CN104094108A - 用于对废气传感器的壳体进行密封的堵头、废气传感器以及废气传感器的制造 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对废气传感器的壳体（11）进行密封的堵头，其中所述堵头（1）具有至少一个用于穿引连接线缆（21）的、轴向的通道（25），其中所述堵头具有基体（24），所述基体具有聚四氟乙烯，其中所述堵头（1）此外具有至少一个外部密封件（36、38），所述外部密封件沿径向布置在所述堵头（1）的外侧上，其特征在于，所述外部密封件（36、38）至少具有全氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。
Description
技术领域
本发明涉及一种废气传感器。这样的废气传感器包括壳体，在该壳体中有例如陶瓷的、以电化学的方式工作的传感器元件。此外，这样的废气传感器包括堵头，该堵头对所述壳体进行密封并且至少一个连接线缆穿过所述堵头从所述壳体中引出或者引入到所述壳体中。
背景技术
一方面对堵头并且对堵头与壳体的共同作用提出高密封性的要求。通过高的密封性来极为有效地并且持久地阻止有害的、例如引起腐蚀的液体和气体渗入到所述废气传感器的内部中。为了实现该密封性，对堵头尤其要求其具有足够的弹性。由于所述废气传感器所经受的高废气温度，另一方面对于所述堵头来说仅仅考虑具有相应高的耐热性的材料。
由DE 10 2005 020 793 A1中已经公开，设置由也作为PTFE为人所知的聚四氟乙烯构成的堵头用于对废气传感器的壳体进行封闭。建议借助于由含氟的塑料制成的软管在壳体与废气传感器的线缆穿通部之间形成力锁合的密封。
发明内容
按照本发明，设置了按权利要求1所述的堵头和按权利要求4所述的、具有这样的堵头的废气传感器。
按照本发明，所述堵头具有基体，该基体具有聚四氟乙烯（PTFE）。即使“基体”这个概念结合本发明不应该过度限定性地来理解，但是优选的是，所述堵头的基体具有笔直的圆柱状的外形或者说基本外形或者与这种外形相类似或者以这种外形为基础。例如在此能够以所述外形或者说基本外形为基础进行倒棱、倒圆和/或类似处理并且/或者进行例如塑性的和/或弹性的变形。
聚四氟乙烯（PTFE）在此尤其是指具有结构式[-CF2-CF2-]n的化学物质。
因为所述堵头的基体按照本发明具有聚四氟乙烯（PTFE）、也就是一种具有突出的耐热性的材料，所以有利的是，所述基体占所述堵头的质量和/或体积的大部分。尤其能够有利的是，所述基体占所述堵头的质量的至少80%或者至少85%、优选甚至至少90%或者至少95%。作为补充方案或者替代方案，也能够有利的是，所述基体占所述堵头的体积的至少65%或者至少72%、优选甚至至少79%或者至少86%。
即使所述基体也可能仅仅关于一个空间部分并且/或者关于其化学的成分仅仅以一定份额具有聚四氟乙烯（PTFE），但是仍然优选的是，所述基体至少95%或者完全由聚四氟乙烯（PTFE）所构成并且/或者所述基体由聚四氟乙烯所构成。
按照本发明，所述堵头具有至少一个用于穿引至少一个连接线缆的、轴向的通道。所述“轴向的通道”例如关于基体的柱状的或者类似柱状的外形或者说基本外形是指，所述通道穿透所述堵头的两个对置的端面并且/或者所述通道没有穿透所述堵头的尤其沿径向处于外侧的周侧面。即使本发明不局限于此，但是优选的是，所述通道平行于所述基体的对称轴线延伸或者所述基体的对称轴线甚至与所述通道的对称轴线重合。也能够考虑布置多个、尤其两个、三个、四个、五个或者六个通道，其中这些通道优选围绕着所述基体的对称轴线对称地布置。即使优选每个通道刚好布置一个连接线缆，但是原则上也能够在一个通道中设置多个连接线缆或者一个包括多个连接线缆的、例如粘合的和/或焊接的连接线缆复合结构。
按照本发明，所述堵头包括外部密封件，该外部密封件沿径向布置在所述堵头的外侧上或者布置在所述基体的外侧上。所述外部密封件优选适合于对所述堵头的基体与废气传感器的壳体之间留下的缝隙进行封闭、尤其进行密封。即使可能并且也优选的是，所述外部密封件覆盖、尤其主要地或者完全地覆盖所述基体的外部轮廓，也可能并且优选的是，所述外部密封件仅仅部分位置沿径向布置在所述堵头的外侧上或者布置在所述基体的外侧上，也就是说所述基体的外部轮廓的部分保持敞开并且适合于直接与废气传感器的壳体对置。
