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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Gassensor, insbesondere zur Bestimmung
einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
bekannter Messfühler
oder Gassensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente
in einem Messgas, insbesondere eine sog. Lambdasonde zur Messung
der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine (
DE 103 37 840 A1 ),
weist ein Gehäuse
mit Montagesechskant und Einbaugewinde zum Einschrauben in ein an einem
Messgas- oder Abgasrohr
angeordnetes Anschlussstück
auf. Ein im Gehäuse
mittels einer keramischen Dichtung gasdicht verbautes Sensorelement
ragt mit einem messgasseitigen Endabschnitt aus dem Gehäuse heraus,
der von einem Schutzrohrmodul aus zwei konzentrischen Schutzrohren abgedeckt
ist. Die topfförmig
mit Rohrmantel und Rohrboden ausgebildeten Schutzrohre sind ineinandergesetzt,
wobei das innere zweite Schutzrohr durch den Boden des äußeren ersten
Schutzrohrs hindurchtritt. Das Schutzrohrmodul ist an dem messgasseitigen,
unterhalb des Einbaugewindes liegenden Gehäuseabschnitt befestigt. Im
Einbauzustand ragt das Schutzrohrmodul mit vorgegebener Einbautiefe
in den Messgas- bzw. Abgasstrom hinein. Im ringförmigen Rohrboden des durchmessergrößeren ersten
Schutzrohrs sind Gaseintrittslöcher,
im Rohrboden des durchmesserkleineren zweiten Schutzrohrs ist eine
Gasaustrittsöffnung
und im rohrbodenfernen Endabschnitt des Rohrmantels des zweiten Schutzrohrs
ist ein Lochkranz aus äquidistant über den
Mantelumfang angeordneten Gasdurchtrittslöchern vorhanden. Durch den
Biber den Rohrboden des ersten Schutzrohrs vorstehenden Rohrmantelabschnitt
des zweiten Schutzrohrs wird außen
an dem Schutzrohrmodul eine Stauzone des Messgases gebildet. Durch
die Messgasströmung
entsteht in der Stauzone ein Überdruck,
der in Verbindung mit einem an der Gasaustrittsöffnung im Rohrboden des zweiten
Schutzrohrs von der Messgasströmung
erzeugten Unterdruck eine Teilströmung des Messgases durch das
Schutzrohrmodul hindurch bewirkt, wobei Messgas über die Gaseintrittsöffnungen
im Rohrboden des ersten Schutzrohrs in den zwischen den Rohrmänteln von
erstem und zweitem Schutzrohr ausgebildeten Ringraum hineinströmt, durch
die Gasdurchtrittslöcher
im Rohrmantel des zweiten Schutzrohrs hindurchtritt, den Endabschnitt
des Sensorelements umströmt
und dann über
die Gasaustrittsöffnung
im Rohrboden des zweiten Schutzrohrs wieder austritt.
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Bei
einem bekannten Messfühler
oder Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines
Messgases, insbesondere der Temperatur oder der Konzentration einer
Gaskomponente, insbesondere im Abgas einer Brennkraftmaschine (
DE 10 2004 033 958
A1 ), weist das Schutzrohrmodul zusätzlich ein im Innern des zweiten
Schutzrohrs konzentrisch zu diesem angeordnetes drittes Schutzrohr
mit Rohrmantel und Rohrboden auf, das den Endabschnitt des Sensorelements
umgibt. Im Rohrmantel des dritten Schutzrohrs ist ein Lochkranz
von äquidistant über den
Mantelumfang verteilt angeordneten Gasdurchtrittslöchern angeordnet.
