DE102004050222A1

DE102004050222A1 - Sensor for analyzing IC engine exhaust gases comprises sealing arrangement having seal with deformable sealing section made from metal and/or sealing composition introduced in liquid, paste or powdered state before pressing

Info

Publication number: DE102004050222A1
Application number: DE200410050222
Authority: DE
Inventors: Juergen Ruth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-27

Abstract

A sensor (1) comprises a sealing arrangement (8) having a seal (14) with a deformable sealing section made from a metal and/or sealing composition introduced in the liquid, paste or powdered state before pressing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor, z.B. Gassensor, für Anwendungen in einem Temperaturbereich von über 650°C nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a sensor, e.g. Gas sensor, for applications in a temperature range of over 650 ° C after the preamble of claim 1.

Derartige Sensoren werden beispielsweise für die Analyse von Abgasen in Verbrennungsmotoren im Zusammenhang mit einer Lambdasonde eingesetzt.such Sensors are used for example the analysis of exhaust gases in internal combustion engines related to a lambda probe used.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-A-101 51 291 ist ein derartiger Gasmessfühler bekannt, der ein rohrförmiges metallisches Gehäuse aufweist, in dem ein in Planartechnik hergestelltes längliches Sensorelement mit rechteckigem Querschnitt angeordnet ist. Das Sensorelement ist so im Gehäuse des Gasmessfühlers angeordnet, dass die Großflächen sich parallel zur Längsachse des Gehäuses erstrecken. Das Sensorelement weist ein dem zu bestimmenden Messgas zugewandtes, messgasseitiges Ende und ein vom Messgas abgewandtes, anschlussseitiges Ende auf. Am anschlussseitigen Ende sind auf der Außenfläche des Sensorelements, Kontaktflächen vorgesehen, die mit elektrischen Elementen am messgasseitigen Ende des Sensorelements durch innerhalb des Sensorelements angeordnete Zuleitungen in elektrischen Kontakt bringbar sind.Out German Patent Application DE-A-101 51 291 is such Gas sensor known, the one tubular has metallic housing, in which an oblong sensor element produced in planar technology rectangular cross-section is arranged. The sensor element is like this in the case of the gas sensor arranged that the large areas themselves parallel to the longitudinal axis of the housing extend. The sensor element has a measuring gas to be determined facing, measuring gas side end and facing away from the measuring gas, on the connection end. At the connection end are on the Outside surface of the Sensor element, contact surfaces provided, which with electrical elements at the measuring gas end of the sensor element arranged within the sensor element Supply lines can be brought into electrical contact.

Zur Abdichtung des messgasseitigen Abschnitts gegenüber dem anschlussseitigen Abschnitt innerhalb des Gehäuses ist das Sensorelement entlang seiner Längserstreckung von einem Dichtelement umgeben, was z.B. zwei Steatitschichten und zwischen den Steatitschichten eine Bohrnitritschicht enthält. Das Dichtelement ist zwischen zwei keramischen Formteilen angeordnet, die das Dichtelement zusammenpressen und so verformen, dass das Dichtelement sich gasdicht am Sensorelement und am Gehäuse anlegt. Die Dichtfläche, mit der das Dichtelement an dem Sensorelement und dem Gehäuse anliegt, erstreckt sich beispielsweise parallel zur Längssachse des Gehäuses und ist umlaufend am Sensorelement und am Gehäuse.to Sealing of the measuring gas side section opposite the connection side section inside of the housing is the sensor element along its longitudinal extension of a sealing element surrounded, which is e.g. two steatite layers and between the steatite layers contains a Bohrnitritschicht. The sealing element is arranged between two ceramic molded parts, which compress the sealing element and deform so that the sealing element gas-tight against the sensor element and the housing. The sealing surface, with the sealing element bears against the sensor element and the housing, extends for example parallel to the longitudinal axis of the housing and is circumferential on the sensor element and on the housing.

