DD300209A7

DD300209A7 - REGENERABLE SMOKE GAS ANALYSIS PROBE

Info

Publication number: DD300209A7
Application number: DD32524789A
Authority: DD
Inventors: Frank Hegewald; Brigitte Krautz; Bernd Belka
Original assignee: Cottbus Energiekombinat
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1992-05-27
Also published as: AU4138089A; GB2227568A; DE3929283A1; CA2008572A1; FR2642170A1; GB8928530D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine regenerierbare Rauchgasanalysensonde auf Festelektrolytbasis, vorzugsweise zu O2-Restwertbestimmung in Rauchgasen im In-situ-Betrieb fuer den Hochtemperaturbereich, mit der lange Standzeiten erreicht werden und die den technischen Aufwand fuer den Dauerbetrieb entsprechender Analysenmeszwerte senkt. Ziel der Erfindung ist es des weiteren, dasz die erfindungsgemaesze Sonde eine Regenerierung mit geringem Aufwand, ohne Spezialkenntnisse sowie -werkzeuge ermoeglicht. Hierzu ist eine In-situ-Rauchgasanalysensonde auf Festelektrolytbasis aus an definierten Grenzen loesbaren Funktionsbaugruppen Sondengrundkoerper, Kondensationsschutzrohr sowie einseitig geschlossenes keramisches Sensorrohr aufgebaut. Dabei umfaszt der Sondengrundkoerper alle erforderlichen Traegerbauteile, die Kaltfunktionsteile und die aufwendigsten Hochtemperaturbauteile einschlieszlich der Primaerelektroden. Das Kondensationsschutzrohr stellt ein Opferbauteil dar, waehrend das einseitig geschlossene keramische Sensorrohr mit 2 Zusatzpulverelektroden als Verschleiszteil wirkt. Zwischen den Funktionsbaugruppen sind loesbare Verbindungselemente angeordnet. Fig. 1{Analysensonde; Festelektrolytsonde; Rauchgas; Sauerstoffrestwert; Messung; Hochtemperaturbereich; Sensorrohr; Elektroden; Traegerrohr; Schutzrohr; Verbindung}The invention relates to a regenerable flue gas analysis probe based on solid electrolyte, preferably to O2 residual value determination in flue gases in-situ operation for the high temperature range, are achieved with the long service life and lowers the technical complexity for the continuous operation corresponding analysis values. A further object of the invention is that the probe according to the invention enables regeneration with little effort, without special knowledge and tools. For this purpose, an in-situ flue gas analysis probe based on solid electrolyte is constructed from function modules, which can be loosened at defined limits, probe body, condensation protection tube and ceramic sensor tube closed on one side. In this case, the probe body includes all the required carrier components, the cold function parts and the most complex high-temperature components, including the primary electrodes. The condensation protection tube is a sacrificial component, while the one-sided closed ceramic sensor tube with 2 additional powder electrodes acts as Verschleiszteil. Between the functional assemblies releasable fasteners are arranged. Fig. 1 {analysis probe; Solid electrolyte probe; Flue gas; Oxygen residual value; Measurement; High temperature range; Sensor tube; electrodes; Traegerrohr; Thermowell; Connection}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine regenerierare Rauchgasanalysensonde auf Festelektrolytbasis, vorzugsweise zur O₂-Restwei tbestimmung in Rauchgasen im In-situ-Betrieb für den Hochtemperatureinsatz.The invention relates to a regeneration flue gas analysis probe based on solid electrolyte, preferably for O ₂ -Restwei tbestimmung in flue gases in-situ operation for high temperature use.

Characteristic of the known state of the art

Es ist bekannt, daß Rauchgasanalysensonden für den In-situ-Betrieb im Hochtemperaturbereich extrem hohen thermischen und chemischen korrosiven Einflüssen der Abgasatmosphäre unterworfen sind. Infolge nur weniger für den Einsatz im Hochtemperaturbereich geeigneter Werkstoffe sind bekannte anwendungsbereite Lösungen, z. B. für Dichtungen oder lösbare Verbindungen, aus dem Niedertemperaturbereich für den vorliegenden Einsatzbereich nicht anwendbar.It is known that flue gas analysis probes for in situ operation in the high temperature range are subjected to extremely high thermal and chemical corrosive effects of the exhaust gas atmosphere. As a result of less suitable for use in the high temperature range of suitable materials known application ready solutions, eg. As for seals or detachable connections, from the low temperature range for the present application not applicable.

