DE102008005973A1 - Sensor i.e. oxide ceramic sensor, producing device for measuring probe utilized for measuring concentration of e.g. flue gas in combustion plant, has ceramic insulator whose peripheral wall is soldered to metallic casing - Google Patents
Sensor i.e. oxide ceramic sensor, producing device for measuring probe utilized for measuring concentration of e.g. flue gas in combustion plant, has ceramic insulator whose peripheral wall is soldered to metallic casing Download PDFInfo
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- H01B17/30—Sealing
- H01B17/301—Sealing of insulators to support
Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einem elektrischen Leiter, der von einer Hülse aus Metall umgeben ist, wobei ein keramischer Isolator zwischen dem Leiter und der Metallhülse angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung.The The invention relates to a device with at least one electrical Ladder, which is surrounded by a sleeve of metal, wherein a ceramic insulator between the conductor and the metal sleeve is arranged. The invention further relates to a method for Production of such a device.
Der Gegenstand der Erfindung ist insbesondere auf eine Messsonde mit einem Sensor gerichtet, wobei der Sensor über elektrische Leiter mit mindestens einem Anschlussdraht verbunden ist, der zu einer Auswerteelektronik führt. Derartige Messsonden können beispielsweise als Sonden zur Messung der Konzentration von Gaskomponenten (z. B. Sauerstoff) mit einem Oxidkeramik-Sensor versehen sein. Der Sensor ist in der Regel über mehrere Anschlussdrähte mit einer Mess- und Auswerteelektronik verbunden. Da sich der Sensor zum Beispiel bei Messungen in Rauchgasen von Verbrennungsanlagen in einer korrosiven und feuchten Umgebung mit hohen Temperaturen befindet, muss die Anordnung des Sensors im Sondenrohr mechanisch hochfest, gasdicht und thermisch hoch belastbar sein.Of the The invention relates in particular to a measuring probe directed to a sensor, wherein the sensor via electrical Conductor is connected to at least one connecting wire, the to an evaluation leads. Such probes can for example, as probes for measuring the concentration of gas components (eg, oxygen) may be provided with an oxide ceramic sensor. Of the Sensor is usually over several connecting wires connected to a measuring and evaluation. Because the sensor for example, in measurements in flue gases from incinerators in a corrosive and humid environment with high temperatures is located, the arrangement of the sensor in the probe tube must be mechanical high-strength, gas-tight and thermally highly resilient.
Stand der TechnikState of the art
Eine
Messsonde mit der genannten Vorrichtung mit vier elektrischen Leitern
ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit einem oder mehreren elektrischen Leitern innerhalb einer Metallhülse zu schaffen, welche sehr hohen Temperaturen dauerhaft standhalten kann. Ferner kann die Erfindung die Aufgabe lösen, eine Anordnung des Leiters innerhalb der Metallhülse zu ermöglichen, wobei der den Leiter umgebende Raum innerhalb der Hülse durch den Isolator dauerhaft abgedichtet ist.task The invention is a device with one or more electrical Ladders within a metal sleeve to create which can withstand very high temperatures permanently. Furthermore, can the invention solve the problem, an arrangement of the conductor allowing inside the metal sleeve, taking the space surrounding the conductor inside the sleeve the insulator is permanently sealed.
Bei der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Isolator mit der Metallhülse verlötet ist.at The device is the task according to the invention thereby solved that the insulator with the metal sleeve is soldered.
Anders als die Verwendung einer aushärtbaren Keramikmasse ermöglicht das Verlöten des Isolators mit der Metallhülse eine sehr viel festere Isolatorstruktur. Der Isolator kann beispielsweise unmittelbar um den oder die elektrischen Leiter der Vorrichtung herum gesintert werden. Es entsteht hierbei eine mechanisch und thermisch widerstandsfähige Struktur, die allerdings noch nicht mit der umgebenden Metallhülse verbunden ist. Die Verwendung eines geeigneten Lots ermöglicht es, den Isolator absolut gasdicht in der Metallhülse zu befestigen. Das Umsintern der Leiter ist ebenfalls gasdicht, so dass der gesamte Ringraum, der die Leiter umgibt, vollständig abgedichtet ist.Different as the use of a curable ceramic material allows soldering the insulator to the metal sleeve a much firmer insulator structure. The insulator can, for example immediately around the one or more electrical conductors of the device be sintered around. This creates a mechanical and thermally resistant structure, which, however, still not connected to the surrounding metal sleeve. The Using a suitable solder allows the insulator absolutely gas-tight in the metal sleeve to attach. The Sintering the conductor is also gas-tight, so that the entire annulus, which surrounds the conductors is completely sealed.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Umfangswand des Isolators mit einer Metallschicht, insbesondere einer Schicht aus Edelmetall wie Platin, versehen. Die Metallschicht kann vorzugsweise durch Einbrennen einer Metallpaste, z. B. einer Platinpaste, aufgebracht wird. Die Edelmetallschicht ermöglicht die Verwendung eines passiven Lots, z. B. aus Gold, zum Eintöten des Isolators in die Metallhülse. Ein passives Goldlot ist ein Goldlot ohne Reduktionsmittel. Insbesondere, wenn der Isolator aus einer Oxidkeramik besteht, würden Reduktionsmittel in dem Lot die Keramik angreifen und die reinen Metalle durch Reduktion herausbilden. Ein reduktionsmittelfreies Lot greift die Struktur der Oxidkeramik nicht an. Allerdings geht ein reduktionsmittelfreies Lot, insbesondere ein Goldlot, mit der Oberfläche der Oxidkeramik des Isolators auch keine innige Bindung ein. Aus diesem Grund wird diese Oberfläche vor dem Verlöten metallisiert und vorzugsweise mit Platin beschichtet. Die Metallschicht geht mit dem Goldlot eine absolut gasdichte und mechanisch wie thermisch belastbare Bindung ein.at a preferred embodiment of the invention is the Peripheral wall of the insulator with a metal layer, in particular a layer of precious metal such as platinum, provided. The metal layer can preferably by burning a metal paste, for. B. a platinum paste, is applied. The precious metal layer allows the Using a passive solder, e.g. B. of gold, for killing of the insulator into the metal sleeve. A passive gold solder is a gold solder without reducing agent. In particular, if the insulator made of an oxide ceramic, reducing agents would in the solder attack the ceramics and the pure metals by reduction emerge. A reducing agent-free solder attacks the structure of Oxide ceramics not on. However, a reduction agent-free goes Lot, in particular a gold solder, with the surface of the oxide ceramic the insulator also no intimate bond. That's why metallized this surface before soldering and preferably coated with platinum. The metal layer goes with the gold solder an absolutely gas-tight and mechanically as well as thermally strong bond.