本发明基于以下认识：为了在所述外部密封件的区域中实现改进的密封作用，所述外部密封件的材料的选择非常重要。尤其可知，所述基体由于其所具有的或者甚至组成其的材料、即聚四氟乙烯（PTFE）虽然具有高的耐热性，但是仅仅在小范围内具有弹性特性并且由此不那么适合于传递力或者应力状态。也就是说，只能较难地或者不完全地基于力锁合获得密封效果。基于这种认识此外可知，对于用于外部密封件的合适的材料的寻找应该聚焦于这样一些材料，它们适合于材料锁合地与聚四氟乙烯（PTFE）连接，也就是说尤其适合于润湿（benetzen）聚四氟乙烯（PTFE）这种材料。
按照本发明并且基于上面所提到的认识，在本申请人的研究中已经将全氟烷氧基聚合物（PFA）和四氟乙烯全氟丙烯（FEP）这些材料鉴定为合适的材料。同样已经将聚氯三氟乙烯（PCTFE）和聚偏二氯乙烯（PVDF）鉴定为合适的材料。不过，聚氯三氟乙烯（PCTFE）和聚偏二氯乙烯（PVDF）这些材料由于其与全氟烷氧基聚合物（PFA）和四氟乙烯全氟丙烯（FEP）相比稍低一些的耐热性而尤其仅仅适合于设置在使用温度较低时使用（例如用于低于210℃的使用温度）。全氟烷氧基聚合物（PFA）和/或四氟乙烯全氟丙烯（FEP）的使用尤其对于较高的使用温度（例如对于高达280℃或者甚至高达305℃的使用温度来说）是应该优选使用的解决方案。
即使优选的是，所述外部密封件由全氟烷氧基聚合物（PFA）或者四氟乙烯全氟丙烯（FEP）或者聚氯三氟乙烯（PCTFE）或者聚偏二氯乙烯（PVDF）或者这些物质的混合物所构成，或者至少95%或者完全由全氟烷氧基聚合物（PFA）或者四氟乙烯全氟丙烯（FEP）或者聚氯三氟乙烯（PCTFE）或者聚偏二氯乙烯（PVDF）或者这些物质的混合物所构成，但是原则上以下密封件也为本发明所包括，即所述密封件仅一部分由这些材料构成，或者所述密封件由下述材料所构成，该材料仅一部分、尤其大部分是全氟烷氧基聚合物（PFA）和/或四氟乙烯全氟丙烯（FEP）和/或聚氯三氟乙烯（PCTFE）和/或聚偏二氯乙烯（PVDF）。
四氟乙烯全氟丙烯（FEP）在此尤其指具有结构式[-CF2-CF2-CF（CF3）-CF2-]n的化学物质。四氟乙烯全氟丙烯（FEP）在此尤其指下述化学物质，其能够通过单体-四氟乙烯（TFE）与不等于零、尤其显著地不等于零的份额的单体-六氟丙烯（HFP）的混合物的聚合作用来制造。
全氟烷氧基聚合物（PFA）在此尤其指下述化学物质，其能够通过单体-四氟乙烯（TFE）与不等于零、尤其显著地不等于零的份额的单体-全氟丙基乙烯醚（PPVE）的混合物的聚合作用来制造。全氟烷氧基聚合物（PFA）在此尤其指具有结构式[-CF2-CF2-CF（OR）-CF2-]n的化学物质，其中侧基OR是至少一种烷氧基。尤其是指具有至少一种烷氧侧链的全氟化的聚合物。全氟烷氧基聚合物（PFA）尤其是一种化学物质，其能够热塑性地加工、能够润湿陶瓷表面、氧化表面、玻璃表面和/或金属表面并且/或者能够与聚四氟乙烯（PTFE）熔结。尤其不同的PFA数量和/或由不同的PFA数量构成的混合物、所谓的PFA-聚合混合物为本发明所包括。就本申请人而言通过使用PFA聚合混合物结合本发明存在特别积极的经验，所述PFA聚合混合物的熔化温度范围处于260℃至320℃之间、尤其达到260℃到320℃。优选的是具有3*105到3*106 g/mol的摩尔质量的聚合物。
聚氯三氟乙烯（PCTFE）在此尤其指具有结构式[-CFCI-CF2-]n的化学物质。
聚偏二氯乙烯（PVDF）在此尤其指具有结构式[-CH2-CF2-]n的化学物质。
为所述外部密封件设置的材料、尤其全氟烷氧基聚合物（PFA）和四氟乙烯全氟丙烯（FEP）和聚氯三氟乙烯（PCTFE）以及聚偏二氯乙烯（PVDF）的温度稳定性虽然较高，但是仍然明显地低于为所述基体设置的材料、即聚四氟乙烯（PTFE）的温度稳定性。出于这个原因，能够有利的是，所述外部密封件和/或用来构成所述外部密封件的材料仅仅占所述堵头的质量和/或体积很小一部分。尤其能够有利的是，所述外部密封件和/或所述用来构成外部密封件的材料占所述堵头的质量的最多20%或者最多15%、优选甚至最多10%或者最多5%。作为补充方案或者替代方案，也能够有利的是，所述外部密封件和/或所述用来构成外部密封件的材料占所述堵头的体积最多20%或者最多15%、优选甚至最多10%或者最多5%。通过所提到的措施，所述堵头的温度稳定性总体上得到优化。