Die Probleme derartiger Sonden liegen in der Trennung zweier, durch einen Festelektrolyten geschiedenen, benachbarter Gasräume, der Unterdrückung von Kondensationen aus dem Abgas am Sensor und de.i Elektroden, in der Elektrodenkontaktierung am Sensor, der mechanischen Stabiltitä der Sonde, in Materialunverträglichkeiten im Sinn von niedrigschmelzenden Eutektika, in der Sensoralterung sowie in der Ausschaltung von Materialarten als deutliche Schwachstellen bezüglich der Hochtemperaturbeständigkeit.The problems of such probes lie in the separation of two, separated by a solid electrolyte, adjacent gas spaces, the suppression of condensation from the exhaust gas at the sensor and de.i electrodes, in the electrode contacting the sensor, the mechanical Stabiltitä the probe, in material incompatibilities in the sense of low-melting eutectics, in sensor aging and in the elimination of material types as clear weaknesses in terms of high temperature resistance.

Zur Trennung doi Gasräume wurden bereits besonders lange Sensoren vorgeschlagen und realisiert. Hierbei wird das Dichtungsproblem zur Gasraumtrennung dadurch gelöst, daß dieses in den Niedertemperaturbereich verlegt wird. Derartige überlange Sensoren sind jedoch äußerst aufwendig und daher wenig praktikabel.To separate doi gas chambers sensors have been proposed and realized particularly long. Here, the sealing problem for gas space separation is achieved in that this is moved to the low temperature range. However, such overlong sensors are extremely expensive and therefore not very practical.

Andererseits wurden auch bereits kurze, vorteilhaft aufwandsreduzierte Sensoren vorgeschlagen, so z. B. in der DE-OS 3709196, deren gasdichta Verbindung mit dem Anschlußrohrsystem durch Mörtelung oder Kitten realisiert wird. Bei diesen Lösungen verbleiben bezüglich der Dichtung Probleme der Zuverlässigkeit, Rißbildung durch Temperaturwechselbelastungen, Eutektikabildung und mechanisch unzureichende Stabilität. Zugleich erfordert die Herstellung solcher Sensoren hohe fertigungstechnische Präzision.On the other hand, short, advantageously cost-reduced sensors have been proposed, such. B. in DE-OS 3709196, the gas-tight connection with the connection pipe system is realized by mortar or kitten. These solutions remain with respect to the seal problems of reliability, cracking by thermal cycling, eutectic formation and mechanically insufficient stability. At the same time, the production of such sensors requires high manufacturing precision.

Auch andere bekannte Methoden wie Verschweißen und Lötung mit Glasloten und dgl. weisen diese Restrisiken auf und erfordern zunehmenden technischen Aufwand.Other known methods such as welding and soldering with glass solders and the like. Have these residual risks and require increasing technical effort.

Gleiche Aussage gilt für die Anwendung von Preßringen aus Platin als dichtende Halterung. Mit der DD-PS 282599 ist weiterhin eine gasdynamische Dichtung bekanntgeworden, die das Dichtungsproblem vorteilhafterweise teilweise gleichfalls in den Niedertemperaturbereich verlagert.The same statement applies to the use of press rings made of platinum as a sealing support. With the DD-PS 282599 a gas-dynamic seal has also become known, which advantageously also partially displaces the sealing problem into the low-temperature range.

Diese Lösung sieht aber zur Versinterung neigende Dichtwerkstoffe vor, wodurch die Keramikwerkstoffe in der Umgebung der Dichtung gefährdet werden. Bei diesen Anordnungen ist ebenso wie auch bei einer hochtemperaturbeständigen Verbindung keramischer Festelektrolytsensoren mit einem gasführenden Anschlußrohrsystem nach DD-PS 248881 die Vorbindung von Sensor und Anschlußrohr nicht lösbar und dadurch die Sone nicht regenerierbar.However, this solution provides for sintering prone sealing materials, whereby the ceramic materials are endangered in the vicinity of the seal. In these arrangements, as well as in a high-temperature resistant compound ceramic solid electrolyte sensors with a gas-carrying connection pipe system according to DD-PS 248881 the Vorbindung of the sensor and connecting pipe is not solvable and thus the Sone not regenerable.

