电化学探测器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用来测量气体中氧气含量的电化学探测器，尤其是一种用来测量内燃机产生的废气中氧气含量的电化学探测器，所述探测器含有一密封在金属壳体上的传感元件，在所述传感元件与壳体之间至少要有一密封元件。 所述密封元件（３０）由一种细粒或确切地说粉末状材料制成，其体积在没有受负荷时比所述传感元件（２２）与壳体（１２）之间的密封缝隙（７４）大，所述大体积的密封元件置于所述传感元件（２２）与壳体（１２）之间的密封范围内，且所述密封元件（３０）在所述传感元件（２２）与壳体（１２）嵌缝接合时被压实。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用来测量气体中氧气含量的电化学探测器，尤其涉及一种用来测量内燃机废气中氧气含量的探测器，该探测器为一种用来测量气体中氧气含量的电化学探测器，尤其是一种用来测量内燃机产生的废气中氧气含量的电化学探测器，所述电化学探测器含有一密封在金属壳体上的传感元件，在所述传感元件与所述壳体之间至少有一密封元件，以及一种该探测器的制造方法。现有技术该类型的电化学探测器对于人们来说是很熟悉的。例如将探测器制成指状结构，传感元件用固体电解质体制成，固体电解质体以封闭管形态密封固定在金属壳体内。人们可以通过指状管来区分不带电位探测器和带电位探测器。对于带电位探测器，其传感元件外部电极的导电片可通过导电的密封环与壳体形成电连通；对于不带电位探测器，其电极直接与一控制装置连接，因此电极与壳体之间没有形成电连通。传感元件与壳体之间的密封必须按以上两种情况来实现。一种人们所已知的在文件DE-OS2504206中所述的不带电位探测器，应用了许多电绝缘的、陶瓷的密封环，该密封环由氧化铝Al2O3含量大于90％的烧结刚玉制成。该密封环实现了传感元件与金属壳体之间的密封的、电绝缘的装配。此种密封件在构造上是非常浪费的，并且由于采用由多部分构成的、相类似的带有三个密封环的密封件，使该结构也具有相对的冒险性。另外一种人们所已知的在文件US-PS5,228,975中所述的探测器，在传感元件与壳体之间放置一密封件，传感元件置于一附加套管内，传感元件与壳体间的密封通过密封环和无机填充物来实现。该附加套管需要一个附加的陶瓷环密封件和同样的上述无机填充物。此构造因上总的来说是很复杂的。本专利技术的优点本专利技术所涉及的探测器的特征为，密封元件由一种细粒或更确切地说粉末状材料制成，密封元件的体积在没有受负荷状态下比传感元件与壳体之间的密封缝隙大，该探测器具有如下优点，即以一种简单的方式实现了传感元件与壳体之间的耐气性和耐热性密封。密封元件由一种细粒状的，或更确切地说由一种粉末状的材料，主要是一种涂膜的石墨细粒构成，该密封元件的体积在无负荷状态下比传感元件与壳体之间的缝隙大，以简单的方式，即可将该密封元件置于传感元件与壳体之间的适当位置，仅当壳体与传感元件之间实现嵌缝接合时，才完成了该密封元件的最终形成。通过仅当嵌缝接合而最终形成密封元件这种方法，实现了密封元件到壳体或传感元件的密封表面的最佳匹配。因此可以实现对传感元件和/或壳体的表面粗糙度、或表面波纹度、或可能出现的不圆度进行补偿。由于该密封元件实现了传感元件与壳体之间的平面密封嵌缝接合，因此可以实现可靠的气体密封或温度隔离。此外，本专利技术所述及的方法以一种简单的方式实现了探测器的传感元件与壳体之间的密封，这种密封是以适当的方式自动完成的。因此，要求密封元件的体积要大于传感元件与壳体的密封面之间的体积，该密封元件通过传感元件与壳体之间的嵌缝接合实现了密封。通过壳体与传感元件之间嵌缝接合而形成密封元件的方法，是一种极具优点的，无论如何必不可少的方法。由于没有采用预制的且机械性能坚固的密封元件，因此传感元件和/或壳体的密封区的容许偏差不要求有极高的精度，且所存在的容许偏差可以被嵌缝接合而形成的密封元件轻而易举的补偿掉。本专利技术的具有优点的布置是，作为填料的密封元件在嵌缝接合之前要至少涂在传感元件或壳体之一的密封范围内，这可以通过具优点的，一般为人们所熟知的，且事实证明有效的技术如金属喷涂，等离子喷涂，滚涂(Aufrollen)或类似的方法来实现。另外，该密封环也可以为一预压制的密封环，这样在嵌缝接合过程中，该密封环可容易变形。由此，实现了一种容易控制的、可靠的密封方法。