DE2350253C3 - Electrochemical probe - Google Patents
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Description
besteht.consists.
6. Elektrochemischer Meßfühler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtring (39) aus einem warmfesten, plastisch verformbaren Stoff (41), wie z. B. Asbest, besteht.6. Electrochemical sensor according to one of claims 2 to 4, characterized in that the Sealing ring (39) made of a heat-resistant, plastically deformable material (41), such as. B. asbestos.
rer Metallring (40) ist, der vorzugsweise aus Nickel 40 Zirkondioxid besteht; auf der äußeren Oberfläche diesesrer metal ring (40), which is preferably made of nickel 40 zirconium dioxide; on the outer surface of this
Festelektrolytrohres 10 befindet sich eine Katalysatorschicht 12 (Platin), die vom Boden 13 bis zum Festelektrolytrohr-Bund 11 reicht. Auf der Innenseite des Festelektrolytrohres 10 ist eine Elektrode in Form einer Leiterbahn 14 angebracht; auch diese Leiterbahn 14 kann beispielsweise aus Platin bestehen. Der vom Festelektrolytrohr 10 gebildete Hohlraum 15 ist an seinem anschlußseitigen Endabschnitt zu einer Aufbohrung 16 erweitert, bis in die hinein auch die Leiterbahn 14 hineinreicht; den Übergang vom Hohlraum 15 zur Aufbohrung 16 des Festelektrolytrohres 10 bildet eine Schulter 17.Solid electrolyte tube 10 is a catalyst layer 12 (platinum) from the bottom 13 to Solid electrolyte tube collar 11 is sufficient. On the inside of the solid electrolyte tube 10 is an electrode in the form a conductor track 14 attached; This conductor track 14 can also consist of platinum, for example. The from Solid electrolyte tube 10 formed cavity 15 is at its connection-side end portion to a bore 16 expanded, up to which the conductor track 14 also extends; the transition from cavity 15 to The bore 16 in the solid electrolyte tube 10 forms a shoulder 17.
Das Festelektrolytrohr 10 steckt in der Längsbohrung 18 eines metallischen, warmfesten Gehäuses 19 und liegtThe solid electrolyte tube 10 is inserted in the longitudinal bore 18 of a metallic, heat-resistant housing 19 and lies
dabei mit seinem am Bund 11 befindlichen Absatz 20 auf einer Dichtung 21 auf, die ihrerseits indirekt auf einer Schulter 22 aufliegt, weiche zwischen der Gehäuse-Längsbohrung 18 und einer anschlußseitigen Gehäuse-Erweiterung 23 gebildet ist; zwischen die Dichtung 21while with his paragraph 20 located on the federal government 11 a seal 21, which in turn rests indirectly on a shoulder 22, soft between the housing longitudinal bore 18 and a connection-side housing extension 23 is formed; between the seal 21
und die Gehäuseschulter 22 faßt noch ein Flansch 24 einer mit Luftklappen 25 versehenen Schutzhülse 26, die den abgasseitigen Endabschnitt des Festelektrolytrohres 10 umgibt. Zur Befestigung des Meßfühlers in einem Abgasrohr trägt das Gehäuse 19 an seiner Außenseite ein Einschraubgewinde 19' und ein Schlüsselsechskant 19".and the housing shoulder 22 still holds a flange 24 of a protective sleeve 26 provided with air flaps 25, which surrounds the end section of the solid electrolyte tube 10 on the exhaust gas side. For mounting the sensor in one The exhaust pipe carries a screw-in thread 19 'and a hexagon socket on the outside of the housing 19 19 ".
Zur Kontaktierung der bis in die Hohlraum-Aufbohrung 16 hineinreichenden Leiterbahn 14 ragt anschluß-In order to make contact with the conductor track 14 reaching into the cavity bore 16, connecting-
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrochemischen 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 und am anschlußseitigen Endabschnitt einen Bund aufweist, wobei die Katalysatorschicht über ein Meßfühler-Gehäuse elektrisch mit Masse in Verbindung steht und den Abgasen zugewendet ist, und dessen Innenseite der Umgebungsluft ausgesetzt ist und eine bis in den Bereich ihres Bodens reichende elektronenleitende Bahn besitzt, die mit einem Anschlußteil verbunden ist.The invention relates to an electrochemical sensor for determining the oxygen content in exhaust gases, in particular in exhaust gases from internal combustion engines, with an ion-conducting, one-sided with a bottomed solid electrolyte tube, the outside of which has an electron-conducting catalyst layer and at the connection-side end section has a collar, wherein the catalyst layer has a Sensor housing is electrically connected to ground and facing the exhaust gases, and its The inside is exposed to the ambient air and one that conducts electrons that extends into the area of its bottom Has track that is connected to a connector.
