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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR PROCESSING FLUID MIXTURES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/164956
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for processing fluid mixtures, which contains gases, such as in particular hydrogen, air, nitrogen or noble gases, and liquids, such as in particular ionic liquids, hydraulic oil or process liquids, comprising at least one separating stage (30) for separating the fluid mixture into a gas portion and a liquid portion, which liquid portion is led into a collection chamber (32) and thus causes a float (44) to rise, which float contactlessly activates a sensor apparatus (42) in the event of a specifiable liquid level in the collection chamber (32), which sensor apparatus preferably actuates a draining apparatus such that the collection chamber (32) is drained, causing the float (44) to drop. Said device is characterized in that the outer periphery of the float (44) can be axially movably guided along the inside of the housing wall (54) of the collection chamber (32) and in that the float (44) has at least one passage point (50) for gas and/or liquid, which passage point interconnects, for media transfer, parts of the collection chamber (32) that are spatially separated from each other by the float (44).

Inventors:
ZELLER SERGEJ (DE)
WELKER MICHAEL (DE)
GRÜNBECK MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/050563
Publication Date:
August 26, 2021
Filing Date:
January 13, 2021
Export Citation:
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Assignee:
HYDAC PROCESS TECHNOLOGY GMBH (DE)
International Classes:
B01D46/00; F16K31/18; F16K33/00; G01F23/72; G01F23/76
Domestic Patent References:
WO2008079202A12008-07-03
Foreign References:
EP0409349A11991-01-23
DE3834986A11990-04-19
US20190204136A12019-07-04
EP2340867A12011-07-06
US20140283931A12014-09-25
US5209106A1993-05-11
US5743138A1998-04-28
DE19830416C11999-12-09
GB1414308A1975-11-19
DE102014012094A12016-02-18
US4925466A1990-05-15
DE102014012094A12016-02-18
DE102012017101A12014-05-15
Attorney, Agent or Firm:
BARTELS UND PARTNER, PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1 . Vorrichtung zur Behandlung von Fluidgemischen, die Gase, wie ins besondere Wasserstoff, Luft, Stickstoff oder Edelgase, sowie Flüssig keiten, wie insbesondere ionische Flüssigkeiten, Hydrauliköl oder Prozessflüssigkeiten enthalten, mit mindestens einer Abscheidestufe (30) zum Abtrennen des Fluidgemisches in einen Gasanteil und ei nen Flüssigkeitsanteil, der in einen Sammelraum (32) geführt zum Aufsteigen eines Schwimmers (44) führt, der bei einem vorgebbaren Flüssigkeitsniveau im Sammelraum (32) berührungslos eine Sen soreinrichtung (42) ansteuert, die vorzugsweise eine Entleereinrich tung betätigt zwecks Entleeren des Sammelraums (32), das zum Ab sinken des Schwimmers (44) führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (44) mit seinem Außenumfang entlang der Innen seite der Gehäusewandung (54) des Sammelraums (32) axial verfahr bar geführt ist und dass der Schwimmer (44) mindestens eine Durch trittsstelle (50) für Gas und/oder Flüssigkeit aufweist, die Teile des Sammelraums (32) medienführend miteinander verbindet, die von dem Schwimmer (44) räumlich voneinander separiert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (44) zur Kompensation seiner Gewichtskraft über eine Auftriebshilfe verfügt, die über die Abscheidestufe (30) geführte Gasanteile zumindest teilweise auf die Innenseite des Schwimmers (44) führt, die in Richtung der Abscheidestufe (30) abgeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Schwimmers (44) mindestens eine Kammer (58) eingebracht ist zwecks Aufnahme von Gasanteilen des Fluidge misches.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass in der vertikalen Betriebsstellung der Vorrichtung die jeweilige Kammer als Sacklochbohrung (58, 70) von unten her in den Schwimmer (44) eingebracht ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Schwimmer (44) entlang seines Außenum fangs nutartig in den Schwimmer (44) eingebracht als jeweilige Durchtrittsstelle dienende Längskanäle (50) aufweist, die jeweils an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten (45, 46) des Schwim mers (44) ausmündend und parallel zu den einander entgegengesetz ten Verfahrrichtungen des Schwimmers (44) im Sammelraum (32) verlaufen. 6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Schwimmer (44) rotationssymmetrisch, insbe sondere im Wesentlichen zylindrisch, ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Schwimmer (44) eine Mittenausnehmung

(72) aufweist, über die er entlang einer Stangen artigen Führung (66) geführt ist, wobei der Schwimmer (44) weitere nutartige Längskanäle (74) als jeweilige Durchtrittsstelle aufweist, die von der stangenarti gen Führung (66) weggerichtet in den Schwimmer (44) eingebracht sind und an den gegenüberliegenden Stirnseiten (45, 46) des