Obgleich des aufwändig konstruierten Dichtelements lässt sich bei einem Langzeiteinsatz bei den herkömmlich auftretenden Temperaturen um 650°C die Dichtigkeit von der Messseite zur Anschlussseite nicht immer im gewünschten Ausmaß gewährleisten. Dadurch kann z.B. Benzin auf die Anschlussseite gelangen und die Referenzluftatmosphäre stören.Although the elaborate constructed sealing element leaves in a long-term use at the conventionally occurring temperatures around 650 ° C the tightness from the measuring side to the connection side is not always in the desired Ensure extent. Thereby, e.g. Gasoline get on the connection side and the Reference air atmosphere to disturb.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungTask and Advantages of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der einleitend bezeichneten Art bereitzustellen, der bei insbesondere hohen Betriebstemperaturen von über 650°C im Langzeiteinsatz eine verbesserte Dichtigkeit von der Messseite auf die Anschlussseite zeigt.Of the Invention is based on the object, a sensor of the introductory To provide designated type, which in particular high operating temperatures from above 650 ° C in Long-term use improved sealing from the measuring side the connection side shows.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.In the dependent claims are advantageous and expedient developments of the invention.

Die Erfindung geht von einem Sensor, z.B. Gassensor aus, für Anwendungen in einem Temperaturbereich von über 650°C, mit einem im Gehäuse angeordneten Sensorelement, dass eine Messseite und eine Anschlussseite aufweist sowie Dichtmittel, um im Gehäuse die Messseite gegenüber der Anschlussseite des Sensorelements gasdicht abzudichten. Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass die Dichtmittel ein Dichtorgan umfassen, das wenigstens gegenüber dem Gehäuse einen zumindest einmal formbaren Dichtabschnitt aus Metall und/oder einer Dichtmasse aufweist, die flüssig, pastös, pulverförmig vor einem Verpressvorgang des Dichtorgans eingefüllt ist.The The invention is based on a sensor, e.g. Gas sensor off, for applications in a temperature range of over 650 ° C, with one arranged in the housing Sensor element that has a measurement side and a connection side as well as sealant to in the case the measuring side opposite seal the connection side of the sensor element gas-tight. Of the The core of the invention lies in the fact that the sealing means a sealing member include, at least opposite the housing an at least once malleable sealing portion of metal and / or a sealant, the liquid, pasty, powdery before a pressing process filled the sealing member is.

Dieser Vorgehensweise liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beispielsweise bei Gassensoren insbesondere von Lambdasonden die Dichtmittel, die die Messseite gegenüber der Anschlussseite des Sensorelements abdichten und regelmäßig aus Steatit bestehen, bei den normalerweise auftretenden Temperaturen von um 650°C einem allmählichen Schrumpfungsprozess unterliegen, wodurch eine sichere Abdichtung von Mess- zur Anschlussseite nicht in dem gewünschten Maß gewährleistet werden kann. Dabei stellt das Hauptproblem die Abdichtung zur Gehäuseoberfläche dar. Dementsprechend muss im Bereich des Gehäuses dafür gesorgt werden, dass die Dichtmittel an dieser Stelle formbeständig sind, zumindest keinem allmählichen Schrumpfungsprozess unterliegen, der zu einem Spalt zwischen Gehäuse und Dichtmittel führen kann, was letztendes eine sichere Abdichtung verhindert. Diese daraufhin ausgelegten Bedingungen können von einem Metallabschnitt und/oder der oben beschriebenen Masse erfüllt werden.This Approach is based on the knowledge that, for example in the case of gas sensors, in particular lambda probes, the sealing means which the Measuring side opposite Seal the connection side of the sensor element and regularly off Steatite, at the normally occurring temperatures from around 650 ° C a gradual shrinking process subject, whereby a secure seal from measuring to connection side not in the desired Dimension guaranteed can be. The main problem is the seal to the housing surface. Accordingly, it must be ensured in the area of the housing that the Sealants are dimensionally stable at this point, at least none gradual Subject to shrinkage process leading to a gap between housing and Lead sealant can, which ultimately prevents a secure seal. This then designed conditions of a metal portion and / or the mass described above Fulfills become.

In einer überwiegenden Ausführungsform wird das Sensorelement das Dichtorgan durchdringen, womit das Gehäuse nur mit dem Dichtorgan in Verbindung steht.In a predominant one Embodiment is the sensor element penetrate the sealing member, whereby the housing only communicates with the sealing member.

Bei einem Metall-Dichtabschnitt kann das Material und die Form günstigerweise so ausgewählt werden, dass eine elastische Anpressung auch bei höheren Temperaturen gewährleistet ist, womit sich eine Spaltbildung, die Undichtigkeit verursachen kann, vermeiden lässt.at a metal sealing portion, the material and the mold can conveniently to be selected that ensures an elastic contact pressure even at higher temperatures is, with which a gap formation, which can cause leakage, avoid it.