Der Lochkranz ist so im Rohrmantel des dritten Schutzrohrs platziert,
dass er zwischen dem Rohrboden des dritten Schutzrohrs und dem Lochkranz
im Rohrmantel des zweiten Schutzrohrs liegt. Ebenso wie bei dem vorstehend
beschriebenen, sog. zweihülsigen Schutzrohrmodul
führt das
Einsetzen des Gassensors in ein Messgasrohr durch das in den Messgasstrom
hineinragenden Schutzrohrmodul zu einer Querschnittsverengung im
Messgasrohr. Durch diese Querschnittsverengung wird das Messgas
im Bereich des Gasaustrittslochs im Rohrboden des zweiten Schutzrohrs
beschleunigt und erzeugt in diesem Bereich einen Unterdruck. Gleichzeitig
baut sich in Strömungsrichtung
des Messgases gesehen vor dem aus dem ersten Schutzrohr herausragenden Ende
des zweiten Schutzrohrs in der vorstehend genannten Stauzone ein Überdruck
auf. Das so entstehende Druckgefälle
sorgt für
eine Messgasströmung innerhalb
des Schutzrohrmoduls, wobei diese Messgasströmung über einen Teil von im Rohrboden
des ersten Schutzrohrs vorhandenen Gaseintrittslöchern eintritt, den Ringraum
zwischen dem ersten und zweiten Schutzrohr durchströmt, beim
Durchtritt durch die Gasdurchtrittslöcher im zweiten Schutzrohr umgelenkt
wird und gegensinnig zu der Messgasströmung im Ringraum zwischen ersten
und zweiten Schutzrohr im Ringraum zwischen zweitem und dritten
Schutzrohr verläuft.
Das Messgas tritt über
einen Teil der Gasdurchtrittslöcher
im Lochkranz des dritten Schutzrohrs in dem vom dritten Schutzrohr
umschlossenen Messraum, in dem der Endabschnitt des Sensorelements
angeordnet ist, ein. Durch die von den Gasdurchtrittslöchern im
Rohrmantel des dritten Schutzrohrs gebildeten Abrisskanten entsteht eine
starke Verwirbelung des Messgases im Messraum um den Endabschnitt
des Sensorelements herum, wodurch das Messgas ausreichend schnell
ausgetauscht wird. Das Abströmen
des Messgases aus dem Messraum erfolgt über den anderen Teil der Gasdurchtrittslöcher im
dritten Schutzrohr und über die
Gasaustrittsöffnung
im Rohrboden des zweiten Schutzrohrs.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Gassensor
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch den
großen
axialen Versatz der Rohrböden
im ersten und zweiten Schutzrohr, also durch das große Vorstehmaß des zweiten
Schutzrohrs über
den Rohrboden des ersten Schutzrohrs, eine vergrößerte Stauzone im Messgasstrom
vor dem Vorstehende des zweiten Schutzrohrs geschaffen ist, die
eine Erhöhung
der Strömgeschwindigkeit
des Messgases im Ringraum zwischen den Rohrmänteln von erstem und zweitem
Schutzrohr bewirkt. Die höhere
Strömungsgeschwindigkeit
im Ringraum reduziert die Affinität von im Messgas enthaltenen
Ruß- und Schmutzpartikeln
zur Ablagerung innerhalb des Schutzrohrmoduls, so dass die Standzeit
des Gassensors bis zum Zusetzen des Schutzrohrmoduls durch Partikelablagerungen
und zum damit verbundenen Ausfall des Gassensors wesentlich erhöht wird.