Schwimmers (44) ausmünden.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass, in der Betriebsstellung gesehen, auf der Unter- seite (46) des Schwimmers (44) ein bezogen auf den sonstigen Um fang zurückversetzter Rand (48) angeordnet ist, der mit mindestens einer Blende (76) versehen eine medienführende Verbindung zumin- dest zwischen den weiteren Längskanälen (74) und einer zuordenba ren, den Gasanteil führenden Kammer (58) im Schwimmer (44) her stellt. 9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Gewichtsreduzierung des Schwimmers (44) weitere Ausnehmungen, insbesondere in Form von Bohrungen (70) und/oder nach außen hin geschlossene Hohlkammern, vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass Teile der Sensoreinrichtung (42), wie mindestens ein Permanentmagnet, zur Erhöhung der Gewichtskraft des Schwim mers (44) führen.

Description:
Vorrichtung zur Behandlung von Fluidgemischen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Fluidgemi schen, die Gase, wie insbesondere Wasserstoff, Luft, Stickstoff oder Edel gase, sowie Flüssigkeiten, wie insbesondere ionische Flüssigkeiten, Hydrau liköl oder Prozessflüssigkeiten enthalten, mit mindestens einer Abscheide- stufe zum Abtrennen des Fluidgemisches in einen Gasanteil und einen Flüs sigkeitsanteil, der in einen Sammelraum geführt zum Aufsteigen eines Schwimmers führt, der bei einem vorgebbaren Flüssigkeitsniveau im Sam melraum berührungslos eine Sensoreinrichtung ansteuert, die vorzugsweise eine Entleereinrichtung betätigt zwecks Entleeren des Sammelraums, das zum Absinken des Schwimmers führt. Im Speziellen bezieht sich die Vor richtung auf die Behandlung eines unter einem hohen Druck stehenden Flu idgemisches, das Gas, wie Wasserstoff, und geringe Anteile an Flüssigkei ten, wie ionischen Flüssigkeiten, enthält. Wasserstoff wird in neuerer Zeit an Tankstellen für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge mit hohem Druck von ca. 500 bis 1000 bar bereitgehalten. Mit Vorteil werden zur Verdichtung des Wasserstoffes sog. lonenverdichter ein gesetzt mit einem Aufbau vergleichbar einem üblichen Kolbenverdichter, wobei jedoch anstelle eines Kolbens eine ionische Flüssigkeitssäule zur Druckübertragung eingesetzt ist. Die als Verdrängerelement wirkende Flüs- sigkeit hat gegenüber einem Verdrängerkolben den Vorteil, dass sie die ent stehende Wärme besser ableiten kann, da sie zu einem gewissen Anteil mit dem komprimierten Gas aus dem Verdichter abtransportiert wird. Bei den ionischen Flüssigkeiten handelt es sich bekanntermaßen um organische Salze, die bei Temperaturen unter 100°C flüssig sind, ohne dass das Salz dabei in einem Lösungsmittel, wie Wasser, gelöst ist. Bei dem hohen Druckniveau kommt es beim Betrieb der ionischen Verdichter, beispiels weise durch Dichtungsversagen, Membranbruch etc., ungewollt zu einem Eintrag von Flüssigkeitsanteilen in das Gas. Dieser Eintrag wird fachsprach lich auch als Verschleppung bezeichnet und macht eine Behandlung des Fluidgemisches erforderlich. Ohne Behandlung kann es zu schweren Schä den an Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen kommen.

Durch DE 10 2014 012 094 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung solcher Fluidgemische bekannt, die eine erste Abscheidestufe zum Auftrennen des Fluidgemisches in einen Flüssigkeitsanteil und einen Gasanteil aufweist, der mit einem verbleibenden Flüssigkeitsanteil verunrei nigt sein kann. Bei der bekannten Fösung ist eine weitere Abscheidestufe vorgesehen, die den in einen Sammelraum der Vorrichtung aufgenomme nen Flüssigkeitsanteil vor Abführen aus der Vorrichtung abreinigt. Da der Trennvorgang bei der bekannten Fösung in mehreren Stufen stattfindet, lässt sich nach Durchführen des ersten Trennvorgangs in der genannten zweiten Abscheidestufe eine Feinabtrennung durchführen, so dass ein betreffender Flüssigkeitsanteil, wie die ionische Flüssigkeit, in für die Verwendung erfor derlicher Reinheit wieder zur Verfügung steht und in den Verdichtungspro zess unmittelbar rückgeführt werden kann.