Die Masse, z. B. eine keramische Vergussmasse, kann so realisiert werden, dass sie beim Einsetzen in das Gehäuse noch fließfähig ist, jedoch insbesondere spätestens bei der ersten Erwärmung aushärtet und ggf. versintert, jedoch ohne dabei einem Schrumpfungsprozess zu unterliegen, der wieder zu einer Spaltbildung führen könnte.The Mass, z. As a ceramic potting compound can be realized so that it is still fluid when inserted into the housing, however, in particular at the latest hardens at the first heating and possibly sintered, but without a shrinking process subject, which could lead to a gap again.

Ein Dichtabschnitt gegenüber dem Gehäuse ist vorzugsweise umlaufend geschlossen, womit über einen umlaufenden Bereich die gleiche Dichtqualität zur Verfügung steht.One Sealing section opposite the housing is preferably circumferentially closed, bringing about a circumferential area the same sealing quality for disposal stands.

Gegenüber dem Sensorelement ist es in einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt, wenn dort das Dichtorgan vollständig aus einem elektrischen isolierenden Werkstoff besteht. Damit lassen sich Beeinflussungen des Sensorelements durch in Kontakt stehende leitende Abschnitte auf seiner Oberfläche vermeiden.Compared to the Sensor element is in a moreover preferred embodiment of the invention preferred when there the Complete seal consists of an electrical insulating material. Leave it influences the sensor element by being in contact avoid conductive sections on its surface.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Dichtorgan in Dichtrichtung betrachtet, d.h. in einer Richtung von Messseite zur Anschlussseite, bzw. umgekehrt zwei Lagen. Dadurch besteht die Möglichkeit zwischen den Lagen beispielsweise eine Dichtmasse, insbesondere eine keramische Vergussmasse anzuordnen, die bei einem Verpressen der beiden Lagen in Richtung Gehäuseinnenwand wandert und ggf. auch zu einem vom Dichtorgan umschlossenen Sensorelement. Nachdem Verpressen härtet die Dichtmasse aus bzw. kann zusätzlich einem Temperschritt unterzogen werden. Insbesondere eine keramische Vergussmasse hat den Vorteil, dass sie dann weder bei einem nachfolgenden Temperschritt, noch bei der Arbeitstemperatur schwindet.In A preferred embodiment of the invention comprises the sealing member viewed in the sealing direction, i. in one direction from measurement side to the connection side, or vice versa two layers. This is the possibility between the layers, for example, a sealant, in particular to arrange a ceramic potting compound, which in a compression the two layers in the direction of the housing inner wall migrates and possibly also to a sensor element enclosed by the sealing member. After pressing hardens the sealant from or may additionally be subjected to an annealing step. In particular, a ceramic Potting compound has the advantage that it then neither in a subsequent Tempering step, even at the working temperature dwindles.

Zusätzlich oder auch unabhängig von einer Dichtmasse kann zwischen den Lagen ein umlaufender Dichtabschnitt aus Metall derart angeordnet sein, dass beim Zusammenpressen der beiden Lagen der umlaufende Dichtabschnitt gegen das umgebende Gehäuse gepresst wird. Vorzugsweise ist der Dichtabschnitt aus Metall elastisch nachgiebig, so dass insbesondere bei der Arbeitstemperatur nach wie vor eine Anpresskraft auf das Gehäuse wirkt, womit die Entstehung eines Spaltbereichs und damit von Undichtigkeit vermieden werden kann.Additionally or also independent from a sealant can between the layers a circumferential sealing portion be arranged in such a way that during compression of the both layers of the circumferential sealing section pressed against the surrounding housing becomes. Preferably, the sealing portion of metal is resilient, so that especially at the working temperature remains a Contact pressure on the housing acts, whereby the formation of a gap and thus leakage can be avoided.

