EP2895833A2 - Hochtemperatursensor mit schutzrohr im kalten abschnitt - Google Patents

Hochtemperatursensor mit schutzrohr im kalten abschnitt

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Publication number
EP2895833A2
EP2895833A2 EP13763237.8A EP13763237A EP2895833A2 EP 2895833 A2 EP2895833 A2 EP 2895833A2 EP 13763237 A EP13763237 A EP 13763237A EP 2895833 A2 EP2895833 A2 EP 2895833A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature sensor
protective tube
collar
protective
section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13763237.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Lantzsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tesona GmbH and Co KG
Original Assignee
Tesona GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Tesona GmbH and Co KG filed Critical Tesona GmbH and Co KG
Publication of EP2895833A2 publication Critical patent/EP2895833A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2205/00—Application of thermometers in motors, e.g. of a vehicle
    • G01K2205/04—Application of thermometers in motors, e.g. of a vehicle for measuring exhaust gas temperature

Definitions

  • the present invention relates to a high-temperature sensor, in particular for measuring the exhaust gas temperature of motor vehicles, with a hot section for placement in the medium to be measured, a cold section for placement outside the medium to be measured, a sensor element with a measuring section in the hot section and a protective cover, which at least partially surrounds the sensor element according to claim 1.
  • Such high-temperature sensors are used, for example, for measuring the temperature in exhaust pipes of gasoline engines or in furnaces. They may be suitable for measuring temperatures greater than 500 ° C.
  • a protective cover in particular a protective tube, for example made of metal.
  • thermocouples Various high-temperature sensors, in particular for use in the automotive sector, are known from the prior art.
  • such high-temperature sensors can be configured as jacket thermocouples.
  • DE 102008060033 A1 discloses a temperature sensor with a thermocouple, which has a heat-resistant sheathed cable, at the end of which a measuring element facing the end of a sensor element is arranged and in which are guided by a jacket tube of the sheathed cable electrical connection lines for connecting the sensor element to an electronic evaluation unit.
  • a protective sleeve is provided which has a one-piece front part without welds.
  • the protective sleeve is provided at its front, the measuring medium side facing with a rounding.
  • a temperature sensor with a thermal element which has a heat-resistant sheathed cable, at whose end facing the measuring medium, a sensor element is arranged.
  • a metal tube of the sheathed cable electrical connection lines for the connection of the sensor element are guided to an electronic evaluation unit.
  • the temperature sensor shown should be operational up to temperatures of 1200 ° C and can detect rapid temperature changes.
  • the sensor element consists of a thermowire bead, which protrudes from the sheathed cable and is received by a protective sheath, which is fastened on the end of the sheathed cable facing the measuring medium.
  • the protective cover has a one-piece front part without welds and the sheathed cable is a flexible, thin-walled metal tube with a small outer diameter, at the side facing away from the measuring medium lead wires are led out, which produce the desired connection to the on-board electronics.
  • the temperature sensor is attached to the measuring point with a special collar and a union nut.
  • a high temperature sensor with a sensor element is already known, which is mounted in a protective tube.
  • the protective tube is surrounded by a stiffening tube, wherein the stiffening tube is made of a material whose coefficient of thermal expansion is higher than that of the material of which the protective tube is made.
  • the stiffening tube is firmly connected to a first region of the protective tube with the protective tube and in a second region of the Schutzroh rs is a stop element, which is also firmly connected to the protective tube.
  • the stiffening tube occurs due to its higher thermal expansion from a predetermined temperature in mechanical contact with the stop element, whereby the high temperature sensor from this temperature is mechanically stabilized.
  • the space between the sensor element and the protective tube cap is filled according to EP 2 196 787 A2 with a good heat-conducting material.
  • a fine silicon powder can be used.
  • the stabilizing, m echanical Inuttonkom men of the protective tube m with the stop element requires a minimum temperature, so that in particular un m ittelba r in the starting phase or in non-high-performance operation, the overall arrangement tends to vibration vibra that jeopardize the reliability of the measuring device.
  • With a mounting base of Hochtem temperature sensor can be mounted in the exhaust system.
  • this object is achieved in that a protective tube is formed in the cold section, which partially surrounds the sensor element and / or the protective covering for the i ndest and which partially surrounds the hot section It has a collar, wherein preferably the protective tube does not extend into the hot section.
  • Protective tube arranged portion of the high-temperature sensor also leads to a stabilization of the protective cover and the sensor element in the hot section leads.
  • hot and cold portions of the high temperature sensor are separated by the support, e.g. B. a mounting collar with which the high-temperature sensor is attached to the wall to the hot room to be measured.
  • the high-temperature sensor via the collar on the manifold or the exhaust pipe z. B. a motor vehicle.
  • the hot section or the cold section of the high-temperature sensor may, for example, be the hot half and the cold half, respectively. This may be half of the high-temperature sensor which faces the high temperature to be measured or the