Zur Unterdrückung von Kondensation und Sublimation von Dämpfen aus dem Abgas, die besonders an Sensor und Elektroden kontaktlösend und zerstörend wirken, sind mehrere Lösungen vorgeschlagen worden. Zunächst wird die von der Sensorik begünstigte und vorteilhafte In-situ-Meßsituation aufgegeben und durch eino Messung außerhalb des Ofens mittels aufwendiger zumeist geregelt beheizter Sonden über die nachteilige und störanfällige Probenahme von Abgas ersetzt. Dies stellt insgesamt einen technischen Rückschritt dar. Des weiteren werden z.B. nach DDfS 260419 Gasfilter um den Sensor vorgeschlagen. Die Gasfilter sind durch Kondensation selbst besonders gefährdet und verstopfen schnell. Sie bilden häufig eine Schwachstelle der Temperaturbeständigkeit oder Werkstoffverträglichkeit. Außerdem schlagen am Sensor auch bei intaktem Filter Kondensate nieder und werden ggf. sogar dort festgehalten. Dsr zurückgezogene Einbau von Sensoren löst das Problem ebenfalls nicht, da lediglich die Art der niederschlagenden Kondensate, sich entsprechend der Kondensationstemperatur am Sensor ändert. Häufig wird hängender Einbau von In-situ-Sonden praktiziert. Dieser begünstigt das Abfließen von Kondensaten und unterdrückt damit schnelle Kondensationsschäden. Die Abrinnspuren de Kondensate führen aber langfristig doch zum erhöhten Sensorversch'eiß durch Kondensate.To suppress condensation and sublimation of vapors from the exhaust gas, which are particularly contact-releasing and destructive to sensor and electrodes, several solutions have been proposed. First, the favored by the sensor and advantageous in-situ measurement situation is abandoned and replaced by eino measurement outside the furnace by means of consuming mostly controlled heated probes on the adverse and error-prone sampling of exhaust gas. This represents an overall technical step backwards. according to DDfS 260419 gas filter proposed around the sensor. The gas filters are particularly endangered by condensation and clog quickly. They often form a weak point of temperature resistance or material compatibility. In addition, even when the filter is intact, condensates on the sensor and may even be held there. Dsr retracted installation of sensors does not solve the problem either, since only the type of precipitating condensates changes according to the condensation temperature at the sensor. Often, suspended incorporation of in situ probes is practiced. This promotes the drainage of condensates and thus suppresses rapid condensation damage. The Abrinnspuren de condensates lead but in the long term but increased sensor Versch'eiß by condensates.

Vorgeschlagen wurde weiterhin in Hr^r DD-PG 252 243 die Anwendung eines äußeren Schutz- und Trägerrohres, das dem Abgas auf dem Weg zum Sensor innerhalb der Sonde und des Meßloches eino Temperaturvergangenheit der Art heiß-kalt-heiß aufzwingt und damit Kondensation am heißen Sensor und dessen Umgebung ausschaltet. Diese Lösung schützt zwar den Sensor und die Elektroden wirksam in diesem Sinne, stellt also für diese Bauteile einen Fortschritt dar, führt jedoch zu verstärktem Verschleiß des äuftoron Kondensations- und Trägerrohres, an dem starke Ablagerungen und Abschmelzungen auftreten. Die selbst unbeschädigten inneren Sondenbauteile können aber vom äußeren Schutz- und Trägerrohr, das sich schon nach kurzem Einsatz verformt, verglast und mit dan inneren Sondenteilen verspannt sein kann, nicht bruchfrei demontiert und zurückgewonnen worden, so daß der erzielte Schutzeffe) ί für Sensor und Elektroden nicht in eine wesentlich längere Nutzungsdauer der Sonde umgesetzt werden kann.It has also been proposed in Hr ^r DD-PG 252 243 the application of an outer protective and support tube, which forces the exhaust gas on the way to the sensor within the probe and the measuring hole a temperature past the kind hot-cold-hot and thus condensation on the hot sensor and its environment turns off. Although this solution protects the sensor and the electrodes effectively in this sense, so represents a step forward for these components, but leads to increased wear of the auftoron condensation and support tube, occur on the strong deposits and melting. However, the self-undamaged inner probe components but can be from the outer protective and support tube, which deformed after a short use, glazed and clamped with dan inner probe parts, not fractured dismantled and recovered, so that the scored Schutzffe) ί for sensor and electrodes can not be implemented in a much longer service life of the probe.

