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Halterung für Längselemente mit Abdichtwirkung
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Halterung nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Sehr häufig ergibt sich die Notwendigkeit, Längselemente,
längliche Röhrchen, Kabel 0. dgl. durchführend zu lagern und dabei möglichst gleichzeitig
abzudichten; so ist es beispielsweise auf elektroanalytischem Gebiet erforderlich,
Elektroden beliebiger Ausgestaltung, auch Kombinationselektroden, die üblicherweise
aus einem Glasröhrehen, gefüllt mit einem Elektrolyten und einem elektrischen i#eiter,
und aus einem hinteren Kabelabgang, vorzugsweise Steckanschluß bestehen in offene
Behältnisse, in Durchflußkammern u. dgl. eintauchen, etwa um ionenselektive Messungen,
Redox-Potentialme ssung, zur Leitfähigkeitsmessung, zur Messung von gelöstem Sauerstoff
und anderen Messungen im elektrochemischen Bereich vorzunehmen. Ein solches Eintauchen
erfordert gleichzeitig auch ein Abdichten des Elektrodenschaftes, um sicherzustellen,
daß beispielsweise die Meßflüssi;keit oder in dieser enthaltene aggressive oder
auch toxische Stoffe nicht in den Lager- r)der !falterungsbereich
eindringen
und dort gegebenenfalls Zerstörungen hervorrufen oder auch nur verfälschend auf
das Meßergebnis einwirken.
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Es ist üblich und daher eine bekannte Maßnahme, zur Halterung beispielsweise
solcher Elektroden oder auch der von diesen Elektroden ausgehenden Kabelzuführungen
eine Basisscheibe vorzusehen, die eine entsprechende Anzahl von Durelibohrungen
aufweist, um jeweils separat eingesetzte Elektroden aufzunehmen; eine Abdichtung
erzielt man dadurch, daß in diesen Durchbohrungen Dichtmittel, beispielsweise nach
Art und Aufbau beh.lnnter Stopfbuchsen vorgesehen sind, so daß der Elektrodenschaft
beim Anziehen der einzelnen Stopfbuchsen jeweils abgedichtet wird.
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Die mit der jeweils erforderlichen Anzatil von Elektroden beispielsweise
ausgerüstete Basisscheibe wird dai#n selbst wieder in eine rohrförmige Schutzhalterung
eingesetzt und an dieser so befestigt, daß jedenfalls die Elektrodenspitzen rriit
der Meßflüssigkeft in Berührung kommen und in diese eintaucilæn. Die Befestigung
in der Schutzhalterung erfolgt üblicherweise durch Einschweißen, Verschrauben auch
Einkleben mit der Notwendigkeit, (lal3 die Basisscheibe in der lichten Rohröffnung
der Schutzhalterung praktisch bündig sitzen muß, damit ein Abdichten möglich ist,
und der späteren Folge, daß nachträgliche Änderungen an dem Aufbau, auch zu Wartungs
- oder Reinigungszwecken, praktisch nicht möglich sind bekannten wegen der festen
Verbindung oder Verschraubung. Nachteilig ist bei der Halterung noch, daß jede einzelne
Elektrode in der Basisscheibe für sich separat befestigt werden nlul was aufwendig
ist und daß
die rohrförmige Schutzhalterung zur /\ufrlahlIle der
Basisscheibe üblicherweise eine Abschulterung aufweisen muß, in welche die Basisscheibe
eingesetzt werden muß. Es sind daher Manipulationen an der Schutzhalterung, etwa
ein Ablängen, ein Richten o. dgl.
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nicht möglich, da die Teile dann nicht mehr zusammenpassen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen
und eine Halterung für Längselemente, insbesondere Elektroden, Kabel o. dgl. zu
schaffen, die mit wenigen Handgriffen an beliebigen Rohrenden montiert werden kann,
ohne daß Kleb-oder Schweißarbeiten notwendig sind, die sicher sitzt und insgesamt
ein wandfrei gegen die Meßflüssigkeit abdichtet und ferner so ausgebildet ist, daß
eine Demontage gegebenenfalls problemlos durchgeführt werden kann.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Halterung löst diese Aufgabe
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den besonderen Vorteil,
daß durch eine einige Manipulation gleichzeitig sowohl sämtliche Elektroden, falls
mehrere in die Halterung eingesetzt werden sollen, in der Halterung als auch die
Halterung selbst in dem umgebenden Rohr schnell und sicher und ohne Montageaufwand
zuverlässig und einwandfrei abgedichtet fixiert werden können.
