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Gasdichte Rotationspumpe
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Die Erfindung betrifft eine durch einen Elektromotor über eine drehbare
Welle angetriebene Rotationspumpe insbesondere zur Verwendung in Gasprobennehmern.
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Gasprobennehmer dienen zur Entnahme gasförmiger Proben bei linrüssions-
und Emissionsmessungen, bei Untersuchungen der Luftqualität am Arbeitsplatz, bei
Untersuchung von Prozessgasen und bei Laboratoriumsuntersuchungen. Dabei werden
in dem Gasprobennehmer in bekannter Weise Gasprobenströme
mittels
einer durch einen Elektromotor über eine drehbare Welle angetriebenen Rotationspumpe
erzeugt, da derartige Rotationspumpen in der Lage sind, einen von der Drehgeschwindigkeit
des Elektromotors abhängigen, gleichmäßigen und impuls freien Gasvolumenstrom zu
erzeugen.
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Die dabei verwendeten Rotationspumpen sind dabei über eine Antriebswelle
mit dem Elektromotor gekoppelt, wobei eine die Antriebswelle umgebende Wellendichtung
einen Gasaustritt aus der Pumpenkammer der Rotationspumpe verhindern soll. Hierbei
ist nachteilig, daß durch solche Wellendichtungen oft nicht zuverlässig eine völlige
Gasdichtheit der Pumpe erreicht werden kann bzw. daß die Wellendichtung im Betrieb
undicht wird, so daß Gas aus der Pumpe austreten oder Fremdgas in die Pumpe und
somit in den Probengasstrom eintreten kann. Beides führt zwangsläufig zur Verfälschung
von Meßergebnissen und kann bei entsprechenden Gasproben zusätzlich zu einer Explosionsgefahr
führen. Es ist zwar bereits versucht worden, dieses Problem dadurch zu lösen, daß
die Pumpenkammer bis auf die Einlaß- und Auslaßöffnung völlig abgeschlossen wird,
also keine Antriebswelle nach draußen geführt wird, und der Antrieb von dem Elektromotor
dann über eine Magnetkupplung erfolgt. Eine solche Ausgestaltung ist jedoch äußerst
aufwendig.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachsten und
billigen Mitteln eine völlige Gasdichtheit solcher Rotationspumpen zu erreichen,
ohne daß dabei Neu-oder Umkonstruktionen der bisherigen, über eine Antriebswelle
von einem Elektromotor angetriebenen Rotationspumpen notwendig wäre.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Rotationspumpe
und Elektromotor gemeinsam in einem flüssigkeits
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Behälter eingeschlossen sind, Rus dem die Ansaug- und der Ausiaßstutzen der Rotationspumpe
und die elektrischen Leitungen für den Elektromotor ebenfalls flüssigkeits- und
gasdicht herausgeführt sind.
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Es wird also nicht, wie bereits vorgeschlagen, lediglich die Pumpenkammer
selbst völlig gasdicht abgeschlossen, sondern es wird die gesamte aus Rotationspumpe
und Elektromotor bestehende Einheit vollständig gasdicht gekapselt.
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Dieser Weg schien bislang offensichtlich durch das Vorurteil verbaut
zu sein, daß bei einer solchen Kapselung entstehende Wärme nicht genügend abgeführt
werden könnte. Versuche haben jedoch gezeigt, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung
ohne Schwierigkeiten und über lange Zeiträume hinweg zuverlässig arbeiten kann.