Zur sicheren Elektrodenkontaktierung sind zahlreiche Vorschläge unterbreitet worden. Zumeist wird eine gute Kontaktsicherheit, große Kontaktfläche oder hche Anzahl von Kontaktstellen durch erhöhten Materialaufwand beispielsweise von Platin, erzielt. Dabei worden generell fixierte, stabil befestigte Kontakte angestrebt. Die technische Lösung nach DD-PS 260420 stellt bezüglich der Kontaktsicherheit und Aufwandsreduzierung einen deutlichen Forlschritt durch die Einführung eines ionen- oder elektronenleitenden bzw. Gemischleiter-Pulverelektrode dar. Diese Erfindung sieht für die Anordnung derartiger Elektroden in einem Mantel, einen mit elektrisch isolierendem Füllstoff vermörtolten, aber äußerlich gasdurchlässig porös umhüllten Gasraum, z. B. einen Filter, vor. Lösbare Verbindungen für die Baugruppe .Sensor*' werden jedoch weder angestrebt noch ermöglicht. Vorteilhaft erscheint ebenfalls die Kontaktierung von Elektroden durch Federdruck vom Kaltteil der Sonde her. Diese Kontaktierung erfordert entsprechend aufwendige lange Sensoren, oder besonders sichere, mechanisch belastbare gasdichte und hochtemperaturbeständige Vorbindungslösungen. Dabei ist nachteilig, daß entweder die Vorbindung und das Widerlager oder in Kombination mit langen Sensoren nur letzteres stets relativ starken Federdruck ausgesetzt werden, wobei die Druckwirkung im H chtemopraturbereich ebenfalls kritisch ist. Verschiedene Kontaktunterstützungen haben sich praktisch bewährt. Dazu gehören feste Elektronenleiterschichton auf dem ionenleitenden Sensor, die den Kontakt zur elektronisch leitenden Ableitungselektrode begünstigen. Dieser Kontakt wird beim bekannten Stand dauerhaft und nichtlösbar ausgeführt. Dazu gehören Platzierungen des Sensors mit Platinmohr, Glanzplatin oder massiven bzw. gosputterton Schichten und die Verringerung des Übergangswiderstandes durch Platinnetze, Vorrödelungon, keramische Ringe und dergleiciion. Diese Maßnahmen stehen einer Regenerlerbarke:t dar Sonde entgegen. Das betrifft luch die erwähnte Pulverelektrodenanordnung. Zur Erzielung guter mechanischer Stabilität sind verschiedene Einzellösungen bekannt geworden. Im Einsatz hat sich ein hängender Sondeneinbau diesbezüglich bewährt.For safe electrode contacting numerous proposals have been made. In most cases good contact reliability, large contact area or number of contact points is achieved through increased material expenditure, for example of platinum. In general, fixed, stably fixed contacts were aimed for. The technical solution according to DD-PS 260420 represents with respect to the contact reliability and cost reduction a significant Forlschritt by the introduction of an ion- or electron-conducting or mixture conductor powder electrode. This invention provides for the arrangement of such electrodes in a jacket, a vermörtolten with electrically insulating filler , but externally gas-permeable porous gas space, z. As a filter before. However, detachable connections for the 'Sensor *' assembly are neither intended nor possible. The contacting of electrodes by spring pressure from the cold part of the probe also appears advantageous. This contacting requires correspondingly elaborate long sensors, or particularly safe, mechanically strong gas-tight and high temperature resistant Vorbindungslösungen. It is disadvantageous that either the Vorbindung and the abutment or in combination with long sensors only the latter are always exposed to relatively strong spring pressure, the pressure effect in H chtemopraturbereich is also critical. Various contact supports have proven useful. These include solid electron conductor layer on the ion-conducting sensor, which favor the contact with the electronically conductive discharge electrode. This contact is performed permanently and non-detachably in the known state. These include plating the sensor with platinum black, gloss platinum or solid or gosputerterton layers and reducing the contact resistance by platinum nets, Vorrödelungon, ceramic rings and dergleiciion. These measures are a Regenerlerbarke: t the probe contrary. This concerns the mentioned powder electrode arrangement. To achieve good mechanical stability, various individual solutions have become known. In use, a suspended probe installation has proven itself in this regard.

Materialunverträglichkeiten, wie niedrigschmeuende Eutektika an Berührungsflächen, werden durch fachmännisches Handeln, Kenntnis der entsprechenden Liquiduscharakteristik sowie die generelle Beschränkung auf wenige Materialarten vermieden. Die Sensoralterung wird, abgesehen von Abgaseinflüsst.n, durch die Referenzmedien in Qualität und Quantität, sowie das Sensormaterial, insbesondere Stabilisatoren bestimmt. Sie entspricht aber auch bei den bekannten Bestwerten nicht den wachsenden Forderungen der Praxis und wird auch auf längere Sicht Schwachstelle von Fosteloktrolytsonden bleiben.Material incompatibilities, such as low-boiling eutectics at contact surfaces, are avoided by expert action, knowledge of the corresponding liquidus characteristics and the general restriction to a few material types. The sensor aging is, apart from Abgaseinflüsstsst.n, determined by the reference media in quality and quantity, as well as the sensor material, in particular stabilizers. However, even with the known best values, it does not meet the growing demands of the practice and will remain the weak point of Fosteloktrolytsonden in the longer term.

