CN116609415A - 一种尾气排放监测用氧传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尾气排放监测用氧传感器，属于传感器技术领域，包括安装于管道上的支撑架，支撑架的端部安装有用于伸入待测气体流通管道内部的壳体，壳体内部安装有传导元件。导元件的外壁和内壁上分别安装有多孔铂外模和多孔铂内模，当待测气体在管道内部流通时，待测气体会穿过间隙通道。传导元件的内部中心处安装有加热棒，加热棒和传导元件之间安装有弹性支架。支撑架内部各个位置的氧含量相同，实现在测量时数据更加准确，本发明的多孔铂内模和多孔铂外模贴附在传导元件的内外两侧，在加热棒在加热的过程中，可对多孔铂内模和多孔铂外模进行锁紧。

Description

一种尾气排放监测用氧传感器
技术领域
本发明涉及一种尾气排放监测用氧传感器，属于传感器技术领域。
背景技术
氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量汽车排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制燃烧空燃比，以保证产品质量及尾气排放达标的测量元件，氧传感器安装在车辆的内部，车辆在行驶过程中，震动较大，氧传感器内部需要贴合的部件容易受震动的影响而分离，并且为了氧传感器具有稳定的输出信号，必须保证温度在300度以上，一般加热元件重量较重，在使用过程中易抖动，使用寿命会受到影响，本发明提供了用于解决上述问题的尾气排放监测用氧传感器。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种尾气排放监测用氧传感器，能够实现减震、提高使用寿命的尾气排放监测用氧传感器。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种尾气排放监测用氧传感器，包括安装于待测气体流通用管道上的支撑架，支撑架为圆筒状，支撑架的端部安装有用于伸入待测气体流通管道内部的壳体，壳体内部安装有传导元件，传导元件和壳体之间设有间隙通道。
传导元件为截面呈U型的管体，所述传导元件的外壁和内壁上分别安装有多孔铂外模和多孔铂内模，当待测气体在管道内部流通时，待测气体会穿过间隙通道。
所述传导元件的内部中心处安装有加热棒，所述加热棒和传导元件之间安装有弹性支架，所述弹性支架的内部设有用于气体流动的空隙；弹性支架的外环抵紧在多孔铂内模上，加热棒在加热过程中，弹性支架向外扩张并压紧多孔铂内模。
优选地，所述支撑架包括前端和尾端，所述传导元件、弹性支架和加热棒依次从支撑架的尾端伸入支撑架的内部，弹性支架的外环面抵紧在传导元件的内壁上，所述加热棒的外环面抵紧在弹性支架的内壁上。
优选地，所述支撑架的前端开口处设有用于固定传导元件的圆形卡檐，所述多孔铂外模的开口处设有卡环片，所述卡环片的直径大于环形卡檐的内径，所述卡环片和卡檐之间安装有预紧环，当支架架的内部温度升高时，所述预紧环可对预紧环产生推力。
优选地，所述弹性支架包括多个周向阵列分布的定位板，所述定位板的两个侧边上分别开设有卡槽一和卡槽二，两侧的卡槽错开分布且形成形状为弯折形的定位板，所述卡槽一的开口方向指向内侧，卡槽二的开口方向指向外侧；
所述弹性支架的包括多个外环和多个内环，多个所述外环卡接在多个卡槽二的内部，多个所述内环卡接在多个卡槽一的内部。
优选地，所述支撑架的尾端固定有尾壳，所述尾壳上安装有用于固定加热棒的固定座，所述加热棒靠近固定座的一端固定有连接球，所述连接球伸入固定座的内部，所述固定座的内部开设有与连接球适配的球形卡槽，所述连接球可在球形卡槽的内部朝着任意方向转动。
优选地，所述连接球上嵌入有形状为环形的球环触片，连接球远离加热棒的一端内部嵌入有球端触片，所述环形触片和球端触片均通过导线与加热棒内部的加热丝电连接，所述球形卡槽的内壁上设有形状为环形的外触环和凹型触片，所述外触环和球环触片电连接，所述凹型触片和球端触片电连接，所述外触环和凹型触片分别通过导线与外部电源电连接。
优选地，所述支撑架的内部通过螺纹固定有预紧盘，所述预紧盘的一端端面上周向阵列有若干个顶板，若干个所述顶板之间留有间隙，所述顶板抵紧在传导元件上。