尤其可能的是，所述外部密封件以向外指向的层的形式布置在所述基体上，其中尤其至少10μm、优选至少50μm的层厚度已经经受验证，因为这样保证了工艺可靠地构成所述外部密封层。在此不应该超过的层厚度为1mm、优选是250μm。在温度特别极端的应用情况中，处于50μm与150μm之间的层厚度也可能是优选的，尤其当波动不超过实际的层厚度的20%、优选15%时。
原则上可能并且为本发明所包括的是，在工厂方面还没有致使或者还没有完全致使所述外部密封件与所述基体之间材料锁合地连接，并且尤其在所述传感器的运行中、例如由于所述传感器的自身发热并且/或者由于使所述废气传感器受热的废气而能够形成或者能够完全形成所述材料锁合的连接。但是，在本发明的一种有利的实施方式中，这种材料锁合的实现已经被集成在制造过程中，从而存在一种堵头或者一种废气传感器，其中所述基体与所述外部密封件完全或者部分地材料锁合地连接并且其中在所述传感器按规定运行的开始时就已经存在优化的密封作用。
材料锁合的连接是指这样一种连接，其中尤其也像在VDI准则2232-2004-01中所定义的那样，通过在分子层面上起作用的力将接合配对件结合在一起。用于材料锁合的连接的实例是焊接、粘接、熔结等等。所述材料锁合的连接尤其能够是在两个接合配对件之间的直接的材料锁合的连接，其中在分子层面上在所述两个接合配对件之间出现直接的相互作用。另一方面，所述材料锁合的连接尤其也能够是间接的材料锁合的连接，其中所述两个接合配对件不是直接材料锁合地彼此连接，而是分别与至少一个第三接合配对件直接材料锁合地连接并且在使用多个第三接合配对件的情况下所有这些第三接合配对件（间接地或者直接地）材料锁合地彼此连接。
按本发明的堵头具有用于穿引连接线缆的、尤其轴向的通道。这意味着，原则上如此实现所述通道，从而能够将连接线缆从所述堵头中穿过，优选能够穿过所述堵头从所述壳体的内部导引到处于所述壳体的外部的区域中。
本发明的一种改进方案规定，所述堵头包括连接线缆，所述连接线缆从所述堵头中穿过，优选能够穿过所述堵头从所述壳体的内部导引到处于所述壳体的外部的区域中。
废气传感器在此尤其指用在内燃机的排气系中的氧传感器，但是也能够是其他传感器、例如温度传感器或者是NOx传感器或者碳黑颗粒传感器或者类似传感器。本发明尤其包括所有适合于在高温下并且/或者在腐蚀性的环境中持续使用的传感器以及下述这样的传感器，其中例如电气的连接线路尤其在相对较高的环境温度下应从有待密封的壳体中引出。
优选的是，通过设置按本发明的措施形成所述废气传感器的壳体的连接侧的密封性，所述密封性相对较高，例如小于10-3 mbar*l/s或者10-4 mbar*l/s的氦气密封性，优选甚至是小于10-5 mbar*l/s或者10-6 mbar*l/s的氦气密封性。另一方面，“密封件”、“密封”等等这些概念也不应该设计得过于狭隘，从而尤其也能够包括仅仅宏观的连接。穿过所述连接线缆的软管状的绝缘层的内部的可能存留的泄漏在此不予考虑，因为所述泄漏能够在其他位置处、例如在与所述连接线缆连接的插头处得到密封。还能够设置将由于所述连接线缆引起的这样的泄漏引出到非关键的区域中、例如引出到机动车的较冷的并且较少暴露的区域中。绝对的或者密闭的密封性（尤其小于10-10 mbar*l/s的氦气密封性）虽然原则上能够实现，但是除了特殊的应用情况似乎成本过于高昂。
为了获得所述壳体的相对较高的密封性，特别优选的是，所述废气传感器的壳体与所述外部密封件材料锁合地连接。
本发明的优选的改进方案由以下产生：所述堵头的基体与所述废气传感器的壳体之间的密封的基本构思通过设置按本发明的外部密封件而转移到所述堵头的基体与所述连接线路之间的密封上。
因此，作为一种改进方案规定，在所述堵头的基体与所述通道之间至少部分位置布置了密封件，其中该密封件至少具有全氟烷氧基聚合物（PFA）或者四氟乙烯全氟丙烯（FEP）或者聚氯三氟乙烯（PCTFE）或者聚偏二氯乙烯（PVDF）。所述基体能够额外地与所述密封件材料锁合地连接。作为补充方案或者替代方案，能够将所述密封件以指向通道的层的形式布置在所述基体上，所述层优选具有10μm到1mm的层厚度、特别优选具有50μm到250μm的层厚度。
因此，作为补充方案或者替代方案能够规定，所述废气传感器的连接线缆与所述密封件材料锁合地连接。作为补充方案或者替代方案能够规定，所述连接线缆具有电导体，该电导体被绝缘层所包围，所述绝缘层尤其具有含氟聚合物、例如聚四氟乙烯或者由聚四氟乙烯（PTFE）所构成、尤其完全、主要地或者部分地由聚四氟乙烯（PTFE）所构成。为了对密封性及耐热性进行优化，特别优选的是，所述连接线缆的绝缘层由与所述堵头的基体相同的材料构成，例如由聚四氟乙烯（PTFE）所构成。
