convex and / or the downstream end is designed as a concave funnel jacket surface 21. The upstream end 51 and the downstream end 21 of the S-shaped wall 49 of the liquid guide jacket are connected to one another at a saddle point 53 of the wall 49. The saddle point 53 of the S-shaped wall 49 extends in the radial direction R, preferably in the area of the radial outer area of the conical surface 5. The radial outer area of the conical surface 5 is preferably offset in the longitudinal axis flow direction L to the saddle point 53 of the S-shaped wall 49 of the liquid duct 17 . In particular, offset by at least the web height of the guide vanes 15 in the radial outer region of the flow guide body 13.
Durch die S-förmige Ausgestaltung der Wandung 49 des Liquidleitmantels kann insbesondere gewährleistet werden, dass der fluidbeladene Strom in Strömungsrichtung zunächst durch die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 des Strömungsleitkörpers 3 und stromabwärts des Strömungsleitkörpers durch die konkav geformte Trichtermantelfläche 21 des Liquidleitmantels 17 umgelenkt wird. Dabei nimmt der fluidbeladene Strom insbesondere ebenfalls einen S-förmigen Strömungsverlauf an. Im Bereich des Strömungsleitkörpers 3 wird der liquidbeladene Strom in Radialrichtung R umgelenkt, insbesondere über einen Winkel a von nahezu 90°, so dass der liquidbeladene Strom im Wesentlichen in Radialrichtung R auf den Liquidleitmantel 21 zuströmt und an diesen durch die konkav geformte Trichtermantelfläche 21 wieder in Längsachsenströmungsrichtung L umgelenkt wird. Dadurch entsteht insbesondere ein S-förmiger Strömungsverlauf, der den liquidbeladenen Strom zwei Mal hintereinander mit einer Zentrifugalkraft beaufschlag. Ferner wird durch die spezielle Anordnung von Liquidleitmantel 17 zu Strömungsleitkörper 3 erzielt, dass das am Strömungsleitkörper 3 abgeschiedene Wasser an den Liquidleitmantel abgegeben wird, wo es von weiterem an dem Liquidleitmantel 17 abgeschiedenen Wasser angereichert wird, bzw. der liquidbeladene Strom weiter entladen wird. The S-shaped configuration of the wall 49 of the liquid guide jacket can in particular ensure that the fluid-laden flow is deflected in the direction of flow initially through the concave-shaped conical surface 5 of the flow guide body 3 and downstream of the flow guide body by the concave funnel jacket surface 21 of the liquid guide jacket 17. In this case, the fluid-laden flow also assumes, in particular, an S-shaped flow profile. In the area of the flow guide body 3, the liquid-laden flow is deflected in the radial direction R, in particular over an angle a of almost 90 °, so that the liquid-laden flow essentially flows in the radial direction R onto the liquid guide jacket 21 and returns to it through the concave-shaped funnel jacket surface 21 Longitudinal axis flow direction L is deflected. This creates in particular an S-shaped flow course which applies a centrifugal force to the liquid-laden flow twice in succession. Furthermore, the special arrangement of the liquid guide jacket 17 to the flow guide body 3 ensures that the water separated on the flow guide body 3 is released to the liquid guide jacket, where it is enriched by further water separated on the liquid guide jacket 17, or the liquid-laden stream is further discharged.
Vom Sattelpunkt 53 erstreckt sich die konkav geformte Trichtermantelfläche 21 insbesondere rotationssymmetrisch. Dabei weitet sich die konkav geformte Trichtermantelfläche 21 in Längsachsenströmungsrichtung L. Der Krümmungsradius der konkav geformten Trichtermantelfläche 21 vergrößert sich, insbesondere ausgehend vom Sattelpunkt 53. Besonders bevorzugt verhält sich der Krümmungsradius der konkav geformten Trichtermantelfläche 21 antiproportional zum Krümmungsradius der konkav geformten Kegelmantelfläche 5. Darunter ist zu verstehen, dass sich die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 in Längsachsenströmungsrichtung L verkleinert, während sich der Krümmungsradius der konkav geformten Trichtermantelfläche 21 in Längsachsenströmungsrichtung L vergrößert. From the saddle point 53, the concavely shaped funnel jacket surface 21 extends in particular in a rotationally symmetrical manner. The concave-shaped funnel jacket surface 21 widens in the longitudinal axis flow direction L. The radius of curvature of the concave-shaped funnel jacket surface 21 increases, in particular starting from the saddle point 53. The radius of curvature of the concave-shaped funnel jacket surface 21 is particularly preferably inversely proportional to the curvature radius of the concave-shaped cone jacket surface 5 to understand that the concavely shaped conical surface area 5 decreases in the longitudinal axis flow direction L, while the radius of curvature of the concave shaped funnel surface area 21 increases in the longitudinal axis flow direction L.
Anhand von Fig. 5 wird dem Fachmann die Abgrenzung zwischen einer Kegelmantelfläche und einer Trichtermantelfläche im Sinne des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung verdeutlicht. Bei der Trichtermantelfläche 21 des Liquidleitmantels wird, wie bei einem Trichter, die radial innenliegende Fläche mit dem Strom beaufschlagt. In Abgrenzung dazu wird bei der Kegelmantelfläche 5 bzw. 5' die radial außenliegende Fläche mit dem Strom beaufschlagt. An dieser Stelle sei nochmal klar, dass es bei der Abgrenzung zwischen konkaven und konvexen Flächen auf die von dem liquidbeladenen Strom angeströmten Flächen ankommt. Demnach handelt es sich insbesondere bei den konkav geformten Kegelmantelflächen 5, 5' und der konkav geformten Trichtermantelfläche 21 um konkave Flächen. Demgegenüber handelt es sich bei der radial innenliegenden Fläche des stromaufwärtigen Endes 51 der Wandung 49 des Liquidleitmantels um eine konvex geformte Fläche. Die radial außenliegende Fläche des stromaufwärtigen Endes 51 der Wandung 49 des Liquidleitmantels ist zwar ebenfalls konkav ausgebildet, diese wird jedoch nicht von dem liquidbeladenen Strom angeströmt. Ferner sei klar, dass unter einer angeströmten Fläche eine derartige Fläche zu verstehen ist, auf die der liquidbeladene Strom in Strömungsrichtung zuströmt. Insbesondere eine bloße Aussetzung einer Fläche mit der Strömung soll keine Anströmung im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen. So soll beispielsweise die in Längsachsenströmungsrichtung der konkav geformten Kegelmantelfläche 5 gegenüberliegende konvex geformte Fläche des Strömungsleitkörpers 3 nicht als Fläche angesehen werden, die von dem liquidbeladenen Strom angeströmt wird. Diese wird lediglich mit dem liquidbeladenen Strom beaufschlagt. Durch die fehlende Anströmung kann diese keinen wesentlichen Beitrag zum Abscheiden des Liquides von dem liquidbeladenen Strom leisten. 5 illustrates the demarcation between a conical surface and a funnel surface in the sense of the first aspect of the present invention. In the case of the funnel jacket surface 21 of the liquid guide jacket, the radially inner surface is acted upon by the current, as is the case with a funnel. In contrast to this, in the case of the conical surface 5 or 5 ', the radially outer surface is subjected to the current. At this point it should be clear again that the distinction between concave and convex surfaces depends on the surfaces against which the liquid-laden stream flows. Accordingly, in particular the concave-shaped conical surfaces 5, 5 'and the concave-shaped funnel surface 21 are concave surfaces. In contrast, the radially inner surface of the upstream end 51 of the wall 49 of the liquid conducting jacket is a convex surface. The radially outer surface of the upstream end 51 of the wall 49 of the liquid conducting jacket is also concave, but the liquid-laden stream does not flow against it. Furthermore, it should be understood that a surface against which the flow is flowing is to be understood as a surface on which the liquid-laden flow flows in the direction of flow. In particular, a mere exposure of a surface to the flow should not represent an incident flow in the sense of the present invention. For example, the convex surface of the flow guide body 3, which is opposite in the direction of the longitudinal axis of the concavely shaped conical surface 5, should not be viewed as a surface against which the liquid-laden stream flows. This is only charged with the liquid-laden electricity. Due to the lack of a flow, it cannot make a significant contribution to separating the liquid from the liquid-laden stream.
Der Krümmungsradius der konkav geformten Trichtermantelfläche 21 kann in Längsachsenströmungsrichtung L so groß werden, insbesondere unendlich groß werden, dass die konkav geformte Trichtermantelfläche in eine planare Form übergeht. The radius of curvature of the concavely shaped funnel jacket surface 21 can be so large, in particular infinitely large, in the longitudinal axis flow direction L, that the concavely shaped funnel jacket surface merges into a planar shape.
Wie insbesondere in Fig. 7 zu sehen, weist der Liquidleitmantel 17 wenigstens einen, vorzugsweise 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14, Leitflügel 15' zum Umlenken des auf den Liquidleitmantel zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung U zur Mantelachse 19 auf. Dadurch wird der liquidbeladene Strom stromabwärts des Strömungsleitkörpers 3 zusätzlich in einer Rotationsbewegung um die Mantelachse 19 umgelenkt. Dadurch wird der liquidbeladene Strom mit einer weiteren Zentrifugalkraftkomponente beaufschlagt, die das Fluid gegen den Liquidleitmantel treibt. Dabei wird der liquidbeladene Strom am Liquidleitmantel 17 teilweise in Teilströme unterteilt, die entlang von Strömungskanalabschnitten strömen. Die Strömungskanalabschnitte 37' werden durch die konkav geformte Trichtermantelfläche 21 und die Leitflügel 15' des Liquidleitmantels 17 begrenzt. Die Leitflügel 15' des Liquidleitmantels 17 sind um die Mantelachse 19 gekrümmt. Insbesondere erstrecken sich die Leitflügel 15' des Liquidleitmantels 17 in Längsachsenströmungsrichtung L und in Radialrichtung R entlang von dem Liquidleitmantel 17, insbesondere entlang der konkav geformten Trichtermantelfläche 21. Vorzugsweise schließen die Leitflügel 15' orthogonal an den Liquidleitmantel 17, insbesondere an die Trichtermantelfläche 21, an. Die Leitflügel 15' sind vorzugsweise in Umfangsrichtung U in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet. As can be seen in particular in FIG. 7, the liquid guide jacket 17 has at least one, preferably 2 to 20, 4 to 18, 6 to 16 or 8 to 14, guide vanes 15 'for deflecting the flow flowing towards the liquid guide jacket in the circumferential direction U to the jacket axis 19 on. As a result, the liquid-laden flow downstream of the flow guide body 3 is additionally deflected in a rotational movement about the jacket axis 19. As a result, a further centrifugal force component is applied to the liquid-laden stream, which drives the fluid against the liquid conducting jacket. In this case, the liquid-laden flow on the liquid conduction jacket 17 is partially divided into partial flows which flow along flow channel sections. The flow channel sections 37 'are delimited by the concavely shaped funnel jacket surface 21 and the guide vanes 15' of the liquid guide jacket 17. The guide vanes 15 ′ of the liquid guide jacket 17 are curved about the jacket axis 19. In particular, the guide vanes 15 'of the liquid guide jacket 17 extend in the longitudinal axis flow direction L and in the radial direction R along the liquid guide jacket 17, in particular along the concave-shaped funnel jacket surface 21. The guide vanes 15' preferably adjoin the liquid guide jacket 17, in particular the funnel jacket surface 21, orthogonally . The guide vanes 15 'are preferably arranged in the circumferential direction U at equidistant intervals from one another.
Vorzugsweise ist die Längsachse 9 und/oder die Mantelachse 19 um weniger als 450, 30° oder 150 zur Gravitationsrichtung G geneigt, vorzugsweise parallel zur Gravitationsrichtung G ausgerichtet. Durch die Ausrichtung der Längsachse 9 und/oder der Mantelachse 19 in Gravitationsrichtung G kann zusätzlich zur Umlenkung die Gravitationskraft genutzt werden, um das Liquid von dem liquidbeladenen Strom zu trennen. Dadurch kann der Abscheidegrad weiter erhöht werden. Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Fliehkraftabscheiders selbst bei einer Ausrichtung der Längsachse 9 und/oder des Liquidleitmantels 19 um 450 oder 90° zur Gravitationsrichtung G befriedigendere Abscheidegrade erzielt werden können. Preferably, the longitudinal axis 9 and / or the shell axis 19 is inclined at less than 45 0, 30 15 0 ° or to the gravitational direction G, preferably oriented parallel to the gravitational direction G. By aligning the longitudinal axis 9 and / or the jacket axis 19 in the gravitational direction G, the gravitational force can also be used for deflection in order to separate the liquid from the liquid-laden stream. This allows the degree of separation to be increased further. Surprisingly, it has been found, however, that can be obtained by 45 0 or 90 ° more satisfactory to the gravitational direction G of separation 19 by the inventive design of the centrifugal separator even when an orientation of the longitudinal axis 9 and / or the Liquidleitmantels.