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Durch
die in den weiteren Ansprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Gassensors möglich.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung weisen die zum Messgasdurchtritt im ersten Schutzrohr
vorgehaltenen Mittel einen in dessen Rohrboden eingebrachten Ringspalt
auf, der in dem ringförmigen
Rohrbodenbereich, der den von den Rohrwänden des ersten und zweiten
Schutzrohrs eingeschlossenen Ringraum abdeckt, liegt. Durch diesen
Ringspalt wird – anders
als bei dem mit einem Lochkranz versehenen, ringförmigen Rohrbodenbereich
des ersten Schutzrohrs von bekannten Gassensoren – eine gleichmäßige Durchströmung des
Ringraums erreicht, und zwar unabhängig von der Drehwinkelposition
des Gassensors im Messgasstrom. Damit ist auch die Dynamik und das
Auskühlungsverhalten
des Gassensors unabhängig
von der Drehwinkelposition des Gassensors im Messgasstrom und der
zufälligen
Verbaustellung des Schutzrohrmoduls am Gehäuse. Die gleichmäßige Durchströmung des
Schutzrohrs trägt
ebenfalls zur Vermindung der Ruß-
und Schmutzpartikelablagerung im Schutzrohrmodul bei.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist im Rohrmantel des zweiten Schutzrohrs nahe dessen
rohrbodenfernem Ende ein Lochkranz mit über den Mantelumfang vorzugsweise äquidistant
angeordneten Gasdurchtrittslöchern
vorgesehen und im Rohrboden des zweiten Schutzrohrs eine vorzugsweise
mittig angeordnete Öffnung
angeordnet. Die Gasdurchtrittslöcher
sind mit einem möglichst
großen
Durchmesser ausgelegt, der lediglich durch eine zwischen benachbarten
Gasdurchtrittslöchern
verbleibende minimale Stegbreite begrenzt ist, die eine Breite von
1 mm nicht unterschreitet und vorzugsweise mit 2 mm festgelegt ist.
Der typische Durchmesser der Gasdurchtrittslöcher im Lochkranz liegt zwischen
3 mm bis 4 mm. Die Löcher
sind kreisförmig,
so dass einander gegenüberliegende
Lochkanten maximalen Abstand voneinander haben und das Zuwachsen
der Löcher
durch Anlagerung von Ruß-
und Schmutzpartikeln eine sehr lange Zeit benötigt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung weist das Schutzrohrmodul zur Verringerung der Auskühlung des
Sensorelements ein den Endabschnitt des Sensorelements unmittelbar
umgebendes drittes Schutzrohr auf, das konzentrisch innerhalb des
zweiten Schutzrohrs angeordnet ist. Dabei sind die Durchmesser der
drei konzentrischen Schutzrohre so aufeinander abgestimmt, dass
der zwischen dem dritten und zweiten Schutzrohr und der zwischen
dem zweiten und ersten Schutzrohr vorhandene Radialabstand gleich
groß ist.
Dadurch werden gleich breite Ringräume zwischen den Schutzrohren
geschaffen, so dass bei Ablagerungen von Ruß- und Schmutzpartikeln an
den Rohrwänden das
Zusammenwachsen von an gegenüberliegenden Rohrwänden sich
bildenden Partikelablagerungen zeitlich weit hinausgeschoben wird,
was die Standzeit des Gassensors erhöht.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung sind im Bereich des Rohrmantels des dritten Schutzrohrs
zwischen dem Rohrboden des dritten Schutzrohrs und dem Lochkranz
im Rohrmantel des zweiten Schutzrohrs ein Lochkranz mit über den
Mantelumfang vorzugsweise äquidistant
angeordneten Gasdurchtrittslöchern
angeordnet und im Rohrboden des dritten Schutzrohrs mindestens eine Gasdurchtrittsöffnung vorhanden.
Auch diese Maßnahmen
verlängern
die Standzeit des Gassensors, da im Falle des Verstopfens des Ringraums
zwischen zweitem und drittem Schutzrohr infolge Partikelablagerung
ein Bypass vorhanden ist, der das Messgas über die Gasdurchtrittsöffnungen
in den beiden Rohrböden
vom zweiten und dritten Schutzrohr in den Messgasraum zu dem Endabschnitt
des Sensorelements strömen
lässt.