Als umlaufender Dichtabschnitt eignet sich beispielsweise ein profilierter Metallring.When circumferential sealing portion is for example a profiled Metal ring.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird auf wenigstens einer Seite des Dichtorgans, d.h. auf der Mess- oder Anschlussseite des Sensorelements, ein weiteres Dichtelement angeordnet. Dieses Dichtelement kann z.B. eine bekannte Dichtung aus Steatit (Speckstein) oder Bornitrit sein. Vorzugsweise ist ein weiteres Dichtelement auf beiden Seiten des Dichtorgans angeordnet. Das weitere Dichtelement, also z. B. die Dichtung aus Steatit, kann insbesondere die Abdichtung zu einem innenliegenden Sensor realisieren. Die Oberflächen zu einem innenliegenden Sensor sind regelmäßig deutlich kleiner als die Dichtoberfläche zum Gehäuse, so dass ein Schwund eines weiteren Dichtelements, wie er bei einem Steatitdichtungsteil auftreten kann, vergleichsweise weniger ins Gewicht fällt und sich durchaus in einem akzeptablen Rahmen bewegen kann.In a further particularly preferred embodiment of the invention is on at least one side of the sealing member, i. on the measuring or terminal side of the sensor element, another sealing element arranged. This sealing element may e.g. a known seal from steatite (soapstone) or boron nitrite. Preferably, a another sealing element arranged on both sides of the sealing member. The further sealing element, ie z. As the seal of steatite, can in particular realize the seal to an internal sensor. The surfaces to an inside sensor are regularly much smaller than that sealing surface to the housing, so that a fading of another sealing element, as in a Steatitdichtung part may occur, relatively less significant falls and can certainly move within an acceptable range.

Außerdem bevorzugt ist es, wenn das Dichtorgan in einem Schwingungsknoten des Sensorelement-Dichtverbundes angeordnet ist. Eine solche Ausgestaltung beruht auf der Erkenntnis, dass insbesondere bei einem Gassensor, so wie er bei Kraftfahrzeugen für Lambdasonden eingesetzt wird, Schwingungen auftreten, die sich zerstörerisch auf einen Dichtverbund auswirken können, so dass dieser in vergleichsweise kurzer Zeit die gewünschte Dichtheit nicht mehr zeigt. Wird hingegen gezielt eine Anordnung des Dichtverbundes, insbesondere des Dichtorgans in einem Schwingungsknoten vorgenommen, werden Relativbewegungen zwischen den dichtenden Elementen minimiert, was zu einer höheren Zuverlässigkeit des führt.Also preferred it is when the sealing member in a node of the sensor element sealing composite is arranged. Such an embodiment is based on the knowledge that in particular in a gas sensor, as in motor vehicles for lambda probes is used, vibrations occur that are destructive can affect a sealing compound, so this in comparatively short time the desired tightness no longer showing. If, by contrast, an arrangement of the sealing compound, in particular the sealing member is made in a vibration node, relative movements between the sealing elements are minimized what a higher one reliability of leads.

Zeichnungendrawings

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und unter Angabe weiterer Einzelheiten nachstehend näher erläutert. Es zeigen:Several embodiments The invention are illustrated in the drawings and indicated further details explained in more detail below. Show it:

1 eine teilweise schematische Schnittdarstellung eines Gassensors mit erfindungsgemäßem Dichtorgan, 1 a partially schematic sectional view of a gas sensor with inventive sealing member,

2 ein erfindungsgemäßes Dichtorgan in einer schematischen Schnittdarstellung, 2 an inventive sealing member in a schematic sectional view,

3 eine zweite Ausführungsform eines Dichtorgans in schematischer Schnittdarstellung ohne umlaufende Metalldichtung, 3 a second embodiment of a sealing member in a schematic sectional view without circumferential metal seal,

3a den in 3 gekennzeichneten Ausschnitt des Dichtorgans mit einem Metallring und einer schematisch dargestellten Gehäusewand, 3a the in 3 marked section of the sealing member with a metal ring and a schematically illustrated housing wall,

4 eine dritte Ausführungsform eines Dichtorgans in schematischer Schnittdarstellung zusammen mit einer angedeuteten Gehäusewand und einem Sensorelementausschnitt, 4 a third embodiment of a sealing member in a schematic sectional view together with an indicated housing wall and a sensor element cutout,

5 in entsprechender Darstellung wie 6 eine vierte Ausführungsform eines Dichtorgans, 5 in the same way as 6 A fourth embodiment of a sealing member,

6 in entsprechender Darstellung wie 4 eine 6 in the same way as 4 a

fünfte Ausführungsform eines Dichtorgans undfifth embodiment of a sealing organ and

6a eine weitere Ausführungsform eines Metallrings für ein Dichtorgan gemäß 6. 6a a further embodiment of a metal ring for a sealing member according to 6 ,