  • the stabilizing protective tube is mounted in the relatively colder area of the high-temperature sensor, the protective tube is exposed to lower thermal loads. It thus rather retains its stabilizing property or it can be used a protective tube made of a material with lower heat resistance.
  • the protective tube can be fastened to the holder by the collar. Furthermore, it is possible, please include, that the collar is located on a arranged around the sensor element mounting collar a and thus a solid Verbi tion to Sensoreiement made light. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that over the axial extent of the high-temperature sensor at least 80% of the ka Lten portion surrounded by the protective tube si nd and at most 20% of the hot ex post are covered by the protective tube.
  • the collar to rest or be fastened, in particular welded, to a support sleeve or a fastening collar.
  • the collar has:
  • first collar member which extends radially outward from the tubular portion of the protective tube
  • a second collar element which extends from theticianra nd of the first collar element, starting radially inwards.
  • the second collar element has a toothed contour.
  • the protective cover completely surrounds the sensor element except for an opening for the connections.
  • the protective tube of a dimensionally stable even at high temperatures material, in particular glass, ceramic, glass ceramic and / or
  • Polymeric ceramic is formed.
  • the protective tube is formed with a stiffness which is greater than that of the sensor element and / or the protective cover.
  • the collar and / or the support element or the mounting collar a thread, in particular an external thread a ufischen.
  • the collar can not be used to attach the protective tube. An additional support element is therefore not required.
  • the collar may be attached to a support member, e.g. As a fastening ungsbund, be fixed.
  • the protective tube is formed in one piece, with the collar in particular being formed by widening of the protective tube, which is carried out to the hot side by a ne.
  • a one-piece design of the protective tube incl. the collar allows a particularly cost-effective production with high stability.
  • Protective cap covered or abdeckba r is.
  • the protective tube inseparably connected to the support member, in particular welded.
  • the protective tube has a higher thermal expansion coefficient than the sensor element and / or the protective cover.
  • the protective tube expands relative to the sensor element under thermal stress.
  • the protective tube thus continues to slide around the sensor element and protects it from mechanical, thermal or chemical stresses,
  • FIG. 1 a shows a plan view of the hot side of a first high-temperature sensor according to the invention
  • FIG. 1 b shows a further plan view of the cold side of the high-temperature sensor from FIG. 1 a;
  • Figure 1c is a cross-sectional view of the high temperature sensor of Figure 1a;
  • Figure 1d is a further Quersch nittsa view of the high temperature sensor of Figure 1a;
  • Figure 2a is a plan view of the hot side of a second high-temperature sensor according to the invention
  • FIG. 2b shows a further plan view of the cold side of the high-temperature sensor from FIG. 2a;
  • Figure 2c is a cross-sectional view of the high temperature sensor of Figure 2a.
  • FIG. 2d shows another cross-sectional view of the high-temperature sensor from FIG. 2a.
  • FIG. 1a shows a plan view of the hot side of a first high-temperature sensor 10 according to the invention.
  • the protective cover 4 and the measuring bead 3a are visible.
  • FIG. 1b shows a top view of the cold side of the high-temperature sensor from FIG. 1a.
  • the two electrical connections 2a, 2b, the protective cover 4 and the protective tube 5 with the collar 5a are visible.
  • FIG. 1 c shows a first cross-sectional view of the high-temperature sensor from FIG. 1 a.
  • the hot portion 10a extends from the tip of the high temperature sensor 10 to the mounting collar 8.
  • the cold portion 10b extends from the mounting collar 8 to the electrical terminals 2a, 2b.
  • the sensor element 2 extends axially through the high temperature sensor 10.
  • the measuring section 3 is realized by a measuring bead 3a.
  • the sensor element 2 is surrounded immediately by a heat-conducting material 9b.
  • a protective cover 4 is arranged around it. Except for the electrical connections 2a, 2b, the protective cover 4 completely surrounds the sensor element 2.
  • the protective cover 4 is surrounded by a strong protective tube 5.
  • the protective tube 5 fits with its collar 5a to the mounting collar 8 at.
  • the mounting collar 8 has an external thread 8a, via which the high-temperature sensor 10 can be fastened, for example, to an exhaust gas line.
  • FIG. 1d shows a second longitudinal cross-sectional view, showing a plane which is orthogonal to the sectional plane of FIG. 1c.
  • the round shape of the measuring bead 3a can be seen.
  • the high-temperature sensor 20 shown in FIGS. 2 a and 2 b in a top view from the hot or cold side and in the longitudinal cross-sectional view in FIGS. 2 c and 2 d is designed to be comparable to the first high-temperature sensor 10 shown in FIGS. 1 a to 1 d. Deviating from the high-temperature sensor 20 but on a protective cap 20 which surrounds the protective cover 4 in the region of the measuring section 3.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochtemperatursensor, insbesondere zur Messung der Abgastemperatur von Kraftfahrzeugen, mit einem heißen Abschnitt zur Anordnung in dem zu messenden Medium, einem kalten Abschnitt zur Anordnung außerhalb des zu messenden Mediums, einem Sensorelement mit einem Messabschnitt im heißen Abschnitt und einer Schutzhülle, die das Sensorelement zumindest teilweise umgibt, wobei im kalten Abschnitt ein Schutzroh r vorgesehen ist, das das Sensorelement und/oder die Schutzhülle zumindest teilweise umgibt und das zum heißen Abschnitt hin einen Kragen aufweist, wobei sich vorzugsweise das Schutzrohr nicht in den heißen Abschnitt erstreckt.