Für die Ansteuerung dahingehender Entleerungsvorgänge aus dem Sammel raum der Vorrichtung heraus dient vorzugsweise eine Ventilsteuerung, die mittels eines Füllstandsanzeigers im Sammelraum betätigbar ist. Im Einzel- nen ist diesbezüglich ein Schwimmer vorgesehen, der auf einer stangenarti gen Führung im Sammelraum geführt ist, die gleichzeitig die Messstrecke für ein Wegmesssystem bildet, wobei eine berührungsfreie Sensoreinrich tung realisiert ist, beispielsweise unter Einsatz eines sog. magnetostriktiven Messverfahrens, bei dem innerhalb der stangenartigen Führung ein Wellen leiter gespannt ist und der Schwimmer selbst trägt einen Permanentmagne ten zum Ansteuern des Wellenleiters während der Verfahrbewegung des Schwimmers.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Lösung unter Beibehalten ihrer Vorteile dahinge hend weiter zu verbessern, dass bevorzugt ein hemmnisfreier Betrieb der Entleereinrichtung für den Sammelraum mittels einer Schwimmeransteue- rung erreicht ist und dass der Schwimmer selbst sich hemmnisfrei im Sam melraum bei aufgenommener Flüssigkeit vonseiten der Abscheidestufe frei bewegen kann.

Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 der Schwimmer mit seinem Außenumfang entlang der Innenseite der Ge häusewandung des Sammelraums axial verfahrbar geführt ist und dass der Schwimmer mindestens eine Durchtrittsstelle für Gas und/oder Flüssigkeit aufweist, die Teile des Sammelraums medienführend miteinander verbin det, die von dem Schwimmer räumlich voneinander separiert sind, ist der Schwimmerkörper hemmnisfrei im Sammelraum geführt und etwaige den Aufschwimmvorgang im Flüssigkeitsanteil beeinträchtigende Druckunter schiede sind über die jeweilige Durchtrittsstelle im Schwimmer minimiert. Im normalen Betriebsfall wird mit keinem oder nur einem sehr geringen Flüssigkeitsanteil im Prozessgas, hier Wasserstoffgas, gerechnet. Die Flüssig keit, hier in Form einer ionischen Flüssigkeit, wird durch ein Koaleszenz-Fil- ter-Element als Abscheidestufe aus dem Prozessgas abgeschieden und fließt dann aufgrund der Gravitation bei üblicher, senkrechter Aufstellung der Vorrichtung nach unten in den kammerartigen Sammelraum des Vorrich tungsgehäuses ab, sprich unter den Bereich der Vorrichtung mit dem Koa- leszenz-Filter-Element. Im dahingehenden Fall bei abgeschiedener Flüssig keit im Sammelraum schwimmt der Schwimmer als Auftriebskörper entlang des jeweils vorherrschenden Flüssigkeitsniveaus im Sammelraum auf; ein Vorgang, der von der Sensoreinrichtung detektiert wird. Die Sensoreinrich tung kann vorzugsweise fortlaufend den Schwimmer überwachen und je denfalls kann bei einem vorgebbaren Schwellenwert einer Niveaulage des Schwimmers der Entleervorgang, beispielsweise durch Ansteuern einer Ven tileinrichtung, mittels der Sensoreinrichtung ausgelöst werden. Mit Absin ken des Schwimmers auf eine unterste Niveaulage, was gleichbedeutend sein kann mit vollständiger Entleerung des Sammelraums von Flüssigkeit, gelangt die Sensoreinrichtung in ihren unangeregten Zustand, was zum Schließen der Entleereinrichtung führt, indem ein zugeordnetes Ventil ge schlossen wird. Der kammerartige Sammelraum steht dann erneut für eine Aufnahme von Flüssigkeit aus dem Prozessgas zur Verfügung.

Für eine sichere Führung des Schwimmers ist dieser entlang der Innenwand der Vorrichtung respektive des Sammelraums geführt. Dies bedeutet nicht zwangsläufig eine Aneinanderlage von Wandteilen des Schwimmers und des Vorrichtungsgehäuses; vielmehr kann hier ein Ringspalt zwischen den genannten Wandteilen freigehalten werden, indem sich eine Art Flüssig keitsfilm aufbaut, dessen Aufbau durch die jeweilige druckausgleichende Durchtrittsstelle im Schwimmer begünstigt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von Fluidgemischen braucht nicht auf die Fluidbehandlung von verdichtetem Wasserstoff einge schränkt zu sein, sondern kann für jede Form von Prozessgas, auch für Luft, zum Abtrennen von Flüssigkeitsanteilen eingesetzt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch die Verwendung der Vorrichtung für Hochdruck anwendungen herausgestellt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich tung ist vorgesehen, dass der Schwimmer zur Kompensation seiner Ge wichtskraft über eine Auftriebshilfe verfügt, die über die Abscheideeinrich tung geführte Gasanteile, zumindest teilweise, auf die Innenseite des Schwimmers führt, die in Richtung der Abscheideeinrichtung medienfüh rend angeschlossen ist. Der Schwimmer als Auftriebskörper an sich besitzt eine vorgegebene Dichte, die für einen bestimmten Anwendungsfall opti male Auftriebsergebnisse liefert. Es kann jedoch in der Praxis Vorkommen, dass eine Flüssigkeit mit einer niedrigeren Dichte im System auftaucht. Dies würde dazu führen, dass die Auftriebskraft der Flüssigkeit die Gewichtskraft des Schwimmers dann nicht mehr überwinden würde und eine verlässliche Flüssigkeits-Detektion im Sammelraum könnte nicht stattfinden. Die vor zugsweise auf der Innenseite des Schwimmers eingebrachten Kammern, die vorzugsweise in der vertikalen Betriebsstellung der Vorrichtung als Sack lochbohrung ausgebildet von unten her in den Schwimmer eingebracht sind, erlauben das Einfangen von Gasanteilen des Fluidgemisches im Rah men des normalen Betriebs, die insoweit das Gesamtgewicht des Schwim mers reduzieren helfen.