Durch diese Bypassströmung lässt sich
im Falle des Zusetzens der Ringräume
im Schutzrohrmodul die Funktionsfähigkeit des Gassensors noch
für eine
Weile, wenn auch mit reduzierter Genauigkeit, aufrechterhalten.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist ein dem Gehäuse
zugekehrter Rohrmantelabschnitt des zweiten Schutzrohrs im Durchmesser
so aufgeweitet, dass dieser Rohrmantelabschnitt an der inneren Rohrmantelwand
des ersten Schutzrohrs anliegt. Der Übergangsbereich des Rohrmantels
zu dem durchmesserkleineren, rohrbodenseitigen Rohrmantelabschnitt
ist als Kegelstumpf ausgeführt,
in dem der Lochkranz des zweiten Schutzrohrs angeordnet ist. Durch
diese konstruktive Maßnahme
wird jenseits des Lochkranzes ein Speicherraum zur Ablagerung von
Ruß- und
Schmutzpartikeln geschaffen, der durch Auffangen eines Großteils der
Ruß- und
Schmutzpartikel eine Verstopfung des Ringraums zwischen zweitem
und drittem Schutzrohr zeitlich weit hinausschiebt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ausschnittweise
einen Längsschnitt eines
in einem Messgasrohr verbauten Gassensors, schematisiert dargestellt,
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2 eine
Draufsicht des Gassensors in Richtung Pfeil II in 1,
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3 und 4 jeweils
ausschnittweise einen Längsschnitt
eines Gassensors gemäß einem zweiten
und dritten Ausführungsbeispiel.
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Der
in 1 ausschnittweise im Schnitt dargestellte Gassensor
mit einem Sensorelement 11 zur Bestimmung einer physikalischen
Eigenschaft eines Messgases dient beispielsweise zur Bestimmung
der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine. Mit
einer anderen konzeptionellen Ausbildung des Sensorelements 11 kann
der Gassensor auch zur Bestimmung der Konzentration von Stickoxiden
in Abgasen oder zur Messung der Temperatur des Abgases oder zur
Messung der Rußkonzentration
verwendet werden.
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Der
Gassensor weist ein rotationssymmetrisches, metallisches Gehäuse 10 auf,
in dem das im Ausführungsbeispiel
stabförmige,
planare Sensorelement 11 mittels einer an die Innenwand
des Gehäuses 11 angepressten,
keramischen Dichtung 12 gasdicht verbaut ist. Das Sensorelement 11 ragt
mit einem messgasseitigen Endabschnitt 111 und einem hier
nicht dargestellten anschlussseitigen Endabschnitt aus dem Gehäuse 10 heraus.
Der dem Messgas bzw. dem Abgas aussetzbare messgasseitige Endabschnitt 111 trägt in bekannter
Weise gassensitive Elektroden, die über Leiterbahnen mit auf dem
anschlussseitigen Endabschnitt angeordneten Kontaktflächen verbunden
sind, die ihrerseits zum Anschließen des Gassensors an ein Steuergerät dienen.
Der messgasseitige Endabschnitt 111 ist mit einem Schutzrohrmodul 13 überdeckt,
das am Gehäuse 10 festgelegt
ist. Zum Einbau des Gassensors in ein das Messgas führendes
Messgasrohr 14, im Falle eines Abgassensors in das das
Abgas führende
Abgasrohr der Brennkraftmaschine, ist das Gehäuse 10 mit einem Einbaugewinde 15 und
einem Montagesechskant 16 versehen. Am Messgasrohr 14 ist
ein Anschlussstück 17 befestigt,
z. B. durch Schweißen, das
eine Einbauöffnung 18 für den Gassensor
umschließt
und mit einem Innengewinde 19 versehen ist. Nach Einschrauben
des Gassensors in das Anschlussstück 17 steht der Gassensor über die
Innenwand des Messgasrohrs 14 vor und ragt mit einer Einragtiefe
t in den im Messgasrohr 14 fließenden Messgas- bzw. Abgasstrom
hinein.
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Das
an dem messgasseitigen Ende des Gehäuses 10 angeordnete
Schutzrohrmodul 13 besteht aus zwei konzentrisch angeordneten
Schutzrohren 21, 22, die topfförmig ausgebildet sind und jeweils
einen Rohrmantel 211, 221 und einen gehäusefernen Rohrboden 212, 222 aufweisen.