Durch die völlige Kapselung wird dabei erreicht, daß gegebenenfalls aus der Pumpenkammer
austretendes Gas maximal bis in den Behälter gelangen und auch nur dort vorhandenes
Gas bis zu einem begrenzten Umfang in die Pumpenkammer eintreten kann. Spätestens,
wenn sich in dem Behälter ein gleicher Druck aufgebaut hat wie in der Pumpenkammer,
kann kein Gasaustausch zwischen Pumpenkammer und Behälter mehr erfolgen. Es wird
also zuverlässig ein undefinierter Gasaustritt oder -eintritt vermieden, was beispielsweise
für die in Gasprobennehmern durchgeführte Volumenbestimmung und entsprechend für
quantitative Analysen äußerst wichtig ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung
kann sogar gegebenenfalls völlig auf eine Wellendichtung, durch die die Pumpenkammer
abgedichtet werden soll, verzichtet werden, was zu einer zusätzlichen Einsparung
führen würde.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Behälter an einer Seite offen ist, im
Bereich dieser offenen
Seite die Rotationspumpe dergestalt angeordnet ist, daß der Ansaug- und der Auslaßstutzen
aus dieser offenen Seite herausragen, und die offene Seite mit einer Dichtungsmasse
verschlossen ist. Hierbei braucht also lediglich eine bekannte Kombination von Elektromotor
und Rotationspumpe in einen entsprechenden Behälter eingesetzt und dieser dann durch
eine Dichtungsmasse verschlossen werden. Es sind also keinerlei Umkonstruktionen
notwendig, und das Einsetzen der Einheit aus Rotationspumpe und Elektromotor in
einen entsprechenden Behälter und deren Verschließen mit einer Dichtungsmasse ist
äußerst einfach und ohne Schwierigkeiten durchführbar.
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Obgleich, wie bereits erwähnt, nicht unbedingt eine Wellendichtung
für die Antriebswelle der Pumpe notwendig ist, ist in einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, daß die Antriebswelle der Rotationspumpe von einer Wellendichtung
umgeben ist und die Dichtungsmasse zugleich die Rotationspumpe dergestalt gegenüber
der Wellendichtung abdichtet, daß aus der Pumpe austretendes Medium nur auf der
Motorseite aus der Wellendichtung austreten kann. Diese Wellendichtung braucht dabei
also nicht in die Pumpe selbst integriert zu sein, sondern kann zwischen Pumpe und
Elektromotor angeordnet werden, wobei die Dichtungsmasse dann verhindert, daß zwischen
Pumpengehäuse und Wellendichtung Gas austreten kann. Austretendes Gas muß vielmehr
die gesamte Wellendichtung durchströmen, so daß bei dieser Ausgestaltung auch ein
Gasaustausch zwischen Pumpenkammer und Innerem des Behälters äußerst schwierig ist
und weitestgehend verhindert wird. Dabei sind zur Erreichung dieses Zieles keine
zusätzlichen Maßnahmen erforderlich, da die Dichtungsmasse, die sowieso zur Abdichtung
des Behälters verwendet wird, zugleich die Abdichtung zwischen Pumpe und Wellendichtung
herbeiführt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß der Behälter aus einem
handelsüblichen, zylindrischen, becherförmigen Fließpreßteil besteht, an dessen
offener Seite die Rotationspumpe dergestalt gegenüber dem Behälter durch die Dichtungsmasse
abgedichtet und gehalten wird, daß diese auch den seitlichen Zwischenraum zwischen
Behälter und Pumpe bis zu der den gesamten Querschnitt des Behälters ausfüllenden,
zwischen Pumpe und von dieser über die Antriebswelle getragenem Motor angeordneten
Wellendichtung ausfüllt. Zur Erreichung der Gasdichtigkeit ist also hierbei lediglich
ein äußerst billiges, handelsübliches Fließpreßteil, wie beispielsweise ein aus
Aluminium bestehender Kondensatorbecher, notwendig, wobei der Halt der Pumpe und
des Motors in diesem Becher auf einfachste Weise über die Dichtungsmasse erfolgt,
so daß keine zusätzlichen Halteeinrichtungen notwendig sind. Durch die Dichtungsmasse
erfolgt dabei der Ausgleich zwischen dem Außendurchmesser der Pumpe und dem Innendurchmesser
des handelsüblichen Bechers.