Der Schwimmer wird, wie bereits dargelegt, an sich durch die sehr glatte Wandung des Vorrichtungsgehäuses geführt, so dass der Schwimmer auch bei Flüssigkeiten mit deutlich geringerer Dichte eingesetzt werden kann und die Sensor- und Entleerfunktion insoweit gewährleistet ist. Da manche Flüssigkeiten jedoch eine hohe Viskosität haben und somit über eine hohe Kapillarwirkung verfügen, würde dies jedoch bei einer runden, zylindri schen Form des Schwimmers nicht genügen, zwischen der Gehäuse- und der benachbarten Schwimmerwandung einen solchen Spalt zu bilden, dass der abgeschiedene Flüssigkeitsanteil von oben her in den unteren Bereich unterhalb des Schwimmers für dessen Auftrieb gelangen kann. Auch besteht grundsätzlich die Gefahr eines Umkippens des Schwimmers im Vorrich tungsgehäuse, so dass bei einer ausschließlich zylindrischen Gestaltung be stimmte Toleranzen im Außendurchmesser nicht unterschritten werden dür fen. Um dieser Problematik zu entgehen, kann es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass der Schwimmer entlang seines Außenumfangs nutartig in den Schwimmer eingebrachte, als jeweilige Durchtrittsstelle dienende Längskanäle aufweist, die jeweils an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Schwim mers ausmündend und parallel zu den einander entgegengesetzten Verfahr richtungen des Schwimmers im Sammelraum verlaufen. Diese Längskanäle können eine Art Kapillare ausbilden, die zum einen weiterhin das Gewicht des Schwimmers reduzieren hilft und die gleichzeitig erlauben, auch bei höher viskosen Flüssigkeiten einen Austausch derselben von oben in den Bereich unterhalb des Schwimmers zu gewährleisten.

Für eine verbesserte Führung kann demgemäß bei einer bevorzugten Aus führungsform der Vorrichtung auch vorgesehen sein, dass der Schwimmer eine Mittenausnehmung aufweist, über die er entlang einer stangenartigen Führung geführt ist, wobei der Schwimmer zusätzlich nutartige Längskanäle als jeweilige Durchtrittsstelle aufweist, die von der stangenartigen Führung weggerichtet in den Schwimmer eingebracht sind und an den gegenüberlie genden Stirnseiten des Schwimmers ausmünden. Die Stangenführung kann dann gleichzeitig Teile der Sensoreinrichtung beinhalten.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ferner vorgesehen, dass, in der Betriebsstellung gesehen, auf der Unterseite des Schwimmers ein bezogen auf den sonstigen Umfang zu rückversetzter Rand angeordnet ist, der mit mindestens einer Blende verse hen eine medienführende Verbindung zumindest zwischen einem weiteren Längskanal und einer zuordenbaren, den Gasanteil führenden Kammer im Schwimmer herstellt. Aufgrund der genannten Blende ist zwischen jeweils innerem und äußerem Kanal eine Art Dämpfung eingebracht, die insbeson dere bei hochviskosen Flüssigkeitsanteilen einen hemmnisfreien Betrieb des Schwimmers in Richtung seiner jeweiligen Verfahrbewegung im Vorrich tungsgehäuse ermöglicht. Ferner erlaubt der zurückversetzte Rand des Schwimmers ein verlässliches Schließen eines zentral angeordneten, mögli chen Fluidausgangs im Rahmen des Entleerens des Sammelraums. Ansons ten kann zumindest ein Teil der Blendenöffnungen zum Einsetzen eines Permanentmagneten in den Schwimmer als Bestandteil der Sensoreinrich tung dienen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind Teile der Sensorein richtung, wie mindestens ein Permanentmagnet, in Wirkverbindung mit sonstigen Komponenten der Sensoreinrichtung im Vorrichtungsgehäuse und/oder in der Führungsstange, um dergestalt ein induktives Wegmesssys tem zu realisieren. Durch das Einbringen des Permanentmagneten oder ei nes magnetisierbaren Teils in den Schwimmer wird ungewollt dessen Ge wichtskraft entsprechend erhöht, was über die jeweilige Auftriebshilfe im Schwimmer aber ausgeglichen wird.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung anhand zweier Ausfüh rungsbeispiele nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzi pieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