Der Fliehkraftabscheider 1 weist ferner eine dem liquidbeladenen Strom entlang einer Zuführachse 27 dem Strömungsleitkörper 3 zuführende Zuführleitung 29 und eine dem liquidbeladenen Strom entlang einer Abführachse 31 dem Strömungsleitkörper abführende Abführleitung 33 auf. Vorzugsweise sind die Zuführleitung 29 und/oder die Abführleitung 33 rohrförmig, insbesondere rotationsförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt erstrecken sich die Zuführleitung 29 und/oder die Abführleitung 31 rotationsförmig, insbesondere rotationssymmetrisch jeweils um die Zuführachse 27 und/oder um die Abführachse 31. Vorzugsweise erstreckt sich die Zuführachse 27 und/oder die Abführachse 31 um wenigstens 3o0, 450 oder 6o° zur Längsachse 9 geneigt, besonders bevorzugt orthogonal zur Längsachse 9. Alternativ oder zusätzlich erstrecken sich die Zuführachse 27 und die Abführachse 31 parallel zueinander und sind vorzugsweise in Längsachsenströmungsrichtung L zueinander versetzt. Durch eine oder mehrere der zuvor beschriebenen Ausrichtungen der Zuführachse 27 und/oder der Abführachse 31 zur Längsachse 9 kann insbesondere eine zusätzliche Umlenkung der liquidbeladenen Strömung stromaufwärts und/oder stromabwärts des Strömungsleitkörpers erzielt werden. Besonders bevorzugt wird der liquidbeladene Strom zusätzlich aufgrund der Ausrichtung der Zuführachse 27 und/oder der Abführachse 31 S-förmig umgelenkt. Die S-förmige Umlenkung des liquidbeladenen Stroms infolge der Ausrichtung der Zuführachse 27 und/oder der Abführachse 31 zur Längsachse 9 erfolgt insbesondere zusätzlich zu der S-förmigen Umlenkung infolge der Ausrichtung des Strömungsleitkörpers 3 zum Liquidleitmantel 17. Dabei ist der S- förmige Strömungsverlauf infolge der Ausrichtung der Zuführachse 27 und/oder der Abführachse 31 zur Längsachse 9 vorzugsweise versetzt, insbesondere um 6o° bis 120° oder 750 bis 105° zum S-förmigen Strömungsverlauf infolge der Ausrichtung des Strömungsleitkörpers 3 zum Liquidleitmantel 17 versetzt. Dadurch erfolgt insbesondere eine weitere Beaufschlagung des liquidbeladenen Stroms mit einer Zentrifugalkraftkomponente, wodurch der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders 1 weiter erhöht werden kann. The centrifugal separator 1 also has a feed line 29 that feeds the liquid-laden flow along a feed axis 27 to the flow guide body 3 and a discharge line 33 that discharges the liquid-laden flow along a discharge axis 31 from the flow guide body. The feed line 29 and / or the discharge line 33 are preferably tubular, in particular, designed to be rotational. Particularly preferably, the feed line 29 and / or the discharge line 31 extend rotationally, in particular rotationally symmetrically, around the feed axis 27 and / or around the discharge axis 31. The feed axis 27 and / or the discharge axis 31 preferably extend by at least 30 0 , 45 0 or 60 ° inclined to the longitudinal axis 9, particularly preferably orthogonal to the longitudinal axis 9. Alternatively or additionally The feed axis 27 and the discharge axis 31 extend parallel to one another and are preferably offset from one another in the longitudinal axis flow direction L. By means of one or more of the previously described orientations of the feed axis 27 and / or the discharge axis 31 to the longitudinal axis 9, in particular an additional deflection of the liquid-laden flow upstream and / or downstream of the flow guide body can be achieved. Particularly preferably, the liquid-laden stream is additionally deflected in an S-shape due to the orientation of the feed axis 27 and / or the discharge axis 31. The S-shaped deflection of the liquid-laden flow due to the alignment of the feed axis 27 and / or the discharge axis 31 to the longitudinal axis 9 takes place in particular in addition to the S-shaped deflection due to the alignment of the flow guide body 3 to the liquid guide jacket 17 the orientation of the axis of feed 27 and / or the Abführachse 31 is preferably offset from the longitudinal axis 9, in particular at 6o ° angle to 120 ° or 75 ° for 0-105 S-shaped flow pattern due to the alignment of the flow 3 to Liquidleitmantel 17th As a result, a centrifugal force component is applied to the liquid-laden stream in particular, whereby the degree of separation of the centrifugal separator 1 can be increased further.
Wie insbesondere den Fig. 6 bis 8 zu entnehmen, sind die Zuführleitungen 29 und die Abführleitungen 33 einstückig ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann es bevorzugt sein, den Liquidleitmantel 18 einstückig mit der Zuführleitung 29 und/ oder der Abführleitung 31 auszubilden. Der Strömungsleitkörper 3 ist vorzugsweise lösbar an dem Liquidleitmantel 17 anbringbar. Die Anbringung des Strömungsleitkörpers 3 an den Liquidleitmantel 17 erfolgt vorzugsweise formschlüssig. Dafür kann der Strömungsleitkörper 3 Axialanschläge 55 aufweisen, über die der Strömungsleitkörper 3 an dem Liquidleitmantel 17 abgestützt wird. Vorzugsweise sind die Axialanschläge 55 am radialen Außenende der Leitflügel 15 ausgebildet. Die Axialanschläge 55 erstrecken sich insbesondere am axialen Endbereich der Leitflügel 15 in zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzten Richtungen. Zur Fixierung des Strömungsleitkörpers 3, insbesondere zur axialen Fixierung, kann dieser einen Haltabschnitt 57 aufweisen. Der Halteabschnitt 57 erstreckt sich vorzugsweise von der der Kegelmantelfläche 5 gegenüberliegenden Seite des Strömungsleitkörpers 3 in Längsachsenströmungsrichtung L. Insbesondere ist der Halteabschnitt 57 als Hohlkörper, insbesondere als Hohlzylinder, ausgebildet. Vorzugweise erstreckt sich der Halteabschnitt rotationssymmetrisch zur Längsachse 9. Der Halteabschnitt 57 kann eine Aussparung 59 zur Aufnahme eines Haltemittels 61, wie eines Haltebalkens, aufweisen. Die Aussparung 59 kann insbesondere als U-förmiger Querschnitt in dem Halteabschnitt 57 ausgebildet sein. Wie insbesondere Fig. 7 zu entnehmen, kann eine Haltemittelaufnahme 63 in dem Fliehkraftabscheider 1 vorgesehen sein, über die das Haltemittel 61 an den Fliehkraftabscheider 1 befestigt wird. Vorzugsweise ist die Haltemittelaufnahme 63 in dem Liquidleitmantel 17 eingebracht, insbesondere als U- förmige Aussparung. Dadurch kann zur Montage des Strömungsleitkörpers 3, diese insbesondere zunächst über die Axialanschläge 55 an entsprechende Gegenlagern 65 angelegt werden und anschließend axial über das Haltemittel 61 fixiert werden. Das Haltemittel 61 wird vorzugsweise an der Haltemittelaufnahme 63 befestigt. Die Befestigung des Haltemittels 61 an dem Fliehkraftabscheider 1 erfolgt vorzugsweise formschlüssig. Insbesondere wird das Haltemittel 61 formschlüssig zwischen zwei Gehäusehälften 67, 69 des Fliehkraftabscheiders 1 befestigt. Besonders bevorzugt ist, wie in Fig. 7 zu sehen, zur Bildung der Haltemittelaufnahme 63 wenigstens eine weitere Aussparung 59' in die eine Gehäusehälfte 67 eingebracht, die zu der anderen Gehäusehälfte 69 hin geöffnet ist. Dadurch kann das Haltemittel 61 axial an die weitere Aussparung 59 angelegt werden und durch Verbinden der oberen Gehäusehälfte mit der unteren Gehäusehälfte axial fixiert werden. As can be seen in particular from FIGS. 6 to 8, the supply lines 29 and the discharge lines 33 are formed in one piece. Alternatively or in addition, it may be preferred to form the liquid conduction jacket 18 in one piece with the supply line 29 and / or the discharge line 31. The flow guide body 3 can preferably be detachably attached to the liquid guide jacket 17. The attachment of the flow guide body 3 to the liquid guide jacket 17 is preferably carried out in a form-fitting manner. For this purpose, the flow guide body 3 can have axial stops 55, via which the flow guide body 3 is supported on the liquid guide jacket 17. The axial stops 55 are preferably formed on the radial outer end of the guide vanes 15. The axial stops 55 extend in particular at the axial end region of the guide vanes 15 in directions opposite to the direction of flow L in the longitudinal axis. To fix the flow guide body 3, in particular for axial fixation, it can have a holding section 57. The holding section 57 preferably extends from the side of the flow guide body 3 opposite the conical surface 5 in the longitudinal axis flow direction L. In particular, the holding section 57 is designed as a hollow body, in particular as a hollow cylinder. The holding section preferably extends rotationally symmetrically to the longitudinal axis 9. The holding section 57 can a recess 59 for receiving a retaining means 61, such as a retaining bar. The recess 59 can in particular be designed as a U-shaped cross section in the holding section 57. As can be seen in particular from FIG. 7, a holding means receptacle 63 can be provided in the centrifugal separator 1, via which the holding means 61 is attached to the centrifugal separator 1. The holding means receptacle 63 is preferably incorporated in the liquid guide jacket 17, in particular as a U-shaped recess. As a result, in order to mount the flow guide body 3, it can first of all be placed against corresponding counter bearings 65 via the axial stops 55 and then axially fixed via the holding means 61. The holding means 61 is preferably attached to the holding means receptacle 63. The fastening of the holding means 61 to the centrifugal separator 1 is preferably carried out in a form-fitting manner. In particular, the holding means 61 is fastened in a form-fitting manner between two housing halves 67, 69 of the centrifugal separator 1. As can be seen in FIG. 7, at least one further recess 59 ′ is made in one housing half 67, which is open towards the other housing half 69, in order to form the holding means receptacle 63. As a result, the holding means 61 can be placed axially against the further recess 59 and axially fixed by connecting the upper housing half to the lower housing half.
Vorzugsweise umfasst der Fliehkraftabscheider 1, wie in Fig. 8 dargestellt, ein Auffangbecken 23 zum Auffangen des abgeschiedenen Liquides. Das Auffangbecken 23 ist insbesondere stromabwärts des Strömungsleitkörpers 3 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist das Auffangbecken 23 in Gravitationsrichtung G unter dem Strömungsleitkörper 3 angeordnet. Dadurch kann insbesondere die Gravitationskraft genutzt werden, um das abgeschiedene Liquid abzuführen. Das Auffangbecken 23 weist insbesondere einen Liquidauslass 25 zum Ausgeben des abgeschiedenen Liquides an die Umgebung oder an einen Liquidkreislauf auf. Der Liquidauslass 25 ist vorzugsweise in Gravitationsrichtung G im unteren Bereich, insbesondere an der tiefsten Stelle, des Auffangbeckens 23 angeordnet. Vorzugsweise wird das Auffangbecken 23 durch eine, insbesondere die untere, Gehäusehälfte 67 des Fliehkraftabscheiders 1 gebildet. Besonders bevorzugt werden die Zuführleitung 29, die Abführleitung 33 und der Liquidleitmantel 17 durch die andere, insbesondere die obere, Gehäusehälfte 67 gebildet. Besonders bevorzugt ist die andere Gehäusehälfte 67, die in Gravitationsrichtung G oben angeordnete Gehäusehälfte. Insbesondere ist der Strömungsleitkörper 3 in der oberen Gehäusehälfte 67 angebracht. Das Auffangbecken 23 weist insbesondere eine Ablaufschräge 71 auf, über die abgeschiedenes Liquid an den Liquidauslass 25 geführt werden kann. The centrifugal separator 1 preferably comprises, as shown in FIG. 8, a collecting basin 23 for collecting the separated liquid. The catch basin 23 is arranged in particular downstream of the flow guide body 3. Alternatively or additionally, the collecting basin 23 is arranged below the flow guide body 3 in the direction of gravity G. In this way, the gravitational force in particular can be used to discharge the separated liquid. The collecting basin 23 in particular has a liquid outlet 25 for dispensing the separated liquid to the environment or to a liquid circuit. The liquid outlet 25 is preferably arranged in the gravitational direction G in the lower area, in particular at the lowest point, of the collecting basin 23. The collecting basin 23 is preferably formed by one, in particular the lower, housing half 67 of the centrifugal separator 1. The supply line 29, the discharge line 33 and the liquid conduction jacket 17 are particularly preferably formed by the other, in particular the upper, housing half 67. The other housing half 67, the housing half arranged at the top in the gravitational direction G, is particularly preferred. In particular, the flow guide body 3 is attached in the upper housing half 67. The catch basin 23 in particular has a drainage slope 71 via which the separated liquid can be guided to the liquid outlet 25.
Fig. 9 zeigt exemplarisch ein Brennstoffzellensystem 73 für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennstoffzelle 75 und einen in einem Wasserpartikel führenden Leitungssystem 77 angeordneten nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten Fliehkraftabscheider 1. Die Brennstoffzelle 75 wird über einen Wasserstofftank 79 und über eine Sauerstoff- bzw. Luftzufuhr 81 gespeist. Mit der dabei generierten elektrischen Energie wird eine elektrische Komponente 83, wie ein Elektromotor, angetrieben. Der Wasserpartikel beladene Produktstrom 85 wird dem Fliehkraftabscheider 1 zugeführt, wo Wasserpartikel 89 von dem Produktstrom 85 getrennt werden. Die Zuführung des Produktstroms 85 zum Fliehkraftabscheider 1 kann beispielsweise über eine Zuführleitung 29, wie sie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt ist, erfolgen. Die abgeschiedenen Wasserpartikel können beispielsweise über einen Liquidauslass 25, wie in Fig. 8 dargesteht, abgeführt werden. Der Wasserpartikel entladene Strom 87 kann beispielsweise über eine Abführleitung 33, wie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt, abgeführt werden. Die weitere Behandlung des Wasserpartikel entladenen Stroms 87, wird in Fig. 9 nicht dargestellt. Denkbar ist jedoch die Rückführung von Luft- und/oder nicht verwerteten Edukten, wie Wasserstoff, zur Brennstoffzelle 75. 9 shows an example of a fuel cell system 73 for a motor vehicle, comprising a fuel cell 75 and a centrifugal separator 1, which is arranged in a water particle-carrying line system 77 and embodied in one of the preceding claims. The fuel cell 75 is supplied via a hydrogen tank 79 and via an oxygen or air supply 81 fed. An electrical component 83, such as an electric motor, is driven with the electrical energy generated in the process. The water particle-laden product stream 85 is fed to the centrifugal separator 1, where water particles 89 are separated from the product stream 85. The product stream 85 can be fed to the centrifugal separator 1, for example, via a feed line 29, as shown in FIGS. 6 to 8. The separated water particles can, for example, be removed via a liquid outlet 25, as shown in FIG. 8. The stream 87 discharged from water particles can for example be discharged via a discharge line 33, as shown in FIGS. 6 to 8. The further treatment of the stream 87 discharged from water particles is not shown in FIG. 9. However, it is conceivable to recycle air and / or unused starting materials, such as hydrogen, to the fuel cell 75.
Die abgeschiedenen Wasserpartikel 89 werden einem Kühlwasserkreislauf 91 zugeführt. Über den Kühlwasserkreislauf 91 wird die elektrische Komponente 83 gekühlt. Dabei kann die elektrische Leitfähigkeit des Wassers zunehmen. Dementsprechend ist stromabwärts der elektrischen Komponente eine Vorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit 93 angeordnet. Stromabwärts der Vorrichtung 93 wird Wasser mit einer bestimmten elektrischen Leitfähigkeit 95 aus dem Kühlwasserkreislauf 91 abgeführt und der Rest des Wassers, insbesondere zum Kühlen, einem Wärmetauscher 97 zugeführt. Stromabwärts des Wärmetauschers 97 wird das gekühlte Kühlwasser 99 zusammen mit den Wasserpartikeln 89, die über den Fliehkraftabscheider 1 abgeschieden werden, der elektrischen Komponente 83 wieder zugeführt. The separated water particles 89 are fed to a cooling water circuit 91. The electrical component 83 is cooled via the cooling water circuit 91. The electrical conductivity of the water can increase. Accordingly, a device for determining the electrical conductivity 93 is arranged downstream of the electrical component. Downstream of the device 93, water with a specific electrical conductivity 95 is discharged from the cooling water circuit 91 and the remainder of the water, in particular for cooling, is fed to a heat exchanger 97. Downstream of the heat exchanger 97, the cooled cooling water 99 is fed back to the electrical component 83 together with the water particles 89 which are separated out via the centrifugal separator 1.
