DE4131177C2

DE4131177C2 - Protective tube for an oxygen measuring probe

Info

Publication number: DE4131177C2
Application number: DE19914131177
Authority: DE
Inventors: Alwin Denzer; Juergen Straub
Original assignee: PROCESS ELECTRONIC ANALYSE und
Current assignee: PROCESS ELECTRONIC ANALYSE und
Priority date: 1991-09-19
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2011-09-20
Also published as: DE4131177A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schutzrohr für eine Sauerstoff messsonde, das mit einem Ende in einem Halter gehalten und das einen Sauerstoffionen leitenden, rohrförmigen Festkörper elektrolyten umgibt, das aus elektrisch leitendem Material besteht und zur Kontaktierung einer Außenelektrode des Fest körperelektrolyten dient.The invention relates to a protective tube for an oxygen measuring probe which is held at one end in a holder and the tubular solid which conducts oxygen ions surrounds electrolyte, which is made of electrically conductive material exists and for contacting an outer electrode of the festival serves body electrolytes.

Ein bekanntes Schutzrohr der eingangs genannten Art (DE 31 18 447 C2) ist aus Metall hergestellt.A known protective tube of the type mentioned (DE 31 18 447 C2) is made of metal.

Auch aus der DE 38 33 968 A1 ist ein Schutzrohr für eine Sauerstoffmesssonde bekannt, das mit einem Halter gehalten ist, das einen Sauerstoffionen leitenden, rohrförmigen Fest körperelektrolyten umgibt und das aus elektrisch leitendem Material besteht und zur Kontaktierung einer Außenelektrode dient.From DE 38 33 968 A1 there is a protective tube for a Oxygen measuring probe known that held with a holder is a tubular solid that conducts oxygen ions surrounds body electrolytes and that of electrically conductive Material exists and for contacting an outer electrode serves.

Es ist auch bekannt (DE 32 11 564 A1, DE 34 05 162 A1), Schutzrohre für Sauerstoffmesssonden aus Keramik herzustel len. Bei dieser bekannten Bauart sind gesonderte Rückleitun gen für die Kontaktierung der den Festkörperelektrolyten zu geordneten Außenelektrode vorgesehen.It is also known (DE 32 11 564 A1, DE 34 05 162 A1), Manufacture protective tubes for oxygen measuring probes from ceramic len. In this known type are separate return lines conditions for contacting the solid electrolytes orderly outer electrode provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schutzrohr der eingangs genannten Art zu schaffen, durch das einerseits die Einbaumöglichkeiten der Sauerstoffmesssonde erweitert und an dererseits die Lebensdauer erhöht werden.The invention has for its object a protective tube to create the type mentioned, through which on the one hand the Installation options for the oxygen measuring probe expanded and on on the other hand, the lifespan can be increased.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Schutzrohr aus elektrisch leitendem Keramikmaterial besteht und in den Hal ter eingeklebt ist, und dass zwischen dem Halter und dem Schutzrohr eine wenigstens ein federelastisches Element ent haltende Kontaktverbindung besteht.This task is solved in that the protective tube is made electrically conductive ceramic material and in the Hal ter is glued, and that between the holder and the Protection tube ent at least one resilient element holding contact connection exists.