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Vorteilhaft ist ferner, daß sämtliche in die halterung eingeführten
Elektroden bei der Fixierung jeweils mit gleichem und auf die einzelne Elektrode
von allen Seiten gleichllcißig einwirkendem Dichtdruck
erfaßt und
lagefixiert werden, wobei gleichzeitig eine identische Abdichtung und Lagefixierung
in dem die Halterung umgebenden Rohr mit Bezug auf die Halterung selbst erreicht
wird. Nach dem Festziehen eines zentralen Verriegelungs- und Preßmechanismus, also
durch eine einzige Manipulation, sitzen sowohl die jeweilige Anzahl von Elektroden
fest und abgedichtet in ihren Durchführungsöffnungen als auch die gesamte Halterung
in der umgebenen Rohrwandung, ebenfalls abgedichtet und unverrückbar gelagert.
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Von besonderem Vorteil ist noch, daß die erfindungsgemäße Fixierung
und Abdichtung auch durch gegebenenfalls nicht einwandfreie oder nicht genau aufeinandçrpassende
Oberflächen, durch Grate, Scharten oder Rauhigkeiten in keiner Weise beeinträchtigt
wird und auch geringe Abmessungsunterschiede problemlos ausgeglichen werden.
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Dennoch läßt sich durch Aufdrehen des von einer zentralen Verschraubung
gebildeten Preßmechanismus gleichzeitig die Halterung aus ihrem Rohrsitz und, falls
gewünscht, auch die Elektroden aus der Halterung wieder lösen, was erwünscht sein
kann, wenn weitere Elektroden einzusetzen sind, oder auch nur aus Wartungs- und
Inspektions zwecken.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht noch darin,
daß der Einsatz der Halterung in ein jeweiliges Rohrende, welches auch als Schutz-
oder Trägerrohr für die Halterung bezeichnet werden kann, problemlos möglich ist,
da das Rohrende
selbst keine besonderen Ausbildungsformen für die
Aufnahme der Halterung aufzuweisen braucht, beispielsweise also keine Abschulterungen,
Anfasungen 0. dgl. Es ist lediglich noch ein glattes Rohrende erforderlich, welches
daher auch die Bearbeitung der Einsatzrohre an Ort und Stelle möglich macht, beispielsweise
Ablängen u. dgl., ohne daß hierdurch die Befestigungsmöglichkeiten für die Halterung
mit ihren Elektroden verlorengehen.
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Ein weiterer Vorteil besteht schließlich noch darin, daß die in die
Halterung eingesetzten Elektroden niellt nur wie bisher beispielsweise bei der Verwendung
von O-ItinSibdic!attlngen auf einer sehr schmalen Ringfläche vergleichsweise einem
hohen radialen Druck unterworfen werden, sondern die Druckwirkung ausgeglichen über
eine wesentlich größere Fläche erfolgt, so daß einerseits die Gefahr einer Zerstörung
der Elektroden, also des länglichen Elektrodenglaskörpers wesentlich verringert
ist und zum anderen auch die Einwirkung der durch die Klemmung hervorgerufenenReibungskräfte,
die letztlich für die sichere Halterung und Abdichtung des Elektrodenschaftes verantwortlich
sind, auf eine wesentlich größere Ringfläche einwirken können und daher auch bei
geringerem Druck eine sicherere Fixierung erzielt werden kann.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Halterung möglich.