所述连接线缆的电导体有利地通过铜绞线和/或铜钢绞线提供。
尤其能够规定，为所述外部密封件并且为所述密封件设置相同的材料，也就是尤其具有相同的化学成分的材料。为所述密封件并且为所述外部密封件设置的层厚度能够一致。
为了获得所述壳体的较高的密封性，尤其优选的是，所述连接线缆、所述堵头和所述壳体材料锁合地彼此连接，也就是说尤其在所述壳体与所述堵头之间实现材料锁合，并且在所述堵头与所述连接线缆之间实现材料锁合，尤其在所述堵头与所述连接线缆的绝缘层之间实现材料锁合。尤其实现了对于所述废气传感器的壳体的连接侧的端部的总体上材料锁合的密封。
按本发明的、用于制造堵头、尤其是按本发明的堵头和/或废气传感器、尤其是按本发明的废气传感器的方法规定，提供具有聚四氟乙烯（PTFE）、尤其是由聚四氟乙烯（PTFE）构成的基体。此外规定，提供外部密封材料，该外部密封材料至少具有全氟烷氧基聚合物（PFA）或者四氟乙烯全氟丙烯（FEP）或者聚氯三氟乙烯（PCTFE）或者聚偏二氟乙烯（PVDF）。
所述外部密封材料尤其能够是至少一个软管、尤其被推到、拉到所述基体上或者被卷到所述基体上的软管。所述软管沿轴向方向的长度优选大于其直径的一半或者大于其直径。优选的是具有10μm到1mm的壁厚、尤其优选具有50-250μm的壁厚的软管。
另一方面，所述外部密封材料也能够是至少一层薄膜、尤其被卷绕到所述基体上或者说围绕着所述基体来卷绕的薄膜。优选的是具有10μm到1mm的壁厚、优选具有50-250μm的壁厚的薄膜。
另一方面，所述外部密封材料也能够具有环状外形。于是所述密封材料尤其能够被推到所述基体上或者在所述基体上被卷到所规定的位置中。所述环状物沿轴向方向的长度优选等于或者小于其直径的一半。优选的是具有10μm到1mm的壁厚、尤其优选具有50-250μm的壁厚的环状物。
原则上也能够以其他方式和方法引入所述外部密封材料。例如能够将其以液态的状态喷涂到所述基体上。另一种替代方案在于，使所述外部材料首先与壳体侧的密封面进行接触，例如将其喷涂到所述壳体侧的密封面中。
对于按本发明的方法来说重要的是，所述外部密封材料和所述基体布置在壳体的内部，使得外部密封材料布置在所述基体与所述壳体之间。尤其接下来将整个外部密封件或者所述外部密封件的仅仅一部分布置在基体与壳体之间。
尤其规定，在工厂方面对由基体、外部密封材料和壳体构成的复合结构进行加热和缝隙填塞。在此尤其出现所述外部密封材料的熔化并且接下来尤其在壳体与堵头之间、尤其在壳体与外部密封件之间并且/或者在外部密封件与堵头的基体之间形成材料锁合的连接。作为替代方案，也能够这样安排：不是在工厂方面而是尤其在将传感器投入运行时才对所述由基体、外部密封件和壳体构成的复合结构进行加热。在此而后也能够在壳体与堵头之间、尤其在壳体与外部密封件之间并且/或者在外部密封件与堵头的基体之间形成材料锁合的连接。
优选加热到285℃到310℃，其中此外优选的是，不再加热到更高的温度。尤其不再将所述堵头加热到327℃以上。
尤其规定，通过从外面施加的、700到2000N/m2的压力来对所述由基体、密封材料和壳体构成的复合结构进行缝隙填塞。所述缝隙填塞尤其能够与所述加热过程同时进行。尤其能够在缝隙填塞的过程中在壳体与堵头之间形成材料锁合的连接。
按本发明的制造方法的优选的改进方案从以下情况中产生：堵头的基体与废气传感器的壳体之间的密封通过设置按本发明的外部密封件转移到堵头的基体与连接线路之间的密封上。
因此能够规定，除了所述堵头的基体与所述废气传感器的壳体之间的外部密封件之外也能够在所述堵头的基体与所述连接线路之间形成再上面所阐述的密封。为此，使连接线缆从所述基体的通道中穿过去，使得密封材料到达所述通道中，其中所述连接线缆沿径向在外侧作为密封材料至少具有全氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。
尤其制造一种由壳体、外部密封件、基体、密封件的密封材料以及连接线缆构成的复合结构，并且对所述整个复合结构一起进行加热和缝隙填塞、尤其通过从外部施加的、700到2000N/cm2的压力进行加热和缝隙填塞。
另外能够在进行这种加热时规定，除了外部密封材料之外，尤其同时也使密封材料至少部分地熔化并且接下来在基体、密封材料与连接线缆之间形成材料锁合的连接。
