DE8535139U1 - Sonde mit auswechselbarem Meßeinsatz - Google Patents
Sonde mit auswechselbarem MeßeinsatzInfo
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-
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Description
| 5 |
• till C Il
• 1 * t r t I t I t 4 (I &igr; t atf &igr; ft * 1 11 &igr; < t ' t · |
Interatom GmbH | 85 | P | 675 | 7DE | |
| 5060 Bergisch Gladbach 1 | 24 | .843. | 4 | ||||
| und | |||||||
| • | ENOTEC | ||||||
| Ingenieur-Büro für | |||||||
| Energieoptimieifung und Umwelttechnik | GmbH | ||||||
| 5270 Gummersbach | |||||||
| Sonde mit auswechselbarem Meßeinsatz | |||||||
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sonde nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs. Die erste der Anmelderinnen
hat in der DE-C-23 50 485 ein eletrochemisches Meßgerät zur kontinuierlichen Bestimmung der Sauerstoffaktivität
in aggressiven Medien beschrieben, bei der ein Tiegel aus einen Festelektrolyten in das Ende eines rohrförmigen,
metallischen Sondenkörpers eingelötet ist. Im unteren Temperaturbereich sind auch geklebte Verbindungen zwischen
dem Sondenrohr und dem Meßkörper mit gutem Erfolg eingesetzt
worden. Lot und Kleber sind jedoch, nicht temperaturbeständig genug, um bei höheren Temperaturen eingesetzt
zu werden, z. B. bei Sauerstoffmessungen in Feuerungsräumen;
hier und auch in anderen Anwendungsfällen kommt · noch die Beanspruchung durch in der Umgebung vorhandene
korrosive Stoffe hinzu. Als ausreichend temperaturfester sowie Sauerstoff-Ionen leitender Festelektolyt ist Zirkonoxid
bekannt, das z. B- mit Yttriumoxid dotiert ist. Die Erfindung wird im folgenden anhand der bevorzugten
Anwendung auf Sauerstoffmeßsonden der beschriebe»en*Art
dargestellt, ist jedoch, nicht auf diese beschränkt.
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Statt der wie dargelegt bei. höheren. Temperaturen.nicht ,
einzusetzenden Stoff schlüssigen 'Verbindung; zwischen däa
Sondenkörper und dem Meßkörper muß eine förmsehlüs.sige
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Verbindung eingesetzt werden, derart, daß der Meßkörper in das eine Ende des rohrförmigen Sondenkörpers eingesetzt
wird, sich dort an einer zu diesem Zwecke vorgesehenen Schulter abstützt und durch eine auf den Sondenkörper
aufgesetzte Kappe in seiner Lage gehalten wird. Eine Ausbildung der Kappe zum Anschrauben würde eine
leichte Auswechselbarkeit des Meßkörpers gestatten, stößt jedoch bei hohen Temperaturen auf Schwierigkeiten dvtrch
den Umstand daß Sonderkörper und Kappe (die zweckmäßigerweise aus dem gleichen Werkstoff hergestellt sind) dazu neigen,
miteinander zu verschweißen.
15
Die Abdichtung des Meßkörpers gegenüber dem Sondenkörper
erfolgt bei den in Aussicht genommenen hohen Temperaturen durch hochtemperaturbeständige Metalldichtungen (z. B.
aus Platin),wobei die Dichtwirkung durch keramische Kitte unterstützt werden kann. Es hat sich nun gezeigt, daß die
linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten der für die Meßkörper
und die Sondenkörper geeigneten Werkstoffe so unterschiedlich sind, daß die Dichtungen bei einem Durchfahren
der Rampe zwischen Raum- und Betriebstemperatur über df-n
elastischen Bereich hinaus beansprucht.und plastisch
v€*rformt werden, wonach sie ihre Dichtwirkung allmählich
verlieren.