Besonders vorteilhaft ist der Umstand, daß in die Halterung eine beliebige Anzahl
von Elektroden mit ihren Elektrodenschäften eingesetzt werden kann, wobei
die
jeweils zu fixierenden Elektroden, im allgemeinen Fall also die Längselemente, stets
außermittig durch jeweils fluchtende Öffnungen in den beiden Spannplatten und der
Dichtplatte geführt sind, während der P#eßmechanismus zentral als Verschraubung
wirkt, Dabei sind die Durchführungsöffnungen in den beiden Spannplatten zur Aufnahme-
einer nachträglich bestimmbaren Anzahl von Meßelektroden offen, während zu Abdichtzwecken
die Dui.chführungsöffnungen in der elastomeren Dichtplatte, die nicht benötigt werden,
bis zur Endmontage durch eine dünne Zwischenhaut oder eine Membran verschlossen
sind, zur Montage und zum Einführen der Elektroden aber leicht durchstoßen und Elektroden
in diese eingesetzt werden können. Als Werkstoff für die Memm- und Dichtplatte kommt
jedes geeignete, möglichst weiche elastomere oder gummiartige Material in Frage,
welches eine gute Beständigkeit gegen die Einwirkung von Chemikalien oder sonstige
zerstörerische Einwirkungen zeigt.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Bescllreibung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 in einer auseinandergezogenen Seitenansicht eine
Ausführungsforin der erfindungsgemäßen halterung mit lediglich einer in eine durchlaufende
Durchführungsöffnung eingesetzten Elektrode, Fig. 2 eine Draufsicht von unten, Fig.
3 die erfindungsgemäße Halterung im Längsschnitt im endmontierten Zustand, wobei
auch nur wieder eine einzige eingesetzte Elektrode sichtbar ist, sowie
Fig.
4 eine Gesamtdarstellung, teilweise im Schnitt, die auch Befestigungsmöglichkeiten
für das Itohr und eine hintere Kabeldurchführung enthält.
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Beschreibung der Ausführungsbeispieie Der Grundgedanke vorliegender
Erfindung besteht darin, zwischen zwei über einen zentralen Preßmechanisnlus zusammendrückbaren
starren Außenplatten, die im folgenden als erste und zweite Spannplatten bezeichnet
werden, eine elastomere Schichtung oder elastoniere Dichtplatte anzuordnen, mit
einer solchen Anzahl von aufeinander ausgerichteten und somit fluchtenden Bohrungen
oder Durchführungen durch Spannplatten und Dichtplatte, daß außermittig, beispielsweise
in gleichmäßiger Winkelverteilung Aufnahmebohrungen oder Durchführungen für Elektrodenschäfte,
Kabel o. dgl. gebildet sind, die durch die radiale Aufweitung oder Verlagerung der
elastomeren Dichtplatte bei Ausübung einer axialen Druck- oder Preßwirkung auf die
beiden Spannplatten unverrückbar, sicher und abdichtend gelagert sind. Dabei gehört
es noch zum erfindungsgemäßen Grundgedanken, daß durch die Druckwirkung der Spannplatten
auf die mittlere Dichtplatte diese in jeder radialen Richtung ausgeweitet wird,
also auch um ihren peripheren Außenumfang, was dann gleichzeitig die Möglichkeit
bietet, die gesamte Halterung mit den eingespannten und abgedichteten Elektroden
wiederum einzig durch die zentral ausgeübte Preßwirkung in einem umgebenden Rohr
zu lagern und abgedichtet zu halten.
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In der Fig. 1, in welcher lediglich die Halterung ohne umgebendes
Rohr in einem auseinandergezogenen Zustand dargestellt ist, ist eine erste Basis-
und Spannplatte mit 10 und eine zweite Zentrier-und Spannplatte mit 11 bezeichnet.
Zwischen beiden befindet sich eine elastomere Scheibe oder Platte 12. Alle drei
übereinandergestapelten Scheiben oder Platten 10, 11, 12 sind zur Bildung von abdichtenden
Durchführungen oder Lagerungen für Längselemente, vorzugsweise für Elektroden und/oder
Kabel im peripheren Bereich mit Öffnungen oder Bohrungen 10a, lOb, 10c; lla, llb,
llc und 12a, 12b, 12c versehen, die, wenn sie fluchtend aufeinander ausgerichtet
sind, das Durchstecken des Schaftes 13 beispielsweise einer Elektrode 14 ermöglichen,
auf die im folgenden ausschließlich noch Bezug genommen wird, obwohl die spezielle
Art der aufzunehmenden und abzudichtenden Längselemente nicht auf Elektrodenschäfte
beschränkt ist.