优选地，所述预紧环包括内套、外套和气囊一，所述内套滑动套接在外套的内部，气囊一布置在内套和外套之间，所述支撑架上设有通气管道，所述通气管道的一端与支撑架的内部连通，另一端与预紧环接触。
优选地，所述外环包括折形环、嵌壳和气囊二，所述嵌壳(122)为截面呈U型的环形，折形环套接在嵌壳的内部，嵌壳和折形环之间形成环形的腔室，气囊二布置在腔室中，所述折形环的形状为弯折形。
与现有技术相比，本发明通过在传导元件和加热棒之间安装弹性支架，可起到减震的效果，弹性支架的内部设有用于气体流动的空隙，保证支撑架的内部气体流通性且导热性强，可实现支撑架内部各个位置的氧含量相同，在测量时数据更加准确，本发明的多孔铂内模和多孔铂外模贴附在传导元件的内外两侧，在加热棒在加热的过程中，可对多孔铂内模和多孔铂外模进行锁紧，降低多孔铂内模和多孔铂外模与传导元件之间产生间隙的概率，从而提高本装置的使用寿命，本发明加热棒的一端安装在弹性支架内部另一端通过球体与固定座连接，可大大提高加热棒的抗震强度，并且在轻微震动的过程中，令其通电不断，降低断电风险，提高本装置的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的内部剖视图。
图3为本发明弹性支架的结构示意图。
图4为本发明固定座和连接球的连接剖视图。
图5为本发明图2中的A-A处剖视图。
图6为本发明图2中的B处放大图。
图7为本发明定位板、外环和内环的连接图。
图8为本发明预紧环的截面剖视图。
图9为本发明外环的内部剖视图。
图10为本发明图9中C-C处截面剖视图。
图中：1、支撑架，2、预紧盘，3、通气管道，4、顶板，5、传导元件，6、壳体，7、多孔铂内模，8、多孔铂外模，9、加热棒，10、尾壳，11、定位板，12、外环，121、折形环，122、嵌壳，123、气囊二，13、内环，14、定位头，15、固定座，16、球环触片，17、外触环，18、导线，19、球端触片，20、连接球，21、导电柱，22、预紧环，221、外套，222、内套，223、气囊一，23、卡环片，24、凹型触片。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对发明的限制。
实施例
如图1-图10所示，本实施例中，提供的一种尾气排放监测用氧传感器，包括安装于待测气体流通用管道上的支撑架1，支撑架1为圆筒状，支撑架1的前端为弧形面，可紧贴在管道外壁上，支撑架1的端部安装有用于伸入待测气体流通管道内部的壳体6，壳体6内部安装有传导元件5，传导元件5通过导电柱21与外部电源电连接，传导元件5和壳体6之间设有间隙通道，壳体6上设有入气孔和出气孔，废弃从入气孔进入穿过间隙通道从出气孔排出。
传导元件5为截面呈U型的管体，所述传导元件5的外壁和内壁上分别安装有多孔铂外模8和多孔铂内模7。
所述传导元件5的内部中心处安装有加热棒9，所述加热棒9和传导元件5之间安装有弹性支架，弹性支架的前端固定有定位头14，定位头14抵紧在传导元件5的端部内侧，所述弹性支架的内部设有用于气体流动的空隙，保证弹性支架内部没有密闭的空间进而防止各位置的氧浓度不同，避免出现数据出错；弹性支架的外环12抵紧在多孔铂内模7上，加热棒9在加热过程中，弹性支架向外扩张并压紧多孔铂内模7，所述支撑架1包括前端和尾端，所述传导元件5、弹性支架和加热棒9依次从支撑架1的尾端伸入支撑架1的内部，弹性支架的外环12面抵紧在传导元件5的内壁上，所述加热棒9的外环12面抵紧在弹性支架的内壁上，所述支撑架1的内部通过螺纹固定有预紧盘2，所述预紧盘2的一端端面上周向阵列有若干个顶板4，若干个所述顶板4之间留有间隙，所述顶板4抵紧在传导元件5上，本装置的安装顺序为：先将多孔铂内模7和多孔铂外模8固定在传导元件5的内外两侧，然后将传导元件5从支撑架1的尾端插入从支撑架1的前端穿出，然后再将弹性支架按照同样的方式插入传导元件5的内部，弹性支架具有按压多孔铂内模7的功能，将预紧盘2旋入支撑架1的内部将传导元件5压紧，最后再将加热棒9插入弹性支架的内部即可，所述预紧环22包括内套222、外套221和气囊一223，所述内套222滑动套接在外套221的内部，气囊一223布置在内套222和外套221之间，所述支撑架1上设有通气管道3，所述通气管道3的一端与支撑架1的内部连通，另一端与预紧环22接触，加热后的气体与预紧环22接触可对预紧环22进行加热，在热胀冷缩的作用下预紧环22膨胀，可用于锁紧多孔铂外模8。