Ziel der Erfindung ist eine regenerierbare Rauchgasanalysensonde auf Festelektrolytbas's, vorzugsweise zur O₂-Restwertbestimmung in Rauchgasen im In-situ-Betrieb für den Hochtemperaturbereich, mit der lange Standzeiten erreicht werden und die den technischen Aufwand für den Dauerbetrieb entsprechender Analysenmeßwerto senkt. Ziel der Erfindung ist es des weiteren, daß die erfindungsgemäße Sonde eine Regenerierung mit geringem Aufwand, ohne Spezielkenntnisse sowie K -werkzeuge ermöglicht.The aim of the invention is a regenerable flue gas analysis probe on Festelektrolytbas's, preferably for O ₂ -Restwertbestimmung in flue gases in-situ operation for the high temperature range, can be achieved with the long service life and lowers the technical complexity for the continuous operation corresponding Analysmeßwerto. The aim of the invention is further that the probe according to the invention allows regeneration with little effort, without spezielkenntnisse and K tools.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine regenerierbare In-situ-Rauchgasanalysensonde auf Festelektrolytbasis, insbesondere für den Hochtemperaturbereich zu schaffen, mit der die bisherige Praxis des zwangsläufig kompletten Ersatzes von be- oder geschädigten Sonden trotz der an sich unbeschädigten Hauptbauteile von In-situ-Rauchgasanalysensonden überwunden und die daraus resultierende unvertretbare Material- und Aufwandsvergeudung vermieden wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine In-situ-Rauchgasanalysensonde auf Festelektrolytbasis an definierten Grenzen aus lösbaren Funktionsbaugruppen Sondengrundkörper, Kondensationsschutzrohr sowie einseitig geschlossener keramisches Sensorrohr aufgebaut ist. Dabei umfaßt der Sondengrundkörper alle erforderlichen Trägerbauteile, Λ die Kaltfunktionsteile und die aufwendigsten Hochtemperaturbauteile einschließlich der Primärelektroden. Das Kondensationsschutzrohr stallt ein Opferbauteil dar, während das einseitig geschlossene keramische Sensorrohr mit 2 Zusatzpulverelektronen als Verschleißteil wirkt.The invention has for its object to provide a regenerable in-situ flue gas analysis probe based on solid electrolyte, especially for the high temperature range, with the previous practice of inevitably complete replacement of damaged or damaged probes despite the intrinsically undamaged main components of in-situ Flue gas analysis probes overcome and the resulting unjustifiable waste of material and effort is avoided. According to the invention the object is achieved in that an in-situ flue gas analysis probe based on solid electrolyte at defined limits from detachable function modules probe base, condensation protection tube and one-sided closed ceramic sensor tube is constructed. In this case, the probe base body comprises all required support components, Λ the cold function parts and the most expensive high-temperature components including the primary electrodes. The condensation protection tube stalls a sacrificial component, while the one-sided closed ceramic sensor tube with 2 additional powder electrons acts as a wear part.

Between the functional assemblies detachable connection elements are arranged.

Ein derartiges zwischen dem Sondengrundkörper und dem Kondensationsschutzrohr angeordnetes, besteht aus einem schrägen Segmentanschliff mit Sperrkante am einseitig geschlossenen Kondensationsschutzrohr nahe der offenen Rohrseite sowie ein gegen die Sperrkante gerichtetes Klemmfederwiderlager mit Überwurfsicherung und Spannschraube am Metallschaft der Sonde.Such arranged between the probe body and the condensation protection, consists of an oblique Segmentanschliff with locking edge on one side closed Kondensationsschutzrohr near the open tube side and directed against the locking edge Klemmfederwiderlager with union protection and clamping screw on the metal shaft of the probe.

Das Klemmfederwiderlager ist dabei in Form einer Mantelausschnittsfahne eines äußeren metallischen Haltoschaftes aufgebaut, die ihrerseits gegen eine Erhabenheit der Klemmfeder in der Sperrlage mit einer zylindrischen Überwurf sicherung verriegelt ist. Der Halteschaft weist eine innere Schubschraubhülse als Drucklager für das keramische Kondensationsschutzrohr auf. Eine zwischen den Funktionsbaugruppen Sondengrundkörper und dem einseitig geschlossenen Sensorrohr angeordnete lösbare Verbindung besteht aus den an sich bekannten Bauteilen umfangendes Trägerrohr, stirnseitig bündig anschließendes Schubrohr und innere Kapillare in bekannter Anordnung mit zruückgesetztem Schubrohr sowie einem keramischen Widerlager in Form eines einseitig geschlossenen Rohres mit Schwalbenschwanzhalterung, deren Aufnahme am inneren Trägerrohr angeordnet ist. Das offene Sensorende wird im übrigen ohne Dichtungsmaterial direkt auf das Schubrohr aufgesetzt. Erfindungsgemäß weisen die sich gegenüberliegenden Stirnseiten des Schubrohres und des Sensorrohres einen Kugel-Pfanneschliff und zwei enge Gasströmungsschlitze an deren inneren und äußeren Mantelflächen auf, die ihrerseits in Trägerrohr und Schubrohr einmünden. Mit diesen Gasräumen ist eine Absaugpumpe verbunden.The Klemmfederwiderlager is constructed in the form of a Mantelausschnittsfahne an outer metallic Haltoschaftes, which in turn is locked against a grandeur of the clamping spring in the locked position with a cylindrical throw fuse. The support shaft has an inner thrust bushing as a thrust bearing for the ceramic condensation protection tube. A detachable connection arranged between the functional subassemblies of the probe base body and the sensor tube closed on one side consists of the per se known components of a supporting tube, front flush flushing tube and inner capillary in a known arrangement with reset thrust tube and a ceramic abutment in the form of a unilaterally closed tube with dovetail holder whose Recording is arranged on the inner support tube. Incidentally, the open sensor end is placed directly on the torque tube without sealing material. According to the invention, the opposite end faces of the push tube and the sensor tube on a ball-Pfanneschliff and two narrow gas flow slots on the inner and outer lateral surfaces, which in turn open into the carrier tube and push tube. With these gas chambers a suction pump is connected.