其优点尤其在于，通过该位于传感元件和壳体之间的始终可靠的密封件，探测器的密封检测变得不再必需或大大大减少了。其优点还在于，由于采用了仅当嵌缝接合时而形成密封件的方法，就无需针对不同的探测器且而储备不同的密封元件了。此专利技术所涉及的密封元件可同样适用于带电位探测器或不带电位探测器。本专利技术的其它具优点的布置由后面权利要求中所述的特性中给出。附图本专利技术将依据附图在后面的实施例中更加详细地加以阐述，图中所示为附图说明图1为该电化学探测器的纵截面图；图2为带电位的探测器的密封区的放大图；和图3为不带电位的探测器的密封区的放大图。实施例描述图1中为该电化学探测器的纵截面图。该探测器10包含有一金属壳体12，在该金属壳体外部有一六方形部分14和螺纹16，该螺纹用于将探测器固定在一图中没有画出的测量气管上。壳体12制成套管形并有一通孔18，通孔18制成阶梯孔，并形成一密封面20。在壳体12的通孔18中置有一传感元件22，该传感元件22包含有一凸起部分24，该凸起部分形成一凸台26。在传感元件22与壳体12之间有一密封区28，该密封区的一端为密封面20，另一端为凸台26。在密封区28内的密封面20与凸台26之间有一密封件30。密封区28的具体构造将在后面的图2和图3中更加详细地加以描述。接下来将依据图1对探测器10的一般性结构作进一步地阐述。图1中所示的探测器10具有一不带位的传感元件22，此结构对带电位的传感元件22来说也是成立的。不带电位传感元件22与带电位传感元件22之间的区别将在图2和图3中加以阐述，该一般性结构适用于这两种实施方案。传感元件22可以用作如我们所熟知的氧气探测器，尤其可用于主要由机动车辆产生的废气中的氧气分压的测量。传感元件22包含有一管状固体电解质体32，该固体电解质体32的测量气体面的终端部分用一底34封闭。在固体电解质体32的测量气体的外表面上安置有一片状的、气体可渗透过的测量电极36。在固体电解质体32内部为参考气体，例如空气。在固体电解质体32内面上有一可渗透气体的片状参考电极38。测量电极36通过一导电片40与第一电极连接点42连接。在测量电极36和部分导电片40之上有一防护片44。参考电极38通过第二导电片46与第二电极连接点48相连。电极连接点42和48位于固体电解质体32开放端所形成的端面50上。导电片40和46由金属陶瓷片制成并同传感元件22共同烧结成一体。从壳体12的通孔18伸出的传感元件的测量气体端被与其离开一定距离的防护管52包围，该防护管52有一测量气体出入的开口54。防护管52固定在壳体12的测量气体的端部，例如定位于槽56中。传感元件22的内腔58通过一棒状的加热元件60形成。该加热元件60通过图中没有示出的连线与一丝极电源相连并可断开而中断气体远距离测量。在第一电极连接点48上有一第一连接部件62，在第二电极连接点上有一第二连接部件64。连接部件64和62贴在管状加热元件60之上并分别与测量电极接点66和参考电极接点68相连。接点66和68与图中没有示出的连接电缆相连，并连接到外面的测量或控制装置。在壳体12的通孔18中另外还有一绝缘护套70，该绝缘护套70主要由陶瓷材料制成。通过一图中没有示出的机械装置，该绝缘护套70可压紧在连接部件62和64上，因此可以实现连接部件62和64与电极连接点42和48良好的电连接。通过一沿通孔轴向的、箭头72方向所示的机械力对绝缘护套70加载，传感元件22的环台26便可压紧在壳体12的密封面20上。在密封面20和环台26之间的密封元件30也受到同样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来测量气体中氧气含量的电化学探测器，尤其是一种用来测量内燃机产生的废气中氧气含量的电化学探测器，所述电化学探测器含有一密封在金属壳体上的传感元件，在所述传感元件与所述壳体之间至少有一密封元件，其特征在于，所述密封元件（３０）由一种细粒或者更确切地说粉末状材料制成，所述密封元件（３０）的体积在没有受负荷状态下比所述传感元件（２２）与壳体（１２）之间的密封缝隙（７４）要大。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔赫尔曼弗里泽，赫尔穆特魏尔，安东汉斯，
申请(专利权)人：罗伯特博施有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]