Auf diese Weise können die aus dem Produktstrom 85 abgeschiedenen Wasserpartikel 89 zur Kompensation der abzuführenden leitfähigen Wasserpartikel 95 eingesetzt werden. Das Wasserpartikel führende Leitungssystem 77 führt in der hier darstellten Ausführungsform den Produktstrom 85, die abgeschiedenen Wasserpartikel 89 sowie den Kühlwasserkreislauf 91. Dabei ist der Fliehkraftabscheider 1 innerhalb des Leitungssystems 77 zwischen der Brennstoffzelle 75 und dem Kühlwasserkreislauf 91 angeordnet. In this way, the water particles 89 separated from the product stream 85 can be used to compensate for the conductive water particles 95 to be removed. In the embodiment shown here, the line system 77 carrying water particles leads the product stream 85, the separated water particles 89 and also the cooling water circuit 91. The centrifugal separator 1 is arranged within the line system 77 between the fuel cell 75 and the cooling water circuit 91.
Ein Fliehkraftabscheider 1 gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist beispielhaft in Figur 10 dargestellt. Darin weist der wenigstens eine Leitflügel 15 zwölf Leitflügel 15 auf. Die Leitflügel 15 sind mit inkonstantem Krümmungsradius Ki, Ka um die Längsachse 9 gekrümmt, um einen in Längsachsenströmungsrichtung L auf die Leitflügel 15 zuströmenden liquidbeladenen Strom Umfangsrichtung U zur Längsachse 9 umzulenken. Wie mit den gestrichelten Kreisen 101, 103 angedeutet, ist der Krümmungsradius Ki an dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 größer als der Krümmungsradius Ka an dem Strömungsabgabeabschnitt 107. Dies führt zu einer kleineren Krümmung der Leitflügel 15 an dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 gegenüber dem Strömungsabgabeabschnitt 107. In dem hier dargestellten Beispiel verkleinert sich der Krümmungsradius Ki, Ka von dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 zu dem Strömungsabgabeabschnitt 107 um etwa 60 %. Insbesondere beträgt der Krümmungsradius Ka am Strömungsabgabeabschnitt 107 etwa 40 % des Krümmungsradius Ki am Strömungsaufnahmeabschnitt 105. Durch die Verkleinerung des Krümmungsradius Ki, Ka von dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 zu dem Strömungsabgabeabschnitt 107 vergrößert sich die Krümmung des Leitflügels, wodurch die Umlenkung des liquidbeladenen Stroms in Umfangsrichtung U verstärkt wird. Insbesondere wird dadurch die Beschleunigung des liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung R verstärkt. In Figur 10 verkleinert sich der Krümmungsradius Ki, Ka in Radialrichtung R. Insbesondere verändert, insbesondere verkleinert, sich der Krümmungsradius Ki, Ka in Strömungsrichtung L, R. A centrifugal separator 1 according to the second aspect of the invention is shown by way of example in FIG. The at least one guide vane 15 has twelve guide vanes 15 therein. The guide vanes 15 are curved around the longitudinal axis 9 with an inconstant radius of curvature Ki, Ka in order to deflect a liquid-laden flow flowing in the longitudinal axis flow direction L onto the guide vanes 15 in the circumferential direction U to the longitudinal axis 9. As indicated by the dashed circles 101, 103, the radius of curvature Ki at the flow intake section 105 is greater than the radius of curvature Ka at the flow output section 107. This leads to a smaller curvature of the guide vanes 15 on the flow intake section 105 compared to the flow output section 107 For example, the radius of curvature Ki, Ka decreases from the flow receiving section 105 to the flow output section 107 by approximately 60%. In particular, the radius of curvature Ka at the flow delivery section 107 is approximately 40% of the radius of curvature Ki at the flow receiving section 105. By reducing the radius of curvature Ki, Ka from the flow receiving section 105 to the flow delivery section 107, the curvature of the guide vane increases, thereby deflecting the liquid-laden flow in the circumferential direction U is reinforced. In particular, the acceleration of the liquid-laden flow in the radial direction R is thereby increased. In FIG. 10, the radius of curvature Ki, Ka is reduced in the radial direction R. In particular, the radius of curvature Ki, Ka is changed, in particular reduced, in the direction of flow L, R.
Unter der Strömungsrichtung L, R kann die Längsachsenströmungsrichtung L und/oder die Radialrichtung R zu verstehen sein. In der dargestellten Ausführungsform wird die Strömungsrichtung L, R sowohl durch die Längsachsenströmungsrichtung L als auch durch die Radialrichtung R definiert. Dies resultiert insbesondere daraus, dass der Strömungsleitkörper 3 eine Kegelmantelfläche 5 aufweist, die sich in Längsachsenströmungsrichtung L weitet. Dadurch wird der in Längsachsenströmungsrichtung L auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmende liquidbeladene Strom in Radialrichtung umgelenkt, sodass sich die Strömungsrichtung L, R sowohl in Längsachsenströmungsrichtung L als auch in Radialrichtung R erstreckt. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform verkleinert sich der Krümmungsradius Ki, Ka sowohl in Längsachsenströmungsrichtung L als auch in Radialrichtung R. The flow direction L, R can be understood to mean the longitudinal axis flow direction L and / or the radial direction R. In the embodiment shown, the flow direction L, R is defined both by the longitudinal axis flow direction L and by the radial direction R. This results in particular from the fact that the flow guide body 3 has a conical surface 5 which widens in the direction of flow L in the longitudinal axis. As a result, the liquid-laden flow flowing towards the flow guide body 3 in the longitudinal axis flow direction L is deflected in the radial direction, so that the flow direction L, R extends both in the longitudinal axis flow direction L and in the radial direction R. In the preferred embodiment shown, the is reduced Radius of curvature Ki, Ka both in the longitudinal axis flow direction L and in the radial direction R.
Figur li ist entnehmbar, dass sich der Krümmungsradius Ki, Ka in Längsachsenströmungsrichtung L verkleinert. Dies resultiert insbesondere daraus, dass sich die Leitflügel 15 entlang der Kegelmantelfläche 5 des Strömungsleitkörpers 3 erstrecken. FIG. 1 shows that the radius of curvature Ki, Ka decreases in the direction of flow L along the longitudinal axis. This results in particular from the fact that the guide vanes 15 extend along the conical jacket surface 5 of the flow guide body 3.
Wie insbesondere Figur 10 entnehmbar ist, kann der wenigstens eine Leitflügel 15 sich von einem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 zu einem Strömungsabgabeabschnitt 107 in Strömungsrichtung L, R erstrecken. Dabei wird der Strömungsaufnahmeabschnitt 105 insbesondere durch einen Bereich des Leitflügels 15 definiert, der sich über wenigstens 5 %, 10 % oder 20 % der Erstreckung des Leitflügels 15 in Strömungsrichtung L, R erstreckt. Der Strömungsabgabeabschnitt 107 wird insbesondere durch einen Bereich der Leitflügel 15 definiert, der sich über wenigstens 5 %, 10 % oder 20 % der Erstreckung des Leitflügels in Strömungsrichtung L, R erstreckt. As can be seen in particular from FIG. 10, the at least one guide vane 15 can extend from a flow intake section 105 to a flow discharge section 107 in the direction of flow L, R. The flow receiving section 105 is defined in particular by a region of the guide vane 15 which extends over at least 5%, 10% or 20% of the extent of the guide vane 15 in the direction of flow L, R. The flow discharge section 107 is defined in particular by a region of the guide vanes 15 which extends over at least 5%, 10% or 20% of the extent of the guide vane in the direction of flow L, R.
Wie insbesondere Figur 10 entnehmbar ist, ist der Strömungsaufnahmeabschnitt 105 insbesondere der Abschnitt des Leitflügels 15, an dem der liquidbeladene Strom in Radialrichtung R erstmals in Kontakt mit dem Leitflügel 15 tritt. Der Strömungsabgabeabschnitt 107 ist insbesondere der Abschnitt des Leitflügels 15, an dem der liquidentladenen Strom und/oder das getrennte Liquid den Leitflügel 15 in Radialrichtung R verlässt. As can be seen in particular from FIG. 10, the flow receiving section 105 is in particular that section of the guide vane 15 at which the liquid-laden flow in the radial direction R first comes into contact with the guide vane 15. The flow discharge section 107 is in particular the section of the guide vane 15 at which the liquid-discharged flow and / or the separated liquid leaves the guide vane 15 in the radial direction R.
Wie insbesondere Figur 11 entnehmbar ist, kann der inkonstante Krümmungsradius Ki, Ka des wenigstens einen Leitflügels gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung mit der konkav gekrümmten Kegelmantelfläche 5 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kombiniert werden und umgekehrt. In Figur 11 steht der wenigstens einen Leitflügel 15 von dem Strömungsleitkörper 3 in der zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzten Richtung vor. Ferner ist der Leitflügel 15 in Umfangsrichtung U spiralförmig, insbesondere schneckenförmig, um die Längsachse 9 gekrümmt. Diese spiralförmige Krümmung um die Längsachse 9 wird in der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform mit einer helixförmigen Krümmung um die Längsachse 9 überlagert. Dies resultiert insbesondere daraus, dass sich die Leitflügel entlang der Kegelmantelfläche 5 erstrecken. As can be seen in particular from FIG. 11, the inconsistent radius of curvature Ki, Ka of the at least one guide vane according to the second aspect of the invention can be combined with the concavely curved conical surface 5 according to the first aspect of the invention and vice versa. In FIG. 11, the at least one guide vane 15 protrudes from the flow guide body 3 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L. Furthermore, the guide vane 15 is curved in the circumferential direction U in a spiral shape, in particular in a helical shape, about the longitudinal axis 9. This spiral curvature around the longitudinal axis 9 is in the preferred embodiment shown here with a helical curvature around the Longitudinal axis 9 superimposed. This results in particular from the fact that the guide vanes extend along the conical surface 5.
Wie insbesondere Figur 11 zu entnehmen ist, kann sich die Erstreckung der Leitflügel 15 in Strömungsrichtung L, R in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung vergrößern. Insbesondere kann sich die Erstreckung der Leitflügel 15 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung am Strömungsabgabeabschnitt 107 insbesondere um wenigstens 40 %, 60 %, 80 % oder 100 % gegenüber dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 vergrößern.As can be seen in particular from FIG. 11, the extension of the guide vanes 15 in the flow direction L, R can increase in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L. In particular, the extension of the guide vanes 15 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L can increase at the flow delivery section 107, in particular by at least 40%, 60%, 80% or 100% compared to the flow receiving section 105.
Insbesondere können die Leitflügel 15 am Strömungsabgabeabschnitt 107 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung in Äxialanschläge 55 übergehen. Insbesondere können sich die Äxialanschläge 55 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung um wenigstens 40 %, 60 %, 80 % oder 100 % der gegenüber diesen stromaufwärtigen Erstreckung der Leitflügel 15 über diese hinaus erstrecken. Insbesondere durch die Erstreckung der Leitflügel 15 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung werden Leitflügelflächen 39 ausgebildet, an denen dass getrennte Liquid abgeführt werden kann. Die Größe der Leitflügelflächen 39 kann auch als Fensterquerschnitt bezeichnet werden. Insbesondere durch eine größere Erstreckung der Leitflügel 15 in die zur Längsachsenströmungsrichtung L entgegengesetzte Richtung können sich die zwischen zwei Leitflügeln 15 erstreckenden Strömungskanäle 37 vergrößern, was insbesondere zu einem erhöhten Abscheidegrad führen kann. In particular, the guide vanes 15 on the flow delivery section 107 can merge into axial stops 55 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L. In particular, the axial stops 55 can extend in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L by at least 40%, 60%, 80% or 100% of the upstream extent of the guide vanes 15 beyond them. In particular, as a result of the extension of the guide vanes 15 in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction L, guide vane surfaces 39 are formed at which the separated liquid can be discharged. The size of the guide vane surfaces 39 can also be referred to as the window cross section. In particular, by extending the guide vanes 15 in the opposite direction to the longitudinal axis flow direction L, the flow channels 37 extending between two guide vanes 15 can enlarge, which in particular can lead to an increased degree of separation.
Wie insbesondere Figur 11 entnehmbar ist, ist der Strömungsleitkörper 3 und der wenigstens eine Leitflügel, insbesondere abgesehen von den Rastnase 111, entlang der Längsachse 9 frei von Hinterschnitten ausgebildet. As can be seen in particular from FIG. 11, the flow guide body 3 and the at least one guide vane, in particular apart from the latching lug 111, are free of undercuts along the longitudinal axis 9.
Wie insbesondere Figur 11 entnehmbar ist, können an den Leitflügeln 15 Rastnasen 111 zur Ausbildung eines Rastmechanismus ausgebildet sein. Insbesondere können die Rastnasen 111 in Umfangsrichtung U alternierend, insbesondere an jeden zweiten Leitflügel 15, ausgebildet sein. Wie schematisch durch die gestrichelte Linie 113 in Figur 11 angedeutet, können sich die Rastnasen 111 zur Ausbildung des Rastmechanismus an einem Wandungsabschnitt 115 eines Gehäuses oder einer Zuführleitung 29 wie nachfolgend im Detail beschrieben abstützen. Wie insbesondere Figur n entnehmbar ist, sind die Leitflügel 15 in äquidistanten Abständen in Umfangsrichtung U um die Längsachse 9 verteilt angeordnet. Der Abstand in Umfangsrichtung U zwischen benachbarten Leitflügeln 15 vergrößert sich in Strömungsrichtung L, R. As can be seen in particular from FIG. 11, latching lugs 111 can be formed on the guide vanes 15 to form a latching mechanism. In particular, the latching lugs 111 can be formed alternately in the circumferential direction U, in particular on every second guide vane 15. As indicated schematically by the dashed line 113 in FIG. 11, the latching lugs 111 for forming the latching mechanism can be supported on a wall section 115 of a housing or a feed line 29, as described in detail below. As can be seen in particular from FIG. N, the guide vanes 15 are arranged distributed around the longitudinal axis 9 at equidistant intervals in the circumferential direction U. The distance in the circumferential direction U between adjacent guide vanes 15 increases in the flow direction L, R.