Die Bauteile Schubrohr und Kapillare der Funktionsbaugruppe Sondengrundkörper werden für die eingefahrene Betriebs- und ausgefahrene Montageposition mit 2 am Sondenkopf angeordneten ineinanderliegenden Einstellschraubrohren von außen einstellbar gehaltert. Die vorgeschlagene Rauchgasanalysensonde ist mit an sich bekannten Sensorinnen- und außenelektroden ausgerüstet. Erfindungsgemäß werden beide durch jeweils eine Zusatzpulverelektrode als lösbares Verschleißteil ergänzt. Diese werden durch klein gehaltene Bauteilfreiräume zwischen Sensorwiderlager bzw. Kapillare und Sensor positioniert. Die erfindungsgemäße Anordnung der Funktionsbaugruppen gewährleistet die Befestigung des Kondensationsschutzrohres und der Verschleißteilbaugruppe einschließlich Widerlager jeweils am Sondengrundkörper, ohne daß diese untereinander Berührungskontakte aufweisen.The components push tube and capillary of the function module probe body are supported for the retracted operating and extended mounting position with 2 arranged on the probe head nesting Einstellschraubrohren adjustable from the outside. The proposed flue gas analysis probe is equipped with sensor inside and outside electrodes known per se. According to the invention, both are supplemented by a respective additional powder electrode as a detachable wearing part. These are positioned by small component clearances between sensor abutment or capillary and sensor. The arrangement of the functional assemblies according to the invention ensures the attachment of the condensation protection tube and the wear part assembly including abutment respectively on the probe body, without these having contact with each other.

embodiment The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows in 1: the functional module unilaterally closed ceramic sensor tube, in Fip 2: the condensation protection tube, in 3: the function module probe body (hot part) and in 4: the cold part of the probe body, the probe head in each case in a sectional view.

Als Ausführungsbeispiel wird eine Festelektrolytrauchgasanalysensonde für den Einsatz an einem Glasschmelzofen Io der Nähe des Abgasaustritts aus dem Ofenraum bei maximalen Rauchgastemperaturen knapp oberhalb von 1600°C gewählt, wobei der Anwendungsfall durch hoho Belastung an kondensationsfähigen Abgasbestandteilen gekennzeichnet ist. Die Sonde besteht aus den drei Baugruppen Sensorrohr 1, dem Kondensationsschutzrohr 4 und dem Sondengrundkörper 8. Die Verschleißteilbaugruppe Sensorrohr ist aus einem einseitig geschlossenen, ytriumstabilisierten Zirkonoxidrohr und dem Sensorrohr, das an der offenen Seite grob als Kugel einer Kugel-Pfanne-Verbindung angeschliffen ist, aufgebaut. Die Zusatzpulvorelektroden 2 haben die Zusammensetzung des Festelektrolytrohres und sind grob klassiert zum einen in das Sensorrohr und zum anderen in die Sensorwiderlagorkappe 3 eingeschüttet. Das als Opferbauteil ausgelegte Kondensationsschutztrohr 4 wird von einem einseitig geschlossenen Sinterkorundrohr mit einem Gaseintrittsanschliff 5 der in heiß-kalt-Richtung deutlich hinter dem Sensorrohr liegt, gebildet, das außerdem an der offenen Seite drei schräge Segmentanschliffe 6 mit Sperrkante 7 aufweist. Diese bilden ein keramisches Widerlager.As an exemplary embodiment, a Festelektrolyrauchgasanalysensonde for use at a glass melting furnace Io near the exhaust gas outlet from the furnace chamber at maximum flue gas temperatures just above 1600 ° C is selected, the application is characterized by hoho load of condensable exhaust gas constituents. The probe consists of the three subassemblies sensor tube 1, the condensation protection tube 4 and the probe body 8. The consumable subassembly sensor tube is a one-sided closed, ytrium-stabilized zirconia and the sensor tube, which is roughly ground on the open side as a ball of a ball-socket connection, built up. The Zusatzpulvorelektroden 2 have the composition of the solid electrolyte tube and are coarsely classified poured into the sensor tube on the one hand and on the other in the sensor abutment cap 3. The condensation protection tube 4 designed as a sacrificial component is formed by a sintered corundum tube closed on one side with a gas inlet slit 5 which lies clearly behind the sensor tube in the hot-cold direction, which also has three oblique segment slices 6 with blocking edge 7 on the open side. These form a ceramic abutment.

