JP4588962B2 - 被測定ガス用ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、ポンプケーシングと、該ポンプケーシング内に配置されたポンプ室とを備えた被測定ガス用ポンプであって、ポンプ室が作業ダイヤフラムにより閉鎖されており、該作業ダイヤフラムが、コンロッドまたはこれに類する昇降機構を介してクランク伝動装置に駆動結合しており、さらにポンプケーシングの上側の領域に、特にポンプヘッドに配置された加熱装置と、少なくともポンプヘッドに被さった断熱部とが設けられており、該断熱部が主として断熱ケーシングにより形成されており、該断熱ケーシングの内壁が、ガス断熱層を形成するために、ポンプヘッドに対して間隔を置いて配置されている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式のポンプは高温の被測定ガスを圧送するために働く。この被測定ガスの温度は、できるだけ取出し状態のまま維持されることが望ましい。分析ガス成分の凝縮、測定結果の誤謬が回避されることが望まれる。このような高温ガスポンプにおいて、測定したい被測定ガスと接触する領域を、たとえば被測定ガスの取出し箇所により規定された温度に保持するためには、ポンプヘッドに加熱装置が設けられている。この加熱装置により、ポンプ室の領域において被測定ガスの温度が低下することを阻止するか、または少なくとも抑制しようとしている。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許第４３２２２７２号明細書により、ポンプヘッドを取り囲む熱伝導性の鐘形体（Ｇｌｏｃｋｅ）、または熱伝導接続された断熱鐘形体（Ｉｓｏｌｉｅｒｇｌｏｃｋｅ）を設けることが知られている。
【０００４】
これにより、確かにポンプヘッドの領域における温度分布の、ある程度の均一化が得られるが、しかし相変わらず比較的高い放熱と、ひいては相応する損失とが生ぜしめられる。
【０００５】
したがって、ポンプヘッドを有するポンプ上側部分に、フード状の断熱部が被さった被測定ガス用ポンプも既に提供されている（ドイツ連邦共和国実用新案第８６０２７８７号明細書参照）。この断熱部は、下方へ向かって開いたポットの形状を有している。断熱部とポンプ上側部分との間には、半径方向においても、上方に向かって軸方向においても、不断のスペーサ室が設けられており、このスペーサ室は、断熱性の空気室を区画している。こうして、前公知の被測定ガス用ポンプでは、たしかに過剰の放熱が回避されるが、しかし前公知の被測定ガス用ポンプのポンプ上側部分の領域における均一な熱分布は達成されない。
【０００６】
本発明の課題は、ポンプヘッドから外部への放熱を一層減少させ、かつポンプヘッドの領域における均一な温度分布を改善することである。
【０００７】
この課題を解決するために本発明によれば、断熱ケーシングが熱線反射性の反射層を有していることが提案される。この熱線反射性の反射層により、断熱部の断熱作用は一層改善され、外部への望ましくない放熱は減少される。
【０００８】
断熱ケーシングの内壁が、有利にはグラスファイバ材料またはこれに類する耐熱性の材料から成る断熱性の層を有していると有利である。この層は、前記空気・中間断熱層および熱線反射性の反射層と組み合わされて、特に良好な断熱を生ぜしめる。
【０００９】
本発明の別の有利な改良形では、断熱ケーシングの内壁が、熱線反射性に形成されているか、または断熱性の層が内側にこのような反射層を保持している。したがって、反射層は、断熱ケーシングの構成に応じて、断熱ケーシングの内側に直接に設けられているか、あるいは場合によっては付加的に設けられた断熱性の層の内側に設けられていてもよい。
【００１０】
本発明の特に簡単で有利な実施態様では、熱線反射性の反射層が、高光沢研磨された特殊鋼から成っている。
【００１１】
断熱ケーシングが、サンドウィッチ状に形成されていると有利である。この場合、断熱ケーシングの内側には、ポンプヘッドに対して間隔を置いて保持された、有利には特殊鋼から成る金属フードが設けられており、次いで外側へ向かって耐熱性の断熱層と、外層として、有利にはプラスチックから成る断熱性の層とが設けられている。