特别有利的是，所述有待引入的材料与有待引入的外部密封材料在其化学成分及其运用方面保持一致。例如密封材料和外部密封材料都能够以100μm到200μm厚的熔化薄膜的形式进行加工。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的说明中得以详细阐述。
在图1a和1b、2a和2b、3a和3b以及4a和4b中分别以俯视图和沿着堵头的纵轴线的剖视图示出按本发明的堵头。
在图5中示出按本发明的废气传感器。
具体实施方式
图1a和1b以俯视图以及沿着按本发明的堵头1的纵轴线的剖视图示出了所述堵头1的第一实施例。
所述堵头1具有柱状的外形或者说基本外形、尤其具有笔直的圆柱状的外形或者说基本外形。沿径向布置在内侧的基体24同样具有柱状的外形或者说基本外形，尤其具有笔直的圆柱状的外形或者说基本外形。所述基体24例如能够具有15mm的长度和10mm的直径。所述堵头1或者所述基体24例如具有四个轴向的通道25，所述通道沿着纵向方向延伸并且例如具有1mm的直径。所述通道25在按本发明的堵头1的该实施例中是敞开的并且设置用于分别穿引一个连接线缆21（参见图3到5）。在所述基体24的内轮廓上、也就是以径向向外限定所述通道25的方式相应地构造有密封件26，并且更确切地说该密封件完全面状地以例如100μm厚的层的形式构造。沿径向在外侧，在所述基体24的周侧面上，同样完全面状地以例如100μm厚的层的形式施涂有外部密封件36。
所述基体24在该实施例中由聚四氟乙烯（PTFE）构成并且占所述堵头1的体积或者质量的95%以上，从而得到所述堵头1的非常高的热稳定性及弹性。所述密封件26及所述外部密封件36的材料在该实施例中相应为具有260℃-320℃的熔化温度范围的全氟烷氧基聚合物（PFA）。作为替代方案，所述密封件26以及所述外部密封件36的材料是以下材料之一：全氟烷氧基聚合物（Perfluoralkoxypolymer）（PFA）、四氟乙烯全氟丙烯（Tetrafluorethylenperfluorproylen）（FEP）、聚氯三氟乙烯（Polychlortriflourethylen）（PCTFE）、聚偏二氟乙烯（Polyvinylidenflourid）（PVDF）。原则上能够考虑其他的、仅仅部分具有所述材料的材料和/或所述材料的混合物。
在此规定，通过按本发明的堵头1能够对废气传感器2的壳体11（参见图5）进行密封，其中通过所述密封件26能够相对于连接线缆11对所述堵头1的基体24进行密封，并且其中通过所述外部密封件36能够相对于所述废气传感器2的壳体11对所述堵头1的基体24进行密封。
为了改进所述密封件26或者所述外部密封件36的密封作用，在该实施例中规定，所述密封件26和所述基体24通过熔结材料锁合地彼此连接，并且所述外部密封件36和所述基体24通过熔结材料锁合地彼此连接。尤其规定，在熔结时出现所述密封件26或者所述外部密封件36的材料的熔解或者熔化。尤其规定，在熔结时不出现所述基体24的材料的熔解或者熔化或者化学分解。
在图2a和2b中以俯视图以及沿着按本发明的堵头1的纵轴线的剖视图示出了所述堵头1的第二实施例。
所述第二实施例与所述第一实施例的区别在于，所述密封件26不是作为全部面状的层构造在所述基体24的内轮廓上，而是作为密封环28布置在所述基体的内轮廓上并且沿着纵向延伸方向仅仅部分地覆盖所述基体的内轮廓。所述密封环28具有1mm的长度（沿着所述通道25的纵向方向）并且具有150μm或者250μm的厚度（沿径向方向）。
此外，所述第二实施例与所述第一实施例的区别还在于，所述外部密封件36不是作为全部面状的层沿径向构造在所述基体24的外侧上，而是作为外部密封环38沿径向布置在所述基体24的外侧上并且沿着纵向延伸方向仅仅部分地覆盖所述基体24的外表面。所述外部密封环38具有3mm的长度（沿着所述基体24的纵向方向）并且具有250μm或者600μm的厚度（沿径向方向）。
所述密封环28和所述外部密封环38在该实施例中沿着所述堵头1的纵向方向大致布置在中心、尤其布置在中心。在所述实施例的替代方案中也能够规定，所述密封环28和/或所述外部密封环38偏心地布置。尤其能够设置两个密封环28和/或两个外部密封环38，它们沿着所述堵头1的纵向方向看彼此对置。原则上也还能够设置更多的密封环28和/或外部密封环38。
在图3a和3b中以俯视图以及沿着按本发明的堵头1的纵轴线的剖视图示出了所述堵头1的第三实施例。