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Der relativ großflächige, von der Dichtungsmasse ausgefüllte Raum
sorgt dabei nicht nur für eine extreme Dichtigkeit, sondern auch für einen sehr
guten Halt. Zugleich besorgt dabei die Dichtungsmasse, da sie direkt mit der Wellendichtung
verbunden ist, für eine Dichtigkeit der Wellendichtung gegenüber dem Pumpengehäuse,
so daß ein Gasein-oder -austritt nur durch die Wellendichtung hindurch möglich ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in dem von Motor
und Pumpe freigelassenen Raum des Behälters ein Gasspurenmesser zum Anzeigen von
aus der Pumpe ausgetretenem Gas vorgesehen ist. Durch solche Gasspurenmesser ist
somit anzeigbar, ob Gas aus der Pumpenkammer austritt und ob die gegebenenfalls
vorhandene Wellendichtung beschädigt oder
undicht geworden ist.
Bei entsprechender Anzeige durch die Gasspurenmesser kann dann gegebenenfalls die
Wellendichtung oder auch die gesamte Einheit aus Pumpe und Elektromotor ausgetauscht
werden. Hierdurch kann also zuverlässig vermieden werden, daß auch ein nur geringer
(;aau.tati.e zwischen Behälter und Pumpenkammer auftritt, ohne daß dieser erkannt
und entsprechend berücksichtigt wird.
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Obgleich grundsätzlich Leitungen zu dem Motor und den Gasspurenmessern
aus der offenen Seite des Behälters durch die dort vorhandene Dichtungsmasse hindurch
herausgeführt sein können, ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß in dem Behälter
ein oder mehrere von innen mit einer Dichtungsmasse abgedichtete Öffnungen vorgesehen
sind, durch die elektrische Leitungen für den Motor und gegebenenfalls Leitungen
für den Gasspurenmesser geführt sind. Dabei sind zweckmäßigerweise in die öffnungen
vor der Anbringung der Dichtungsmasse elastische Stopfen eingesetzt, die die durch
sie hindurchgeführten Leitungen umschließen. Derartige Stopfen verhindern, daß die
von innen angebrachte Dichtungsmasse durch die um die Leitungen herum frei bleibenden
Öffnungen nach außen dringen kann. Zugleich werden durch solche Stopfen die Leitungen
elastisch gehalten, so daß sie nicht so leicht brechen können. Derartige Stopfen
sind insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn die Dichtungsmasse für die Abdichtung
des Behälters an seiner offenen Seite und für die Abdichtung der im unteren Bereich
des Behälters vorgesehenen Offnungen aus einer sich verfestigenden Gießmasse besteht.
In diesem Fall kann die flüssige Gießmasse nämlich einfach zur Abdichtung der Öffnungen
für die Leitungen in den unteren Teil des Behälters eingegossen werden, ohne daß
die Gefahr des Ausfließens durch die dort vorhandenen Öffnungen gegeben ist. Auch
für die
Abdichtung der offenen Seite des Behälters ist die Verwendung
einer solchen Gießmasse als Dichtungsmasse vorteilhaft, da ihr Einbringen wenig
Arbeit erfordert und durch das anfänglich freie Fließen der Dichtungsmasse eine
gute Abdichtung und Verbindung zwischen Behälter und Pumpengehäuse und zwischen
Pumpengehäuse und Wellendichtung erreicht wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand
der Zeichnung näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes
Ausführungsbeispiel einer Rotationspumpe. Die selbst nicht im Schnitt dargestellte
Rotationspumpe 1 besitzt einen Ansaugstutzen 2 und einen Auslaßstutzen 3 und wird
über eine Antriebswelle 4 von einem ebenfalls nicht im Schnitt dargestellten Elektromotor
5 angetrieben. Die im Umfang zylindrisch ausgebildete Pumpe 1 und der ebenfalls
zylindrisch ausgebildete Elektromotor 5 sind dabei in einem becherförmigen, zylindrischen,
beispielsweise aus einem handelsüblichen Kondensatorbecher bestehenden Gehäuse 6
dergestalt angeordnet, daß der Ansaugstutzen 2 und der Auslaßstutzen 3 aus der oberen
offenen Seite des Behälters 6 herausragen.