: Aufgabe der vorliegenden Erfindung 1st eine Sonde. mÄ
:j; :vJ]JO i|iusweehöelb.arem Meßeinsatz, die bei. - hoher Temp«raturbe-'i. .|
; jstiändigkeit gegen aggressive:·.Medien, so. ausgebildet; ist,
daß die Dichtungen zwischen Meß- und Son<äenkörpe£ aüchnach
mehrmaligem Temperaturwechsel ihre-Diehtwirkung-nicht
j . verlieren. Der Meßkörper soll leicht auswechselbar sein,
. 35
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ohne daß hierzu Sehneidarbeiten notwendig würden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch im kennzeichnenden Teil des 1. Anspruchs angegebenen Mittel. Durch die Vervendung
eines Ausgleichskörpsrs kann der Unterschied in der Wärmedehnung zwischen dem Meß- und Sondenkörper
einschließlich dessen Kappe so augeglichen werden, äarä die Dichtungen nicht durch Teraperaturweuhselbelästangen
zusätzlich deformiert werden, wenn die axialen Abmessungen und der Ausdehnungskoeffizient des Ausgleichkörpers
derart abgestimmt sind, daß die Summe der Ausdehnung von Meß- und Ausgleiehskörper sowie den Dichtungen
gleich ist der Ausdehnung des Sondenkörpers über die gleiche Länge.
In besonderer Ausgestaltung der Erfindung wird für die Befestigung
der Kappe auf dem Sorxdenkörper. eine Schraubverbindung
vorgeschlagen, da diess eine leichte Auswechselbarkeit des Meßkörpers ermöglicht.
Für den Einsatz bei hohen Temperaturen und in besonders aggressiven Medien wird im 3. Anspruch vorgesehlagen, d?s
Gewinde von Sondenkörper und/oder Kappe mit einer · .·,■!&*&■„■.,·-
Diffusionssperre, z. B. aus Nickel oder Platin zu .^ersehen.
Im 4. Anspruch wird eine bevorzugte Werkstoffwahl für:
Sondenkörper und Kappe bezeichnet. Die, hier-vorgeschlagene
Metallkeramik weist gegenüber Metall einerseits und Keramik andererseits erhöhte Temperatür- und-Kcyrrqsip'näii^
beständigkeit auf und ist auch elektrisch-leitend. Sie
weist einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von
Ci1 =4,1 i 10~6 K~1 auf.
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:'· ' :.·:·..: 85 P 6757OE
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Nach dem 5. Anspruch wird als Dichtungsmaterial Platin
mit dem linearen Ausdehnungskoeffizienten
—6 —1
o^2 = 9'°'7"10 K vorgeschlagen, dessen Dichtungswirkung
gemäß dem 6. Anspruch durch die zusätzliche Verwendung eines keramischen Kittes verbessert werden
kann. Für den besonderen Fall der Verwendung in einer Sonde zur Sauerstoffmessung wird gemäß dem 7. Anspruch
für den Meßkörper die Verwendung von Zirkonoxid mit einem
linearen Wärme
vorgeschlagen.
vorgeschlagen.
linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten Oi= 11,2 · 10~K
Entsprechend dem 8. Anspruch kann der Ausgleichskörper
aus Siliziumnitrid mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten
Ot4 = 3,0 · 10~6 K~1 gefertigt sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfidnung wird gemäß dem
9. Anspruch vorgeschlagen, die Sonde mit einer Beheizung zu versehen, um bei einer Verwendung im unteren Temperaturbereich
sicherzustellen, daß der Meßkörper die für Meßzwecke günstige Temperatur erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Längsaxialschnitt in der Zeichnung dargestellt. Ein rohrförmiger
, aus siliziumfiltriertem Siliziumcarbid^SiSiC bestehender Sondsnkörper weist an seinem einen Ende
eine Schulter 2 auf, auf der sich ein Ausgleichskörper 3 aus Siliziumnitrid Si-N. der Länge d1 abstützt. Auf
diesem wiederum liegt, durch eine ringförmige Platindichtung 5 getrennt ein Meßkörper 4 der Dicke d^ aus
Zirkonoxid ZrO2 auf, das mit Ytt'-iumoxid Y2°3 stabilisiert
ist. Der Meßkörper 4 wird dur.. ine Kappe 6 festgehalten,
die aus dem gleichen Werkstoff wie del* Söndenkörper 1
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hergestellt und auf diesen aufgeschraubt ist; zwischen Kappe 6 und Meßkörper 4 ist eine weitere Dichtung 5 angeordnet.