【００１２】
断熱ケーシングのこのような構造に基づき、内側ではポンプの高い運転温度においても良好な耐熱性が得られると同時に、極めて良好な断熱値および良好な形状安定性も得られる。
【００１３】
本発明のさらに別の有利な構成では、断熱ケーシングが少なくともポンプヘッドを前後左右上下の全ての側で取り囲んでおり、この場合、少なくとも吐出管路、吸入管路およびコンロッドのためにそれぞれ貫通開口が設けられている。このことによって、ポンプヘッドを実質的に包囲する断熱部が形成されている。
【００１４】
ポンプヘッドの領域に設けられた加熱装置により、ダイヤフラム側のコンロッドヘッドが加熱され、ひいてはコンロッドを介してクランク伝動装置が加熱され、この場合、特にコンロッド軸受けが損傷を受けてしまうという望ましくない副次的効果が生ぜしめられる。
【００１５】
しかもこの副次的効果は、ガス断熱層によりポンプヘッドを特に有効に断熱した場合に限って、増幅されて現れる。ポンプヘッドからクランク伝動装置へのこのような熱伝達を減少させるためには、ダイヤフラム側のコンロッドヘッドとクランク伝動装置との間の駆動・伝達領域に、一方ではコンロッド長手方向で互いに間隔を置いて配置されかつ周方向で互いにずらされた、熱伝導率を減少させる複数の貫通孔が設けられており、他方では放熱のために少なくともクランク伝動装置近傍の領域に表面積拡大部が設けられている。
【００１６】
これらの簡単に実現され得る手段の組合せにより、コンロッド軸受けの温度は有効に減じられ、ひいては耐用年数も相応に延長される。側方で互いに間隔を置いて配置されかつ周方向でずれされた複数の貫通孔により、コンロッドの熱伝達横断面は減じられるが、これらの貫通孔の長手方向ずれに基づき、強度は極めて僅かにしか減じられない。コンロッドの、クランク伝動装置近傍の端部にまだ発生する熱は、最終的に、この端部に設けられた表面積拡大部により周辺環境へ有効に導出され得る。
【００１７】
この場合、表面積拡大部としては、冷却リブが設けられていると有利である。これらの冷却リブは、クランク伝動装置近傍の、コンロッド軸部を収容しているコンロッドヘッド、特にこのコンロッドヘッドの円錐形の移行領域に配置されている。冷却リブによる冷却は、クランク運動または偏心体運動により特に有効となるので、特にコンロッドヘッドの領域における高い温度にもかかわらず、コンロッド軸受けおよびその周辺部の、高められた熱負荷は実質的に生じなくなる。
【００１８】
本発明のさらに別の有利な構成では、互いに隣接した前記貫通孔が、周方向で９０゜だけ互いにずらされていて、有利には直径よりも短い中心間距離を有している。コンロッドの長手方向で見て前記貫通孔をこのように互いに側方にずらすことにより、前記貫通孔は確かに互いに移行し合い、これによりこの領域においても特に良好な通気と冷却とを生ぜるが、コンロッドの強度は十分に維持される。
【００１９】
場合によっては、クランク伝動装置近傍のコンロッドヘッドに、有利には前記冷却リブとコンロッド軸受けとの間の領域で、熱伝導率を減少させ、かつ／または特に隣接して配置された前記冷却リブへの熱の導出のために１つまたは複数の貫通孔が設けられていてよい。これにより、一方では熱伝導性の横断面が減じられ、他方ではこれらの貫通孔により空気循環とひいては熱導出とが達成され得る。さらに、熱を前記冷却リブへ的確に案内することが促進される。
【００２０】
コンロッド、つまりコネクティングロッドは鋼、特に特殊鋼から成っていると有利である。特殊鋼は、コンロッドのために従来汎用されているアルミニウムに比べて、熱伝導率が小さいと同時に良好な強度特性を有しているという利点を有している。
【００２１】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例を詳説する。
【００２２】
図１に示した被測定ガス用ポンプ１は、ポンプケーシング２と、このポンプケーシング２内に配置されたポンプ室３とを有している。ポンプ室３は、一方ではポンプヘッドカバー４により、他方では作業ダイヤフラム５とコンロッドヘッド６とによりそれぞれ閉鎖されている。作業ダイヤフラム５は、外縁側ではポンプヘッドカバー４と環状のケーシング部分７との間に、中央部ではコンロッドヘッド６にそれぞれ緊締されていて、コンロッドヘッド６に結合されたコネクティングロッド、つまりコンロッド８を介してクランク伝動装置９に結合されている。
