DE3211533C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sauerstoffmeßsonde mit einem rohr­ förmigen Gehäuse, aus welchem stirnseitig ein Sauerstoffionen leitender Festkörperelektrolyt und eine diesem zugeordnete Heizeinrichtung ragen, die mit einem Filter abgedeckt sind.

Sauerstoffmeßsonden werden insbesondere zur Regelung von Ver­ brennungsanlagen eingesetzt. Sie werden so in einem Rauchgaska­ nal angeordnet, daß der aktive Meßteil von dem Rauchgas um­ strömt wird, dessen Sauerstoffgehalt gemessen und zur Optimie­ rung des Verbrennungsprozesses in einer Regeleinrichtung ver­ wertet wird. Bei einer derartigen Sauerstoffmeßsonde muß dafür Sorge getragen werden, daß der Festkörperelektrolyt einerseits gut von dem zu messenden Medium umspült ist, während anderer­ seits verhindert werden muß, daß sich feste Partikel und insbe­ sondere Ruß o. dgl. auf ihm ablagern.

Bei einer bekannten Bauart (DE-OS 29 29 710) ist vorgesehen, daß der Meßteil der Sauerstoffmeßsonde durch ein Rohrstück ab­ gedeckt ist, dessen freie Stirnseite mit einem Einsatz versehen ist, der die Luftströmung steuert. Die bekannte Bauart arbeitet an sich befriedigend, jedoch ist der notwendige Herstellungs­ aufwand relativ groß.

Es ist auch bekannt (DD-PS 1 11 248), den Sauerstoffionen lei­ tenden Festkörperelektrolyten und eine diesem zugeordnete Heiz­ einrichtung mittels eines Filters abzudecken. Bei dieser Bauart besteht der aus Keramik hergestellte Filter aus einem stirnsei­ tig geschlossenen Zylinder, der in Verlängerung des Gehäuses angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sauerstoffmeß­ sonde der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Gefahr einer Verschmutzung und damit eines Zusetzens des Filters weit­ gehend ausgeschlossen wird, während andererseits der Herstel­ lungsaufwand gering gehalten wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Festkörperelektrolyt und die Heizeinrichtung von einem an das Gehäuse anschließenden Rohrstück umgeben sind, dessen freies Stirnende geschlossen ist und das mit einer seitlichen, fensterartigen Aussparung verse­ hen ist, die mit dem Filter abgedeckt ist und sie sich maximal über den halben Umfang des Rohrstücks erstreckt, daß in das Rohrstück ein als zylindrischer Einsatz ausgebildeter Filter eingesetzt ist, und daß das Rohrstück gegenüber der Längsachse des Gehäuses verdrehbar und feststellbar an dem Gehäuse befe­ stigt ist.

Aufgrund dieser Ausbildung ist es möglich, die fensterartige Aussparung so auf der der Strömungsrichtung abgewandten Seite anzuordnen, so daß die festen Partikel und Ruß o. dgl. auf die geschlossene Seite des Rohrstückes auftreffen und an diesem ab­ prallen. Im Bereich der fensterartigen Aussparung entsteht ein Unterdruck, der in ausreichendem Maße dafür sorgt, daß das auf seinen Sauerstoffgehalt zu messende Medium in guten Kontakt mit der Meßsonde gelangt. Dabei wird sichergestellt, daß die fen­ sterartige Aussparung des Rohrstückes nicht die Einbaulage der Sauerstoffmeßsonde und vor allem die ihrer Anschlüsse bestimmt, da das Rohrstück gegenüber der Längsachse des Gehäuses verdreh­ bar und feststellbar an dem Gehäuse befestigt ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine im Bereich des aktiven Meßteils axial geschnittene Sauerstoffmeßsonde entsprechend der Erfindung.