Das Gewinde des Sondenkörpers 1 und/oder das
der Kappe 6 ist mit einer z. B. aufgedampften Diffusionssperre aus Platin versehen, die ein Verschweißen der
beiden Teile sicher verhindert/ sodaß die Kappe jederzeit wieder abgeschraubt und der Meßkörper 4 ausgewechselt
werden kann. Das elektrische Potential des Meßkörpers 4 wird einmal direkt über die Dichtungen 5 und den
Sondenkörper 1 abgenommen und zweitens über eine an der Innenseite des Meßkörpers 4 angebrachte Elektrode 8.
Ferner kann eine elektrische Beheizung 9 vorhanden sein, die dem Meßkörper 4 die zu seinen Betrieb erforderliche Temperatur mitteilt, wenn dies nicht bereits durch die
ümgebungsverhaltnisse ^gewährleistet ist.
der Kappe 6 ist mit einer z. B. aufgedampften Diffusionssperre aus Platin versehen, die ein Verschweißen der
beiden Teile sicher verhindert/ sodaß die Kappe jederzeit wieder abgeschraubt und der Meßkörper 4 ausgewechselt
werden kann. Das elektrische Potential des Meßkörpers 4 wird einmal direkt über die Dichtungen 5 und den
Sondenkörper 1 abgenommen und zweitens über eine an der Innenseite des Meßkörpers 4 angebrachte Elektrode 8.
Ferner kann eine elektrische Beheizung 9 vorhanden sein, die dem Meßkörper 4 die zu seinen Betrieb erforderliche Temperatur mitteilt, wenn dies nicht bereits durch die
ümgebungsverhaltnisse ^gewährleistet ist.
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Claims (9)
1. Sonde mit einem rohrförmigen Sondenkörper (1) aus einem ersten Werkstoff mit dem linearen Wärmeausdehnungskoef
f izienten «C.,- in dessen eines Ende unter Zwischenschaltung
von Dichtungen (5) der Dicke d2 aus einem
zweiten Werkstoff mit dem Ausdehnungskoeffizienten U2
ein Meßkörper (4) der Dicke d3 aus einem dritten Werkstoff
mit dam Ausdehnungskoeffizienten 0C3 eingesetzt
ist, der sich auf eine im Inneren des Sondenkörpers im Abstand d- vom inneren Ende des Meßkörpers angelegte
Schulter (2) abstützt und in seiner Lage durch eine auf den Sondenkörper aufgesetzte Kappe (6) gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet, daJJ zwischen Sondenkörper (1) und MeBkörper (4) ein
Ausgleichskörper (3) der Dicke d1 aus einem vierten
Werkstoff mit dem Ausdehnungskoeffizienten «(,4 eingesetzt
ist, derart, daß
d1 * *4 + d2
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2. Sonde nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (6) mittels Gewinde auf den Sondenkörper
(1) aufgeschraubt ist.
3. Sonde nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde mit einer Diffusionssperre (7) versehen
ist.
4. Sonde nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als erster Werkstoff siliziu*ninfiltriertes Siliziumcarbid
SiSiC verwendet wird.
5. Sonde nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Werkstoff Platin Pt verwendet wird.
20
6. Sonde nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Platin in keramischem Kitt eingebettet ist.
7. Sonde nach Anspruch 1 zur Messung der Sauerstoffkonzentration
,
da-durch gekennzeichnet, *-
daß als dritter Werkstoff stabilisiertes, Sauerstoff-Ionen leitendes Zirkonoxid ZrO2 verwendet wird.
8. Sonde nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als vierter Werkstoff Siliziumnitrid Si3N4 verwendet
wird.
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9. Sonde nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet/
daß sie mit einer Beheizung (9) versehen ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19858535139 DE8535139U1 (de) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Sonde mit auswechselbarem Meßeinsatz |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19858535139 DE8535139U1 (de) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Sonde mit auswechselbarem Meßeinsatz |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE8535139U1 true DE8535139U1 (de) | 1987-09-03 |
Family
ID=6788209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19858535139 Expired DE8535139U1 (de) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Sonde mit auswechselbarem Meßeinsatz |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE8535139U1 (de) |
-
1985
- 1985-12-13 DE DE19858535139 patent/DE8535139U1/de not_active Expired
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