Die beiden Schutzrohre 21, 22 sind so ineinandergesetzt,
dass der Rohrboden 212 des durchmessergrößeren ersten Schutzrohrs 21 gegenüber dem
Rohrboden 222 des durchmesserkleineren zweiten Schutzrohrs 22 axial zurückversetzt
ist. Dieser in 1 mit 1 gekennzeichnete
axiale Versatz ist so bemessen, dass er 25% bis 70% der Einragtiefe
t des Schutzrohrmoduls 13 beträgt. Vorzugsweise liegt der
axiale Versatz 1 zwischen 25% bis 40% der Einragtiefe t.
Die Durchmesser der beiden Schutzrohre 21, 22 sind
so gewählt,
dass der radiale lichte Abstand zwischen den Rohrmänteln 211 und 221 0,6
mm bis 2,4 mm beträgt.
Vorzugsweise liegt der lichte Abstand nahe der oberen Bemessungsgrenze.
Die beiden Rohrmäntel 211 und 221 schließen einen
Ringraum 20 ein, während
das zweite Schutzrohr 22 einen Messraum 24 umschließt, in dem
der Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 mit
den gassensitiven Elektroden angeordnet ist. Ringraum 20 und
Messraum 24 werden vom Messgas durchströmt, wozu im Schutzrohrmodul 13 Mittel
für den
Gasdurchtritt in Form von Öffnungen
und Löchern
und eines Ringspalts vorgesehen sind.
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Wie
aus der in 2 dargestellten Draufsicht des
Schutzrohrmoduls 13 zu erkennen ist, ist im Rohrboden 212 des
ersten Schutzrohrs 21 ein Ringspalt 23 vorhanden,
der in dem den Ringraum 20 abdeckenden, ringförmigen Rohrbodenbereich
des Rohrbodens 212 angeordnet ist. Vorzugsweise wird dabei
der innere Ringspaltrand vom Rohrmantel des zweiten Schutzrohrs 22 gebildet.
Die Ringspaltbreite liegt im Bereich zwischen 0,3 mm bis 1,7 mm
und wird bevorzugt mit 1,5 mm bemessen. Im Rohrboden 222 des
zweiten Schutzrohrs 22 ist eine Gasdurchtrittsöffnung 25,
im Ausführungsbeispiel
mittig, angeordnet. Im Rohrmantel 221 des zweiten Schutzrohrs 22 ist
ein Lochkranz mit über
den Mantelumfang äquidistant
angeordneten Gasdurchtrittslöchern 26 vorgesehen,
wobei der Lochkranz nahe dem rohrbodenfernen Ende des zweiten Schutzrohrs 22 platziert ist.
Die Gasdurchtrittslöcher 26 sind
kreisrund ausgeführt
und weisen einen möglichst
großen
Durchmesser auf, der lediglich durch die zwischen benachbarten Gasdurchtrittslöchern 26 verbleibende
minimale Stegbreite begrenzt ist. Diese minimale Stegbreite soll
einen Wert von 1 mm nicht unterschreiten und wird vorzugsweise mit
2 mm festgelegt.
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Durch
die Eintauch- oder Einragtiefe t des Gassensors in das Messgasrohr 14 entsteht
im Messgasrohr 14 eine Querschnittsverengung für das strömende Messgas,
die einen Unterdruck im Bereich der Gasdurchtrittsöffnung 25 im
Rohrboden 222 des zweiten Schutzrohrs 22 herbeiführt. Gleichzeitig baut
sich am Versatz der beiden Schutzrohre 21, 22, in
Strömungsrichtung
des Messgases gesehen, eine Stauzone mit einem Überdruck auf. Das so entstehende
Druckgefälle
sorgt für
eine Messgasströmung innerhalb
des Schutzrohrmoduls 13, wobei diese Messgasströmung über einen
Teil des Ringspalts 23 im Rohrboden 212 des ersten
Schutzrohrs 21 eintritt, den Ringraum 20 durchströmt, durch
die Gasdurchtrittslöcher 26 im
Rohrmantel 221 des zweiten Schutzrohrs 22 umgelenkt
wird und in den Messraum 24 gelangt. Dort umströmt das Messgas
den Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 und
tritt über die
Gasdurchtrittsöffnung 25 im
Rohrboden 222 des zweiten Schutzrohrs 22 wieder
aus dem Messraum 24 aus. Durch den Ringspalt 23 im
Rohrboden 212 des ersten Schutzrohrs 21, durch
die relativ große Ringraumbreite
des Ringraums 20 und durch die durchmessergroßen, kreisrunden
Gasdurchtrittslöcher 26 im
Rohrmantel 221 des zweiten Schutzrohrs 22 wird
eine sehr gute Durchströmung
des Schutzrohrmoduls 13 sichergestellt, so dass im Messgas bzw.