Ein Fliehkraftabscheider 1 gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist beispielhaft in Figur 12 abgebildet. Darin erstreckt sich die Längsachse 9 des Strömungsleitkörpers 3 parallel zur Gravitationsachse und ist somit um weniger als 3o0, 150 oder 50 gegenüber der Gravitationsachse geneigt. Der Fliehkraftabscheider 1 umfasst eine Zuführleitung 29 und eine Abführleitung 33. Die Zuführleitung 29 erstreckt sich um eine Zuführachse 27, die parallel zur Gravitationsachse und zur Längsachse 9 ausgerichtet ist. Die Abführleitung 33 erstreckt sich um eine Abführachse 31, die parallel zur Gravitationsachse und zur Längsachse 9 ausgerichtet ist. Insbesondere sind die Längsachse 9, die Zuführachse 27 und die Abführachse 31 koaxial zueinander ausgerichtet. Ferner umfasst der Fliehkraftabscheider 1 in Figur 12 eine Prall wand 117, die sich um eine Prallwandachse 119 erstreckt. Die Prallwandachse 119 ist parallel zur Gravitationsachse und zur Längsachse 9 ausgerichtet. Insbesondere ist die Prallwandachse 119 koaxial zur Längsachse 9 ausgerichtet. Ferner umfasst der Fliehkraftabscheider 1 gemäß Figur 12 einen Liquidleitmantel 17 der sich um eine Mantelachse 19 erstreckt. Die Mantelachse 19 ist parallel zur Gravitationsachse und zur Längsachse 9 ausgerichtet. Insbesondere erstreckt sich die Mantelachse 19 koaxial zur Längsachse 9. Ferner umfasst der Fliehkraftabscheider 1 gemäß Figur 12 eine Drainagekammer 121, die in Radialrichtung R innenseitig durch die Prallwand 117 und außenseitig durch den Liquidleitmantel 17 begrenzt ist. Ferner umfasst der Fliehkraftabscheider 1 gemäß Figur 12 ein Auffangbecken 23, das gegenüber der Horizontalen H in Gravitationsrichtung G geneigt ist. Insbesondere ist das Auffangbecken 23 zu einer Liquidaustrittsöffnung 123 geneigt. A centrifugal separator 1 according to the third aspect of the invention is shown by way of example in FIG. The longitudinal axis 9 of the flow guide body 3 extends therein parallel to the axis of gravity and is thus inclined by less than 30 0 , 15 0 or 5 0 with respect to the gravitational axis. The centrifugal separator 1 comprises a feed line 29 and a discharge line 33. The feed line 29 extends around a feed axis 27 which is aligned parallel to the axis of gravity and to the longitudinal axis 9. The discharge line 33 extends around a discharge axis 31 which is aligned parallel to the axis of gravity and to the longitudinal axis 9. In particular, the longitudinal axis 9, the feed axis 27 and the discharge axis 31 are aligned coaxially to one another. Furthermore, the centrifugal separator 1 in FIG. 12 comprises a baffle wall 117 which extends around a baffle wall axis 119. The baffle wall axis 119 is aligned parallel to the gravitational axis and to the longitudinal axis 9. In particular, the baffle wall axis 119 is aligned coaxially to the longitudinal axis 9. Furthermore, the centrifugal separator 1 according to FIG. 12 comprises a liquid conducting jacket 17 which extends around a jacket axis 19. The jacket axis 19 is aligned parallel to the gravitational axis and to the longitudinal axis 9. In particular, the jacket axis 19 extends coaxially to the longitudinal axis 9. Furthermore, the centrifugal separator 1 according to FIG. 12 comprises a drainage chamber 121 which is delimited in the radial direction R on the inside by the baffle wall 117 and on the outside by the liquid guide jacket 17. Furthermore, the centrifugal separator 1 according to FIG. 12 comprises a collecting basin 23 which is inclined in relation to the horizontal H in the gravitational direction G. In particular, the collecting basin 23 is inclined towards a liquid outlet opening 123.
Durch die konkav geformte Kegelmantelfläche 5 wird ein in Längsachsenströmungsrichtung L auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmender liquidbeladener Strom in Radialrichtung R beschleunigt. Zusätzlich wird der liquidbeladene Strom durch die in Umfangsrichtung U um die Längsachse 9 gekrümmten Leitflügeln 15 in Umfangsrichtung U umgelenkt und durch die dabei entstehende Zentrifugalkraft in Radialrichtung R beschleunigt. Die Drainagekammer 121 ist radial außenseitig zum Strömungsleitkörper 3 ausgebildet. Die Drainagekammer 121 weist in zur Gravitationsrichtung G entgegengesetzten Richtung eine von dem Strömungsleitkörper 3 beabstandete Liquiddurchtrittsöffnung 125 auf, um das getrennte Liquid in Radialrichtung R in die Drainagekammer 121 abzuführen. Die Prallwand 119 erstreckt sich entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung G von dem Strömungsleitkörper 3 zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125, um das getrennte Liquid entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung G von dem Strömungsleitkörper 3 zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 zu treiben. A liquid-laden flow flowing in the longitudinal axis flow direction L onto the flow guide body 3 is accelerated in the radial direction R due to the concavely shaped conical surface 5. In addition, the liquid-laden flow is deflected in the circumferential direction U by the guide vanes 15, which are curved in the circumferential direction U about the longitudinal axis 9, and accelerated in the radial direction R by the centrifugal force that occurs in the process. The drainage chamber 121 is formed radially on the outside of the flow guide body 3. The drainage chamber 121 has, in the direction opposite to the gravitational direction G, a liquid passage opening 125 spaced apart from the flow guide body 3 in order to discharge the separated liquid in the radial direction R into the drainage chamber 121. The baffle wall 119 extends opposite to the direction of gravity G from the flow guide body 3 to the liquid passage opening 125 in order to drive the separated liquid opposite to the direction of gravity G from the flow guide body 3 to the liquid passage opening 125.
Der Strömungslehrkörper 3 ist derart ausgerichtet, dass die Längsachsenströmungsrichtung L stromaufwärts und stromabwärts des Strömungsleitkörpers 3 entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung G ausgerichtet ist. Die Prallwand 117 erstreckt sich hohlzylinderförmig um den Strömungsleitkörper 3. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand 117 hohlzylinderförmig mit entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung G größer werdendem Durchmesser um die Längsachse 9. Ferner ist die Prallwand 117 in Radialrichtung R derart beabstandet zum Strömungsleitkörper 3 ausgebildet, dass ein in Radialrichtung R innenseitig durch den Strömungsleitkörper 3 und außenseitig durch die Prallwand 117 begrenzter Strömungskanal 127 ausgebildet ist, in dem das Liquid in Radialrichtung R außenseitig über die Prallwand 117 zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 abführbar ist und der liquidentladene Strom in Radialrichtung R innenseitig zu einer Abführleitung 33 abführbar ist. The flow teaching body 3 is oriented in such a way that the longitudinal axis flow direction L is oriented upstream and downstream of the flow guide body 3 opposite to the gravitational direction G. The baffle wall 117 extends in the shape of a hollow cylinder around the flow guide body 3. In particular, the baffle wall 117 extends in a hollow cylinder shape with a diameter that increases opposite to the direction of gravity G around the longitudinal axis 9. Furthermore, the baffle wall 117 is designed in the radial direction R at such a distance from the flow guide body 3 that a R is formed on the inside by the flow guide body 3 and on the outside by the baffle wall 117 limited flow channel 127, in which the liquid can be discharged in the radial direction R on the outside via the baffle 117 to the liquid passage opening 125 and the liquid-charged flow in the radial direction R on the inside can be discharged to a discharge line 33 .
Die Drainagekammer 121 ist radial innenseitig durch die Prallwand 117 begrenzt. Dadurch wird die Drainagekammer 121 in Gravitationsrichtung G zwischen der Liquiddurchtrittsöffnung 125 und dem Strömungsleitkörper 3 fluidal von dem Strömungsleitkörper 3 abgeschirmt. Insbesondere erstreckt sich die Prallwand 117 in Gravitationsrichtung G von der Liquiddurchtrittsöffnung 125 wenigstens bis zu dem Strömungsleitkörper 3, insbesondere über den Strömungsabgabeabschnitt 107 des Strömungsleitkörpers hinaus. The drainage chamber 121 is delimited on the radially inside by the impact wall 117. As a result, the drainage chamber 121 is fluidly shielded from the flow guide body 3 in the gravitational direction G between the liquid passage opening 125 and the flow guide body 3. In particular, the baffle wall 117 extends in the gravitational direction G from the liquid passage opening 125 at least as far as the flow guide body 3, in particular beyond the flow discharge section 107 of the flow guide body.
Die Drainagekammer 121 ist radial außenseitig durch den Liquidleitmantel 17 begrenzt. Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel 17 hohlzylinderförmig um die Längsachse 9. Die Drainagekammer 121 ist in Radialrichtung R von der Prallwand 117 beabstandet. Ferner erstreckt sich die Drainagekammer 121 in Gravitationsrichtung G von der Liquiddurchtrittsöffnung 125 wenigstens bis zu dem Strömungsleitkörper 3, insbesondere über den Strömungsleitkörper 3 hinaus. The drainage chamber 121 is delimited radially on the outside by the liquid conducting jacket 17. In particular, the liquid conducting jacket 17 extends in the shape of a hollow cylinder around the longitudinal axis 9. The drainage chamber 121 is spaced apart from the baffle wall 117 in the radial direction R. Furthermore, the drainage chamber 121 extends in the gravitational direction G from the liquid passage opening 125 at least up to the flow guide body 3, in particular beyond the flow guide body 3.
Die Drainagekammer 121 erstreckt sich in Gravitationsrichtung G von der Liquiddurchtrittsöffnung 125 zu einer Liquidaustrittsöffnung 123, um das abgeschiedene Liquid stromabwärts der Liquiddurchtrittsöffnung 125 unter Ausnutzung der Gravitationskraft zu der Liquidaustrittsöffnung 123 zu leiten. Die Drainagekammer 121 erstreckt sich über den Strömungsleitkörper 3 hinaus zu der Liquidaustrittsöffnung 123, die in Gravitationsrichtung G unterhalb von dem Strömungsleitkörper 3 ausgebildet ist. Stromabwärts der Liquiddurchtrittsöffnung 125, insbesondere in Gravitationsrichtung zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 beabstandet, weist die Drainagekammer 121 ein gegenüber der Horizontalen H geneigtes Auffangbecken 23 auf. Das Auffangbecken 23 erstreckt sich lochscheibenförmig um die Zuführleitung 29. Das Auffangbecken 23 ist gegenüber der Horizontalen H in Gravitationsrichtung zu der Liquidaustrittsöffnung 123 geneigt, um das getrennte Liquid unter Ausnutzung der Gravitationskraft zu der Liquidaustrittsöffnung 123 zu treiben. The drainage chamber 121 extends in the gravitational direction G from the liquid passage opening 125 to a liquid outlet opening 123 in order to guide the separated liquid downstream of the liquid passage opening 125 to the liquid outlet opening 123 using the force of gravity. The drainage chamber 121 extends beyond the flow guide body 3 to the liquid outlet opening 123, which is formed in the gravitational direction G below the flow guide body 3. Downstream of the liquid passage opening 125, in particular at a distance from the liquid passage opening 125 in the direction of gravity, the drainage chamber 121 has a collecting basin 23 inclined with respect to the horizontal H. The collecting basin 23 extends in the shape of a perforated disk around the supply line 29. The collecting basin 23 is inclined in relation to the horizontal H in the gravitational direction to the liquid outlet opening 123 in order to drive the separated liquid to the liquid outlet opening 123 using the force of gravity.
Die Liquiddurchtrittsöffnung 125 erstreckt sich ringförmig zwischen der Prallwand 117 und dem Liquidleitmantel 17. Insbesondere ist die Prallwand 117 an ihren axialen Ende in Längsachsenströmungsrichtung L kragenförmiger zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 hin gekrümmt. In der zur Gravitationsrichtung G entgegengesetzten Richtung von der Liquiddurchtrittsöffnung 125 beabstandet erstreckt sich von dem Liquidleitmantel 17 in Radialrichtung R nach innen eine Stirnwandung 129. Die Stirnwandung 129 erstreckt sich zwischen dem Liquidleitmantel 17 und der Abführleitung 33.The liquid passage opening 125 extends annularly between the baffle wall 117 and the liquid guide jacket 17. In particular, the baffle wall 117 is curved at its axial end in the direction of longitudinal axis flow L in a collar-like manner towards the liquid passage opening 125. In the direction opposite to the direction of gravity G, at a distance from the liquid passage opening 125, an end wall 129 extends inward from the liquid duct jacket 17 in the radial direction R. The end wall 129 extends between the liquid duct jacket 17 and the discharge line 33.
Insbesondere geht der Liquidleitmantel 17 über die Stirnwandung 129 inIn particular, the liquid conducting jacket 17 goes over the end wall 129 in
Radialrichtung R nach innen in die Abführleitung 33 über. Insbesondere erstreckt sich die Stirnwandung 129 lochscheibenförmig zwischen der Abführleitung 33 und dem Liquidleitmantel 17. Insbesondere durch die Stirnwandung 129 kann in die zurRadial direction R inward into the discharge line 33. In particular, the end wall 129 extends in the shape of a perforated disk between the discharge line 33 and the liquid conduction jacket 17. In particular, through the end wall 129, it is possible to enter the
Gravitationsrichtung G entgegengesetzten Richtung strömendes Liquid inLiquid flowing in the opposite direction of gravitation G.
Gravitationsrichtung G umgelenkt werden. Insbesondere bilden die Prallwand 117, die Stirnwandung 129 und der Liquidleitmantel 17 eine Labyrinthführung aus, über die das getrennte Liquid über einen U-förmigen Strömungspfad in die Drainagekammer 121 geleitet werden kann. Die am Strömungsabgabeabschnitt 107 dargestellten Pfeile 131 deuten an, wie der liquidentladene Strom und/oder das getrennte Liquid den Strömungsleitkörper 3 am Strömungsabgabeabschnitt 107 in Radialrichtung R verlassen kann. Der in Gravitationsrichtung G unterhalb des Strömungsleitkörpers 3 dargestellte Pfeil 133 soll exemplarisch den auf den Strömungsaufnahmeabschnitt 105 zuströmenden liquidbeladene Strom darstellen. Direction of gravity G are deflected. In particular, the baffle wall 117, the end wall 129 and the liquid guide jacket 17 form a labyrinth guide, via which the separated liquid can be guided into the drainage chamber 121 via a U-shaped flow path. The arrows 131 shown on the flow discharge section 107 indicate how the liquid-discharged flow and / or the separated liquid can leave the flow guide body 3 at the flow discharge section 107 in the radial direction R. The arrow 133 shown in the gravitational direction G below the flow guide body 3 is intended to represent, by way of example, the liquid-laden flow flowing towards the flow receiving section 105.
Figur 13, die Figuren 14 und 15 sowie die Figuren 16 und 17 zeigen drei Ausführungsformen eines Fliehkraftabscheiders 1 gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung. Darin erstreckt sich der Strömungsleitkörper 3 entlang einer um 90° gegenüber der Gravitationsrichtung G geneigten Längsachse 9. Stromabwärts des Strömungsleitkörpers 3 ist jeweils eine um 90° zur Gravitationsrichtung G geneigte Zuführleitung 29 ausgebildet. In Gravitationsrichtung G unterhalb des Strömungsleitkörpers 3 ist ein Auffangbecken 23 ausgebildet, das sich trichterförmig zu einer Liquidaustrittsöffnung 123 verjüngt, um abgeschiedenes Liquid unter Ausnutzung der Gravitationskraft zu Liquidaustrittsöffnung 123 zu leiten. Figure 13, Figures 14 and 15 and Figures 16 and 17 show three embodiments of a centrifugal separator 1 according to the fourth aspect of the invention. The flow guide body 3 extends therein along a longitudinal axis 9 inclined by 90 ° with respect to the direction of gravitation G. Downstream of the flow guide body 3, a feed line 29 inclined by 90 ° to the direction of gravity G is formed. In the gravitational direction G below the flow guide body 3, a collecting basin 23 is formed which tapers in the shape of a funnel to a liquid outlet opening 123 in order to guide separated liquid to the liquid outlet opening 123 using the force of gravity.