【００２３】
この被測定ガス用ポンプは、ポンプヘッド１０内に加熱装置を有する加熱されたポンプである。これにより、ポンプヘッドを必要に応じて数１００℃にまで加熱することができる。
【００２４】
断熱のためには断熱ケーシング１３が設けられている。この断熱ケーシング１３の内壁１５は、ガス断熱層１４を形成するためにポンプヘッド１０に対して間隔を置いて配置されている。
【００２５】
本実施例では、断熱ケーシング１３の内壁１５が付加的に、有利にはグラスファイバ材料から成る耐熱性の断熱層１６を備えている。この断熱層１６の内面は、ポンプヘッド１０に対して間隔を置いて配置された内壁１５を形成する。
【００２６】
断熱ケーシング１３の内壁１５は、熱線反射性の反射層を備えており、これにより断熱性が全体的にさらに改善される。
【００２７】
この反射層は、特に高光沢研磨された、有利には特殊鋼から成る反射層により形成されている。断熱層１６が設けられていない場合は、この反射層が断熱ケーシング１３の内面に直接に被着されていても良い。
【００２８】
また、断熱ケーシング１３を、サンドウィッチ状に形成することも可能である。この場合、断熱ケーシング１３の内側には、ポンプヘッド１０に対して間隔を置いて保持された、有利には特殊鋼から成る金属フードが設けられており、続いて外側へ向かって耐熱性の断熱層１６と、外層として断熱性のプラスチック層とが設けられており、そしてこのプラスチック層が断熱ケーシング１３の外側のフードを形成する。
【００２９】
図１から良く判るように、断熱ケーシング１３は少なくともポンプヘッド１０を前後左右上下の全ての側で取り囲んでおり、この場合、少なくとも吐出管路、吸入管路およびコンロッド８のために貫通孔が設けられている。
【００３０】
ポンプヘッド１０からコンロッド８を介してクランク伝動装置９へ熱が伝達されることが、コンロッド軸受けにとって不都合となる程度に行われることを防止するために、駆動・伝達部の領域には、クランク伝動装置９への熱伝達を減少させる手段が設けられている。
【００３１】
熱伝導率を減少させるためには、コンロッド長手方向で互いに間隔を置いて配置されかつ周方向で互いずらされた複数の貫通孔１１が設けられている。図２に示した拡大図から良く判るように、互いに隣接した貫通孔１１が、周方向で９０゜だけ互いにずらされていて、しかも両貫通孔１１の中心間距離が孔直径よりも小さく形成されている。したがって、両孔通路は互いに接続されている。これにより、一方ではコンロッド８の熱伝導率が減じられており、他方では貫通孔１１が良好な通気性、ひいては熱導出を促進する。両貫通孔１１が互いにずらされ、かつ両貫通孔１１の通路が互いに接続されていることにより、熱伝導率の低減が達成されかつ放熱が高められたにもかかわらず、なお良好な強度値が得られる。
【００３２】
本実施例では、互いに隣接した２つの貫通孔１１が設けられている。しかし、コンロッドの長さに応じて、２つよりも多い貫通孔１１が設けられていても良い。
【００３３】
放熱のためには、少なくともクランク伝動装置近傍の領域に、冷却リブ１２による表面積拡大部が設けられている。これらの冷却リブ１２は、本実施例ではクランク伝動装置近傍のコンロッドヘッドの円錐形の移行領域に配置されている。これによって、この領域における効果的な放熱が達成される。このことは、有利には冷却リブ１２とコンロッド軸受けとの間に１つまたは複数の別の貫通孔１１ａを設けることにより、さらに助成され得る。貫通孔１１ａは、図１において矢印で示したように、互いに隣接した冷却リブ１２への熱案内も行われ、ひいては放熱が実施されるように配置されている。
【００３４】
減じられた熱伝導率と、高められた放熱能力との組合せに基づき、ポンプヘッド１０とクランク伝動装置９との間の熱伝達路において、著しい温度低下が得られるので、ポンプヘッド１０の領域における高い運転温度にもかかわらず、コンロッド軸受けでは、コンロッド軸受けにとって不都合でない通常の運転温度しか生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 被測定ガス用ポンプの縦断面図である。