Abgas mitgeführte
Ruß- und
Schmutzpartikel sich weniger schnell im Schutzrohrmodul 13 ablagern.
Die dennoch unvermeidlichen Ablagerungen dieser Partikel führt aber
durch die genannten Geometrien im Strömungsbereich des Schutzrohrmoduls 13 nur
zu einem sehr langsamen Zuwachsen der Strömungswege für das Messgas, so dass die
Standzeit des Gassensors, dessen Funktionsfähigkeit mit Partikelverschluss
der Strömungspfade
im Schutzrohrmodul 13 endet, gegenüber Gassensoren mit den eingangs
beschriebenen, bekannten Schutzrohrmodulen deutlich gesteigert ist.
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Der
in 3 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte Gassensor
unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Gassensor lediglich
dadurch, dass das Schutzrohrmodul 13 nicht zweihülsig, sondern
dreihülsig
ausgeführt
ist, also noch ein dünnwandiges
drittes Schutzrohr 27 aufweist, das im Innern des zweiten
Schutzrohr 22 zu diesem konzentrisch angeordnet ist und
den Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 unmittelbar umschließt. Das
dritte Schutzrohr 27 ist ebenfalls topfförmig mit
Rohrmantel 271 und gehäusefernem Rohrboden 272 ausgeführt. Das
rohrbodenferne Ende des Rohrmantels 271 ist trichterförmig aufgeweitet
und mittels der keramischen Dichtung 20 auf einer im Gehäuse 10 ausgebildeten
Schrägschulter 101 festgelegt.
Eine andere Befestigungsart des dritten Schutzrohrs 27,
z. B. gemeinsam mit erstem und zweitem Schutzrohr 21, 22,
ist möglich.
Bis auf den größeren Axialversatz
I zwischen den Rohrböden 212 und 222 des
ersten und zweiten Schutzrohrs 21, 22 ist das
Schutzrohrmodul 13 unverändert, so dass mit Bauteilen
in 1 übereinstimmende
Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das dritte Schutzrohr 27 definiert
nunmehr den Messraum 24 und zwischen dem dritten Schutzrohr 27 und
dem zweiten Schutzrohr 22 ist ein weiterer Ringraum 28 für die Messgasströmung vorhanden,
in dem eine der Messgasströmung
im Ringraum 20 entgegengesetzte Messgasströmung herbeigeführt ist.
Die Durchmesser der drei Schutzrohre 21, 22 und 27 sind
so bemessen, dass die radiale Breite der beiden Ringräume 20, 28 zwischen
erstem und zweitem Schutzrohr 21, 22 einerseits
und zweitem und drittem Schutzrohr 27 andererseits annähernd gleich
groß sind.
Die radiale, lichte Weite zwischen den Rohrmänteln 211, 221 und 271 entspricht
den zu 1 angegebenen Maßen. Im Rohrmantel 271 des
dritten Schutzrohrs 27 ist ein Lochkranz mit über den
Mantelumfang äquidistant
angeordneten Gasdurchtrittlöchern 29 angeordnet,
wobei der Lochkranz im Rohrmantel 271 so platziert ist,
dass er im Bereich zwischen dem Rohrboden 272 des dritten
Schutzrohrs 27 und dem Lochkranz im Rohrmantel 221 des
zweiten Schutzrohrs 22 liegt. Die Gasdurchtrittslöcher 29 sind
wiederum kreisrund und mit möglichst
großem Durchmesser
ausgeführt.