Fig. 1 teilweise im Längsschnitt teilweise in Ansicht ein erstes Aus führungsbeispiel der Vorrichtung; Fig. 2 bis 5 verschiedene Ansichten nebst einem Längsschnitt auf einen Schwimmer wie er bei der Vorrichtung nach der Fig. 1 Ver wendung findet; Fig. 6 teilweise im Längsschnitt teilweise in Ansicht ein zweites Aus führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung; und

Fig. 7 bis 10 wiederum in verschiedenen Ansichten und im Längsschnitt ei nen Schwimmer, wie er bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 Verwendung findet.

Das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung weist ein langgestrecktes, topfartiges Gehäuse 10 auf, das in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen nach oben hin von einem äußeren, kopfartigen Gehäuseteil 12 verschlossen ist. Insbesondere ist in der in der Fig. 1 gezeigten Betriebsstel lung der Vorrichtung, das kopfartige Gehäuseteil 12 über eine innenlie gende Verschraubung 14 mit dem im Wesentlichen zylindrisch ausgebilde ten Gehäuse 10 verbunden. Das kopfartige Gehäuseteil 12 weist einen im Durchmesser reduzierten zylindrischen Innenbund 16 auf, der in Anlage ist mit der zylindrischen Innenwand 18 des topfartigen Gehäuses 10 und fer ner weist das Gehäuseteil 12 an diesem endseitigen Bereich eine Ringdich tung 20 auf, die den Innenraum 22 des Gehäuses 10 an dieser Stelle gegen über der Umgebung abdichtet. Das kopfseitige Gehäuseteil 12 weist ferner in üblicher Weise einen Zulauf kanal 24 sowie einen Ablaufkanal 26 für ein Gas, wie Wasserstoff auf, das ungewollt mit einem Flüssigkeitsanteil wie einer ionischen Flüssigkeit ein Fluidgemisch bilden kann. Sowohl Zulaufkanal 24 als auch Ablaufkanal 26 verlaufen in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen in vertikaler Richtung und münden an Ihrem oberen Ende in querverlaufende Anschlussbohrungen 28 aus, die dem Anschluss von medienführenden Leitungen dienen, die nicht dargestellt, Bestandteil einer Wasserstoff erzeugenden Gesamtanlage sind, die gleichfalls nicht dargestellt ist. An seinem unteren Ende mündet der Zu laufkanal 24 mittig in eine Abscheidestufe 30 in Form eines Koaleszenz-Fil- ter-Elementes aus. Ein solches Filterelement ist beispielhaft in DE 10 2012 017 101 A1 aufgezeigt und neben dem Abscheiden oder Abtrennen eines Flüssigkeitsanteiles von einem Gasanteil eines Gases, wie beispielsweise Wasserstoff, ist auch das Abscheiden von partikulären Verschmutzungen aus dem Gasstrom, respektive dem Fluidgemisch möglich. Die Abreinigung respektive Abscheidung erfolgt, bezogen auf das Element 30, von innen nach außen und das in der Vorrichtung aufsteigende Gas, wie Wasserstoff gas, verlässt über den Ablaufkanal 26 nebst der Anschlussbohrung 28 die Vorrichtung. Der dahingehende Gasstrom ist von partikulären Verschmut zungen dann abgereinigt, die im Filter-Element 30 verbleiben. Aufgrund der Koaleszenzeigenschaften des Filter-Elementes 30 werden Flüssigkeitsanteile bodenseitig unter Bildung von Tropfen am Filter-Element 30 abgeschieden und gelangen in einen Sammelraum 32, der randseitig am Filter-Element 30 vorbei in den sonstigen Innenraum 22 des topfartigen Gehäuses 10 über geht.

Insoweit ist der Sammelraum 32 für die Aufnahme etwaig auftretender Flüs sigkeitsanteile im Fluidgemisch mit dem Gas, wie Wasserstoff, im Durch messer gegenüber dem Durchmesser des sonstigen Innenraums 22 verrin gert und insoweit übergreift das Filter-Element 30 bodenseitig mit einem ge ringen radialen Überstand, jedoch axial auf Abstand gehalten, den innen umfangseitig zylindrisch ausgebildeten Sammelraum 32. Das Filter-Element 30 muss nicht zwangsläufig partikuläre Verschmutzungen aus dem Gasstrom zurückhalten; vielmehr kann ein Abscheiden von Flüssigkeitsan teilen aus dem Gasstrom für eine sichere Funktion genügen.