Durch die Verwendung eines Schutzrohres aus elektrisch lei tendem Keramikmaterial können die Vorteile von Metallschutz rohren bezüglich der Kontaktierung der Außenelektrode beibe halten werden, ohne dass die Nachteile von Metallschutzrohren in Kauf genommen werden. Die Nachteile von Metallschutzrohren bestehen einerseits darin, dass sie in der aggressiven Atmo sphäre eines Ofens o. dgl. nur eine beschränkte Lebensdauer aufweisen, während sie andererseits bei extrem hohen Tempera turen im wesentlichen nur eine hängende Einbaulage der Sauer stoffmesssonde gestatten, da sie sich bei einer horizontalen Einlage in Folge der hohen Temperaturen durchbiegen. Diesen Beschränkungen ist ein Schutzrohr aus elektrisch leitendem Keramikmaterial nicht ausgesetzt. Durch das Einkleben wird eine gasdichte Verbindung trotz der unterschiedlichen Materi aleigenschaften zwischen dem Schutzrohr und dem aus Metall bestehenden Halter erhalten. Darüber hinaus wird sicherge stellt, dass durch die besondere Kontaktverbindung auch trotz dieser unterschiedlichen Materialien und trotz der hohen Sprödigkeit des Schutzrohres ein sicherer elektrisch leiten der Abgriff geschaffen wird.By using a protective tube made of electrically lei Ceramic material can take advantage of metal protection tubes with regard to the contacting of the outer electrode are held without the disadvantages of metal protection tubes to be accepted. The disadvantages of metal protection tubes consist on the one hand in being in the aggressive atmosphere sphere of an oven or the like has only a limited service life exhibit, while on the other hand at extremely high tempera essentially only a hanging installation position of the Sauer allow the fabric measuring probe as it is horizontal Bend the insert as a result of the high temperatures. This one Restrictions is a protective tube made of electrically conductive Ceramic material not exposed. By gluing in a gas-tight connection despite the different materials al properties between the protective tube and the metal existing holder received. In addition, it is secured represents that through the special contact connection despite of these different materials and despite the high Conduct the brittleness of the protective tube safely the tap is created.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Schutzrohr aus Silicium-Siliciumkarbid (SiSiC) besteht. Dieses Silicium ist gasdicht, so dass die Probleme mit ande ren Keramikwerkstoffen, bei denen sich Kohlenstoff der zu messenden Atmosphäre in offene Poren einlagern konnte, besei tigt sind. Dieses Silicium-Siliciumkarbid ist gegen die che mischen Einflüsse einer Ofenatmosphäre nahezu resistent.In a further embodiment of the invention it is provided that the protective tube is made of silicon-silicon carbide (SiSiC). This silicon is gastight, so the problems with others ren ceramic materials, in which carbon of the measuring atmosphere in open pores, besei are required. This silicon-silicon carbide is against the che mix influences of an oven atmosphere almost resistant.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung darge stellten Ausführungsform.Further features and advantages of the invention result from the following description of the Darge in the drawing presented embodiment.

Die Zeichnung zeigt einen Teil-Längsschnitt durch ein erfin dungsgemäßes Schutzrohr einer Sauerstoffmesssonde und seiner Halterung.The drawing shows a partial longitudinal section through an invent protective tube of an oxygen measuring probe and its Bracket.

Die Zeichnung zeigt den sogenannten "Kaltbereich" einer Sau erstoffmesssonde. Dieser Kaltbereich befindet sich außerhalb der von der Sauerstoffmesssonde zu messenden Ofenatmosphäre. Sie enthält einen Halter 10, der mit einem Gewindeansatz 11 in eine Wand o. dgl. eines Ofens einsetzbar ist. Koaxial zu dem Gewindeansatz 11 ist der Halter 10 mit einer hülsenförmi gen Verlängerung versehen, die zur Aufnahme eines Schutzroh res 13 dient. Das Schutzrohr 13 umgibt einen nicht darge stellten, rohrförmigen Festkörperelektrolyten, der in einer zu dem Schutzrohr 13 konzentrischen Aufnahmebohrung 14 des Halters 10 gehalten ist. Der Sauerstoffionen leitende Fest körperelektrolyt wird innen mit einer Referenzatmosphäre und außen mit der zu messenden Atmosphäre in bekannter Weise be aufschlagt, wie dies im Prinzip in der DE 31 18 447 C2 darge stellt ist. An dem Festkörperelektrolyten wird die von dem Sauerstoffpartialdruck abhängige Differenzspannung mittels einer Innenelektrode und einer Außenelektrode abgegriffen. Die elektrische Kontaktierung der Außenelektrode erfolgt über das Schutzrohr 13.The drawing shows the so-called "cold area" of an oxygen measuring probe. This cold area is outside the furnace atmosphere to be measured by the oxygen measuring probe. It contains a holder 10 which can be inserted into a wall or the like of an oven with a threaded attachment 11 . Coaxial to the threaded approach 11 , the holder 10 is provided with a sleeve-shaped extension which serves to accommodate a protective tube 13 . The protective tube 13 surrounds a tubular solid electrolyte, not shown, which is held in a concentric to the protective tube 13 receiving bore 14 of the holder 10 . The oxygen ion-conducting solid electrolyte is opened inside with a reference atmosphere and outside with the atmosphere to be measured in a known manner, as is shown in principle in DE 31 18 447 C2. The differential voltage, which is dependent on the oxygen partial pressure, is tapped off on the solid electrolyte by means of an inner electrode and an outer electrode. The outer electrode is contacted electrically via the protective tube 13 .