Der Strömungsleitkörper 3 ist dazu ausgebildet, einen in Längsachsenströmungsrichtung L auf den Strömungsleitkörper 3 zuströmenden liquidbeladenen Strom von einem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 bis zu einem Strömungsabgabeabschnitt 107 in Radialrichtung R zu beschleunigen. Dafür weist der Strömungsleitkörper 3 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung eine konkav geformte Kegelmantelfläche 5 auf. Ferner weist der Strömungsleitkörper 3 zwölf gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung in Umfangsrichtung U um die Längsachse 9 gekrümmte Leitflügel 15 auf, um den liquidbeladenen Strom in Umfangsrichtung U umzulenken und mittels der dabei entstehenden Zentrifugalkraft in Radialrichtung R zu beschleunigen. Der liquidbeladenen Strom wird von dem Strömungsaufnahmeabschnitt 105 bis zu dem Strömungsabgabeabschnitt 107 in Radialrichtung R beschleunigt. The flow guide body 3 is designed to accelerate a liquid-laden flow flowing towards the flow guide body 3 in the longitudinal axis flow direction L from a flow receiving section 105 to a flow output section 107 in the radial direction R. For this purpose, the flow guide body 3 according to the first aspect of the invention has a concavely shaped conical surface 5. Furthermore, according to the second aspect of the invention, the flow guide body 3 has twelve guide vanes 15 which are curved in the circumferential direction U about the longitudinal axis 9 in order to deflect the liquid-laden flow in the circumferential direction U and to accelerate it in the radial direction R by means of the centrifugal force that arises. The liquid-laden flow is accelerated in the radial direction R from the flow intake section 105 to the flow discharge section 107.
Bei Ausführungsformen mit einer sich in Längsachsenströmungsrichtung L weitenden Kegelmantelfläche 5 wird der Strömungsabgabeabschnitt 107 durch den axial geweiteten Endabschnitt in Längsachsenströmungsrichtung L der Kegelmantelfläche 5 definiert. Insbesondere ist der Strömungsabgabeabschnitt 107 als ringförmige Abrisskante ausgebildet, über die der liquidentladenen Strom und/oder das getrennte Liquid, wie durch die Pfeile 131 am Strömungsabgabeabschnitt 107 dargestellt, den Strömungsleitkörper 3 in Radialrichtung R verlässt. In embodiments with a conical lateral surface 5 that widens in the longitudinal axis flow direction L, the flow discharge section 107 is defined by the axially widened end section in the longitudinal axis flow direction L of the conical lateral surface 5. In particular, the flow discharge section 107 is designed as an annular tear-off edge over which the liquid-discharged flow and / or the separated Liquid, as shown by the arrows 131 on the flow discharge section 107, leaves the flow guide body 3 in the radial direction R.
Bei Ausführungsformen mit wenigstens einem gekrümmten Leitflügel 15 kann der Strömungsabgabeabschnitt 107 durch den Abschnitt der Leitflügel 15 definiert sein, über den der liquidentladenen Strom und/ oder das getrennte Liquid den wenigstens einen Leitflügel 15 verlässt. In embodiments with at least one curved guide vane 15, the flow discharge section 107 can be defined by the section of the guide vane 15 via which the liquid-discharged flow and / or the separated liquid leaves the at least one guide vane 15.
Bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der sowohl Leitflügel 15 als auch eine sich in Längsachsenströmungsrichtung L weitende Kegelmantelfläche 5 ausgebildet sind, ist der Strömungsabgabeabschnitt 107, wie beispielsweise in Figur 13 dargestellt, insbesondere durch den axialen Endabschnitt in Längsachsenströmungsrichtung L der Kegelmantelfläche 5 ausgebildet. In the preferred embodiment, in which both guide vanes 15 and a conical surface 5 that widens in the longitudinal axis flow direction L are formed, the flow discharge section 107, as shown for example in FIG. 13, is formed in particular by the axial end section in the longitudinal axis flow direction L of the conical surface 5.
Wie insbesondere Figur 15 und Figur 17 entnehmbar ist, umfasst der Fliehkraftabscheider 1 gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung eine den Strömungsabgabeabschnitt 105 in Umfangsrichtung U abschnittsweise umgebende Liquiddurchtrittsöffnung 125, um abgeschiedenes Liquid an eine Drainagekammer 121 abzuführen. Unter dem Umgeben des Strömungsabgabeabschnitts 107 ist insbesondere zu verstehen, dass die Liquiddurchtrittsöffnung 125 auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnitts 107 ausgebildet ist. Unter dem in Umfangsrichtung abschnittsweise Umgeben ist insbesondere zu verstehen, dass sich die Liquiddurchtrittsöffnung im Gegensatz zu einer stirnseitigen Liquiddurchtrittsöffnung in Umfangsrichtung U um den Strömungsabgabeabschnitt 107 erstreckt. As can be seen in particular from FIG. 15 and FIG. 17, the centrifugal separator 1 according to the fourth aspect of the invention comprises a liquid passage opening 125 which partially surrounds the flow discharge section 105 in the circumferential direction U in order to discharge separated liquid to a drainage chamber 121. Surrounding the flow discharge section 107 is to be understood in particular as meaning that the liquid passage opening 125 is formed at the axial height of the flow discharge section 107. Surrounding in sections in the circumferential direction is to be understood in particular to mean that the liquid passage opening extends in the circumferential direction U around the flow delivery section 107, in contrast to a frontal liquid passage opening.
Ferner weist der Fliehkraftabscheider 1 einen Liquidleitmantel 17 auf, der den Strömungsabgabeabschnitt 107 in Umfangsrichtung U abschnittsweise umgibt, um den Strömungsabgabeabschnitt 107 in Radialrichtung R verlassendes Liquid in Umfangsrichtung U zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 umzulenken. Unter der Erstreckung um den Strömungsabgabeabschnitt 107 ist insbesondere zu verstehen, dass der Liquidleitmantel 17 auf axialer Höhe des Strömungsabgabeabschnitts 107 ausgebildet ist. Unter dem abschnittsweise erstrecken um denThe centrifugal separator 1 also has a liquid conduction jacket 17 which surrounds the flow discharge section 107 in sections in the circumferential direction U in order to deflect liquid leaving the flow discharge section 107 in the radial direction R in the circumferential direction U to the liquid passage opening 125. The extension around the flow discharge section 107 is to be understood in particular as meaning that the liquid conducting jacket 17 is formed at the axial height of the flow discharge section 107. Under the sections extend around the
Strömungsabgabeabschnitt 107 ist insbesondere zu verstehen, dass sich der Liquidleitmantel 17 in Umfangsrichtung nicht vollständig um den Strömungsabgabeabschnitt 107 erstreckt. Vielmehr ist die Umfangserstreckung des Liquidleitmantels durch die Liquiddurchtrittsöffnung 125 unterbrochen. The flow discharge section 107 is to be understood in particular as the fact that the liquid conducting jacket 17 does not extend completely around the circumferential direction Flow discharge portion 107 extends. Rather, the circumferential extension of the liquid conducting jacket is interrupted by the liquid passage opening 125.
Wie insbesondere Figur 13, Figur 15 und Figur 17 zu entnehmen ist, ist der Liquidleitmantel 17 in Umfangsrichtung U abschnittsweise bogenförmig um die Längsachse L gekrümmt. Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel 17 U-förmig mit sich zur Durchtrittsöffnung 125 erstreckenden Mantelschenkeln 135. Insbesondere erstrecken sich die Mantelschenkel 135 parallel zueinander, wie insbesondere in Figur 15 und Figur 17 dargestellt. As can be seen in particular from FIG. 13, FIG. 15 and FIG. 17, the liquid conducting jacket 17 is curved in sections in the circumferential direction U around the longitudinal axis L. In particular, the liquid conducting jacket 17 extends in a U-shape with jacket legs 135 extending to the passage opening 125. In particular, the jacket legs 135 extend parallel to one another, as shown in particular in FIG. 15 and FIG.
Wie insbesondere Figur 17 entnehmbar ist, kann der Liquidleitmantel 17 in Umfangsrichtung U in die Liquiddurchtrittsöffnung 125 übergehen. Insbesondere können 2 in Umfangsrichtung zur Lande beabstandet Mantel Schenkel 135 die Liquiddurchtrittsöffnung 125 in Umfangsrichtung U begrenzen. Wie beispielhaft in Figur 15 dargestellt, kann die Liquiddurchtrittsöffnung 125 ausgehend von den Mantelschenkeln 135 in Umfangsrichtung durch sich in Radialrichtung R nach innen erstreckende Stufenabschnitte 137 verkleinert werden. As can be seen in particular from FIG. 17, the liquid conducting jacket 17 can merge in the circumferential direction U into the liquid passage opening 125. In particular, two jacket legs 135 spaced apart from the land in the circumferential direction can delimit the liquid passage opening 125 in the circumferential direction U. As shown by way of example in FIG. 15, the liquid passage opening 125, proceeding from the casing legs 135, can be reduced in the circumferential direction by step sections 137 extending inward in the radial direction R.
Durch das abschnittsweise Umgeben das Strömungsabgabeabschnitt 107 mit dem Liquidleitmantel 17 und der Liquiddurchtrittsöffnung 125 kann in Radialrichtung R von dem Strömungsabgabeabschnitt 107 abgeführtes Liquid über den Liquidleitmantel 17 in Umfangsrichtung U zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 umgelenkt werden. Dabei kann das Liquid insbesondere in Radialrichtung R beabstandet von dem Strömungsabgabeabschnitt 107, wie beispielsweise in Figur 15 ersichtlich, um diesen herum in Umfangsrichtung U umgelenkt werden. By partially surrounding the flow delivery section 107 with the liquid conduction jacket 17 and the liquid passage opening 125, liquid discharged in the radial direction R from the flow discharge section 107 can be deflected via the liquid conduction jacket 17 in the circumferential direction U to the liquid passage opening 125. In this case, the liquid can be deflected around this in the circumferential direction U, in particular in the radial direction R at a distance from the flow delivery section 107, as can be seen for example in FIG.
Die Längsachse 9 des Strömungsleitkörpers 3 ist um 90° und somit um mehr als 6o°, 75° oder 85° gegenüber der Gravitationsachse geneigt. Ferner erstreckt sich der Liquidleitmantel 17 um eine Mantelachse 19, die ebenfalls um 90° zu Gravitationsachse geneigt ist. The longitudinal axis 9 of the flow guide body 3 is inclined by 90 ° and thus by more than 60 °, 75 ° or 85 ° with respect to the axis of gravity. Furthermore, the liquid guide jacket 17 extends around a jacket axis 19, which is also inclined by 90 ° to the axis of gravity.
Der Liquidleitmantel 17 erstreckt sich abschnittsweise in Gravitationsrichtung G oberhalb der Längsachse 9 um den Strömungsleitkörper 3 herum. Insbesondere umläuft der Liquidleitmantel 17 den Strömungsleitkörper 3 oberhalb der Längsachse 9 in Umfangsrichtung U vollständig. Die Liquiddurchtrittsöffnung 125 ist in Gravitationsrichtung G unterhalb der Längsachse 9 und unterhalb des Strömungsleitkörpers 3 ausgebildet. Dadurch kann den Strömungsabgabeabschnitt 107 in Gravitationsrichtung G oberhalb der Längsachse 9 verlassendes Liquid durch den Liquidleitmantel 17 aufgefangen werden und in Umfangsrichtung U um den Strömungsleitkörper 3 herum zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 umgelenkt werden. Dabei kann insbesondere die Gravitationskraft zum Abführen des abgeschiedenen Liquides zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 ausgenutzt werden. The liquid guide jacket 17 extends in sections in the gravitational direction G above the longitudinal axis 9 around the flow guide body 3. In particular, the liquid guide jacket 17 completely surrounds the flow guide body 3 above the longitudinal axis 9 in the circumferential direction U. The liquid passage opening 125 is in Direction of gravity G formed below the longitudinal axis 9 and below the flow guide body 3. As a result, liquid leaving the flow discharge section 107 in the gravitational direction G above the longitudinal axis 9 can be caught by the liquid guide jacket 17 and deflected in the circumferential direction U around the flow guide body 3 to the liquid passage opening 125. In particular, the gravitational force can be used to carry away the separated liquid to the liquid passage opening 125.
Der Liquidleitmantel 17 erstreckt sich in Radialrichtung R derart beabstandet zum Strömungsleitkörper 3 um die Längsachse 9, dass ein in Radialrichtung R innenseitig durch den Strömungsleitkörper 3 und außenseitig durch den Liquidleitmantel 17 begrenzter Strömungskanal 127 ausgebildet ist, über den das Liquid in Radialrichtung R außenseitig über den Liquidleitmantel 17 zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 abführbar ist und der liquidentladenen Strom in Radialrichtung R innenseitig zu einer Abführleitung 33 abführbar ist. Insbesondere erstreckt sich die Abführleitung um eine um 90° zur Gravitationsachse geneigte Abführachse 31. Insbesondere erstreckt sich die Zuführleitung 29 um eine um 90° zu Gravitationsachse geneigte Zuführachse 27. The liquid guide jacket 17 extends in the radial direction R at such a distance from the flow guide body 3 around the longitudinal axis 9 that a flow channel 127 is formed which is delimited on the inside in the radial direction R by the flow guide body 3 and on the outside by the liquid guide jacket 17, via which the liquid in the radial direction R on the outside via the Liquid conduction jacket 17 can be discharged to the liquid passage opening 125 and the liquid-discharged flow can be discharged in the radial direction R on the inside to a discharge line 33. In particular, the discharge line extends around a discharge axis 31 which is inclined at 90 ° to the axis of gravity. In particular, the supply line 29 extends around a supply axis 27 which is inclined at 90 ° to the axis of gravity.