Am bodenseitigen Ende des Sammelraumes 32 ist querverlaufend eine Ab flussbohrung 34 eingebracht, an die eine Flüssigkeitsleitung 36 mit einer Ventileinrichtung 38 angeschlossen ist. Die Ventileinrichtung 38 kann aus einem üblichen 2/2-Wege-Schaltventil bestehen, das mittels eines bestrom baren Betätigungsmagneten in üblicher weise ansteuerbar ist. Dahinge hende Ventileinrichtungen 38 sind üblich, so dass diese nur als Blackbox dargestellt ist.

Der Betätigungsmagnet der Ventileinrichtung 38 ist an eine zentrale Steuer einrichtung 40 angeschlossen, die wiederum in üblicher Bauart als Black box dargestellt ist und die ihre Eingangssignale von einer als Ganzes mit 42 bezeichneten Sensoreinrichtung erhält. Wird über die Sensoreinrichtung 42 ein entsprechendes Steuersignal an die Steuereinrichtung 40 weitergeleitet, bestromt diese den Betätigungsmagneten der Ventileinrichtung 38 und das 2/2-Wege-Schaltventil geht in seine geöffnete Stellung über, bei der die Flüssigkeitsleitung 36 in medienführende Verbindung mit dem Sammel raum 32 der Vorrichtung gelangt und zwar über die zugeordnete Abfluss bohrung 34. Entfällt die Bestromung des Betätigungsmagneten der Ventil einrichtung 38 schließt diese und sperrt insoweit die Flüssigkeitsleitung 36 ab und etwaig im Sammelraum 32 befindliche Flüssigkeit kann nicht mehr die Vorrichtung verlassen.

Das Filter-Element 30 ist mit radialem Abstand von der Innenwand 18 vom Gehäuse 10 radial umfasst, um dergestalt das Abströmen von Prozessgas aus dem Element 30 zu erleichtern. Ferner ist das Element 30 über eine stegartig abgesetzte Verlängerung am kopfseitigen Gehäuseteil 12 in tausch barer Weise gelagert und kopfseitig an dieser Stelle fixiert.

Im zylindrischen Sammelraum 32 ist ein ebenso im Wesentlichen zylindri scher Schwimmer 44 eingebracht wie er im Einzelnen in den Fig. 2 bis 5 dargestellt ist, wobei der Schwimmer 44 in seiner unteren Endstellung in der Fig. 1 gezeigt ist, die dem Zustand entspricht, wenn keine Flüssigkeit abgeschieden vom Element 30 sich im Sammelraum 32 befindet. Gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 kann der Schwimmer 44 von seiner boden seitigen Ausgangsstellung bis zu einem maximalen Fluidniveau aufsteigen, bei dem der Schwimmer 44 mit seiner Oberseite an die Bodenseite des Ele mentes 30 anstößt.

Im Längsschnitt durch den Schwimmer 44 gesehen entspricht seine Breite quer zur Längsrichtung der Vorrichtung seiner axialen Baulänge in dieser vertikalen Längsrichtung. Wie weiter die Lig. 2 bis 5 zeigen, weist der zy lindrische Schwimmer 44 zwei in Längsrichtung gesehen einander gegen- überliegende, ebene Stirnseiten 45, 46 auf, wobei die untere Stirnseite 46 einen nach unten hin vorspringenden, zurückversetzten zylindrischen Rand 48 aufweist, der gemäß der Darstellung nach der Lig. 1 in der untersten Niveaulage des Schwimmers 44 in kopfseitiger Anlage mit gehäuseseitigen Teilen der Sensoreinrichtung 42 ist.

Wie des Weiteren die Lig. 2 bis 4 zeigen, weist der Schwimmer 44 außen umfangseitig einzelne nutartige Längskanäle 50 auf (insgesamt 8 Stück), die bodenseitig, insbesondere gemäß der Darstellung nach der Lig. 4, einem fiktiven Kreisbogen folgen. Die einzelnen Längskanäle 50 sind außenum- fangseitig äquidistant zueinander angeordnet, und während der Nutgrund der Längskanäle 50 von außen her gesehen konvex geformt ist, sind die Längsstege 52 mit einer, nach außen vorspringenden konkaven Wölbung versehen. Die segmentförmig ausgebildeten Längsstege 52 bilden mit ihren konkaven Wölbungen randseitig wiederum einen fiktiven Vollkreis aus, dessen Durchmesser dem Durchmesser der Innenwandung 54 des Sammel raumes 32 entspricht oder geringfügig kleiner ausgebildet ist, sodass zwi schen der Außenwand des Schwimmers 44, gebildet aus den Längsstegen 52 und der zylindrischen Innenwandung 54 des Sammelraumes 32, ein ge ringförmiger fluidführender Ringspalt 56 über die gesamte Länge des Schwimmers 42 gebildet ist. Die durchgehend am Schimmer 44 verlaufen den Längskanäle 50 bilden jeweils eine durchgehende Durchtrittsstelle aus, die Teile des Sammelraumes 32 oberhalb und unterhalb des Schimmers 44 miteinander fluidführend verbinden.