Die Verbindung des Opferbauteiles Kondensationsschutzrohr 4 mit dem Sondsngrundkörper 8 erfolgt mittels dreier axial einwärts gewölbter Mantelausschnittsfahnen 9 des äußeren metallischen Halteschaftes 10 des Grundkörpers, din an der Basis federnd gegen das Widerlager gerichtet sind. Dabei weisen die Fahnen mittig auswärts je eine Erhabenheit 11 als Riegelsperrpunkt der Überwurfsicherung 12 auf. Als Überwurfsicherung wird im Beispiel das eigentliche Dichtungsschubrohr 13 genutzt.The connection of the sacrificial component condensation protection tube 4 with the Sondsngrundkörper 8 by means of three axially inwardly curved Mantelausschnittsfahnen 9 of the outer metallic support shaft 10 of the body, din are directed to the base resiliently against the abutment. In this case, the flags each have a higher elevation 11 as a deadlock point of the union protection 12. As union protection, the actual sealing thrust tube 13 is used in the example.

Der Druck- bzw. Schubeintrag in Jas keramische Kondensationsschutzrohr gegen das Widerlager wird mit einer Schubschraubhülse 14, die im Halteschaft 10 angeordnet ist, realisiert. Im Ausführungsbeispiel wird dieses vom heißen Ende des äußeren Sondenträgerrohres 15 gebildet.The pressure or thrust entry in Jas ceramic condensation protection tube against the abutment is realized with a Schubschraubhülse 14, which is arranged in the support shaft 10. In the exemplary embodiment, this is formed by the hot end of the outer probe support tube 15.

Im Ausführungsbeispiel sind mit Ausnahme des Sensorrohres 1 alle Bauteile gemäß Anspruch 3 als Sint6rkorundrohre ausgeführt. Das Schubrohr 16 ist zur Sensorfixierung gegenüber dem umfangenden inneren Trägerrohr 17 etwa um den Betrag des Außendurchmessers des Sensorrohres zurückgesetzt. Die innere Kapillare 18 nimmt die Ableitung der inneren Primärelektrode 19 auf und ist bis in das Sensorrohr 1 eingeführt. In Betriebsposition wird die Fixierung des Sensorrohres in axialer Richtung einerseits durch den Kugel-Pfanne-Schliff am Fuß des Sensorrohres 1 und andererseits durch eine Konvex-Konkavpassung an der geschlossenen Seite des Sensorrohres mit der Sensorwiderlagerkappe 3, zwischen die die Primäraußenelektrode 20 eingebettet ist, sowie dem über die Schraubenverbindung eingetragenen Druck vom kalten Sondenende her durch die Anordnung eines einstellbaren äußeren Einstellschraubrohres 21 gesichert. Das innere Einstellschraubrohr 22 ermöglicht das Zurückziehen der Kapillare in die Montageposition. Die Einbau' ge der Sonde ist hängend. Die Spaltbreite der Bauteilfreiräume zur Fixierung der Zusatzpulverelektroden 2 sind annähernd gleich der unteren Absiebgröße des Pulvers. Der Vermeidung von Gasvermischungen innerhalb der 2 Gasräume um das und im Sensorrohr, im Zusammenhang mit der gasundichten Verbindung zwischen Sensor- und Schubrohr 1,16, dient die Anordnung einer nicht dargestellten Taumelscheibenpumpe als Absaugpumpe für die Gasräume im inneren Trägerrohr 17 und Schubrohr 16.In the embodiment, with the exception of the sensor tube 1, all components according to claim 3 designed as Sint6rkorundrohre. The torque tube 16 is set back by approximately the amount of the outer diameter of the sensor tube for sensor fixation with respect to the circumferential inner support tube 17. The inner capillary 18 receives the discharge of the inner primary electrode 19 and is inserted into the sensor tube 1. In operating position, the fixation of the sensor tube in the axial direction on the one hand by the ball and socket grinding at the foot of the sensor tube 1 and on the other hand by a convex-Konkavpassung on the closed side of the sensor tube with the sensor abutment cap 3, between which the primary outer electrode 20 is embedded, as well the pressure entered via the screw connection is secured from the cold probe end by the arrangement of an adjustable outer adjusting screw tube 21. The inner Einstellschraubrohr 22 allows the retraction of the capillary in the mounting position. The installation of the probe is hanging. The gap width of the component clearances for fixing the additional powder electrodes 2 are approximately equal to the lower sifting size of the powder. The avoidance of gas mixtures within the 2 gas chambers around and in the sensor tube, in connection with the gas-tight connection between sensor and torque tube 1.16, serves the arrangement of a swash plate pump, not shown, as a suction pump for the gas chambers in the inner support tube 17 and the torque tube 16.

