DE2343429A1

DE2343429A1 - Elektrochemischer messfuehler

Info

Publication number: DE2343429A1
Application number: DE19732343429
Authority: DE
Inventors: Walter Boehm; Uwe Kroeger; Horst Dipl-Chem Dr Neidhard; Rudolf Pollner; Leo Steinke; Helmut Dipl-Ing Weyl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-08-29
Filing date: 1973-08-29
Publication date: 1975-03-13

Description

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14.08.1973 Zr/Gü 2343429

Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, STUTTGART

Elefrtroche:::ischer KeBiUhIer

Die Erfindung "bezieht sich auf einen elektrochemischen Meßfühler für die Bestimmung des Bauerstoffgehaltes in Abgasen, insbesondere in Abgasen von Verbrennungsmotoren, mit einem ionenleitenden, einseitig mit einem Boden versehenen Festelektrolyt rohr, dessen Außenseite eine elektronenleitende Katalysator-Schicht aufweist, die über ein Meßfühler-Gehäuse elektrisch mit Masse in Verbindung steht und nur den Abgasen zugewendet ist, und dessen Innenseite der Umgebungsluft ausgesetzt ist und eine von ihrem Boden ausgehende elektronenleitende Bahn besitzt, die mit einem rohrförmigen, aus dem Festelektrolytrohr ragenden Anschlußteil verbunden ist, welches an seinem freien Endabschnitt einen Steckkontakt . aufweist.

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Es wurde bereits vorgeschlagen, elektrochemische Meßfühler mit einem Anschlußteil für die auf der Innenseite des Festelektrolytrohres verlaufende Leiterbahn herzustellen, bei dem das Anschlußteil mit dem an seinem freien Endabschnitt befindlichen Steckkontakt durch Hartlöten, Festlegen in einem Glasschmelzfluß oder durch Festklemmen in der Aufbohrung des Festelektrolytrohres festgelegt sind. Beim Herstellen eines elektrischen Anschlusses an den Steckkontakt des Anschlußteils und auch beim Anbringen eines Schutzrohres mit Isolierscheibe um die Anschlußseite des Meßfühlers werden bei derartigen Konstruktionen Spannungen auf den Glasschmelzfluß bzw. das Festelektrolytrohr übertragen, die zu Beschädigungen an G&sschmelzfluß bzw. Festelektrolytrohr und damit zu Funktionsfehlern des elektrochemischen Meßfühlers führen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen elektrochemischen Meßfühler zu schaffen, bei dem beim Herstellen eines elektrischen Anschlusses am Steckkontakt und beim Montieren des Schutzrohres mit Isolierscheibe keine Spannungen auf den Glasschmelzfluß bzw. das Festelektrolytrohr übertragen werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Steckkontakt an seinem zum Anschlußteil weisenden Ende zu einer haarnadelförmigen Zunge verlängert ist, die in den Innenraum des Anschlußteils taucht und nur an ihrem freien Ende mit dem anschlußseitigen Endabschnitt des Anschlußteils eine feste Verbindung besitzt, und daß die Breite der Zunge und auch das diagonal über beide Hälften der Zunge gemessene Maß kleiner ist als der lichte Durchmesser des Anschlußteils. Diese haarnadelförmige Zunge ermöglicht es, daß der Steckkontakt leicht biegbar und verdrehbar ist. TJm genügend Beweglichkeit des Steckkontaktes zu erzielen, v/ird bei einer bevorzugten Ausführung des Steckkontaktes die Breite der Zunge und auch das diagonal über beide Hälften der Zunge gemessene Maß derart ge-

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wählt, daß es etwa dem halben lichten Durchmesser des Anschlußteils entspricht. Diese erfindungsgemäße Befestigung des Steckkontaktes ist besonders dann wichtig, wenn das An-Bchlußteil innerhalb des Festelektrolytrohres durch einen Glasschmelzfluß festgelegt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben und näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen elektrochemischen Meßfühler in vergrößerter Darstellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Anschlußteils mit Steckkontakt nach Fig. 1 im Längsschnitt und

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Anschlußteil mit Steckkontakt nach Fig. 2.