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Zum gasdichten Verschließen des Behälters 6 ist in dessen oberen Teil
eine Dichtungsmasse 7 eingegossen, die die Rotationspumpe 1 auch seitlich umgibt
und für deren nicht nur gasdichte, sondern auch stabile Verbindung mit dem Behälter
6 sorgt, so daß Pumpe 1 und Motor 5 in der vorgesehenen Lage innerhalb des Behälters
durch die Dichtungsmasse 7 gehalten werden. Dabei erstreckt sich die Dichtungsmasse
7 bis hinab zu einer den gesamten Innenquerschnitt
des Behälters
6 ausfüllenden und die Antriebswelle 4 umgebenden Wellendichtung 8 und ist mit dieser
fest verbunden.
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Die Dichtungsmasse 7 sorgt somit dafür, daß aus der Pumpe austretendes
oder in sie aus dem Behälter 6 eintretendes Gas höchstens durch die Offnung der
Wellendichtung 8, durch die die Antriebswelle 4 hindurchgeführt ist, strömen kann.
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Auch bei Undichtigkeit der Wellendichtung 8 ist somit nur ein begrenzter
Austritt von Gas aus der Pumpe 1 in das Innere des Behälters 6 möglich, bis dort
ein gleicher Druck wie in der Pumpenkammer herrscht. Ebenso kann in die Pumpe 1
auch nur in äußerst begrenztem Umfang Gas aus dem Inneren des Behälters 6 eintreten,
falls dort ein größerer Druck als in der Pumpenkammer herrschen und die Wellendichtung
8 nicht mehr voll funktionsfähig sein sollte.
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Zur Herausführung von elektrischen Leitungen ist im unteren Teil des
Behälters in dessen unterer linken Ecke eine Öffnung vorgesehen, die mit einem eine
kleine Innenöffnung aufweisenden elastischen Stopfen 9, der beispielsweise aus Gummi
oder einem anderen geeigneten Material bestehen kann, verschlossen ist. Durch diesen
Stopfen 9 sind die elektrischen Leitungen 10 für den Motor 5 und auch zu im unteren
Teil des Behälters 6 angeordneten Gasspurenmessern 11 hindurchgeführt. Nach Hindurchführung
dieser Leitungen wird dann bei der Montage eine flüssige Dichtungsmasse 12 in den
unteren Teil des Behälters 6 eingegossen und dieser solange entsprechend schräggehalten,
bis sich die Dichtungsmasse 12 verfestigt und die Öffnung samt des darin befindlichen
Stopfens 9 völlig nach außen hin abdichtet.
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Die Gasspurenmesser 11 sind vorhanden, um anzeigen zu können, ob von
der Pumpe 1 durch die Dichtung 8 hindurch Gas ausgeströmt ist. Wird ein solcher
Gasaustritt angezeigt, so ist
dies ein Zeichen dafür, daß in sehr
geringem Umfang Gas aus der Pumpenkammer der Pumpe 1 ausgetreten ist, und daß, wenn
ein solcher begrenzter Gasaustritt nicht tolerierbar ist, die Wellendichtung 8 bzw.
die gesamte Einheit ausgetauscht werden muß.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt ist. So können Pumpe, Motor und Behäl- r auch andere Ausgestaltungen,
beispielsweise andere Formen, aufweisen oder in anderer Weise zueinander angeordnet
sein. Ebenso ist es mit der erfindungsgemäß ausgebilden Pumpe nicht nur möglich.
unter gasdichten Bedingungen Gasströme zu fördern. Die Pumpe ist vielmehr auch dann
mit Vorteil einsetzbar, wenn entsprechende Flüssigkeitsströme gefördert werden sollen,
bei denen ein Flüssigkeitsverlust oder auch ein Gasein- oder -austritt nicht tolerierbar
ist. In diesem Fall können dann statt der Gasspurenmesser Flüssigkeitsanzeigesonden
verwendet werden.