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Gehalten werden die Platten 10, 11 und 12 von einem zentralen Preßmechanismus,
der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine durch mittige Aufnahmebohrungen
10d> lid, 12d geführte Schraube oder Schraubbolzen 15 sein kann. Die elastoi
vere mittlere Scheibe 12 ist vorzugsweise von einer Dicke in der Größenordnung der
Dicke auch der beiden Spannplatten und besteht aus einem Material, welches grundsätzlich
als Elastomer, Kautschuk, Gummi oder Synthesekautschuk so beschaffen ist, daß sich
bei axialer Druckeinwirkung eine radiale Ausweitung in allen Richtungen symmetrisch
ergibt. Bevorzugt ist ein sehr weichgummiartiger nachgiebiger Stoff von nahezu schaurlligem,
jedoch nicht permeablem Charakter, der bei
gleichmäßiger axialer,
abgestützter Druckeinwirkung ein symmetrisches radiales Fließvermögen aufweist und
einerseits sehr weich und formlos, andererseits aber zeagen gen Chemiekalieneinwirkungen
beständig ist. Bevorzugt wird ein unter der Bezeichnung Norsorex erhältliches, mit
Teflon gemischtes Synthesekautschukmaterial verwendet.
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Um auf die beiden äußeren Spannplatteii 10 und 11 eine axiale Druckwirkung
zu erzeugen, würde es genügen, den Schraubbolzen 15 mit einer auf der anderen Seite
aufgesetzten Mutter anzuziehen; hierdurch ist die erfindungsgemäße Grundforderung
schon verwirklicht; bevorzugt und speziell ausgerichtet auf das bevorzugte Anwendungsgebiet
der Elektrodenlagerung ist für die in Fig. 1 dargestellte halterung noch ein Druckrohr
16 auf das Ende des Schraubbolzens 15 aufgesetzt, auf welches Druckrohr wiederum
eine äußere Betätigungs-Schraubplatte 17 einwirkt. Gewindernißi g in Eingriff müssen
daher miteinander lediglich stehen der Endbereich des Schraubbolzens 15 - und auch
nur in diesem Bereich ist die Anordnung eines Gewindes an diesem sinnvoll - und
die zentrale T3ollrung 17d der Schraubplatte 17.
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Die Elemente 16 und 17 dienen einer sinnvollen Abstandshalterung zu
den empfindlichen, da üblicherveise gläsernen Elektrodenschäften; hierdurch wird
eine Manipulation, nämlich das Anziehen des Schraubbolzens 15 und das Verspannen
der Dichtscheibe 12 zwischen den beiden Spannplatten 10 und 11 möglich, ohne daß
hierdurch bei nacitlässigem Hantieren Beschädigungen an den Elektrodenschäften auftreten
können.
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Die Anzahl der peripher umlaufend in die Halterung einsetzbaren Elektroden
oder durchziehbaren Kabel ist beliebig; bevorzugt kann beispielsweise die in Fig.
2 gezeigte l#reier-Anordnung sein, so daß eine Halterung jeweils drei Elektroden
aufnehmen, sichern und abdichten kann. Es ist aber auch möglich, nur eine oder auch
eine größere Anzahl von Durchführungen vorzusehen; legt man sich auf eine vorgegebene
Anzahl zur Schaffung einer Mehrfachhalterung fest, dann ist es in einer bevorzugten
Ausgestaltung vorliegender Erfindung sinnvoll, jedenfalls in der Dichtplatte 19
die Durchführungen anzuordnen, aber nicht völlig zu durchbrechen, sondern, wie in
Fig. 1 bei 18 angedeutet, Mittig oder randseitig eine Restverschlußhaut oder eine
Membran noch stehenzulassen, die beispiels weise zwischen 2 und 3 mm Dicke betragen
kann bei einer Gesarntdicke der Dichtscheibe von etwa 6 oder 7 min und die dann,
je nachdem, wieviele Durchführungen bei der Endmontage benötigt werden, mit einem
entsprechenden Instrument, Schraubenzieher o. dgl., ausgeschnitt durchstoßen wird,
so daß auch an diesen Stellen Elektroden noch eingesetzt werden können. Die primär
vorhandene Verschlußmembran 18, vorzugsweise über sämtlichen vorgesehenen Durchbrechungen
in der Dichtplatte 12 sichert jedenfalls die Dichtigkeit der Mehrfachhalterung auch
dann, wenn nicht alle Durchführungen mit Elektroden besetzt sind.