Im Ausführungsbeispiel ist die Anordnung des Opferbauteils Kondensationsschutzrohr 4 zur berührungsfreien Positionierung gegenüber den Verschleißteilen und der Sensorwiderlagerkappe 3 durch eine Dimensionierung des Kondensationsschutzrohres gegenüber der Sensorwiderlagerkappe dadurch gelöst, daß der verbleibende freie Rohrabstand die Summe der Fertigungstoleranzen beider Keramikbauteile sowie der Achsabweichung von Trägerrohr und Kondensationsschutzrohr deutlich übertrifft. Dabei tritt im Ausführungsbeispiel als größter Summand der Gesamttoleranz, die Achsabweichung des Kondensationsschutzrohres auf, die überwiegend durch die Halterung zwischen den Funktionsbaugruppen Sondengrundkörper 8 und Kondensationsschutzrohr 4 bedingt ist. Im Beispiel war zu sichern, daß diese bei einem äußeren Durchmesser der Sensorwiderlagerkappe von 15mm und dem Innendurchmesser des 400mm langen Kondensationsschutzrohres von 20mm, eine Abweichung des Kondensationsschutzrohres von der Achse größer als 0,3° nicht zuläßt, so daß im Beispiel eine Dreipunkt-Ausführung der Halterung des Kondensationsschutzrohres sich als zweckmäßig erwies.In the exemplary embodiment, the arrangement of the sacrificial component condensation protection tube 4 for non-contact positioning against the wear parts and the sensor abutment cap 3 by dimensioning the condensation protection against the sensor abutment cap is achieved in that the remaining free pipe distance significantly exceeds the sum of the manufacturing tolerances of both ceramic components and the axis deviation of the support tube and condensation protection tube , It occurs in the embodiment as the largest summand of the total tolerance, the axis deviation of the condensation protection tube, which is mainly due to the support between the function modules probe body 8 and condensation protection tube 4. In the example it was to be ensured that this does not permit a deviation of the condensation protection tube from the axis greater than 0.3 ° given an outer diameter of the sensor abutment cap of 15 mm and the inner diameter of the 400 mm long condensation protection tube of 20 mm, so that in the example a three-point design the holder of the condensation protection tube proved to be useful.

Claims

1. Regenerable flue gas analysis probe based on solid electrolyte, preferably for O ₂ -Restwertbestimmüng in flue gases in-situ operation for the high temperature use, characterized in that the probe from the defined limits on non-destructive solvable Fiinktionsbaugruppen probe body {8) acting as a sacrificial component condensation protection tube (4) and on one side closed sensor tube (1) is constructed, wherein the probe body comprises all support components, the cold function parts and dia most complex high-temperature components including the primary electrodes (19), (20) and the sensor tube (1) including two additional powder electrodes (2) is provided as a wearing part.

2. Regenerable flue gas analysis probe according to claim 1, characterized in that between the probe base body (8) and the condensation protection tube (4) einb releasable connection, which is formed from oblique Segmentanschliffen (6) with locking edges (7) on one side closed Kondensationsschutzrohr near the open Side and against the locking edges inwardly directed abutment in the form of axially curved Mantelausschnittsfahnen (9) of the outer metallic support shaft (10), the siearsaits each against a majesty (11) in the locked position with a cylindrical union protection (12) are locked and the support shaft with an inner thrust screw sleeve (14) is provided as a thrust bearing for the pipe end of the ceramic condensation protection tube.

3. Regenerative flue gas analysis probe according to claim 1, characterized in that from the functional assembly probe body (8) for one-sided closed ceramic sensor tube (1), a releasable connection consisting of don known per se components of a circumferential inner support tube (17), frontally flush subsequent Thrust tube (16) and inner capillary (18) in an already known arrangement, however, with a set back push tube and a ceramic abutment in the form of a closed-end tube with a recorded on the inner support tube dovetail holder and that the opposite end faces of the thrust tube (16) and Sensor tube (1) have a ball and socket grinding and two narrow gas flow slots at the inner and outer circumferential surfaces, which in turn open into carrier and push tube, with these gas chambers, a suction pump is connected.

4. Regenerative flue gas analysis probe according to claim 1 and 3, characterized in that 2 screwed into the probe head nested Einstellschraubrohr for Elektrodenanpreßdruckeinstellung and adhesion relief for regeneration measures pressure force fit to the probe head facing pipe ends of the components protective tube (16) and capillary (18) are arranged.

5. Regenerative flue gas analysis probe according to claim 1 and 3, characterized in that per se known Sensorinnen- and -außenelektroden (19,20) and two complementary as detachable wearing parts additional powder electrodes (2) in tight component clearances between the sensor and sensor abutment and capillary and sensor be fixed, characterized in that the limiting gap widths are designed smaller than the average powder particle sizes.

6. Regenerative flue gas analysis probe, according to claim 1 to 3, characterized in that the condensation protection tube (4) and sensor tube (1) including the sensor abutment cap (3) are arranged mutually contactless respectively on the probe body (8).