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

1 zeigt einen Gassensor 1, der für eine Lambdasonde ausgelegt ist. Der Gassensor 1 hat einen messseitigen Abschnitt 2 und einen anschlussseitigen Abschnitt 3. Er weist ein metallisches Gehäuse 4 auf, das auf dem messseitigen Abschnitt mit 4a und auf dem anschlussseitigen Abschnitt mit 4b bezeichnet ist. Im Gehäuse 4 ist ein Sensorelement 5 angeordnet, das durch keramische Formteile 6, 7 sowie einer Dichtpackung 8 gasdicht im Gehäuse 4 fixiert ist, so dass der messseitige Abschnitt 2 vom anschlussseitigen Abschnitt 3 gasdicht im Gehäuse 4 getrennt ist. 1 shows a gas sensor 1 , which is designed for a lambda probe. The gas sensor 1 has a measuring section 2 and a connection-side section 3 , He has a metallic housing 4 on that on the measuring section with 4a and on the connection side section with 4b is designated. In the case 4 is a sensor element 5 arranged by ceramic moldings 6 . 7 as well as a sealing pack 8th gas-tight in the housing 4 is fixed so that the measuring side section 2 from the connection side section 3 gas-tight in the housing 4 is disconnected.

Am messseitigen Abschnitt 2 des Gehäuses 4 ist ein Schutzrohr 9 mit Gaseinlass- und Gasauslassöffnungen 10 befestigt. Das Schutzrohr umgibt das aus dem messseitigen Abschnitt 2 herausragende messseitige Ende 5a des Sensorelements 5. Am messseitigen Abschnitt 2 des Gehäuses ist ein Gewinde 11 angebracht, mit dem der Gassensor 1 in einem nicht dargestellten Abgasrohr befestigt werden kann.At the measuring section 2 of the housing 4 is a protective tube 9 with gas inlet and gas outlet openings 10 attached. The protective tube surrounds this from the measuring-side section 2 outstanding measuring end 5a of the sensor element 5 , At the measuring section 2 the housing is threaded 11 attached, with which the gas sensor 1 can be secured in an exhaust pipe, not shown.

Die Dichtpackung 8 im Gehäuse 4 ist beispielhaft dreischichtig und umfasst zwei Steatitscheiben 12, 13, die vom Sensorelement 5 durchdrungen sind mit einem zwischen den Steatitscheiben liegenden, ebenfalls vom Sensorelement durchdrungenen Dichtorgan 14, das so ausgebildet ist, dass es zumindest gegenüber dem Gehäuse einen einmal verformbaren Dichtabschnitt aufweist, der bei Temperaturen bis zumindest 650° formstabil ist. Auf diese Weise kann den Nachteilen, insbesondere der Steatitscheiben, entgegen gewirkt werden. Die Steatitscheiben in der Dichtpackung sind allerdings nach wie vor vorteilhaft, um eine möglichst gleichmäßige Druckbelastung auf das Dichtorgan 14 zu erzeugen und ggf. die Dichtwirkung um das Sensorelement bereitzustellen.The packing 8th in the case 4 is exemplified by three layers and includes two steatite slices 12 . 13 that from the sensor element 5 are penetrated with a lying between the steatite disks, also penetrated by the sensor element sealing member 14 , which is formed so that it at least relative to the housing has a deformable sealing portion which is dimensionally stable at temperatures up to 650 °. In this way, the disadvantages, in particular the Steatitscheiben counteracted. However, the steatite disks in the sealing pack are still advantageous in order to ensure the most uniform possible pressure loading on the sealing member 14 to produce and possibly provide the sealing effect around the sensor element.

Verschiedene Ausführungsformen von Dichtorganen sind in den nachfolgenden 2 bis 6a beschrieben.Various embodiments of sealing members are described in the following 2 to 6a described.