Wie insbesondere die Fig. 4 und 5 zeigen, betreffend eine Unteransicht auf den Schwimmer 44 in Blickrichtung auf seine untere Stirnseite 46 gesehen bzw. einen Längsschnitt durch den Schwimmer 44, sind von der Unterseite her einzelne Längsbohrungen 58 eingebracht, deren Mitten auf einem fikti ven Umfangskreis liegen, dessen Durchmesser geringer ist als der gemein same fiktive Außendurchmesser, gebildet durch die konkaven Wölbungen der Längsstege 52. Ferner sind die einzelnen Längsbohrungen 58 unterhalb des jeweils zuordenbaren Längssteges 52, radial gesehen, zwischen zwei nutartigen Längskanälen (50) im Schwimmer (44) aufgenommen.

Wie insbesondere die Längsschnittdarstellung nach der Fig. 5 zeigt, verfügt der Schwimmer 44 darüber hinaus in der Art einer weiteren Längsbohrung über einen Mittenkanal 60, von dem flügelartig nach außen vorstehend zwei Schrägbohrungen 62 abgehen, die oberhalb eines Verschlussstopfens 64 aus dem Mittenkanal 60 austretend, in zwei benachbart angeschlossene, vertikale Längsbohrungen 58 übergehen. Die dahingehenden Längsbohrun gen 58 sowie gegebenenfalls der Mittenkanal 60 mit seinen beiden flankie renden Schrägbohrungen 62 sind in den Schwimmer 44 eingebracht, um entweder Gewicht zu sparen und/oder zur Erhöhung der Auftriebskraft des Schwimmers 44 Prozessgas einzufangen und/oder um Permanentmagnete (nicht dargestellt) aufzunehmen, die als Teil der Sensoreinrichtung 42 mit weiteren Teilen der Sensoreinrichtung 42 Zusammenwirken, die am boden seitigen Ende des Vorrichtungsgehäuses 20 in dieses entlang seiner Längs achse eingebracht sind. Insoweit bildet der jeweilige Permanentmagnet des Schwimmers 44, der auch aus einer einzelnen Magneteinrichtung bestehen kann oder aus einem magnetisierbaren Metallbauteil besteht, eine induktive Wegmesseinrichtung aus mit den sonstigen Teilen der Sensoreinrichtung 42. Kommt es bei der Gasbehandlung zur Flüssigkeitsabscheidung über das Ko- aleszenz-Filter-Element 30, sammeln sich die Flüssigkeitsanteile im unteren Sammelraum 32 und umströmen dabei den Schwimmer 44 von außen her, sodass die gesammelte Flüssigkeit unterhalb des Schwimmers 44 zu liegen kommt und diesen aufgrund seines Antriebs anhebt. Die Änderung des Flüssigkeitsniveaus kann mittels des Schwimmers 44 sowie mittels der Sen soreinrichtung 42 fortlaufend überwacht werden und bei einem vorgebba- ren Schwellenwert steuert, wie bereits dargelegt, die Sensoreinrichtung 42 die Steuereinrichtung 40 an und diese wiederum den Betätigungsmagneten der Ventileinrichtung 38, sodass bei geöffneter Flüssigkeitsleitung 36 das bodenseitige im Vorrichtungsgehäuse 10 angesammelte Flüssigkeitsmedium den Sammelraum 32 verlässt. Dabei wird der Schwimmer 44 in Blickrich tung auf die Fig. 1 gesehen wiederum in seine untere Ausgangsstellung zu rückgebracht, was die Sensoreinrichtung 42 detektiert, bei entsprechender Ansteuerung der Steuereinrichtung 40 sowie des Betätigungsmagneten der Ventileinrichtung 38 zu deren Schließen führt, das mit dem Absperren der Flüssigkeitsleitung 36 einhergeht, und der Sammelraum 32 steht für einen erneuten Sammelvorgang für abgeschiedene Flüssigkeit aus dem Gasanteil zur Verfügung.

Im Folgenden wird das zweite Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 6 bis 9 näher erläutert. Dabei werden für dieselben Bauteile, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, dieselben Bezugszeichen verwendet und die insoweit zu dem ersten Ausführungsbeispiel getroffenen Ausführungen gelten auch für das zweite Ausführungsbeispiel, das insoweit nur noch erläutert wird, als es sich wesentlich von dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel un terscheidet.