Im Rohrboden 272 des dritten Schutzrohrs 27 sind
mehrere Gasdurchtrittsöffnungen 30 vorgesehen.
Dadurch, dass die radiale Breite des zweiten Ringraums 28 an
die große
Ringraumbreite des ersten Ringraums 20 angepasst ist, wird
infolge der guten Durchströmung
des zweiten Ringraums 28 ein Zuwachsen des Ringraums 28 durch
Partikelablagerungen langfristig hinausgeschoben. Tritt dennoch
ein Verschluss des Ringraums 28 auf und wird somit die
Messgasströmung im
zweiten Ringraum 28 blockiert, so ist durch die Gasdurchtrittsöffnungen 30 im
Rohrboden 272 des dritten Schutzrohrs 27 und durch
die Gasdurchtrittsöffnung 25 im
Rohrboden 222 des zweiten Schutzrohrs 22 ein Bypass
geschaffen, über
den noch Messgas in den Messraum 24 einströmen kann,
so dass noch kurzfristig die Funktionsfähigkeit des Gassensors, wenn
auch mit verminderter Genauigkeit, aufrecht erhalten werden kann.
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Das
Schutzrohrmodul 13 im Ausführungsbeispiel des Gassensors
gemäß 4 ist
dahingehend modifiziert, dass das zweite Schutzrohr 22 am
gehäuseseitigen
Ende trichterförmig
aufgeweitet ist und mit einem durchmessergrößeren Rohrmantelabschnitt 221a an
der Innenwand des Rohrmantels 211 des ersten Schutzrohrs 21 anliegt.
Im Übergangsbereich
zwischen dem gehäuseseitigen,
durchmessergrößeren Rohrmantelabschnitt 221a und
dem rohrbodenseitigen, durchmesserkleineren Rohrmantelabschnitt 221b befindet
sich somit ein kegelstumpfförmiger
Rohrmantelabschnitt 221c, in den der Lochkranz mit den
Gasdurchtrittslöchern 26 angeordnet ist.
Durch diese konstruktive Maßnahme
am zweiten Schutzrohr 22 bildet sich oberhalb des kegelstumpfförmigen Rohrmantelabschnitt 221c ein
Speicherraum 31 für
Partikelablagerung aus, in dem bevorzugt eine Partikelablagerung
erfolgt, da hier die Messgasströmung,
die in den beiden Ringräumen 20, 28 gegensinnig
verläuft,
sich umkehrt. Durch die bevorzugte Partikelablagerung im Speicherraum 31 werden
in den übrigen
Strömungspfaden
des Schutzrohrmoduls 13 wesentlich geringere Mengen an
Partikeln abgelagert, so dass die Standzeit des Gassensors bis zum
Zuwachsen der Strömungswege
im Schutzrohrmodul 13 infolge Partikelablagerungen deutlich
vergrößert wird.
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Alle
vorstehend beschriebenen konstruktiven Maßnahmen am Schutzrohrmodul
zur Erhöhung der
Strömungsgeschwindigkeit
des Messgases im Schutzrohrmodul und Verzögerung der Partikelablagerungen
im Schutzrohrmodul, wie vergrößerter axialer
Versatz der Rohrenden vom ersten und zweiten Schutzrohr, große kreisrunde
Gasdurchtrittslöcher mit
maximalem Durchmesser in den Rohrmänteln der Schutzrohre, breite
und gleichbreite Ringräume
zwischen den Schutzrohren und das Vorsehen eines Speicherraums im
Strömungsumkehrbereich
an den Gasdurchtrittslöchern
im Rohrmantel des zweiten Schutzrohrs, können alternativ oder in Kombination am
Schutzrohrmodul realisiert sein,