In 2 ist ein Dichtorgan 20 dargestellt, das eine Keramikscheibe 21 umfasst, die an ihrem Außenumfang einen Metallring 22 aufweist. Der Metallring 22 sorgt in verpresstem Zustand für eine temperaturstabile Dichtung gegenüber dem Gehäuse 4. Durch die Keramikscheibe 21 ist in einer entsprechenden Öffnung 23 das Sensorelement 5 durchführbar (nicht dargestellt). Die Öffnung 23 ist beispielhaft auf einer Seite mit einer Fase 24 versehen, durch welche eine angrenzende Steatitscheibe veranlasst wird, eine besonders dichte Pressung der Oberfläche eines sich in der Öffnung befindenden Sensorelements einzugehen. Andererseits bietet die Fase 24 die Möglichkeit zum Sensorelement 5 eine besonders temperaturstabile Dichtung herbeizuführen, in dem z.B. vor dem Verpressen keramische Vergussmasse oder dergleichen eingefüllt wird. Die Fase 24 kann auch auf beiden Seiten der Öffnung 23 angebracht werden.In 2 is a sealing organ 20 shown a ceramic disc 21 comprises, on its outer circumference a metal ring 22 having. The metal ring 22 ensures in the compressed state for a temperature-stable seal against the housing 4 , Through the ceramic disc 21 is in a corresponding opening 23 the sensor element 5 feasible (not shown). The opening 23 is an example on a page with a chamfer 24 provided by which an adjacent Steatitscheibe is caused to enter a particularly dense pressing of the surface of a sensor element located in the opening. On the other hand, offers the chamfer 24 the possibility of sensor element 5 To bring about a particularly temperature-stable seal in which, for example, before casting ceramic potting compound or the like is filled. The chamfer 24 can also be on both sides of the opening 23 be attached.

In 3 ist ein Dichtorgan 30 dargestellt, das zwei Keramikscheiben 31, 32 umfasst, wovon die Keramikscheibe 32 becherförmig und die Keramikscheibe 31 deckelförmig ausgebildet ist, und vor einem Verpressvorgang zwischen die beiden Keramikscheiben 31, 32 eine z.B. keramische Vergussmasse 33 bzw. Pulver oder andere zumindest unter einem Verpressdruck fließende, aber nach dem Verpressvorgang hart werdende Dichtstoffe eingefüllt werden, die bei einem Verpressvorgang sich zu Öffnungen 34, 35 bewegen, durch welche ein nicht dargestelltes Sensorelement geführt ist, und hierdurch eine Abdichtung des Sensorelements im Dichtorgan bewirkt. Gegenüber dem Gehäuse 4 erfolgt für diese Ausführungsform eine Abdichtung durch einen im Querschnitt halbschalenförmigen Ring 36 (siehe 3a) der in einem Rücksprung 37 der Keramik 32 und einem Überstand 38 der Keramikscheibe 31 sitzt. Beim Verpressen der beiden Keramikscheiben 31 und 32 wird nicht nur die Vergussmasse 33 verdrängt, sondern auch durch Zusammendrücken des Rings 36 dieser nach außen in Richtung Gehäuse 4 (siehe 3a und die Pfeile 36a und 36b, die die Verdrängungsrichtung symbolisieren) verdrängt. Die Presskraft ist in 3a durch die Pfeile 39a, 39b symbolisiert. Durch diese Konstruktion lässt sich eine elastische Anpressung des Rings 36 am Gehäuse 4 realisieren, die insbesondere bei den zu erwartenden Betriebstemperaturen des Gassensors eine zuverlässige Abdichtung gewährleisten.In 3 is a sealing organ 30 shown, the two ceramic discs 31 . 32 includes, of which the ceramic disc 32 cup-shaped and the ceramic disc 31 is formed lid-shaped, and before a pressing operation between the two ceramic discs 31 . 32 a ceramic potting compound, for example 33 or powder or other at least under an injection pressure flowing, but after hardening hardening sealants are filled, which in a grouting process to openings 34 . 35 move, through which an unillustrated sensor element is guided, and thereby causes a seal of the sensor element in the sealing member. Opposite the case 4 For this embodiment, a seal is made by a half-shell-shaped in cross-section ring 36 (please refer 3a ) in a return 37 the ceramic 32 and a supernatant 38 the ceramic disc 31 sitting. When pressing the two ceramic discs 31 and 32 not just the potting compound 33 displaced, but also by squeezing the ring 36 this outward towards the housing 4 (please refer 3a and the arrows 36a and 36b which symbolize the direction of displacement). The press force is in 3a through the arrows 39a . 39b symbolizes. By this construction can be an elastic contact pressure of the ring 36 on the housing 4 realize that ensure a reliable seal especially at the expected operating temperatures of the gas sensor.

