DE3213311C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensorkopf eines elektro-chemischen Sensors gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Die beim Meßvorgang eines elektro-chemischen Sensors auftretenden chemischen Reaktionen sowie die durch die Sensormembran u. U. eindiffundie­ renden Verunreinigungen verändern mit der Zeit den Chemismus der Zelle, so daß ein Austausch des Elektro­ lyten und der Membran erforderlich ist. Ein Austausch kann auch aufgrund von Alterung oder mechanischer Be­ schädigung notwendig werden.

Da der Austausch gewöhnlich vom Benutzer des elektro-chemischen Sensors durchzuführen ist, muß da­ für Sorge getragen werden, daß er problemlos und rasch vonstatten geht und möglichst keine Ver­ fälschung der Meßwertcharakteristik zur Folge hat.

Ein rascher und problemloser Austausch der Membran und des Elektrolyten sind durch die Ausbil­ dung des Sensorkopfs gemäß dem DE-Gebrauchsmuster 76 18 914 gewährleistet. Die Membranhalterung besteht dort aus einem Hülsenkörper und aus einem diesen Hül­ senkörper konzentrisch umgebenden Ringelement, zwi­ schen denen der freie Rand der über die Stirnfläche des Hülsenkörpers gespannten Membran durch Klemmreibung festgehalten ist. Diese aus Hülsenkörper, Ringelement und eingespannter Membran bestehende Einheit wird durch den Ringbund einer Kappe mittels eines Bajo­ nettverschlusses an die Stirnfläche des Sensorkörpers angedrückt. Der Hülsenkörper legt sich dabei gegen einen elastischen O-Ring in einer Ringnut der Stirn­ fläche des Sensorkörpers, wodurch eine wirksame Ab­ dichtung des Elektrolytraums geschaffen ist. Indem der Hülsenkörper durch die Kappe satt gegen die Stirn­ fläche des Sensorkörpers gedrückt ist, ist ein gleich­ bleibender Abstand der Membran vom Sensorkörper sicher­ gestellt, so daß die fingerartig axial aus der Stirn­ fläche des Sensorkörpers vorstehende Meßelektrode mit gleichbleibendem, leichtem Druck gegen die Membran anliegt.

Nachteilig ist an dieser bekannten Ausbildung des Sensorkopfes folgendes: Beim Ansetzen des Sensor­ kopfes an den Sensorkörper legt sich zunächst der Hül­ senkörper gegen den elastischen O-Ring, wodurch der Elektrolytraum bereits abgedichtet ist, bevor die axiale Endlage des Sensorkopfs bezüglich des Sensor­ körpers erreicht ist. Beim weiteren Andrücken des Sen­ sorkopfes, bis der Hülsenkörper mit der Stirnfläche des Sensorkörpers in Anlage kommt, verkleinert sich der Elektrolytraum und da kein Elektrolyt mehr entweichen kann, hat dies einen Druckanstieg im Elektrolyten zur Folge, was zum Überdehnen der Membran und zum Abheben der Membran von der Kathode führen kann.

Auch bei dem aus der DE-AS 27 48 191 bekannten, auswech­ selbaren Träger eines Meßwertaufnehmers eines elektro- chemischen Sensors erfolgt die Abdichtung des Elektrolyt­ raumes über einen O-Ring, der beim Einschrauben einer inneren Platte in ein Außenteil als erstes mit der Gegen­ fläche in Berührung kommt, während die axiale Festlegung der inneren Platte durch deren Anlage an einer Stufe des Außenteils erfolgt. Damit tritt genau wieder der oben geschilderte Nachteil ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Sensorkopf eines elektro-chemischen Sensors so auszubilden, daß eine hohe Reproduzierbarkeit des Sensorsignals beim Wechsel des Sensorkopfs gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Sensorkopf gelöst, wie er durch den Anspruch 1 ge­ kennzeichnet ist. Eine Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch beschrieben.

Zur Abdichtung des Elektrolytraums zwischen Sensorkopf und Sensorkörper ist an einer Ringbundflä­ che des zweckmäßig als Schraubkappe ausgebildeten Sensorkopfs eine im Querschnitt keilförmige Dichtlip­ pe ausgebildet. Diese Dichtlippe wirkt mit einer Gegenfläche, vorteilhaft mit einer im Querschnitt ebenfalls keilförmigen Ringnut in der Stirnfläche des Sensorkörpers zusammen, wobei die Dichtlippe im Querschnitt einen größeren Keilwinkel besitzt als die Ringnut. Durch das Zusammenwirken von Dichtlippe und Ringnut ist gleichzeitig die axiale Einschraubtiefe der Schraubkappe festgelegt, so daß also die Abdichtung des Elektrolytraums im wesentli­ chen gleichzeitig mit Erreichen der axialen Endlage der Schraubkappe erfolgt. Damit ist sichergestellt, daß im Elektrolyten kein Überdruck entsteht, der zu einer Überdehnung der Membran und zum Abheben der Mem­ bran von der Kathode führen könnte, und daß sich die von der Stirnfläche des Sensorkörpers vorstehende Meßelektrode mit der gewünschten Spannung gegen die Membran legt.