Der Isolator kann insbesondere aus einer Oxidkeramik wie Al2O3 bestehenThe insulator may in particular consist of an oxide ceramic such as Al 2 O 3
Wie eingangs erwähnt, kann der elektrische Leiter vorzugsweise aus Platin bestehen. Die Hülse kann aus jedem Metall bestehen, welches sich mit dem verwendeten Lot verlöten lässt. Insbesondere angesichts der Tatsache, dass die Hülse bei der weiteren Verarbeitung innerhalb eines Sondenrohrs angeordnet werden soll, welches in der Regel aus Edelstahl besteht, kann die Hülse vorzugsweise ebenfalls aus Edelstahl gefertigt werden. Die Hülse kann dann in das Sondenrohr eingeschweißt werden, so dass auch hier eine hochfeste Verbindung entsteht.As mentioned in the beginning, the electrical conductor may preferably made of platinum. The sleeve can be made of any metal, which can be soldered to the solder used. In particular, given the fact that the sleeve at for further processing within a probe tube which is usually made of stainless steel, can Sleeve preferably also be made of stainless steel. The sleeve can then be welded into the probe tube so that here too a high-strength connection is created.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit mindestens einem elektrischen Leiter, der von einer Hülse aus Metall umgeben wird und der in einen zwischen dem Leiter und der Metallhülse angeordneten keramischen Isolator eingebettet wird.The The invention further relates to a method for producing a device with at least one electrical conductor coming from a sleeve is surrounded by metal and the one in between the conductor and embedded in the metal sleeve arranged ceramic insulator becomes.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird der Isolator mit der Metallhülse verlötet.to Solution of the problem of the invention the insulator is soldered to the metal sleeve.
Dabei kann wiederum vorzugsweise die Umfangswand des Isolators vor dem Verlöten mit einer Metallschicht, z. B. aus Platin versehen werden, welche durch Einbrennen einer Metallpaste hergestellt werden kann. Beim Verlöten wird vorzugsweise ein reduktionsmittelfreies (passives) Lot, z. B. aus Gold, verwendet. Der elektrische Leiter kann durch Einsintern in die den Isolator bildenden Keramik eingebettet werden. Die Hülse kann gasdicht in ein Rohr eingeschweißt werden.there again preferably the peripheral wall of the insulator before the Solder with a metal layer, z. B. made of platinum which are produced by burning a metal paste can. When soldering is preferably a reducing agent-free (passive) solder, z. B. of gold used. The electrical conductor can be embedded by sintering in the ceramic forming the insulator. The sleeve can be welded gastight into a tube become.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:embodiments The invention will be described below with reference to the accompanying drawings described. The drawings show in:
Die
in den
Die
elektrischen Leiter
Das
Verbindungsmetall
Insbesondere
die
Die
vier elektrischen Leiter
Nach
dem Aufbringen der Platinschicht auf die Umfangswand
Die
Edelstahlhülse
Es
ist zu beachten, dass die Hülse
- 11
- Messsondeprobe
- 22
- Schutzgehäusehousing
- 33
- Öffnungopening
- 44
- Sensorsensor
- 55
- elektrischer Leiterelectrical ladder
- 66
- Isolatorinsulator
- 77
- Verbindungsmetallinterconnect metal
- 88th
- AnschlussdrahtLead wire
- 99
- Sondenrohrprobe tube
- 1010
- mineralische Isolierungmineral insulation
- 1111
- metallbeschichtete Umfangswandmetal coated peripheral wall
- 1212
- Metallhülse, EdelstahlhülseMetal sleeve, stainless steel sleeve
- 1313
- reduktionsmittelfreies Lotreducing agent free solder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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2008
- 2008-01-24 DE DE200810005973 patent/DE102008005973B4/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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DE102008005973B4 (en) | 2014-04-03 |
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