In 4 und den weiteren 5 und 6 sind ebenfalls Dichtungsorgane mit zwei Keramikscheiben dargestellt. Das Dichtorgan 40 gemäß 4 umfasst eine erste Keramikscheibe 41, die mit einer zweiten Keramikscheibe 42 zusammenwirkt, wobei die zweite Keramikscheibe 42 einen Rücksprung 43 aufweist, in dem wiederum ein einseitig offener Metallring 44 angeordnet ist. Beim Verpressen der Keramikscheiben 41, 42 gemäß der schematisch dargestellten Pfeile 45, 46 wird der Metallring 44 entsprechend der Pfeile 44a, 44b gegen das Gehäuse 4 gedrückt, und bewirkt so die Abdichtung zum Gehäuse 4. Um die Abdichtung zu der Keramikscheibe 42 mit Rücksprung 43 zu verbessern, kann außerdem eine Nut 42a im Rücksprung der Keramikscheibe 42 vorgesehen werden, in welcher sich eine entsprechende Erhöhung 44c des Metallrings 44 erstreckt.In 4 and the other 5 and 6 Sealants are also shown with two ceramic discs. The sealing organ 40 according to 4 includes a first ceramic disc 41 that with a second ceramic disc 42 interacts with the second ceramic disc 42 a return 43 in which in turn a one-sided open metal ring 44 is arranged. When pressing the ceramic discs 41 . 42 according to the schematic illustrated arrows 45 . 46 becomes the metal ring 44 according to the arrows 44a . 44b against the case 4 pressed, thus causing the seal to the housing 4 , To seal the ceramic disc 42 with return 43 can also improve a groove 42a in the return of the ceramic disc 42 be provided, in which there is a corresponding increase 44c of the metal ring 44 extends.

Diese Art der Konstruktion stellt zusätzlich eine Lagefixierung für den Metallring 44 dar. In 4 schematisch dargestellt ist außerdem das Sensorelement 5 und eine Symmetrieachse 47. In den Ausführungsbeispielen wird davon ausgegangen, dass das Dichtorgan Teile umfasst, die Rotationssymmetrie haben (abgesehen von möglicherweise mehreckigen, z.B. einer rechteckigen Öffnung zur Durchführung des Sensorelements 5).This type of construction additionally provides a positional fixation for the metal ring 44 in this 4 also shown schematically is the sensor element 5 and an axis of symmetry 47 , In the exemplary embodiments, it is assumed that the sealing member comprises parts which have rotational symmetry (apart from possibly polygonal, for example, a rectangular opening for the passage of the sensor element 5 ).

5 zeigt ein Dichtorgan 50, das aus einer topfförmigen Keramischeibe 51 und einer deckelförmigen Keramikscheibe 52 besteht, zwischen welchen beim Verpressen Dichtmasse 53 (z.B. keramische Vergussmasse), entsprechend der Pfeile 53a bzw. 53b in Richtung Sensorelement 5 bzw. Gehäuse 4 verpresst wird, und an diesen Stellen eine Abdichtung bewirkt. Die Pressrichtung auf die Scheiben 51 und 52 ist durch die Pfeile 54, 55 symbolisiert. 5 shows a sealing organ 50 made of a pot-shaped ceramic disc 51 and a lid-shaped ceramic disc 52 exists, between which when pressing sealant 53 (eg ceramic potting compound), according to the arrows 53a respectively. 53b in the direction of the sensor element 5 or housing 4 is pressed, and causes a seal at these locations. The pressing direction on the discs 51 and 52 is through the arrows 54 . 55 symbolizes.

In 6 ist eine zu 3 vergleichbare Anordnung eines Dichtorgans 60 dargestellt, bei welchem anstatt einem im Querschnitt rein halbschalenförmigen Metallring (wie z.B. Metallring 36 bzw. 44) im Außenbereich eines Metallrings 61 Nuten 62, 63 realisiert sind, in welche die Ränder 64, 65 der Keramikscheiben 31, 32 hineinragen. Auf diese Weise kann beim Verpressen in Pfeilrichtung gemäß der Pfeile 66, 67 vergleichsweise gezielter eine Kraft auf den Metallring 61 ausgeübt werden, der diesen nach außen drängt und zugleich eine sichere Abdichtung gegenüber den Keramikscheiben 31, 32 herbeigeführt werden. Zudem eignet sich dieser Dichtring zum Verbinden der beiden Keramikscheiben, was Fertigungstechnisch die Baugruppe 31, 32, 61, „schüttgutfähig" macht.In 6 is one too 3 comparable arrangement of a sealing member 60 represented, in which instead of a cross-sectionally pure half-shell-shaped metal ring (such as metal ring 36 respectively. 44 ) in the outer area of a metal ring 61 groove 62 . 63 are realized, in which the edges 64 . 65 the ceramic discs 31 . 32 protrude. In this way, when pressing in the arrow direction according to the arrows 66 . 67 comparatively targeted a force on the metal ring 61 be exercised, which pushes it outward and at the same time a secure seal against the ceramic discs 31 . 32 be brought about. In addition, this sealing ring is suitable for connecting the two ceramic discs, which manufacturing the assembly 31 . 32 . 61 , "Pourable" makes.