Die Schraubkappe samt Dichtlippe ist einstückig aus üblichen Kunststoffmaterialien ge­ fertigt. Aufgrund dieser einstückigen Ausbildung ist die Fertigung erleichtert, die Handhabung bequem und die Baugröße gering.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach­ folgend anhand beigefügter Zeichnungen näher beschrie­ ben. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt des Sensorkopfs und

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab das Zusammenwirken der Dichtlippe am Sensorkopf mit der Ringnut am Sensorkörper.

Der Sensorkopf ist eine einstückige Schraub­ kappe 1 aus einem geeigneten Kunststoffmaterial. Mit Hilfe eines Feingewindes 2 ist die Schraubkappe 1 am (nicht dargestellten) Sensorkörper zu befestigen. Die Befestigung könnte auch auf andere Weise, bei­ spielsweise mittels eines Bajonettverschlusses be­ werkstelligt werden.

Die Schraubkappe 1 umschließt den Elektrolyt­ raum 3, in den die von der Stirnfläche des Sensor­ körpers fingerartig vorstehende (nicht dargestellte) Meßelektrode eindringt.

Stirnseitig ist der Elekrolytraum durch eine semi-permeable Membran 4 bekannter Art, evtl. unter­ legt durch ein Abstandsgitter 5, abgeschlossen.

An einer der Stirnfläche des Sensorkörpers zuge­ wandten Ringbundfläche 11 hat die Schraubkappe 1 eine ringförmige Dichtlippe 12 mit keilförmigem Querschnitt ausgebildet. Diese Dichtlippe 12 wirkt gemäß Fig. 2 mit einer im Querschnitt ebenfalls keilförmigen Ring­ nut 13 in der Stirnfläche des Sensorkörpers 14 zu­ sammen. Indem der Keilwinkel der Dichtlippe 12 grös­ ser ist als der Keilwinkel der Ringnut 13, ergibt sich beim Anziehen der Schraubkappe 1 an den Sensorkörper eine dichte 2-Linien-Anlage, wodurch der Elektrolyt­ raum 3 wirksam abgedichtet ist und im wesentlichen gleichzeitig die axiale Lage der Schraubkappe 1 und damit der Membran 4 bezüglich des Sensorkörpers fest­ gelegt ist.

Da der erfindungsgemäße Sensorkopf einstückig ist, ist ein Wechsel des Elektrolyten auch von unge­ übten Benutzern rasch und problemlos zu bewerkstelli­ gen, wobei ein Überdehnen der Membran oder Abheben der Membran von der Meßelektrode durch die Doppel­ funktion der Dichtlippe 12 einerseits als Dichtungs­ glied und andererseits als Anschlagsglied ausgeschlos­ sen ist.

Claims (2)

1. Sensorkopf eines elektro-chemischen Sensors mit einer Kathoden-Anodenanordnung, einem Elektrolytraum und mit einer den Elektrolytraum zu dem zu messenden Medium abschließenden semipermeablen Membran, wobei der Elektro­ lytraum einerseits durch abdichtende Einspannung der Mem­ bran und andererseits durch ein Dichtelement abgeschlossen ist, das zwischen Sensorkopf und Sensorkörper zum Angriff kommt, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement eine einstückig mit dem einen Teil (Sensorkopf 1) ausgebil­ dete Dichtlippe (12) ist, die mit einer Gegenfläche (Ring­ nut 13) des anderen Teils (Sensorkörper 14) zusammenwirkt und gleichzeitig Anschlagsglied zur axialen Festlegung des Sensorkopfs bezüglich des Sensorkörpers ist.

2. Sensorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtlippe im Querschnitt keil­ förmig und an einer Ringbundfläche (11) des Sensorkopfs (1) ausgebildet ist, und daß die Gegenfläche eine im Quer­ schnitt ebenfalls keilförmige Ringnut (13) in der Stirnflä­ che des Sensorkörpers (14) ist, wobei die Dichtlippe einen größeren Keilwinkel als die Ringnut besitzt.