在本发明的改进方案中，例如根据第一实施例或者第二实施例，在此涉及一种堵头1，对于该堵头来说在所述通道25中布置有至少一个连接线缆21或者说至少一个连接线缆21从该堵头1的通道25中穿过，从而使得所述堵头尤其适合对废气传感器2的壳体11进行密封。
在此，所述连接线缆21由电导体20构成，该电导体尤其构造为铜绞线或者铜钢绞线，其中所述电导体20尤其被绝缘层19所包围、尤其沿着所述堵头1的整个长度被所述绝缘层19所包围。作为替代方案还可能是：所述电导体20仅仅沿着所述堵头1的一部分被所述绝缘层19所包围，并且沿着所述堵头1的一部分直接与所述堵头1的密封件26和/或密封环28和/或基体24对置。
在此能够规定，所述连接线缆21、尤其所述绝缘层19与所述密封件26和/或所述密封环28材料锁合地连接、尤其熔结，这尤其通过为密封件26或者密封环28设置的材料的熔化来实现。
然而作为替代方案也能够规定，所述连接线缆21、尤其所述绝缘层19不是与所述密封件26和/或所述密封环28材料锁合地连接，而是仅仅尤其力锁合地固定在所述密封件26和/或所述密封环28的内部中或者说固定在所述基体24的内部中。但是，在这种情况中特别优选的是，所述连接线缆21、尤其所述绝缘层19与所述密封件26和/或所述密封环28能够材料锁合地连接、尤其能够焊接在一起。
在图4a和4b中以俯视图以及沿着按本发明的堵头1的纵轴线的剖视图示出了所述堵头1的第四实施例。
在本发明的改进方案中，例如根据第一实施例或者第二实施例，在此涉及一种堵头1，对于该堵头来说在所述通道25中布置有至少一个连接线缆21或者说至少一个连接线缆21从该堵头1的通道25中穿过，从而使得所述堵头1尤其适合对废气传感器2的壳体11进行密封。
与所述第三实施例不同的是，在此规定，所述连接线缆21的绝缘层19和所述密封件26并没有构造为彼此不同的部件，而是所述密封件26同时承担所述电导体20的绝缘层19的功能并且尤其直接地与所述电导体20对置。所述密封件26或者说所述绝缘层19在该实施例中尤其双侧地或者单侧地与所述电导体20一起从所述堵头1中引出并且即使在所述堵头1的外部也对所述连接线缆21的电导体20进行绝缘，例如直到插接连接部的（未绘出的）部件、例如插头，所述插头在所述连接线缆21的与堵头1对置的一侧上与所述连接线缆21连接并且所述插头例如与所述插接连接部的属于控制器的互补的部件、例如插座能够连接、尤其能够插接在一起。
在该实施例中，所述在堵头1的内部同时形成所述绝缘层26的绝缘层19构造为250μm厚的、由全氟烷氧基聚合物（PFA）构成的层，该层以绝缘软管的形式沿径向在外侧包围着所述电导体。
在该实施例中能够规定，所述绝缘层19、在这里也就是所述密封件26与所述连接线缆21的导体20并且/或者与所述堵头1的基体24材料锁合地连接、尤其熔结，这尤其通过为所述绝缘层19、在这里也就是所述密封件26所设置的材料的熔化来实现。
不过，作为替代方案也能够规定，所述绝缘层19、在这里也就是所述密封件26与所述连接线缆21的导体20并且/或者与所述堵头1的基体24不是材料锁合地连接，而是所述绝缘层19、在这里也就是所述密封件26与所述连接线缆21的导体20并且/或者与所述堵头1的基体24仅仅尤其力锁合地固定在一起。但是在这种情况下特别优选的是，所述绝缘层19、在这里也就是所述密封件26与所述连接线缆21的导体20并且/或者与所述堵头1的基体24能够材料锁合地连接、尤其能够焊接在一起。
在所述实施例的替代方案中也能够规定，所述在堵头1的内部同时形成所述绝缘层26的绝缘层19不是由全氟烷氧基聚合物（PFA）构成，而是由另一种材料构成，该材料至少具有全氟烷氧基聚合物（PFA）或者四氟乙烯全氟丙烯（FEP）或者聚氯三氟乙烯（PCTFE）或者聚偏二氟乙烯（PVDF），尤其由这样一种材料构成，该材料在电气方面绝缘并且直至190℃或者在190℃之上不受温度变化影响。
所述第四实施例尤其也是用于对废气传感器2的壳体11进行密封的堵头1的实施例，其中所述堵头1具有基体24，该基体则具有聚四氟乙烯，其中所述堵头1具有至少一个轴向的通道25，电导体20从所述通道25中穿过，其中在所述堵头1的基体24与所述通道25之间至少部分位置布置了绝缘性的密封件26，该密封件至少单侧地、也就是尤其在所述堵头1的端侧上与所述电导体20一起从所述堵头1中引出，其中所述绝缘性的密封件26至少具有全氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。在此，所述绝缘性的密封件26尤其直接与所述电导体20及所述基体24对置并且尤其与所述电导体20并且/或者与所述基体24尤其在所述通道25的内部尤其材料锁合地连接或者能够连接、尤其焊接或者能够焊接在一起。