Der in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Meßfühler enthält ein Festelektrolytrohr 1o, das aus stabilisiertem kubischem Zirkondioxid besteht, an seinem abgasrohrseitigem Ende durch einen Boden 11 geschlossen ist und außen an seinem offenen Endabschnitt einen Bund 12 trägt; auf der äußeren Oberfläche dieses Festelektrolytrohres 1o befindet sich eine Katalysatorschicht 13 (Platin), die auch teilweise die Oberfläche des Bundes 12 bedeckt. Auf der Innenseite 14 des Festelektrolytrohres 1o ist eine innere Elektrode in Form einer Leiterbahn 15 angebracht, die vom Boden 11 bis in eine anschlußseitige Aufbohrung 16 hineinreicht; diese Leiterbahn 15 kann beispielsweise auch aus Platin bestehen.

Das Festelektrolytrohr 1o steckt in der Längsbohrung 17 eines metallischen Gehäuses 18, das an seiner Außenseite ein Einschraubgewinde 19 und ein Schlusselsechskant 2o für den Einbau des Meßfühlers in ein nicht gezeigtes

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Abgasrohr eines Motors hat j der abgasseitige Endabschnitt des Festelektrolytrohrs 1o ragt aus der Gehäuse-Längsbohrung -17 heraus, ist Jedoch von einer am Gehäuse 18 festgeschweißten Schutzhülse 21 mit Luftklappen 22 umgeben.

Das Festelektrolytrohr 1o liegt mit seinem am Bund 12 befindlichen Absatz 23 auf einer Schulter 24 in der Gehäuse-Längsbohrung 17 auf. Das Festelektrolytrohr 1o ist in weitem Bereich seines Bundes 12 von einer Erweiterung 25 der Gehäuse-Längsbohrung 17 umgeben; im unteren Bereich des von der Längsbohrung-Erweiterung 25 und dem Festelektrolytrohr-Bund 12 gebildeten Spaltes befindet sich ein elektrisch leitfähiger Glasschmelzfluß 26, der für den festen und gasdichten Einbau des Festelektrolytrohres 1o im Gehäuse 18 sorgt und die elektrische Verbindung zwischen der Katalysatorschicht 15 und dem am Masse liegenden Gehäuse 18 bildet. Der Glasschmelzfluß 26 wird während des Monti erungsvorganges durch einen Druckring 27 nach unten gepreßt.

In dem zwischen Festelektrolytrohr-Bund 12 und Längsbohrung-Erweiterung 25 gebildeten Spalt oberhalb dec Druckringes 27 ist ein Rohrabschnitt 28 eingelassen und durch Schweißpunkte 29 am Gehäuse 18 befestigt, der auf den Flansch Jo eines Schutzrohres 31 drückt; dieses Schutzrohr 31 überragt anschlußseits das Gehäuse 18 und den Festelektrolyrohr-Bund 12, enthält einige Lufteihtrittsöffnungen 32 und enthält in seinem freien-Endabschnitt eine eingebördelte Isolierscheibe 33· Durch einen Schlitz 34- in dieser Isolierscheibe 33 ist der Steckkontakt 35 geführt, der über ein rohrförmiges Anschlußteil 36 mit der Leiterbahn 15 des Festelektrolytrohres 1o in elektrischleitender Verbindung steht. Das Anschlußteil 36 hat kurz vor seinem unteren Endabschnitt einen Wulst 37» mit dem es auf dem Übergang 38 des Fest-

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elektrolytrohr-Hohlraumes 39 zur Aufbohrung 16 aufliegt. Der zwischen Aufbohrung 16 und Anschlußteil 36 liegende Zwischenraum ist in seinem unteren Bereich durch einen elektrischleitfähigen GlasSchmelzfluß 4o gefüllt, und in seinem oberen Bereich durch eine Eindrückbuchse 41 weitgehend ausgefüllt.