Es wurde schon eine Reihe von elektrochemischen Meßfühlern vorgeschlagen, bei denen der Einbau des Festelektrolytrohres in das Meßfühler-Gehäuse und auch die Verbindung eines Anschlußteils mit de: Leiterbahn auf der Innenseite des FestelektrolytrohresA number of electrochemical sensors have been proposed in which the incorporation of the Solid electrolyte tube in the sensor housing and also the connection of a connector with de: Conductor on the inside of the solid electrolyte tube
seits ein Anschlußteil 27 in den Festelektrolytrohr-Hohlraum IS hinein, das rohrförmig ausgebildet ist, Luftklappen 28 und einen Steckkontakt 29 an seinem anschlußseitigen Endabschnitt aufweist und mit einer Druckhülse 30 versehen ist, die auf dar Anschlußteil 27 aufgeschoben ist, mit Schweißpunkten 31 am Anschlußteil 27 befestigt ist, einen aus der Festelektrolytrohr-Aufbohrung 16 ragenden Flansch 32 besitzt und mit seinem rohrförmigen Teil in die Festelektrolytrohr-Aufbohrung 16 eintaucht Die Druckhülse 30 liegt dabei auf einer Dichtung 33 auf, die ringförmig das Anschlußteil 27 umgibt und auf der Schulter 17 im Festelektrolytrohr-Hohlraum 15 aufliegt Auf dem Druckhülsen-Flansch 32 liegt ein keramischer Isolierring 34, der die Druckhülse 30 gegenüber dem Gehäuse 19 elektrisch trennt Auf diesem Isolierring 34 ist ein Metallring 35 angeordnet dem ein Ausgleichselement 36 in Form von zwei Tellerfedern folgt; dieses Ausgleichselement 36 wird durch den vom anschlußseitigen Endabschnitt des Gehäuses 19 gebildeten Bördelrand '7 vorgespannt. Anstelle von Tellerfedern als Ausgleichselement 36 können auch Federringe, Schraubenfedern, Metallhülsen mit entsprechendem Wärmeausdehnungsverhalten Verwendung finden. Die von dem Ausgleichselement 36 ausgehende Kraft überträgt sich auf den Metallring 35, den Isolierring 34, die Druckhülse 30, die Dichtung 33 und auf die Schulter 17 im Festelektrolytrohr-Hohlraum 15; über diese Schulter 17 des Festelektrolytrohr-Hohlraumes 15 wirkt der Druck weiter über den Absatz 20 an der Außenseite des Festelektrolytrohres 10 auf die Dichtung 21, über den Schutzhülsen-Flansch 24 und dann auf die Gehäuse-Schulter 22.on the other hand, a connector 27 in the solid electrolyte tube cavity IS inside, which is tubular, Has air flaps 28 and a plug contact 29 at its connection-side end portion and with a Pressure sleeve 30 is provided, which is mounted on the connector 27 is pushed on, is fastened with weld points 31 on the connection part 27, one from the solid electrolyte tube bore 16 has protruding flange 32 and with its tubular part in the solid electrolyte tube bore 16 immersed The pressure sleeve 30 rests on a seal 33, the ring-shaped the connecting part 27 and rests on the shoulder 17 in the solid electrolyte tube cavity 15 on the pressure sleeve flange 32 is a ceramic insulating ring 34, which separates the pressure sleeve 30 from the housing 19 electrically A metal ring 35 is arranged on this insulating ring 34 and a compensating element 36 in the form of two Disc springs follows; this compensating element 36 is by the from the connection-side end portion of the Housing 19 formed bead '7 biased. Instead of disc springs as a compensating element 36, spring washers, coil springs, metal sleeves can also be used with a corresponding thermal expansion behavior are used. The from the compensation element 36 The outgoing force is transmitted to the metal ring 35, the insulating ring 34, the pressure sleeve 30, the seal 33 and on the shoulder 17 in the solid electrolyte tube cavity 15; over this shoulder 17 of the solid electrolyte tube cavity 15, the pressure continues to act on the shoulder 20 on the outside of the solid electrolyte tube 10 Seal 21, over protective sleeve flange 24 and then onto housing shoulder 22.