Alle Ausführungsformen mit mindestens zwei Keramikscheiben und einem Metallring müssen nicht zwangsläufig im Zusammenhang mit einer Dichtmasse eingesetzt werden. Die Dichtung kann entsprechend wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 durch angrenzende Dichtelemente, wie z.B. Steatitscheiben hinsichtlich der Abdichtung beispielsweise zum Sensorelement 5 erfolgen.All embodiments with at least two ceramic discs and a metal ring need not necessarily be used in conjunction with a sealant. The seal can according to as in the embodiment according to 2 by adjacent sealing elements, such as Steatitscheiben with respect to the seal, for example, to the sensor element 5 respectively.

Das Verpressen eines Dichtorgans zusammen mit gegebenenfalls weiteren Dichtscheiben z. B. auch Bornitritscheiben in der Dichtpackung 8 zwischen den keramischen Formteilen 6, 7 kann z.B. durch einen Vercrimpvorgang der Hülse 15 (siehe 1) erfolgen.The compression of a sealing member together with optionally further sealing washers z. B. also Bornitritscheiben in the packing 8th between the ceramic moldings 6 . 7 can eg by a crimping of the sleeve 15 (please refer 1 ) respectively.

In 6a ist eine weitere Variante eines Metallrings 68 im Querschnitt abgebildet. Der Metallring 68 mit Symmetrieachse 68a unterscheidet sich zum Metallring 61 dadurch, dass der halbschalenförmige Abschnitt in Bezug auf das Gehäuse 4 nicht nach innen, sondern nach außen gewölbt ist, was gegebenenfalls die Dichtwirkung zu einer Gehäuseoberfläche noch verbessert. Entsprechend wie beim Metallring 61 sind Nuten 62, 63 zur Aufnahme der Keramikscheiben 31, 32 vorgesehen.In 6a is a further variant of a metal ring 68 shown in cross section. The metal ring 68 with symmetry axis 68a is different to the metal ring 61 in that the half-shell-shaped portion with respect to the housing 4 is not curved inward, but to the outside, which optionally further improves the sealing effect to a housing surface. As with the metal ring 61 are grooves 62 . 63 for picking up the ceramic discs 31 . 32 intended.

Claims

Sensor ( 1 ) for use in the range of 650 ° C with a housing ( 4 ), one in the housing ( 4 ) arranged sensor element ( 5 ), which has a measurement page ( 5a ) and a connection side, as well as sealants ( 8th ) in the housing, the measuring side opposite the terminal side of the sensor element ( 5 ) gas-tight seal, characterized in that the sealing means a sealing member ( 14 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ), which at least opposite the housing ( 4 ) an at least once deformable sealing portion ( 22 . 36 . 44 . 61 . 8th ) made of metal and / or a sealing compound ( 53 ), which is filled in liquid, pasty or powdery form before a pressing process.

Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing compound is a ceramic potting compound ( 53 ).

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing portion ( 22 . 36 . 44 . 61 . 68 ) is circumferentially closed.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing member ( 14 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) relative to the sensor element ( 5 ) consists entirely of an electrically insulating material.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing member ( 30 . 40 . 50 . 60 ) in the sealing direction comprises two layers.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that between the layers ( 31 . 32 . 41 . 42 . 51 . 52 ) the sealant ( 33 . 53 ) is introduced.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that between the layers a circumferential sealing portion ( 36 . 44 . 61 . 68 ) is arranged such that during compression of the two layers ( 31 . 32 . 41 . 42 ) the circumferential sealing section ( 36 . 44 . 61 ) against the surrounding housing ( 4 ) is pressed.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the circumferential sealing section ( 36 . 44 . 61 . 68 ) is a profiled metal ring.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least on one side of the sealing member ( 14 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) viewed in the sealing direction another sealing element ( 12 . 13 ) is arranged.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing member ( 14 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) is arranged in the region of a vibration node of the sensor element sealing association.