Wie auch aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist der Steckkontakt 35 an seinem zum Anschlußteil 3S weisenden Ende zu einer haarnadelförmigen Zunge 42 verlängert, die in den Anschlußteil-Innenraum 43 taucht und nur an ihrem freien Ende mit dem anschlußseitigein Endabschnitt des Anschlußteils 36 eine feste Verbindung 44 in Form einer Schweißung besitzt; die Breite 45 der Zunge 42 und auch das diagonal über beide Hälften der Zunge 42 gemessene Maß 46 ist dabei kleiner als der lichte Durchmesser 4? des Anschlußteils 36, damit der mit einem Rastloch 48 versehene Steckkontakt 35 innerhalb des Anschlußteil-Innenraumes 43 etwas beweglich ist. Diese Beweglichkeit des Steckkontaktes 35 verhindert, daß beim Anschließen eines nicht dargestellten Kabels an den Steckkontakt 35 und beim Hontieren des Schutzrohres 31 mit der Isolierscheibe 33 Spannungen auf den Glasschmelzfluß 4o übertragen werden, die zur Zerstörung des Meßfühlers führen können; das gleiche gilt für Meßfühler, bei denen das rohrförmige Anschlußteil 36 durch eine Hartlotschicht oder geklemmte Hülsen befestigt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführung sind sowohl die Breite 45 der Zunge 42 als auch das diagonal über beide Hälften der Zunge 42 gemessene Maß 46 etwa so breit wie der halbe lichte Durchmesser 47 des Anschlußteils 36.

Elektrochemische Meßfühler dieser Art arbeiten'bekannterweise nach dem Prinzip der Sauerstoffkonzentrationskette

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mit ionenleitendem Pestelektrolyt; die Katalysatorschicht 13 auf dem Festelektrolytrohr 1o ist dabei den Abgasen des Motors ausgesetzt, während der Hohlraum 39 des Festelektrolytrohres 1o mit seiner Leiterbahn 15 der normalen Außenluft ausgesetzt ist. Die Außenluft gelangt dabei durch die Lufteintrittsöffnungen 32 im Schutzrohr 31 und durch den Innenraum 43 des Anschlußteils 36 in den Hohlraum 39 des Festelektrolytrohres 1o.

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Claims

Ansprüche

; 1./ Elekrochemischer Meßfühler für die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen, insbesondere in Abgasen von Verbrennungsmotoren, mit einem ionenleitenden, einseitig mit einem Boden versehenen Festelektrolytrohr, dessen Außenseite eine elektronenleitende Katalysatorschicht aufweist, die über ein Meßfühler-Gehäuse elektrisch mit Masse in Verbindung steht und nur den Abgasen zugewendet ist, und dessen Innenseite der Umgebungsluft ausgesetzt ist und eine von ihrem Boden ausgehende elektronenleitende Bahn besitzt, die mit einem rohrförmigen, aus dem Festelektrolytrohr ragenden Anschlußteil verbunden ist, welches an seinem freien Endabschnitt einen Steckkontakt aufweist, dadurch gekennnzeich.net, daß der Steckkontakt (35) an seinem zum Anschlußteil (36) weisenden Ende zu einer haarnadelförmigen Zunge (42) verlängert ist, die in den Innenraum (43) des Anschlußteils (36) taucht und nur an ihrem freien Ende mit dem anschlußseitigem Endabschnitt des Anschlußteils (36) eine feste Verbindung (44) besitzt, und daß die Breite (45) der Zunge (42) und auch das diagonal über beide Hälften der Zunge (42) gemessene Maß (46) kleiner ist als der lichte Durchmesser (47)

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des Anschlußteils (36).
2. Elektrochemischer Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (45) der Zunge (42) und auch das diagonal über beide Hälften der Zunge (42) gemessene Maß (47) etwa dem halben lichten Durchmesser (47) des Anschlußteils (56) entspricht .
3. Elektrochemischer Meßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (36) innerhalb des Festelektrolytrohrcs (io) durch einen Glasschmelzfluß (4o) festgelegt ist.
4. Elektrochemischer Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß der Steckkontakt (35) durch den Schlitz (34) einer Isolierscheibe (33) führt, die in ein direkt oder indirekt am Meßfühler-Gehäuse (18) befestigtes Schutzrohr (31) eingebördelt ist.
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