Die Dichtung 21 zwischen Gehäuse 19 und Festelektrolytrohr 10 ist dreiteilig, wobei der mittlere Bereich von einer elektrisch leitfähigen, nachgiebigen Masse 38 (z. B. Graphitpulver oder Kupferpulver) gebildet wird, die oben und unten durch je einen Abdichtring 39 begrenzt wird; als Abdichtring 39 dient ein dünnwandiger, leicht verformbarer Metallring 40, der beispielsweise U-förmiges Profil hat und vorzugsweise aus Nickel besteht. Die elektrisch leitfähige Masse 38 verbindet dabei die auf dem Festelekt» olytrohr 10 befindliche Katalysatorschicht 12 mit dem an Masse liegenden Meßfühler-Gehäuse 19.The seal 21 between the housing 19 and the solid electrolyte tube 10 is in three parts, the middle area is formed by an electrically conductive, resilient mass 38 (e.g. graphite powder or copper powder), which is limited at the top and bottom by a sealing ring 39; a thin-walled, easily deformable metal ring 40, which has, for example, a U-shaped profile and preferably made of nickel consists. The electrically conductive mass 38 connects that located on the solid electrolyte tube 10 Catalyst layer 12 with the sensor housing 19 connected to ground.
Die Dichtung 33 zwischen dem Anschlußteil 27 und der im Innenraum des Festelektrolytrohres 10 befindlichen Leiterbahn 14 erfolgt durch eine Dichtung, die ähnlich ist wie die Dichtung 21: Auch diese Dichtung 33 ist dreiteilig und hat in ihrem mittleren Bereich eine elektrisch leitfähige, nachgiebige Masse 38, die oben undThe seal 33 between the connection part 27 and that located in the interior of the solid electrolyte tube 10 Conductor 14 takes place through a seal which is similar to seal 21: this seal 33, too is in three parts and has in its middle area an electrically conductive, resilient mass 38, the top and
ίο unten durch je einen Dichtring 39 begrenzt wird; in diesem Falle ist der Abdichtring 39 ein warmfester, plastisch verformbarer Stoff 41, wie z. B.Asbestίο is limited below by a sealing ring 39; in In this case, the sealing ring 39 is a heat-resistant, plastically deformable material 41, such as. B.Asbest
Die Dichtung 33 kann jedoch anstelle der Abdichtringe 39 aus warmfestem, plastisch verformbarem Stoff 41 auch mit Metallringen 40 als Abdichtring 39 versehen sein; ebenso können die Metallringe 40 in der Dichtung 21 durch Abdichtringe 39 aus warmfestem, plastisch verformbarem Stoff 41 ersetzt werden.However, the seal 33 can be made of heat-resistant, plastically deformable material 41 instead of the sealing rings 39 also be provided with metal rings 40 as sealing ring 39; likewise, the metal rings 40 in the seal 21 can be replaced by sealing rings 39 made of heat-resistant, plastically deformable material 41.
Elektrochemische Meßfühler nach der ErfindungElectrochemical sensors according to the invention
haben nur ein einziges Ausgleichselement 36, das im Zusammenwirken mit den beiden Dichtungen 21 und 33 die erforderliche Abdichtung und elektrische Kontaktierung erzielt; die Montage derartiger Meßfühler erfordert kein Erwärmen des Festelektrolytrohres 10have only a single compensating element 36, which interacts with the two seals 21 and 33 achieved the required sealing and electrical contacting; the assembly of such sensors does not require the solid electrolyte tube 10 to be heated
und des Gehäuses 19, erspart dadurch wesentliche Kosten und verringert den Anfall fehlerhafter Meßfühler bei der Montage.and the housing 19, thereby saving substantial costs and reducing the number of faulty sensors during installation.
An den anschlußseitigen Endabschnitt des Gehäuses 19 ist ein Schutzrohr 42 durch Schweißpunkte 43On the connection-side end section of the housing 19 is a protective tube 42 through weld spots 43
befestigt; dieses Schutzrohr 42 enthält Lufteintrittsöffnungen 44 und stirnseitig eine Isolierscheibe 45, die durch eine Sicke 46 und einen Bördelrand 47 im Schutzrohr 42 gehalten wird und den Steckkontakt 29 in ihrem Schlitz 48 umfaßt.attached; this protective tube 42 contains air inlet openings 44 and an insulating washer 45 on the end face, which is held by a bead 46 and a bead 47 in the protective tube 42 and the plug contact 29 in their slot 48 includes.
Bei diesem elektrochemischen Meßfühler, der auf dem Prinzip der Sauerstoffkonzentrationskette mit ionenleitendem Festelektrolyt beruht, tritt die Umgebungsluft durch Lufteintrittsöffnungen 44 und Luftklappen 28 und anschließend durch den Anschlußtcii-Innenraum 49 in den Festelektrolytrohr-Hohlraum 15 ein.In this electrochemical sensor, which is based on the principle of the oxygen concentration chain with Based on ion-conducting solid electrolyte, the ambient air enters through air inlet openings 44 and air flaps 28 and then through the connection tcii interior 49 into the solid electrolyte tube cavity 15.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (5)
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Family
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Also Published As
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