【図２】 コンロッドの部分図である。
【図３】 貫通孔の領域における、コンロッドの横断面図である。

Claims (11)

1. ポンプケーシングと、該ポンプケーシング内に配置されたポンプ室とを備えた被測定ガス用ポンプであって、ポンプ室が作業ダイヤフラムにより閉鎖されており、該作業ダイヤフラムが、コンロッドまたはこれに類する昇降機構を介してクランク伝動装置に駆動結合しており、さらにポンプケーシングの上側の領域に、特にポンプヘッドに配置された加熱装置と、少なくともポンプヘッドに被さった断熱部とが設けられており、該断熱部が主として断熱ケーシングにより形成されており、該断熱ケーシングの内壁が、ガス断熱層を形成するために、ポンプヘッドに対して間隔を置いて配置されている形式のものにおいて、断熱ケーシング（１３）が熱線反射性の反射層（１７）を有していることを特徴とする、被測定ガス用ポンプ。
2. 断熱ケーシング（１３）の内壁（１５）が、断熱性の層（１６）、有利にはグラスファイバ材料またはこれに類する耐熱性の材料から成る断熱性の層（１６）を有している、請求項１記載の被測定ガス用ポンプ。
3. 断熱ケーシング（１３）の内壁（１５）が、熱線反射性に形成されているか、または前記断熱性の層（１６）が内側に、このような反射層（１７）を保持している、請求項１または２記載の被測定ガス用ポンプ。
4. 前記熱線反射性の反射層が、高光沢研磨された特殊鋼から成っている、請求項１から３までのいずれか１項記載の被測定ガス用ポンプ。
5. 断熱ケーシング（１３）がサンドウィッチ状に形成されていて、該断熱ケーシング（１３）が内側にポンプヘッド（１０）に対して間隔を置いて保持された、有利には特殊鋼から成る金属フードを有していて、続いて外側へ向かって、耐熱性の断熱層（１６）と、外層として、有利にはプラスチックから成る断熱性の層とを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の被測定ガス用ポンプ。
6. 断熱ケーシング（１３）が少なくともポンプヘッド（１０）を全ての側で取り囲んでおり、少なくとも吐出管路、吸入管路およびコンロッド（８）のためにそれぞれ貫通開口が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の被測定ガス用ポンプ。
7. ダイヤフラム側のコンロッドヘッド（６）とクランク伝動装置（９）との間の駆動・伝達領域に、クランク伝動装置への熱伝達を減少させるために、一方ではコンロッド長手方向で互いに間隔を置いて配置されかつ周方向で互いにずらされた、熱伝導率を減少させる複数の貫通孔（１１，１１ａ）が設けられており、他方では放熱のために少なくともクランク伝動装置近傍の領域に表面積拡大部（１２）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の被測定ガス用ポンプ。
8. 互いに隣接した前記貫通孔（１１）が、周方向で９０゜だけ互いにずらされていて、有利には直径よりも短い中心間距離を有している、請求項７記載の被測定ガス用ポンプ。
9. 前記表面積拡大部として冷却リブ（１２）が設けられており、該冷却リブ（１２）が、クランク伝動装置近傍の、コンロッドを収容したコンロッドヘッド、特に該コンロッドヘッドの円錐形の移行領域に配置されている、請求項７または８記載の被測定ガス用ポンプ。
10. 有利には前記冷却リブ（１２）とコンロッド軸受けとの間の領域で、クランク伝動装置近傍のコンロッドヘッドに、熱伝導率を減少させ、かつ／または特に隣接して配置された前記冷却リブへの熱の導出のために１つまたは複数の貫通孔（１１ａ）が設けられている、請求項７から９までのいずれか１項記載の被測定ガス用ポンプ。
11. コンロッド（８）が、鋼、特に特殊鋼から成っている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の被測定ガス用ポンプ。

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