所述支撑架1的尾端固定有尾壳10，所述尾壳10上安装有用于固定加热棒9的固定座15，所述加热棒9靠近固定座15的一端固定有连接球20，所述连接球20伸入固定座15的内部，所述固定座15的内部开设有与连接球20适配的球形卡槽，所述连接球20可在球形卡槽的内部朝着任意方向转动，由于本装置安装于车辆内部，在车辆移动的过程中，车辆颠簸会造成本装置震动较为明显，本发明的加热棒9固定方式，加热棒9留有轻微晃动的余地，可提高加热棒9的抗震强度，所述连接球20上嵌入有形状为环形的球环触片16，连接球20远离加热棒9的一端内部嵌入有球端触片19，所述环形触片和球端触片19均通过导线18与加热棒9内部的加热丝电连接，所述球形卡槽的内壁上设有形状为环形的外触环17和凹型触片24，所述外触环17和球环触片16电连接，所述凹型触片24和球端触片19电连接，所述外触环17和凹型触片24分别通过导线18与外部电源电连接，外触环17的面积和连接球20的接触面积大于球环触片16的外侧面积，因此在外触环17轻微转动的情况下，可始终与外触环17接触不会断电，同理，凹型触片24和球端触片19也不会出现断电情况。
所述弹性支架包括多个周向阵列分布的定位板11，所述定位板11的两个侧边上分别开设有卡槽一和卡槽二，两侧的卡槽错开分布且形成形状为弯折形的定位板11，所述卡槽一的开口方向指向内侧，卡槽二的开口方向指向外侧；所述弹性支架的包括多个外环12和多个内环13，多个所述外环12卡接在多个卡槽二的内部，多个所述内环13卡接在多个卡槽一的内部，此种安装方式在保证支撑效果的情况下，仍然能保证支撑架1内部的气体没有封闭空间导热更快，所述外环12包括折形环121、嵌壳122和气囊二123，所述嵌壳(122)为截面呈U型的环形，折形环121套接在嵌壳122的内部，嵌壳122和折形环121之间形成环形的腔室，气囊二123布置在腔室中，所述折形环121的形状为弯折形，气囊二123在受热后会膨胀，带动折形环121向外扩张，折形环121抵紧在多孔铂内模7的内侧，令多孔铂内模7贴紧在传导元件5的内壁上；所述支撑架1的前端开口处设有用于固定传导元件5的圆形卡檐，所述多孔铂外模8的开口处设有卡环片23，所述卡环片23的直径大于环形卡檐的内径，所述卡环片23和卡檐之间安装有预紧环22，当支架架的内部温度升高时，所述预紧环22可对预紧环22产生推力，预紧环22内部的气囊一223受热膨胀，通过卡换片带动多孔铂外模8朝支撑架1尾端移动，令多孔铂外模8贴紧传导元件5的外壁，多孔铂内模7和多孔铂外模8贴紧传导元件5可减少间隙，延长本装置的使用寿命。
工作原理：使用过程中将本装置壳体6一端伸入管道(待测气体流通用管道)的内部，待检测气体在流动的过程中，传导元件5内外两侧的氧浓度差发生变化，产生电势，支撑架1内部的气体与大气氧浓度相同)，废弃一侧和大气一侧氧浓度不同，氧离子从氧浓度高的一侧(大气侧)朝着氧浓度低的一侧(废弃侧)移动，从而在电极之间产生电势，本传感器检测电势差，即检测废气侧和大气侧之间的氧浓度差，同时，为了氧传感器具有稳定的输出信号，加热棒9需要在支撑架1的内部加热至300度以上，从而调整空燃比保证发动机机动性和经济性。
在加热棒9加热的过程中，可对支撑架1内部的气体加热，首先，气体可对外环12内部的气囊二123加热，气囊二123在受热后会膨胀，带动折形环121向外扩张，折形环121抵紧在多孔铂内模7的内侧，令多孔铂内模7贴紧在传导元件5的内壁上；其次，加热后的气体将热量通过通气通道传输至预紧环22，预紧环22内部的气囊一223受热膨胀，通过卡换片带动多孔铂外模8朝支撑架1尾端移动，令多孔铂外模8贴紧传导元件5的外壁，多孔铂内模7和多孔铂外模8贴紧传导元件5可减少间隙，延长本装置的使用寿命，弹性支架在支撑效果良好的情况下同时也可以保证支撑架1内部的气体流通，避免因部分空间密闭而出现密闭空间和其余空间的氧浓度不同。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种尾气排放监测用氧传感器，其特征在于，包括安装于待测气体流通用管道上的支撑架(1)，支撑架(1)为圆筒状，支撑架(1)的端部安装有用于伸入待测气体流通管道内部的壳体(6)，壳体(6)内部安装有传导元件(5)，传导元件(5)和壳体(6)之间设有间隙通道；