本发明的其他实施例涉及具有堵头1的废气传感器2，其中所述堵头如例如在前面、尤其在第一、第二、第三和第四实施例中所详细描述的那样。这些废气传感器2分别具有至少一个通过所述堵头1得到密封的壳体11以及至少一个从所述堵头1的通道25中穿过的连接线缆21。
作为本发明的另一种实施例，在图5中示出了一种废气传感器2，该废气传感器的处于堵头1的废气侧的部件原则上由现有技术公开并且例如设计为用于对在内燃机的废气中的氧气浓度进行测量的氧传感器的部件。所述废气传感器2具有壳体11，该壳体由金属制成的实心的壳体本体12和推到所述壳体本体12上并且与所述壳体本体固定连接的保护套筒15组成，其中所述壳体本体具有螺纹14并且具有装配六角件13，并且所述保护套筒具有例如在直径方面减小的、远离壳体本体的端部区段151。在所述壳体11中例如布置了传感器元件16，该传感器元件以测量气体侧的端部从所述壳体11中伸出来并且在那里被具有气体穿通孔18的保护管17所覆盖，所述保护管固定在壳体本体12上。在背向所述测量气体侧的端部的、连接侧的端部处，所述传感器元件16具有接触面，所述接触面通过导体电路与布置在所述测量气体侧的端部上的测量电极连接。使连接线缆21的、例如借助绝缘层19包围的电导体20接触到所述接触面上。在该实施例中，为了使接触面和电导体20接触而设置了双部件的、陶瓷的夹紧体22，该夹紧体在外侧被弹簧元件23所包围并且将所述电导体20力锁合地压到所述传感器元件16的接触面上。所述陶瓷的夹紧体22沿径向支撑在所述保护套筒15上。
原则上还可能存在并且/或者同样由现有技术公开了废气传感器2的这个示例性地得到阐述的、处于堵头1的废气侧处的部件的替代方案。
在其他实施例中规定，所述堵头1对所述壳体11进行封闭或者密封，其方式为将所述堵头布置在所述保护套筒15的背向壳体本体12的部件中、尤其布置在所述保护套筒15的远离壳体本体的端部区段151中。
所述堵头1例如能够像在图5中示出的那样是结合本发明的第三实施例（图3）所阐述的堵头1。作为替代方案，它也能够是像结合所述第一、第二和/或第四实施例所阐述的那样的堵头1（图1、2和4）。
在其他实施例中能够规定，所述外部密封件36与所述堵头1的基体24和/或所述壳体11、尤其与所述保护套筒15和/或所述保护套筒15的远离壳体本体的端部区段151材料锁合地连接、尤其熔结，这尤其通过为所述外部密封件36而设置的材料的熔化来实现。
不过作为替代方案，也能够在其他实施例中规定，所述外部密封件36与所述堵头1的基体24和/或所述壳体11、尤其与所述保护套筒15和/或所述保护套筒15的远离壳体本体的端部区段151不是材料锁合地连接，而是所述外部密封件36与所述堵头1的基体24和/或所述壳体11、尤其与所述保护套筒15和/或所述保护套筒15的远离壳体本体的端部区段151仅仅尤其力锁合地固定在一起。但是在这种情况下特别优选的是，所述外部密封件36与所述堵头1的基体24和/或所述壳体11、尤其与所述保护套筒15和/或所述保护套筒15的远离壳体本体的端部区段151能够材料锁合地连接、尤其能够焊接在一起。
按本发明的、用于制造废气传感器2的方法的一种实施例规定：提供具有聚四氟乙烯并且具有至少一个轴向的通道25的基体24，连接线缆从所述通道25中穿过，该连接线缆沿径向在外侧具有例如形式为150μm厚的薄膜的密封材料，所述密封材料则至少具有全氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。此外规定，这种由基体24和连接线缆21构成的复合结构与外部密封材料、例如150μm厚的薄膜一起布置在壳体11的内部，从而使得外部密封材料布置在基体24与壳体11之间，其中所述外部密封材料至少具有全氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。在该实施例中规定，在保护套筒15的远离壳体本体的端部区段151中进行所述布置，所述保护套筒15能够与壳体本体12装配成壳体11。
尤其规定，通过对所述由连接线缆21、密封材料、基体24、外部密封材料及壳体11或者说保护套筒15构成的复合结构进行缝隙填塞和加热的方式来实现对于所述壳体11或者说保护套筒15的、尤其在总体上材料锁合的密封，尤其通过所述密封材料和外部密封材料的熔化出现熔结（Verschmelzen）。