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Ein besonderer weiterer Vorteil vorliegender halterung wird erkennbar
in der Querschnittsdarstellung der It'ig. 3, die darauf beruht, daß, wie allgelllein
üblicll, die halterung mit den in ihr schon eingeschobenen Elektroden selbst nochmals
in ein urn umgebendes
Rohr 19, welches in Fig. 3 lediglich gteslrichelt
angedeutet ist, eingeschoben wird, wobei dieses kohr .~>owoiil äußere Lagerfunktionen
als auch Schutzfunktionen für die halterung übernehmen kann und selbst dann in geeigneter
Weise im Bereich der zu untersuchenden Behältnisse oder Durchflußkammern angeflanscht,festgeschraubt
oder sonstwie angeordnet wird. In diesem Zusammenhang sei im übrigen darauf hingewiesen,
daß in den Zeichnungen die Halterung mit den Elektrodenspitzen nach oben dargestellt
ist; es versteht sich, daß es die Elektrodenspitzen siiid, die in der Endposition
in die Meßflüssigkeit jeweils eintauchen, so daß die Endmontage in der umgedrehten
Position, so wie in der Darstellung der Fig. 4 gezeigt, erfolgt.
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In Fig. 3 ist die Halterung 20 bis zur Auflage der oberen Spannplatten
in das äußere umgebende Lager rohr 19 eingeschoben; es ist aber auch möglich, daß
die halterung mit ihrer in der Darstellung der Zeichnung oberer #i)annt)latte 11
bündig mit dem Rohr abschließt oder in das umgebenc3elJa,gerrohr 19 auch mit der
Spannplatte 11 vollständig eingeschoben ist. Das Rohr 19 kann eine beliebige glatte
innen und Außenfläche haben; die Endmontage geschieht dann so, daß obere und untere
Spannplatten zusammengeführt und die jeweilige Anzahl von Elektrodenschäften in
die Durchführungen eingesetzt werden; anschließend wird die so ausgerüstete Halterung
20 mindestens so weit in das Rohr eingeschoben, daß der Außenrand der Dichtplatte
12 von der Rohrwandung überdeckt ist. Zieht man anschließend die Schraubplatte 17
in der Drehrichtung des Pfeiles A an, dann verspannt sich das Ganze zunehmend und
die elastomere Masse der Dichtplatte 12 entwickelt immer stärker die Tendenz, sich
radial überall
auszuweiten und jeden freien Raum zu besetzen. Es
kommt daher, wie in Fig. 3 anzudeuten versucht ist, zu einer, wie es sich lersteht,
im übrigen symmetrischen radialen Druckwirkung sowohl nach innen, also um die Elektrodenschäfte
herum, wie in Fig. 3 bei 21 angedeutet, als auch nach außen, wie bei 22 gezeigt.
Je stärker also der Preßmechanismus angezogen wird, umso stärker verankert sich
die Halterung unter absoluter Dichtwirkung an der Innenwandung des Rohres 19 und
werden die eingesetzten Elektrodenschäfte unter Dichtwirkung von der elastomeren
Zwischenplatte 12 gehalten, wobei sich für die Elektrodenschäfte durch die nach
oben und unten weitergeführten Bohrungen der Spannplatten auch ein sicherer Schutz
gegen Verkanten oder gegen Schrägbewegungen ergibt.