Die dargestellte Sauerstoffmeßsonde besitzt einen Anschlußkasten 6, über den elektrische Leitungen und Zuführleitungen für ein Vergleichsmedium mit dem Meßteil verbunden werden. Von diesem Anschlußkasten ragt ein rohrförmiges Gehäuse 5 ab, das mit einem Gewindeansatz 7 versehen ist, mit dem es in einen Befestigungs­ flansch eines Rauchgaskanals o. dgl. eingeschraubt wird. Aus dem Ende des rohrförmigen Gehäuses 5 ragt ein als aktiver Meßteil dienender Festkörperelektrolyt 8 heraus, der in bekannter Weise aus einem innen und außen mit Elektroden versehenen, an seinem äußeren Ende geschlossenen Rohr aus Zircondioxid bestehen kann, das innen mit dem Referenzmedium, insbesondere Luft, beaufschlagt ist. Das Ende des Festkörperelektrolyten ist von einer wendel­ förmigen elektrischen Heizeinrichtung 9 umgeben. Ferner liegt parallel zu dem Festkörperelektrolyten 8 ein Thermoelement 10. Die Heizeinrichtung 9 hält den Festkörperelektrolyten 8 auf der notwendigen Betriebstemperatur von mehr als 550°C. Das Ende des rohrförmigen Gehäuses 5, aus welchem der Festkörperelektrolyt 8, die Heizeinrichtung 9 und das Thermoelement 10 herausragen, ist mit einem hitzebeständigen Kitt 11 abgedichtet.

An das an seinem Ende aufgeweitete rohrförmige Gehäuse 5 schließt ein Rohrstück 1 an, das den Festkörperelektrolyten 8, die Heiz­ einrichtung 9 und das Thermoelement 10 umhüllt. Dieses Rohrstück 1, dessen Stirnende 2 geschlossen ist, ist mit einem gedrehten Absatz 12 in eine entsprechend gedrehte, zu dem rohrförmigen Ge­ häuse 5 koaxiale Aussparung 13 eingesteckt. Die Befestigung des Rohrstückes 1 an dem Gehäuse 5 erfolgt durch eine Klemmschraube 14.

Das Rohrstück 1 ist im Bereich des Festkörperelektrolyten 8, der Heizeinrichtung 9 und des Thermoelementes 10 mit einer seitlichen, fensterartigen Aussparung 3 versehen, die sich vorzugsweise etwa über ein Drittel des Umfangs und zwei Drittel der Länge des Rohrstückes 1 erstreckt. Innen in dem Rohrstück 1 ist ein Filter 4 angeordnet, der aus einem zylindrischen Einsatz aus hitzebeständigem Keramikmaterial besteht.

Die Sauerstoffmeßsonde wird in einem Rauchgaskanal so angeord­ net, daß das rohrförmige Gehäuse mit seiner Längsachse quer zur Strömungsrichtung des Rauchgases liegt, die mit dem Pfeil 15 angedeutet ist. Das Rohrstück 1 wird dann so gedreht, daß die Aussparung 3 der Anströmrichtung abgewandt ist. Dadurch wird verhindert, daß sich Festpartikel oder Ruß o. dgl. auf dem Filter 4 im Bereich der Aussparung ablagern. Im Bereich der Aussparung 3 bildet sich ein Unterdruck aus, der dafür sorgt, daß genügend Rauchgas auch in den Bereich des Festkörperelektro­ lyten 8 gelangt, so daß einwandfreie Messungen gewährleistet sind. Da das Rohrstück in dem Gehäuse 15 beliebig verdreht wer­ den kann, legt die Anströmrichtung nicht die Ausrichtung des Anschlußkastens 6 fest, so daß hier keine konstruktiven Ein­ schränkungen gegeben sind.

Claims (2)

1. Sauerstoffmeßsonde mit einem rohrförmigen Gehäuse, aus welchem stirnseitig ein Sauerstoffionen leitender Festkörper­ elektrolyt und eine diesem zugeordnete Heizeinrichtung ragen, die mit einem Filter abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörperelektrolyt (8) und die Heizeinrichtung (9) von einem an das Gehäuse (5) anschließenden Rohrstück (1) umge­ ben sind, dessen freies Stirnende (2) geschlossen ist und das mit einer seitlichen, fensterartigen Aussparung (3) versehen ist, die mit dem Filter (4) abgedeckt ist und die sich maximal über den halben Umfang des Rohrstücks erstreckt, daß in das Rohrstück (1) ein als zylindrischer Einsatz ausgebildeter Fil­ ter (4) eingesetzt ist, und daß das Rohrstück (1) gegenüber der Längsachse des Gehäuses (5) verdrehbar und feststellbar an dem Gehäuse befestigt ist.

2. Sauerstoffmeßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Filter (4) aus porösem Keramikmaterial besteht.