在实施例中，借助所施加的700到2000N/cm2的压力来实现缝隙填塞。优选在10s或者更长的、优选30s或更长的时间间隔里对所述由连接线缆21、密封材料、基体24、外部密封材料及壳体11构成的复合结构进行加热，以便使得所述密封材料或者所述外部密封材料可靠地熔化。
此外，在该实施例中规定，一直进行加热直到温度超过所述密封材料或者所述外部密封材料的熔化温度，也就是例如对于全氟烷氧基聚合物（PFA）来说超过280℃、对于四氟乙烯全氟丙烯（FEP）来说超过240℃，对于聚氯三氟乙烯（PCTFE）来说超过190℃，对于聚偏二氟乙烯（PVDF）来说超过170℃，从而使得所述密封材料或者外部密封材料可靠地熔化。在加热时要特别注意，如此进行所述加热过程，使得所述基体的温度不超过327℃。通过这种方式来可靠地避免所述基体进行化学分解并且由此可靠地避免所述堵头1受到尤其不可逆转的损坏。
Claims (14)
1. 用于对废气传感器的壳体（11）进行密封的堵头，其中所述堵头（1）具有至少一个用于穿引连接线缆（21）的、轴向的通道（25），其中所述堵头具有基体（24），所述基体具有聚四氟乙烯，其中所述堵头（1）此外具有至少一个外部密封件（36、38），所述外部密封件沿径向布置在所述堵头（1）的外侧上，其特征在于，所述外部密封件（36、38）至少具有全氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。
2. 按权利要求1所述的堵头，其特征在于，所述基体（24）与所述外部密封件（36、38）材料锁合地连接。
3. 按权利要求1或2所述的堵头，其特征在于，所述外部密封件（36、38）以层的形式布置在所述基体（24）上，所述层具有10μm到1mm、优选50μm到250μm的层厚度。
4. 废气传感器，包括按前述权利要求中任一项所述的堵头（1）和壳体（11）以及至少一个连接线缆（21），所述连接线缆从所述堵头（1）的通道（25）中穿过，其中所述废气传感器（2）的壳体（11）通过所述堵头（1）进行密封。
5. 按权利要求4所述的废气传感器，其特征在于，所述废气传感器（2）的壳体（11）间接地通过所述外部密封件（36、38）与所述堵头（1）材料锁合地连接。
6. 按权利要求4或5中任一项所述的废气传感器，其特征在于，所述连接线缆（21）、密封件（26、28）和基体（24）至少间接地材料锁合地彼此连接。
7. 按权利要求4到6中任一项所述的废气传感器，其特征在于，所述连接线缆（21）具有电导体（20），所述电导体被绝缘层（19）所包围，所述绝缘层尤其具有含氟聚合物、例如聚四氟乙烯。
8. 按权利要求4到7中任一项所述的废气传感器，其特征在于，所述连接线缆（21）、堵头（1）和壳体（2）至少间接地材料锁合地彼此连接。
9. 用于制造按权利要求4到8中任一项所述的废气传感器的方法，其特征在于以下方法步骤：
-提供具有聚四氟乙烯的基体（24）；
-提供外部密封材料，所述外部密封材料至少具有全氟烷氧基聚合物或者四氟乙烯全氟丙烯或者聚氯三氟乙烯或者聚偏二氟乙烯；
-将所述外部密封材料和所述基体（24）布置在壳体（11）的内部中，从而使得外部密封材料布置在基体（24）与壳体（11）之间；
-对由基体（24）、外部密封材料和壳体（21）构成的外部复合结构进行缝隙填塞和加热，尤其由此使其成为总体上至少间接地材料锁合的形成物。
10. 按权利要求9所述的方法，其特征在于，通过将所述外部密封材料喷涂到所述基体（24）上的方式来提供所述外部密封材料。
11. 按权利要求9所述的方法，其特征在于，以至少一个软管和/或至少一个薄膜和/或至少一个环状物的形式来提供所述外部密封材料。
12. 按权利要求8到11中任一项所述的方法，其特征在于，通过从外部施加的、700到2000N/cm2的压力来实现所述缝隙填塞。
13. 按权利要求8到12中任一项所述的方法，其特征在于，如此进行加热，使得所述外部密封材料至少部分熔化并且在基体（24）、外部密封材料与壳体（21）之间构成至少间接地材料锁合的连接。
14. 按权利要求8到13中任一项所述的方法，其特征在于，如此进行加热，使得所述基体（24）的温度不超过327℃。
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