Wie insbesondere die Fig. 6 zeigt, geht hier der Sammelraum 32 ohne Ab satz direkt in den Innenraum 22 des Gehäuses 10 über, so dass die Innen durchmesser von Innenraum 22 und Sammelraum 32 gleich sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 ist der Schwimmer 44 zusätzlich ent lang einer Führungsstange 66 geführt, wobei die Führungsstange 66 nach oben hin von einer Kappe 68 abgeschlossen ist, die verhindern soll, dass der Schwimmer 44 von der Führungsstange 66 abgleiten kann. Bei Verwen dung einer Führungsstange 66 kann die wiederum als Ganzes mit 42 be- zeichnete Sensoreinrichtung als magnetostriktives Messsystem ausgebildet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, wie bereits dargelegt, ein induk tives Messsystem zu verwirklichen.

Anders als bei der Lösung nach der Fig. 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 keine Entleerung des Sammelraums 32 vorgesehen. Hier soll nur eine Prozessüberwachung stattfinden und bei einem entsprechen den Anfall von Flüssigkeit im Sammelraum 32 würde der Gesamtprozess gestoppt werden und es erfolgt eine manuelle Reinigung des Filters 30. Ge rade bei Wasserstoffanwendungen im Bereich von 1000 bar Wasserstoff druck werden Komponenten verwendet mit möglichst wenig Dichtstellen, um das Risiko für Leckagen zu minimieren. Grundsätzlich kann aber auch eine Ableitung der abgeschiedenen Flüssigkeit vorgesehen werden gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder mit einer Ableitung in Längsrichtung des Gehäuses 10.

Wie sich aus der Darstellung nach der Fig. 10 ergibt, die vergleichbar die Unterseite des Schwimmers 44 nach der Fig. 4 darstellt, ist eine weitere in nere Bohrungsreihe 70 mit weiteren Längsbohrungen vorgesehen, um Ge wicht einzusparen. Ferner weist der Schwimmer 44 gemäß den Darstellun gen nach den Fig. 7, 9 und 10 eine Mittenausnehmung 72 auf, die durchge hend der Führung entlang der Führungsstange 66 dient. Der Schwimmer 44 in seiner geänderten Ausführungsform weist insoweit, ausgehend von der Mittenausnehmung 72, weitere nutartige Längskanäle 74 auf (insgesamt 4 Stück), die wiederum als jeweilige Durchtrittsstellen dienen und an den ge genüberliegenden Stirnseiten 45, 46 des Schwimmers 44 ausmünden. In der Betriebsstellung gesehen ist wiederum auf der Unterseite des Schwimmers 44 ein bezogen auf seinen sonstigen Umfang zurückversetzter Rand 48 vorhanden, der diametral zur Längsachse des Schwimmers gegen überliegend zwei blendenartige Aufnahmen 76 aufweist zwecks Aufnahme der nicht näher dargestellten Permanentmagnete für die Sensoreinrichtung 42. Sofern solche Aufnahmen 76 nicht mit Permanentmagneten versehen sind, könnten sie auch eine Art Blende ausbilden, die eine medienführende Verbindung zwischen der Mittenausnehmung 72 und dem Ringspalt 56 zwischen Schwimmer 44 und der Innenwandung 54 des Sammelraums 32 herstellt, um dergestalt eine Dämpfung des Fluidstroms zu bewerkstelligen mit vergleichmäßigter Bewegung des Schwimmers 44. An der Unterseite des zurückversetzten Randes 48 kann dieser mit einer nach oben hin sich konisch erweiternden Anlagefläche 78 versehen sein, die einen geschlosse nen Umfangsrand (nicht dargestellt) ausbilden kann, was eine Rolle spielt, wenn eine Entnahmeöffnung für die Flüssigkeit auf der Unterseite des Sam melraums 32 angeordnet sein sollte.

Die erfindungsgemäße Vorrichtungslösung braucht nicht auf die Anwen dung von Wasserstoff eingeschränkt zu sein, sondern kann überall dort ein gesetzt werden, wo Prozessgase unter Bildung eines Fluidgemisches Flüs sigkeitsanteile aufweisen sollten. Da die erfindungsgemäße Fösung im We sentlichen jedoch ohne Abdichtstellen auskommt, ist sie für eine Anwen dung von Fluidgemischen bei sehr hohen Drücken 300 bis 1000 bar beson ders geeignet. Da mit dem eingesetzten Filter 30 auch eine Abreinigung von partikulären Verschmutzungen möglich ist, ist eine Beschädigung von Brennstoffzellen im Rahmen eines Wasserstoffbetriebes, bei Fahrzeugen weitestgehend vermieden.