Das Schutzrohr 13 besteht aus einem elektrisch leitenden Ke ramikmaterial, insbesondere aus Silicium-Siliciumkarbid (Si- SiC). Dieser Werkstoff ist außerdem gasdicht, so dass er ge genüber den chemischen Einflüssen der Atmosphäre einer Ofen anlage nahezu resistent ist. Das Schutzrohr 13 ist mit seinem offenen Ende in den hülsenförmigern Ansatz 12 eingeklebt. Bei der Montage wird das Schutzrohr 13 zunächst um einen vorgege benen Weg, dessen Zweck später noch erläutert wird, in den hülsenförmigen Ansatz 12 eingesteckt, wonach der Klebstoff 15 auf das Schutzrohr 13 aufgetragen wird, der anschließend die Verbindung zwischen dem Halter 10 und dem Schutzrohr 13 her stellt. Das Schutzrohr 13 wird dann in den Halter 10 weiter eingeschoben, bis sein Ende an einem Ringbund 16 zur Anlage kommt. Auf diese Weise wird ein klebstofffreier Bereich auf der Oberfläche des Schutzrohes 13 geschaffen, in welchem eine Kontaktverbindung 17 zwischen dem Schutzrohr 13 und dem Hal ter 10 geschaffen wird. Diese Kontaktverbindung 17 ist so ausgelegt, dass sie der Sprödigkeit des Schutzrohres 13 Rech nung trägt und eine sichere Kontaktierung gewährleistet.The protective tube 13 consists of an electrically conductive ceramic material, in particular of silicon-silicon carbide (Si-SiC). This material is also gas-tight, so that it is almost resistant to the chemical influences of the atmosphere in a furnace system. The protective tube 13 is glued into the sleeve-shaped extension 12 with its open end. During assembly, the protective tube 13 is first plugged to a PRE-enclosed way, the purpose of which will be explained later in the sleeve-shaped extension 12, after which the adhesive 15 is applied onto the protective tube 13, which then the connection between the holder 10 and the protective tube 13 manufactures. The protective tube 13 is then pushed further into the holder 10 until its end comes to rest on an annular collar 16 . In this way, an adhesive-free area is created on the surface of the protective tube 13 , in which a contact connection 17 between the protective tube 13 and the Hal ter 10 is created. This contact connection 17 is designed so that it takes account of the brittleness of the protective tube 13 and ensures reliable contacting.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Kon taktverbindung aus mehreren, beispielsweise in einem Winkel von 120° verteilten Bohrungen, in die Stahlkugeln 18 einge setzt sind, die mittels Druckfedern 19 aus elektrisch leiten dem Material gegen die Oberfläche des Schutzrohres 13 ange drückt werden. Die Federn 19 sind mittels Stiftschrauben 20 gespannt, die in einen Gewindeteil der Bohrung eingeschraubt sind.In the illustrated embodiment, the con tact connection consists of several holes, for example at an angle of 120 °, into which steel balls 18 are inserted, which are guided by compression springs 19 from electrically conducting the material against the surface of the protective tube 13 . The springs 19 are tensioned by means of stud bolts 20 which are screwed into a threaded part of the bore.

Es sind ohne weiteres auch andere Kontaktverbindungen zwi schen dem Halter 10 und dem Schutzrohr 13 möglich, die alle jedoch, mit Rücksicht auf die Sprödigkeit des Materials des Schutzrohres 13 in zweckmäßiger Weise ein federelastisches Element enthalten soll. Beispielsweise ist es möglich, schleifringartige Kontaktierungen oder bürstenartige Kontak tierungen o. dgl. zu verwenden. Diese Kontaktierungen können auch an dem Stirnende des Schutzrohres 13 angreifen.There are also other contact connections between the holder 10 and the protective tube 13 possible, all of which, however, with due regard to the brittleness of the material of the protective tube 13 in an appropriate manner should contain a resilient element. For example, it is possible to use slip ring-like contacts or brush-like contacts or the like. These contacts can also attack the front end of the protective tube 13 .

Claims

1.Protection tube for an oxygen measuring probe, which is held at one end in a holder and which surrounds an oxygen-conducting, tubular solid-state electrolyte, which consists of electrically conductive material and is used for contacting an outer electrode of the solid-state electrolyte, characterized in that the protective tube ( 13) made of electrically conductive ceramic material and ter in the Hal (10) is glued, and that a least a resilient element (19) containing contact connection (17) between the holder (10) and the protective tube (13).

2. Protection tube according to claim 1, characterized in that the protection tube ( 13 ) consists of silicon-silicon carbide (SiSiC).