Wie insbesondere Figur 13 und Figur 16 entnehmbar ist, kann sich von dem Endabschnitt des Liquidleitmantels 17 in Längsachsenströmungsrichtung L eine Stirnwandung 129 in Radialrichtung nach innen erstrecken. Mit der Stirnwandung 129 kann insbesondere in Längsachsenströmungsrichtung L strömendes Liquid aufgefangen und entlang des Liquidleitmantels 17 in Umfangsrichtung U um den Strömungsabgabeabschnitt 107 herum zu der Liquiddurchtrittsöffnung 125 abgeführt werden. Insbesondere kann sich die Stirnwandung 129 U-förmig entlang des Liquidleitmantels 17 erstrecken. Insbesondere kann der Liquidleitmantel 17 jeweils eine an seinen axialen Endabschnitten ausgebildete Stirnwandung 129 aufweisen. Insbesondere ist der Liquidleitmantel 17 U-schienenförmig ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich der Liquidleitmantel 17 U-schienenförmig um den Strömungsabgabeabschnitt 107. Insbesondere ist die Stirnwandung 129 in Längsachsenströmungsrichtung L von dem Strömungsabgabeabschnitt 107 beabstandet. Insbesondere geht die Stirnwandung 129, wie in Figur 13 dargestellt, in Längsachsenströmungsrichtung L in einen weiteren Liquidleitmantel 139 über. Insbesondere weist der weitere Liquidleitmantel 139 Strömungsdurchtrittsöffnungen 141 auf, um den liquidentladenen Strom an die Abführleitung 31 abzuführen. Insbesondere sind die Strömungsdurchtrittsöffnungen 141 kreisförmig in dem weiteren Liquidleitmantel 139 ausgebildet. As can be seen in particular from FIG. 13 and FIG. 16, an end wall 129 can extend inward in the radial direction from the end section of the liquid conducting jacket 17 in the direction of longitudinal axis flow L. With the end wall 129, in particular, liquid flowing in the longitudinal axis flow direction L can be captured and carried away along the liquid guide jacket 17 in the circumferential direction U around the flow discharge section 107 to the liquid passage opening 125. In particular, the end wall 129 can extend in a U-shape along the liquid guide jacket 17. In particular, the liquid conducting jacket 17 can each have an end wall 129 formed on its axial end sections. In particular, the liquid conducting jacket 17 is designed in the shape of a U-rail. In particular, the liquid conduction jacket 17 extends in a U-rail shape around the flow discharge section 107. In particular, the end wall 129 is spaced apart from the flow discharge section 107 in the longitudinal axis flow direction L. In particular, as shown in FIG. 13, the end wall 129 merges in the direction of longitudinal axis flow L into a further liquid conduction jacket 139. In particular, the further liquid conduction jacket 139 has flow passage openings 141 in order to discharge the liquid-discharged flow to the discharge line 31. In particular, the flow passage openings 141 are circular in the further liquid conduction jacket 139.
Insbesondere kann der Liquidleitmantel 17 entgegengesetzt zur Strömungsrichtung L in eine zylinderförmige Zuführleitung 29 mit Rastaufnahmen 143 übergehen. Insbesondere bilden die Rastaufnahmen 143 mit den zuvor beschriebenen Rastnasen 111 einen Rastmechanismus aus. Über den Rastmechanismus kann derIn particular, the liquid conduction jacket 17 can merge into a cylindrical feed line 29 with latching receptacles 143 opposite to the flow direction L. In particular, the latching receptacles 143 form a latching mechanism with the latching lugs 111 described above. Via the locking mechanism, the
Strömungsleitkörper insbesondere in Umfangsrichtung U in beide Drehrichtungen drehfest mit dem Gehäuse, insbesondere mit der Zuführleitung 29, verbunden werden. Flow guide bodies are connected to the housing, in particular to the feed line 29, in a rotationally fixed manner in both directions of rotation in the circumferential direction U.
Wie insbesondere in Figur 14 dargestellt kann der Liquidleitmantel 17, insbesondere die Mantelschenkel 135, weitere Leitflügel 145 aufweisen, über die insbesondere der Abscheidegrad des Fliehkraftabscheiders 1 erhöht werden kann. Die an dem Liquidleitmantel 17 ausgebildeten weiteren Leitflügel 145 können sich insbesondere geradlinig insbesondere entlang der Mantelschenkel 135 erstrecken. As shown in particular in FIG. 14, the liquid guide jacket 17, in particular the jacket legs 135, can have further guide vanes 145 via which the degree of separation of the centrifugal separator 1 can be increased in particular. The further guide vanes 145 formed on the liquid guide jacket 17 can in particular extend in a straight line, in particular along the jacket legs 135.
Wie insbesondere Figur 15 entnehmbar ist, kann der Strömungsleitkörper 3 an seinem axialen Ende in Längsachsenströmungsrichtung L einen Rastmechanismus 147 zum Befestigen des Strömungsleitkörpers 3 mit dem Gehäuse 149 desAs can be seen in particular from FIG. 15, the flow guide body 3 can have a latching mechanism 147 at its axial end in the longitudinal axis flow direction L for fastening the flow guide body 3 to the housing 149 of the
Fliehkraftabscheiders 1 aufweisen. Der Rastmechanismus 147 kann insbesondere sich in Radialrichtung erstreckende Stege 151 aufweisen, über die derHave centrifugal separator 1. The locking mechanism 147 can in particular have webs 151 extending in the radial direction, via which the
Strömungsleitkörper 3 mit dem Gehäuse 149 verbunden werden kann. Flow guide body 3 can be connected to the housing 149.
Wie insbesondere in Figur 16 dargestellt, kann die Zuführleitung 29 in Längsachsenströmungsrichtung L in einen sich in Längsachsenströmungsrichtung L weitenden Kegelabschnitt 153 übergehen. Insbesondere kann der Kegelabschnitt 153 konvex geformt sein. Insbesondere kann der Kegelabschnitt 153 an seinem axialen Ende in Längsachsenströmungsrichtung L einen zylinderförmigen Rastaufnahmeabschnitt 155 zur Ausbildung des Rastmechanismus mit an den Leitflügeln 15 ausgebildeten Rastnase 111 aufweisen. As shown in particular in FIG. 16, the supply line 29 can merge in the longitudinal axis flow direction L into a conical section 153 which widens in the longitudinal axis flow direction L. In particular, the conical section 153 can be convexly shaped. In particular, the conical section 153 can have a cylindrical latching receiving section 155 at its axial end in the longitudinal axis flow direction L for forming the latching mechanism with latching lugs 111 formed on the guide vanes 15.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Bezugszeichenliste l Fliehkraftabscheider The features disclosed in the above description, the figures and the claims can be important both individually and in any combination for implementing the invention in various configurations. LIST OF REFERENCE NUMERALS l centrifugal separator
3 Strömungsleitkörper 3 flow guide bodies
5, 5‘ Kegelmantelfläche 5, 5 ‘conical surface
7 Bogenabschnitt 7 arch section
9 Längsachse 9 longitudinal axis
li Leitnase left guide nose
13 Zylinderabschnitt 13 cylinder section
15, 15' Leitflügel 15, 15 'guide vanes
17 Liquidleitmantel 17 Liquid jacket
19 Mantelachse 19 jacket axis
21 Trichtermantelfläche/stromabwärtiges Ende des Liquidleitmantels 21 Funnel jacket surface / downstream end of the liquid guide jacket
23 Auffangbecken 23 catch basins
25 Liquidauslass 25 Liquid outlet
27 Zuführachse 27 feed axis
29 Zuführleitung 29 Feed line
31 Abführachse 31 discharge axis
33 Abführleitung 33 Drainage pipe
37 Strömungskanal 37 flow channel
37“ Strömungskanalabschnitte 37 “flow channel sections
39 Leitflügelfläche 39 guide vane surface
41 axiales Ende 41 axial end
43 Leitflügelstärke 43 guide vane thickness
45 Radialerstreckung Leitnase 45 radial extension guide nose
47 Radialerstreckung Kegelmantelfläche 47 Radial extension of the conical surface
49 Wandung Liquidleitmantel 49 Wall of liquid jacket
51 stromaufwärtiges Ende des Liquidleitmantels 51 upstream end of the liquid duct
53 Sattelpunkt 53 saddle point
55 Axialanschlag 55 axial stop
57 Halteabschnitt 57 Holding Section
59 Aussparung des Halteabschnitts 59 Recess of the holding section
59' Aussparung der Haltemittelaufnahme 59 'Recess of the holding means receptacle
61 Haltemittel Haltemittelaufnahme 61 holding means Holding means receptacle
Gegenlager Counter bearing
obere Gehäusehälfte upper case half
untere Gehäusehälfte lower case half
Ablaufschräge Drainage slope
Brennstoffzellensystem Fuel cell system
Brennstoffzelle Fuel cell
Leitungssystem Line system
Wasserstofftank Hydrogen tank
Sauerstoffzufuhr/Luftzufuhr Oxygen supply / air supply
elektrische Komponente electrical component
Produktstrom/liquidbeladener Strom Product flow / liquid-laden flow
wasserpartikelentladener Strom water particle discharged electricity
Strom abgeschiedener Wasserpartikel Stream of separated water particles
Kühlwasserkreislauf Cooling water circuit
Vorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit elektrisch leitfähiges Wasser Device for determining the electrical conductivity of electrically conductive water
Wärmetauscher Heat exchanger
gekühltes Kühlwasser chilled cooling water
gestrichelter Kreis dashed circle
gestrichelter Kreis dashed circle
Strömungsaufnahmeabschnitt Flow receiving section
Strömungsabgabeabschnitt Flow discharge section
Rastnase Locking lug
gestrichelte Linie dashed line
Wandungsabschnitt Wall section
Prallwand Baffle
Prallwandachse Baffle axis
Drainagekammer Drainage chamber
Liquidaustrittsöffnung Liquid outlet opening
Liquiddurchtrittsöffnung Liquid passage opening
Strömungskanal Flow channel
Stirnwandung Front wall
Pfeile Arrows
Pfeil arrow
Mantelschenkel Coat thigh
Stufenabschnitt Step section
weiterer Liquidleitmantel 141 Strömungsdurchtrittsöffnung another liquid jacket 141 flow passage opening
143 Rastaufnahmen 143 snap shots
145 weitere Leitflügel 145 more guide vanes
147 Rastmechanismus 147 locking mechanism
149 Gehäuse 149 housing
151 Steg 151 bridge
153 Kegelabschnitt 153 cone section
155 zylinderförmiger Rastaufnahmeabschnitt 155 cylindrical locking receiving section
L Längsachsenströmungsrichtung L longitudinal axis flow direction
R Radialrichtung R radial direction
U Umfangsrichtung U circumferential direction
G Gravitationsrichtung G direction of gravity
H Horizontale H horizontal
a Winkel a angle

Claims

Ansprüche Expectations
1. Fliehkraftabscheider (l) zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom, umfassend einen sich entlang einer Längsachse (9) erstreckenden 1. Centrifugal separator (l) for separating a liquid from a liquid-laden stream, comprising a one extending along a longitudinal axis (9)
Strömungsleitkörper (3) mit einer konkav geformten Kegelmantelfläche (5), die sich in Längsachsenströmungsrichtung (L) weitet, um den auf den Flow guide body (3) with a concave-shaped conical surface (5), which widens in the longitudinal axis flow direction (L) to the
Strömungsleitkörper (3) zuströmenden liquidbeladenen Strom in Radialrichtung (R) zur Längsachse (9) umzulenken. Flow guide body (3) to deflect inflowing liquid-laden stream in the radial direction (R) to the longitudinal axis (9).
2. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 1, wobei die Kegelmantelfläche (5), 2. centrifugal separator (1) according to claim 1, wherein the conical surface (5),
vorzugsweise der Strömungsleitkörper (3), rotationsförmig, vorzugsweise rotationssymmetrisch, ausgebildet ist. preferably the flow guide body (3) is rotationally shaped, preferably rotationally symmetrical.
3. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die konkav geformte 3. centrifugal separator (1) according to claim 1 or 2, wherein the concave-shaped
Kegelmantelfläche (5) im Querschnitt wenigstens einen Bogenabschnitt (7), vorzugsweise über einen Winkel von wenigstens 150, 3o0, 450, 6o° oder 750, bildet, wobei im Querschnitt vorzugsweise zwei insbesondere spiegelsymmetrisch zur Längsachse (1) verlaufende Bogenabschnitte (7) gebildet sind. Conical surface (5) in cross section forms at least one arc section (7), preferably over an angle of at least 15 0 , 3o 0 , 45 0 , 6o ° or 75 0 , whereby in cross section preferably two arc sections extending in particular mirror-symmetrically to the longitudinal axis (1) (7) are formed.
4. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der 4. centrifugal separator (1) according to any one of the preceding claims, wherein the
Strömungsleitkörper (3) wenigstens einen, vorzugsweise 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14, Leitflügel (15) zum Umlenken des auf die Längsachse (9) Flow guide body (3) at least one, preferably 2 to 20, 4 to 18, 6 to 16 or 8 to 14, guide vanes (15) for deflecting the on the longitudinal axis (9)
zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung (U) zur Längsachse (9) aufweist. having flowing stream in the circumferential direction (U) to the longitudinal axis (9).
5. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 4, wobei der wenigstens eine Leitflügel in Umfangsrichtung (U) um die Längsachse (9) gekrümmt ist und vorzugsweise einen in Radialrichtung (R) kleiner werdenden Krümmungsradius aufweist. 5. centrifugal separator (1) according to claim 4, wherein the at least one guide vane is curved in the circumferential direction (U) about the longitudinal axis (9) and preferably has a radius of curvature which decreases in the radial direction (R).
6. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der wenigstens eine 6. centrifugal separator (1) according to claim 4 or 5, wherein the at least one
Leitflügel (15) orthogonal an die Kegelmantelfläche (5) anschließt und/oder in die zur Längsachsenströmungsrichtung (L) entgegengesetzte Richtung von der Kegelmantelfläche (5) vorsteht und/oder sich entlang der Kegelmantelfläche (5) in Radialrichtung (R) und in Umfangsrichtung (U) erstreckt. Guide vane (15) orthogonally adjoins the conical surface (5) and / or protrudes from the conical surface (5) in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction (L) and / or extends along the conical surface (5) in the radial direction (R) and in the circumferential direction ( U) extends.
7. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Strömungsleitkörper (3) eine sich entlang der Längsachse (9) 7. centrifugal separator (1) according to any one of the preceding claims, wherein the flow guide body (3) is located along the longitudinal axis (9)
erstreckende Leitnase (11) aufweist, wobei vorzugsweise die Kegelmantelfläche (5) und/oder der wenigstens eine Leitflügel (15) in zur Längsachsenströmungsrichtung (L) entgegengesetzte Richtung in die Leitnase (11) übergeht, insbesondere diese bildet, und/oder wobei vorzugsweise die Leitnase (11) eine weitere konkav geformte Kegelmantelfläche (5“) aufweist, die vorzugsweise in Radialrichtung (R) an die Kegelmantelfläche (5) anschließt. extending guide nose (11), wherein preferably the conical surface (5) and / or the at least one guide vane (15) in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction (L) merges into the guide nose (11), in particular forms this, and / or preferably the Guide nose (11) has a further concavely shaped conical surface (5 ″) which preferably adjoins the conical surface (5) in the radial direction (R).
8. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die 8. centrifugal separator (1) according to any one of the preceding claims, wherein the
Längsachse (9) des Strömungsleitkörpers (3) um weniger als 450, 30° oder 150 zur Gravitationsrichtung (G) geneigt ist, vorzugsweise parallel zur Gravitationsrichtung (G) ausgerichtet ist. The longitudinal axis (9) of the flow guide body (3) is inclined by less than 45 0 , 30 ° or 15 0 to the gravitational direction (G), preferably parallel to the gravitational direction (G).
9. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner 9. centrifugal separator (1) according to one of the preceding claims, further
umfassend eine den Strömungsleitkörper (3) umgebenden, sich entlang einer Mantelachse (19) erstreckenden Liquidleitmantel (17) zum Weiterleiten des abgeschiedenen Liquides, wobei vorzugsweise der Liquidleitmantel (17) comprising a liquid guide jacket (17) surrounding the flow guide body (3) and extending along a jacket axis (19) for conveying the separated liquid, wherein preferably the liquid guide jacket (17)
abschnittsweise hohlzylinderförmig ist und/oder die Mantelachse (19) sich entlang, vorzugsweise parallel, der Längsachse (9) erstreckt und/oder eine konkav geformte Trichtermantelfläche (21) aufweist, die sich in Längsachsenströmungsrichtung (L) weitet. is partially hollow-cylindrical and / or the jacket axis (19) extends along, preferably parallel, the longitudinal axis (9) and / or has a concave-shaped funnel jacket surface (21) which widens in the longitudinal axis flow direction (L).
10. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 9, wobei der Liquidmantel (17) wenigstens einen, vorzugsweise 2 bis 20, 4 bis 18, 6 bis 16 oder 8 bis 14, weitere Leitflügel (15“) zum Umlenken des auf den Liquidleitmantel (17) zuströmenden Stroms in 10. Centrifugal separator (1) according to claim 9, wherein the liquid jacket (17) has at least one, preferably 2 to 20, 4 to 18, 6 to 16 or 8 to 14, further guide vanes (15 ") for deflecting the liquid guide jacket (17 ) flowing stream in
Umfangsrichtung (U) zur Mantelachse (19) aufweist. Has circumferential direction (U) to the jacket axis (19).
11. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 10, wobei der wenigstens eine weitere 11. centrifugal separator (1) according to claim 10, wherein the at least one further
Leitflügel (15“) orthogonal an den Liquidleitmantel (17) anschließt und/oder in die zur Radialrichtung (R) entgegengesetzte Richtung von dem Liquidleitmantel (17) vorsteht und/ oder sich entlang des Liquidleitmantels (17) in Guide vane (15 ″) orthogonally adjoins the liquid guide jacket (17) and / or protrudes from the liquid guide jacket (17) in the direction opposite to the radial direction (R) and / or extends along the liquid guide jacket (17) in
Längsachsenströmungsrichtung (L) und in Radialrichtung (R) erstreckt. Longitudinal axis flow direction (L) and extends in the radial direction (R).
12. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner 12. centrifugal separator (1) according to one of the preceding claims, further
umfassend eine den liquidbeladenen Strom entlang einer Zuführachse (27) dem Strömungsleitkörper (3) zuführende Zuführleitung (29) und eine den liquidentladenen Strom entlang einer Abführachse (31) dem Strömungsleitkörper (3) abführende Abführleitung (33), wobei sich die Zuführachse (27) und/ oder die Abführachse (31) um wenigstens 3o0, 450 oder 6o° zur Längsachse (9) geneigt erstreckt, vorzugsweise orthogonal zur Längsachse (9) erstreckt, und/oder wobei sich die Zuführachse (27) und die Abführachse (31) parallel zueinander erstrecken und vorzugsweise in Längsachsenströmungsrichtung (L) zueinander versetzt sind. comprising a feed line (29) which feeds the liquid-laden stream along a feed axis (27) to the flow guide body (3) and a feed line The discharge line (33) discharging the liquid-discharged stream along a discharge axis (31), the discharge line (33) discharging the flow guide body (3), the feed axis (27) and / or the discharge axis (31) inclined by at least 3o 0 , 45 0 or 6o ° to the longitudinal axis (9) extends, preferably extends orthogonally to the longitudinal axis (9), and / or wherein the feed axis (27) and the discharge axis (31) extend parallel to one another and are preferably offset from one another in the longitudinal axis flow direction (L).
13. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner 13. Centrifugal separator (1) according to one of the preceding claims, further
umfassend ein Auffangbecken (23) zum Auffangen des abgeschiedenen Liquides, wobei vorzugsweise das Auffangbecken (23) stromabwärts des comprising a collecting basin (23) for collecting the separated liquid, preferably the collecting basin (23) downstream of the
Strömungsleitkörpers (3) angeordnet ist und/ oder wobei das Auffangbecken (23) in Gravitationsrichtung (G) unter dem Strömungsleitkörper (3) angeordnet ist und/oder wobei das Auffangbecken (23) einen Liquidauslass (25) zum Ausgeben des abgeschiedenen Liquides an die Umgebung oder an einen Liquidkreislauf aufweist, der vorzugsweise in Gravitationsrichtung (G) im unteren Bereich, insbesondere an der tiefsten Stelle, des Auffangbeckens (23) angeordnet ist. Flow guide body (3) is arranged and / or wherein the collecting basin (23) is arranged in the gravitational direction (G) below the flow guide body (3) and / or wherein the collecting basin (23) has a liquid outlet (25) for dispensing the separated liquid to the environment or on a liquid circuit which is preferably arranged in the gravitational direction (G) in the lower area, in particular at the deepest point, of the collecting basin (23).
14. Fliehkraftabscheider (1) insbesondere nach einem vorstehenden Ansprüche zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom, umfassend: 14. Centrifugal separator (1) in particular according to one of the preceding claims for separating a liquid from a liquid-laden stream, comprising:
einen sich entlang einer Längsachse (9) erstreckenden Strömungsleitkörper (3); und a flow guide body (3) extending along a longitudinal axis (9); and
wenigstens einen mit inkonstantem Krümmungsradius (Ki, Ka) um die Längsachse (9) gekrümmten Leitflügel (15) zum Umlenken eines in at least one guide vane (15) curved around the longitudinal axis (9) with an inconstant radius of curvature (Ki, Ka) for deflecting an in
Längsachsenströmungsrichtung (L) auf den wenigstens einen Leitflügel (15) zuströmenden Stroms in Umfangsrichtung (U) zur Längsachse (9). Longitudinal axis flow direction (L) on the at least one guide vane (15) flowing stream in the circumferential direction (U) to the longitudinal axis (9).
15. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 14, wobei der Krümmungsradius (Ki, Ka) sich in Strömungsrichtung (L, R), insbesondere in Längsachsenströmungsrichtung (L) und/oder in Radialrichtung (R), verändert, insbesondere verkleinert. 15. Centrifugal separator (1) according to claim 14, wherein the radius of curvature (Ki, Ka) changes, in particular decreases, in the flow direction (L, R), in particular in the longitudinal axis flow direction (L) and / or in the radial direction (R).
16. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 14 oder 15, wobei der wenigstens eine Leitflügel (15) sich in Strömungsrichtung (L, R) von einem 16. Centrifugal separator (1) according to claim 14 or 15, wherein the at least one guide vane (15) extends in the flow direction (L, R) from one
Strömungsaufnahmeabschnitt (105) zu einem Strömungsabgabeabschnitt (107) erstreckt, wobei sich der Krümmungsradius (Ki, Ka) von dem Strömungsaufnahmeabschnitt (105) zu dem Strömungsabgabeabschnitt (107) um wenigstens 30 %, 45 % oder 60 % verändert, insbesondere verkleinert, und/oder A flow receiving section (105) extends to a flow output section (107), wherein the radius of curvature (Ki, K a ) changes from the flow receiving section (105) to the flow discharge section (107) by at least 30%, 45% or 60%, in particular reduced, and / or
wobei der Krümmungsradius (Ki, Ka) am Strömungsaufnahmeabschnitt (105) wenigstens 70 %, 80 % oder 90 % und/oder am Strömungsabgabeabschnitt (107) höchstens 60 %, 50 % oder 40 % der Erstreckung des wenigstens einen Leitflügels quer, insbesondere orthogonal, zur Längsachse (9) beträgt. the radius of curvature (Ki, K a ) on the flow receiving section (105) at least 70%, 80% or 90% and / or at the flow discharge section (107) at most 60%, 50% or 40% of the extension of the at least one guide vane transversely, in particular orthogonally , to the longitudinal axis (9).
17. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der 17. Centrifugal separator (1) according to one of claims 14 to 16, wherein the
Strömungsleitkörper (3) eine sich in Längsachsenströmungsrichtung (L) weitende insbesondere konkav geformte Kegelmantelfläche (5) aufweist, und/oder wobei der wenigstens eine Leitflügel (15) von dem Strömungsleitkörper (3) vorsteht, insbesondere in die zur Längsachsenströmungsrichtung (L) The flow guide body (3) has a conical surface (5) which widens in the longitudinal axis flow direction (L), in particular a concave shape, and / or wherein the at least one guide vane (15) projects from the flow guide body (3), in particular in the direction of the longitudinal axis flow (L)
entgegengesetzte Richtung vorsteht, und/oder sich in Radialrichtung (R) von einem Strömungsaufnahmeabschnitt (105) zu einem Strömungsabgabeabschnitt (107) erstreckt und/oder in Umfangsrichtung (U) um die Längsachse (9) gekrümmt ist und/oder der Krümmungsradius (Ki, Ka) in Radialrichtung (R) kleiner wird. protrudes in the opposite direction, and / or extends in the radial direction (R) from a flow intake section (105) to a flow discharge section (107) and / or is curved in the circumferential direction (U) about the longitudinal axis (9) and / or the radius of curvature (Ki, K a ) becomes smaller in the radial direction (R).
18. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, 10 bis 11 oder 14 bis 17, wobei der wenigstens eine Leitflügel (15) in die zur Längsachsenströmungsrichtung (L) entgegengesetzte Richtung um wenigstens 10 %, 20 %, 30 % oder 35 % der Radialerstreckung des wenigstens einen Leitflügels (15) vorsteht. 18. Centrifugal separator (1) according to one of claims 4 to 7, 10 to 11 or 14 to 17, wherein the at least one guide vane (15) in the direction opposite to the longitudinal axis flow direction (L) by at least 10%, 20%, 30% or 35% of the radial extent of the at least one guide vane (15) protrudes.
19. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, 10 bis 11 oder 14 bis 18, wobei der wenigstens eine Leitflügel (15) wenigstens 2, 4, 6, 8 oder 10 und/ oder höchstens 12, 15, 20, 25, 30 oder 35 Leitflügel (15) aufweist, insbesondere wobei die Leitflügel (15) in insbesondere äquidistanten Abständen in Umfangsrichtung (U) um die Längsachse (9) verteilt angeordnet sind und/ oder 19. Centrifugal separator (1) according to one of claims 4 to 7, 10 to 11 or 14 to 18, wherein the at least one guide vane (15) at least 2, 4, 6, 8 or 10 and / or at most 12, 15, 20, 25, 30 or 35 has guide vanes (15), in particular wherein the guide vanes (15) are arranged and / or distributed in particular equidistantly in the circumferential direction (U) around the longitudinal axis (9)
sich der Abstand in Umfangsrichtung (U) zwischen benachbarten Leitflügeln (15) in Radialrichtung (R) vergrößert. the distance in the circumferential direction (U) between adjacent guide vanes (15) increases in the radial direction (R).
20. Fliehkraftabscheider (1) insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom, umfassend: 20. Centrifugal separator (1) in particular according to one of the preceding claims, for separating a liquid from a liquid-laden stream, comprising:
einen sich entlang einer Längsachse (9) erstreckenden Strömungsleitkörper (3) zum Beschleunigen eines in Längsachsenströmungsrichtung (L) auf den a flow guide body (3) extending along a longitudinal axis (9) for accelerating a flow direction (L) onto the longitudinal axis
Strömungsleitkörper (3) zuströmenden liquidbeladenen Stroms in Radialrichtung Flow guide body (3) inflowing liquid-laden stream in the radial direction
(R); (R);
eine radial außenseitig zum Strömungsleitkörper ausgebildete Drainagekammer (121) mit einer Liquiddurchtrittsöffnung (125), um das getrennte Liquid in a drainage chamber (121) which is formed radially on the outside of the flow guide body and has a liquid passage opening (125) to allow the separated liquid in
Radialrichtung (R) in die Drainagekammer (121) abzuführen; Discharge in the radial direction (R) into the drainage chamber (121);
eine sich entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung (G) von dem one opposite to the direction of gravity (G) from that
Strömungsleitkörper (3) zur Liquiddurchtrittsöffnung (125) erstreckende Prallwand (117), um das getrennte Liquid entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung (G) von dem Strömungsleitkörper (3) zu der Liquiddurchtrittsöffnung (125) zu treiben. Flow guide body (3) to the liquid passage opening (125) extending baffle wall (117) in order to drive the separated liquid opposite to the direction of gravity (G) from the flow guide body (3) to the liquid passage opening (125).
21. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 20, wobei die Längsachse (9) des 21. centrifugal separator (1) according to claim 20, wherein the longitudinal axis (9) of the
Strömungsleitkörpers (3) um weniger als 30 °, 150 oder 50 gegenüber der Flow guide body (3) by less than 30 °, 15 0 or 5 0 compared to the
Gravitationsachse geneigt ist, insbesondere wobei der Strömungsleitkörper (3) derart ausgerichtet ist, dass die Längsachsenströmungsrichtung (L) stromaufwärts und/oder stromabwärts des Strömungsleitkörpers (3) entgegengesetzt zur Gravitational axis is inclined, in particular wherein the flow guide body (3) is oriented such that the longitudinal axis flow direction (L) upstream and / or downstream of the flow guide body (3) opposite to
Gravitationsrichtung (G) ausgerichtet ist, um den Strömungsleitkörper (3) entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung (G) zu durchströmen. Direction of gravity (G) is aligned in order to flow through the flow guide body (3) opposite to the direction of gravity (G).
22. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Prallwand (117) sich um eine um weniger als 30°, 15 0 oder 50 gegenüber der Längsachse (9) geneigte Prallwandachse (119) erstreckt, die sich insbesondere parallel zur Längsachse (9) erstreckt, und/oder wobei die Prallwand (117) sich rotationsförmig, insbesondere hohlzylinderförmig, insbesondere hohlzylinderförmig mit entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung (G) größer werdendem Durchmesser, um eine Prallwandachse (119) erstreckt und/ oder wobei sich die Prallwand (117) in Radialrichtung (R) derart beabstandet zum Strömungsleitkörper (3) um die Prallwandachse (119) erstreckt, dass ein in Radialrichtung (R) innenseitig durch den Strömungsleitkörper (3) und außenseitig durch die Prallwand (117) begrenzter Strömungskanal (127) ausgebildet ist, über den das Liquid in Radialrichtung (R) außenseitig über die Prallwand (117) zu der Liquiddurchtrittsöffnung (125) abführbar ist und der liquidentladenen Strom in Radialrichtung (R) innenseitig zu einer Abführleitung (33) abführbar ist. 22. Centrifugal separator (1) according to claim 20 or 21, wherein the baffle wall (117) extends around a baffle wall axis (119) inclined by less than 30 °, 15 0 or 5 0 relative to the longitudinal axis (9), which in particular extends parallel to Longitudinal axis (9) extends, and / or wherein the baffle wall (117) extends around a baffle wall axis (119) in a rotational manner, in particular in the shape of a hollow cylinder, in particular in a hollow cylinder shape with a diameter that increases opposite to the direction of gravity (G) and / or wherein the baffle wall (117) extends ) extends around the baffle wall axis (119) at such a distance from the flow guide body (3) in the radial direction (R) that a flow channel (127) is formed which is delimited in the radial direction (R) on the inside by the flow guide body (3) and on the outside by the baffle wall (117) , via which the liquid in the radial direction (R) on the outside over the deflector wall (117) can be discharged to the liquid passage opening (125) and the liquid-discharged flow can be discharged in the radial direction (R) on the inside to a discharge line (33).
23. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die 23 centrifugal separator (1) according to any one of claims 20 to 22, wherein the
Drainagekammer (121) radial innseitig durch die Prallwand (117) begrenzt ist, um die Drainagekammer (121) in Gravitationsrichtung (G) zwischen der The drainage chamber (121) is delimited radially on the inside by the baffle wall (117) to the drainage chamber (121) in the gravitational direction (G) between the
Liquiddurchtrittsöffnung (125) und dem Strömungsleitkörper (3) fluidal von dem Strömungsleitkörper (3) abzuschirmen, und/oder wobei die Prallwand (117) sich in Gravitationsrichtung (G) von der Liquiddurchtrittsöffnung (125) wenigstens bis zum Strömungsleitkörper (3) erstreckt. Fluid passage opening (125) and the flow guide body (3) to be shielded fluidly from the flow guide body (3), and / or the baffle wall (117) extending in the gravitational direction (G) from the liquid passage opening (125) at least to the flow guide body (3).
24. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die 24. Centrifugal separator (1) according to one of claims 20 to 23, wherein the
Drainagekammer (121) radial außenseitig durch einen Liquidleitmantel (17) begrenzt ist, insbesondere wobei der Liquidleitmantel (17) rotationsförmig, insbesondere hohlzylindrisch, ausgebildet ist und/oder in Radialrichtung (R) von der Prallwand (117) beabstandet ist und/oder sich in Gravitationsrichtung (G) von der Liquiddurchtrittsöffnung (125) wenigstens bis zum Strömungsleitkörper (3) erstreckt. The drainage chamber (121) is delimited radially on the outside by a liquid-conducting jacket (17), in particular the liquid-conducting jacket (17) being rotationally, in particular hollow-cylindrical, and / or being spaced apart from the baffle wall (117) in the radial direction (R) and / or in Direction of gravity (G) extends from the liquid passage opening (125) at least to the flow guide body (3).
25. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die 25. Centrifugal separator (1) according to one of claims 20 to 24, wherein the
Drainagekammer (121) sich von der Liquiddurchtrittsöffnung (125) in Drainage chamber (121) extends from the liquid passage opening (125) in
Gravitationsrichtung (G) zu einer Liquidaustrittsöffnung (123) erstreckt, um das abgeschiedene Liquid stromabwärts der Liquiddurchtrittsöffnung (125) unter Ausnutzung der Gravitationskraft zur Liquidaustrittsöffnung (123) zu leiten, insbesondere wobei die Drainagekammer (121) sich wenigstens bis zum Direction of gravity (G) extends to a liquid outlet opening (123) in order to guide the separated liquid downstream of the liquid passage opening (125) using the force of gravity to the liquid outlet opening (123), in particular wherein the drainage chamber (121) extends at least up to
Strömungsleitkörper (3), vorzugsweise über den Strömungsleitkörper (3) hinaus, zu der Liquidaustrittsöffnung (123) erstreckt, um das abgeschiedene Liquid entlang der Längsachse (9) an dem Strömungsleitkörper (3) vorbei abzuführen. The flow guide body (3), preferably beyond the flow guide body (3), extends to the liquid outlet opening (123) in order to discharge the separated liquid along the longitudinal axis (9) past the flow guide body (3).
26. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei die 26. Centrifugal separator (1) according to one of claims 20 to 25, wherein the
Drainagekammer (121) stromabwärts der Liquiddurchtrittsöffnung (125) ein gegenüber der Horizontalen(H) in Gravitationsrichtung (G) geneigtes, Drainage chamber (121) downstream of the liquid passage opening (125) an inclined relative to the horizontal (H) in the gravitational direction (G),
insbesondere um wenigstens 50, io°, 150 oder 20° geneigtes, Auffangbecken (23) aufweist, das sich insbesondere lochscheibenförmig um eine Zuführleitung (29) zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms zum Strömungsleitkörper (3) erstreckt und/oder das in Gravitationsrichtung (G) wenigstens auf axialer Höhe des in particular at least 5 0, io °, 15 0 or 20 ° inclined, has collecting basin (23), in particular perforated disc to a feed line (29) for supplying the liquid-laden stream to the flow guide body (3) and / or extends in the gravitational direction (G) at least at the axial height of the
Strömungsleitkörpers (3), vorzugsweise unterhalb des Strömungsleitkörpers (3), ausgebildet ist. Flow guide body (3), preferably below the flow guide body (3), is formed.
27. Fliehkraftabscheider (1) insbesondere nach einem Ansprüche 1 bis 19, zum Trennen eines Liquides von einem liquidbeladenen Strom, umfassend 27. Centrifugal separator (1) in particular according to one of claims 1 to 19, for separating a liquid from a liquid-laden stream, comprising
einen sich entlang einer Längsachse (9) von einem Strömungsaufnahmeabschnitt (105) zu einem Strömungsabgabeabschnitt (107) erstreckenden one extending along a longitudinal axis (9) from a flow receiving section (105) to a flow output section (107)
Strömungsleitkörper (3), um einen in Längsachsenströmungsrichtung (L) auf den Strömungsleitkörper (3) zuströmenden liquidbeladenen Strom von dem Flow guide body (3) in order to separate a liquid-laden flow from the flow guide body (3) flowing in the longitudinal axis flow direction (L)
Strömungsaufnahmeabschnitt (105) bis zu dem Strömungsabgabeabschnitt (107) in Radialrichtung (R) zu beschleunigen; To accelerate the flow intake section (105) up to the flow discharge section (107) in the radial direction (R);
eine den Strömungsabgabeabschnitt (107) in Umfangsrichtung (U) abschnittsweise umgebende Liquiddurchtrittsöffnung (125), um abgeschiedenes Liquid an eine Drainagekammer (121) abzuführen; und a liquid passage opening (125) which partially surrounds the flow discharge section (107) in the circumferential direction (U), in order to discharge separated liquid to a drainage chamber (121); and
einen den Strömungsabgabeabschnitt (107) in Umfangsrichtung (U) one the flow discharge section (107) in the circumferential direction (U)
abschnittsweise umgebenden Liquidleitmantel (17), um den partially surrounding Liquidleitmantel (17) around the
Strömungsabgabeabschnitt (107) in Radialrichtung (R) verlassendes Liquid in Umfangsrichtung (U) zur Liquiddurchtrittsöffnung (125) umzulenken. To deflect the flow discharge section (107) leaving liquid in the radial direction (R) in the circumferential direction (U) to the liquid passage opening (125).
28. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 27, wobei der Liquidleitmantel (17) sich in Umfangsrichtung (U) abschnittsweise bogenförmig um die Längsachse (9) krümmt, insbesondere sich U-förmig mit sich zur Liquiddurchtrittsöffnung (125) 28. Centrifugal separator (1) according to claim 27, wherein the liquid conducting jacket (17) curves in sections in the circumferential direction (U) around the longitudinal axis (9), in particular in a U-shape with itself to the liquid passage opening (125)
erstreckenden Mantelschenkeln(i35) um die Längsachse (9) krümmt. extending jacket legs (i35) about the longitudinal axis (9) curves.
29. Fliehkraftabscheider (1) nach Anspruch 27 oder 28, wobei der Liquidleitmantel (17) in Umfangsrichtung (U) in die Liquiddurchtrittsöffnung (125) übergeht, insbesondere wobei zwei in Umfangsrichtung (U) zueinander beabstandete 29. Centrifugal separator (1) according to claim 27 or 28, wherein the liquid-conducting jacket (17) merges in the circumferential direction (U) into the liquid passage opening (125), in particular with two spaced apart in the circumferential direction (U)
Mantelschenkel (135) die Liquiddurchtrittsöffnung (125) in Umfangsrichtung (U) begrenzen. Shell limbs (135) delimit the liquid passage opening (125) in the circumferential direction (U).
30. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei die Längsachse (9) um mehr als 6o°, 750 oder 85° gegenüber der Gravitationsachse geneigt ist und/oder wobei sich der Liquidleitmantel (17) um eine um mehr als 6o°, 750 oder 85° gegenüber der Gravitationsachse geneigte Mantelachse (19) erstreckt. 30. A centrifugal separator (1) according to any one of claims 27 to 29, wherein the longitudinal axis (9) is inclined by more than 6o °, 75 0 or 85 ° with respect to the gravity axis and / or wherein the Liquidleitmantel (17) to a more extends as 6o °, 75 0 or 85 ° with respect to the axis of gravity inclined jacket axis (19).
31. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 27 bis 30, wobei der 31. Centrifugal separator (1) according to one of claims 27 to 30, wherein the
Liquidleitmantel (17) sich wenigstens abschnittsweise in Gravitationsrichtung (G) oberhalb der Längsachse (9) um den Strömungsleitkörper (3) erstreckt, insbesondere wenigstens den oberhalb der Längsachse (9) ausgebildeten Teil des Strömungsleitkörpers (3) in Umfangsrichtung (U) vollständig umläuft, und/oder wobei die Liquiddurchtrittsöffnung (125) in Gravitationsrichtung (G) unterhalb der Längsachse (9), insbesondere unterhalb des Strömungsleitkörpers (3), ausgebildet ist. Liquid guide jacket (17) extends at least in sections in the gravitational direction (G) above the longitudinal axis (9) around the flow guide body (3), in particular completely surrounds at least the part of the flow guide body (3) formed above the longitudinal axis (9) in the circumferential direction (U), and / or wherein the liquid passage opening (125) is formed in the gravitational direction (G) below the longitudinal axis (9), in particular below the flow guide body (3).
32. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 27 bis 31, wobei sich der 32. centrifugal separator (1) according to one of claims 27 to 31, wherein the
Liquidleitmantel (17) in Radialrichtung (R) derart beabstandet zum Liquidleitmantel (17) in the radial direction (R) so spaced from the
Strömungsleitkörper (3) um die Längsachse (9) erstreckt, dass ein in The flow guide body (3) extends around the longitudinal axis (9) so that an in
Radialrichtung (R) innenseitig durch den Strömungsleitkörper (3) und außenseitig durch den Liquidleitmantel (17) begrenzter Strömungskanal (127) ausgebildet ist, über den das Liquid in Radialrichtung (R) außenseitig über den Liquidleitmantel (17) zu der Liquiddurchtrittsöffnung (125) abführbar ist und der liquidentladene Strom in Radialrichtung (R) innenseitig zu einer Abführleitung (33) abführbar ist. Radial direction (R) is formed on the inside by the flow guide body (3) and on the outside by the liquid guide jacket (17) flow channel (127), via which the liquid can be discharged in the radial direction (R) on the outside via the liquid guide jacket (17) to the liquid passage opening (125) and the liquid discharged stream can be discharged on the inside in the radial direction (R) to a discharge line (33).
33. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Rastmechanismus zum insbesondere lösbaren Verbinden des Strömungsleitkörpers (3) mit einem Gehäuse, insbesondere mit einer Zuführleitung (29) zum Zuführen des liquidbeladenen Stroms zum Strömungsleitkörper (3), insbesondere wobei der Rastmechanismus derart ausgestaltet ist, dass der Strömungsleitkörper (3) in Umfangsrichtung (U) in beide Drehrichtungen drehfest mit dem Gehäuse verbindbar ist. 33. Centrifugal separator (1) according to one of the preceding claims, comprising a latching mechanism for in particular releasably connecting the flow guide body (3) to a housing, in particular with a feed line (29) for supplying the liquid-laden stream to the flow guide body (3), in particular wherein the latching mechanism is designed in such a way that the flow guide body (3) can be connected to the housing in a rotationally fixed manner in both directions of rotation in the circumferential direction (U).
34. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend 34. Centrifugal separator (1) according to one of the preceding claims, comprising
wenigstens einen um die Längsachse (9) gekrümmten Leitflügel (15) insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 7 oder 14 bis 19 zum Umlenken des in Längsachsenströmungsrichtung (L) auf den wenigstens einen Leitflügel (15) zuströmenden liquidbeladenen Stroms in Umfangsrichtung (U) zur Längsachse (9), wobei der wenigstens eine Leitflügel (15) insbesondere entlang der Längsachse (9) frei von Hinterschnitten ausgebildet ist. at least one guide vane (15) curved around the longitudinal axis (9), in particular according to one of claims 4 to 7 or 14 to 19, for deflecting the in Longitudinal axis flow direction (L) onto the at least one guide vane (15) flowing liquid-laden stream in the circumferential direction (U) to the longitudinal axis (9), the at least one guide vane (15) being free of undercuts, in particular along the longitudinal axis (9).
35. Fliehkraftabscheider (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Trennen von Liquid in Form von Wasser, insbesondere von destilliertem Wasser, von einem liquidbeladenen Strom in Form von einem wasserbeladenen Strom, insbesondere von einem wasserbeladenen Anodenstrom oder Kathodenstrom einer 35. Centrifugal separator (1) according to one of the preceding claims for separating liquid in the form of water, in particular distilled water, from a liquid-laden stream in the form of a water-laden stream, in particular from a water-laden anode stream or a cathode stream
Brennstoffzelle, wobei wenigstens ein für den Kontakt mit dem liquidbeladenen Strom ausgelegter Bereich des Fliehkraftabscheiders (1), insbesondere ein Fuel cell, wherein at least one area of the centrifugal separator (1) designed for contact with the liquid-laden stream, in particular a
Strömungsleitkörper (3) und/ oder wenigstens ein Leitflügel (15), aus gegenüber Wasser, insbesondere destilliertem Wasser, resistenten Material, insbesondere aus Polyamid oder aus Polypropylen, hergestellt ist. The flow guide body (3) and / or at least one guide vane (15) is made from material resistant to water, in particular distilled water, in particular from polyamide or from polypropylene.
36. Brennstoffzellensystem (73) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennstoffzelle (75) und einen in einem Wasserpartikel (89) führenden Leitungssystem (77) angeordneten, nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildeten 36. A fuel cell system (73) for a motor vehicle, comprising a fuel cell (75) and a line system (77) arranged in a water particle (89) and designed according to one of the preceding claims
Fliehkraftabscheider (1), wobei das Leitungssystem (77) vorzugsweise einen wasserbeladenen Produktstrom (85) der Brennstoffzelle (74) führt, wobei der Produktstrom (85) vorzugsweise einen Volumenstrom von wenigstens 501/min, 1001/min, 2001/min oder 4001/min, besonders bevorzugt von 600 1/min bis 10001/min, aufweist. Centrifugal separator (1), the line system (77) preferably leading a water-laden product stream (85) of the fuel cell (74), the product stream (85) preferably having a volume flow of at least 501 / min, 1001 / min, 2001 / min or 4001 / min, particularly preferably from 600 1 / min to 1000 1 / min.
37. Brennstoffzellenfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem (73) nach Anspruch 36. 37. A fuel cell vehicle with a fuel cell system (73) according to claim 36.
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