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Falls gewünscht, kann die Schraubplatte 17, wie bei 17a angedeutet,
ebenfalls noch auf die Spitzen der Ek>ktrodenschäfte ausgerichtete Bohrungen
aufweisen - ausgerichtet durch ein entsprechend gefühlvolles Weiterdrehen beim Anziehen,
bis die Fluchtung erreicht ist -so daß bei engeren Verhältnissen durch diese Öffnungen
17a ... die Meßflüssigkeit störungsfrei die LE;lektro(len imspükn kann.
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Man erkennt, daß die weichfließenden Elastc,mereigens chaften der
Dichtplatte 12 die Abdichtung unabhängig von der jeweiligen Beschaffenheit der Innenfläche
des Rohrs 19 oder der jeweils zugeordneten Außenflächen der Elektroden vornehmen;
Grate, Scharten o. dgl. werden überdeckt und unwirksam gemacht. Ferner versteht
es sich, daß die Halterung 20 in jedes beliebige, annähernd die
Durchmesserabmessungen
der lIalterullg innen aufweisende Rohrende eingeschoben werden kann, ohne daß das
Rohrende selbst bestimmte Eigenschaften wie Abs chulte runge n> gute Verklebbarkeit
u. dgl. aufzuweisen braucht; es ist daher problemlos auch eine Nachbehandlung der
Rohre anläßlich der Endmontage möglich.
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Die elektrische Weiterführung der mittels der Elektroden gewonnenen
Meßdaten erfolgt über eine bei 23 lediglich angeordnete Kontaktsteckverbindung über
Kabel 24 und es versteht sich und stellt eine vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender
Erfindung dar, dann beispielsweise am anderen Ende des Rohres eine ähnliche Halterung
20' zur Lagefixierung und Durchführung auch der Kabel vorzusehen, lediglich mit
dem Unterschied, daß die l)urehführungen keine Elektrodenschäfte aufnehmen, sondern
die Kabel lagern und auch ordnungsgemäß abdichten. Eventuellen Durehme sserunterschie
den kann, falls keine speziellen, in den Abmessungen der Durchführungen geänderten
Halterungen verwendet werden sollen, durch das Aufschieben von zusätzlichen Tüllen
auf die Kabel im Bereich der Durchführungen begegnet werden.
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Die erfindungsgemäße Halterung ermöglicht jederzeit ein Lösen der
Verbindungen und Anschlüsse, eine Entnahme der Halterung aus dem Rohrende und der
Elektroden aus ihren Durchführungen, einen Ersatz der Elektroden, eine Inspektion
o. dgl., wobei sich durch die Entnahme ein freier Arbeitsraum ergibt und man nach
allen Seiten vollen Durchgang hat. Besonders vorteilhaft ist, daß die sonst stets
notwendigen Verklebungen oder Verschweißungen nicht durch normalerweise zerstörerischen
Eingriff beseitigt werden müssen.
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Die Darstellung der Fig. 4 zeigt schtiel3lich eine Komplettdarstel
lung mit in dem umgebenden Lagerrohr 19' eingebauter Halterung 20 mit dem weiter
vorn schon beschriebenen Aufbau, also einem abstandverlängernden Zwischenrohr 16
und der Betätigungs-Schraubplatte 17, die zusammen mit der äußeren Spannplatte 11'
aus dem Rohr 19' herausragen. Eine eingesetzte Elektrode ist bei 14' angedeutet.
Das tragende Lagerroi#r ist mit zwei Schnappschellen 25 zur äußeren Befestigung
des Lagerrohrs im Bereich und mit einer Bundbuchse versehen; des Einbauortes ausgerüstet/
man erkennt auch, daß am rückwärtigen Ende einer weiterführenden Rohrabbiegung 26
für die Kabeldurchführungen und deren Abdichtung, eine vergleichbare Halterung 20'
vorgesehen ist, lediglich mit dem IJnterschied, daß hier auf das Abslandsrohr 16
sowie auf die Schraubplatte 17 verzichtet ist und eine Verschraubung, üblicherweise
in Form einer Hutmutter 27 direkt auf die äußere, hier wieder einer den Rohrabschluß
hinausragende und bündig auf die äußere Rohrkante aufgesetzte Spannplatte 11' aufgeschraubt
und angezogcii ist.
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