传导元件(5)为截面呈U型的管体，所述传导元件(5)的外壁和内壁上分别安装有多孔铂外模(8)和多孔铂内模(7)，当待测气体在管道内部流通时，待测气体会穿过间隙通道；
所述传导元件(5)的内部中心处安装有加热棒(9)，所述加热棒(9)和传导元件(5)之间安装有弹性支架，所述弹性支架的内部设有用于气体流动的空隙；弹性支架的外环(12)抵紧在多孔铂内模(7)上，加热棒(9)在加热过程中，弹性支架向外扩张并压紧多孔铂内模(7)。
2.根据权利要求1所述的一种尾气排放监测用氧传感器，其特征在于，所述支撑架(1)包括前端和尾端，所述传导元件(5)、弹性支架和加热棒(9)依次从支撑架(1)的尾端伸入支撑架(1)的内部，弹性支架的外环(12)面抵紧在传导元件(5)的内壁上，所述加热棒(9)的外环(12)面抵紧在弹性支架的内壁上。
3.根据权利要求2所述的一种尾气排放监测用氧传感器，其特征在于，所述支撑架(1)的前端开口处设有用于固定传导元件(5)的圆形卡檐，所述多孔铂外模(8)的开口处设有卡环片(23)，所述卡环片(23)的直径大于环形卡檐的内径，所述卡环片(23)和卡檐之间安装有预紧环(22)，当支架架的内部温度升高时，所述预紧环(22)可对预紧环(22)产生推力。
4.根据权利要求2所述的一种尾气排放监测用氧传感器，其特征在于，所述弹性支架包括多个周向阵列分布的定位板(11)，所述定位板(11)的两个侧边上分别开设有卡槽一和卡槽二，两侧的卡槽错开分布且形成形状为弯折形的定位板(11)，所述卡槽一的开口方向指向内侧，卡槽二的开口方向指向外侧；
所述弹性支架的包括多个外环(12)和多个内环(13)，多个所述外环(12)卡接在多个卡槽二的内部，多个所述内环(13)卡接在多个卡槽一的内部。
5.根据权利要求4所述的一种尾气排放监测用氧传感器，其特征在于，所述支撑架(1)的尾端固定有尾壳(10)，所述尾壳(10)上安装有用于固定加热棒(9)的固定座(15)，所述加热棒(9)靠近固定座(15)的一端固定有连接球(20)，所述连接球(20)伸入固定座(15)的内部，所述固定座(15)的内部开设有与连接球(20)适配的球形卡槽，所述连接球(20)可在球形卡槽的内部朝着任意方向转动。
6.根据权利要求5所述的一种尾气排放监测用氧传感器，其特征在于，所述连接球(20)上嵌入有形状为环形的球环触片(16)，连接球(20)远离加热棒(9)的一端内部嵌入有球端触片(19)，所述环形触片和球端触片(19)均通过导线(18)与加热棒(9)内部的加热丝电连接，所述球形卡槽的内壁上设有形状为环形的外触环(17)和凹型触片(24)，所述外触环(17)和球环触片(16)电连接，所述凹型触片(24)和球端触片(19)电连接，所述外触环(17)和凹型触片(24)分别通过导线(18)与外部电源电连接。
7.根据权利要求3所述的一种尾气排放监测用氧传感器，其特征在于，所述支撑架(1)的内部通过螺纹固定有预紧盘(2)，所述预紧盘(2)的一端端面上周向阵列有若干个顶板(4)，若干个所述顶板(4)之间留有间隙，所述顶板(4)抵紧在传导元件(5)上。
8.根据权利要求3所述的一种尾气排放监测用氧传感器，其特征在于，所述预紧环(22)包括内套(222)、外套(221)和气囊一(223)，所述内套(222)滑动套接在外套(221)的内部，气囊一(223)布置在内套(222)和外套(221)之间，所述支撑架(1)上设有通气管道(3)，所述通气管道(3)的一端与支撑架(1)的内部连通，另一端与预紧环(22)接触。
9.根据权利要求8所述的一种尾气排放监测用氧传感器，其特征在于，所述外环(12)包括折形环(121)、嵌壳(122)和气囊二(123)，所述嵌壳(122)为截面呈U型的环形，折形环(121)套接在嵌壳(122)的内部，嵌壳(122)和折形环(121)之间形成环形的腔室，气囊二(123)布置在腔室中，所述折形环(121)的形状为弯折形。
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