Description

Hochtemperatursensor mit Schutzrohr im kalten Abschnitt
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochtemperatursensor, insbesondere zur Messung der Abgastemperatur von Kraftfahrzeugen, mit einem heißen Abschnitt zur Anordnung in dem zu messenden Medium, einem kalten Abschnitt zur Anordnung außerhalb des zu messenden Mediums, einem Sensorelement mit einem Messabschnitt im heißen Abschnitt und einer Schutzhülle, die das Sensorelement zumindest teilweise umgibt gemäß Anspruch 1.
Derartige Hochtemperatursensoren kommen zum Beispiel zur Messung der Temperatur in Abgasrohren von Benzinmotoren oder in Öfen zum Einsatz. Sie können dazu geeignet sein, Temperaturen größer 500 °C zu messen. Insbesondere beim Einsatz in Abgasrohren im Kfz-Bereich, zum Beispiel in Abgas-Reinigungssystemen sind derartige Hochtemperatursensoren sowohl thermisch als auch mechanisch (bedingt durch die Vibrationen des Motors) hohen Belastungen ausgesetzt. Das Sensorelement zur Messung der Temperatur wird deswegen typischerweise durch eine Schutzhülle, insbesondere ein Schutzrohr, zum Beispiel aus Metall, geschützt.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Hochtemperatursensoren, insbesondere auch für den Einsatz im Kfz-Bereich bekannt. Insbesondere können derartige Hochtemperatursensoren als Mantelthermoelemente ausgestaltet sein. Die DE 102008060033 A1 offenbart einen Temperaturfühler mit einem Thermoelement, der eine hitzebeständige Mantelleitung aufweist, an dessen dem Messmedium zugewandter» Ende ein Sensorelement angeordnet ist und bei dem durch ein Mantelrohr der Mantelleitung elektrische Anschlussleitungen für den Anschluss des Sensorelementes an eine elektronische Auswerteeinheit geführt sind. Dabei wird vorgeschlagen, dass eine Schutzhülse vorgesehen wird, die ein einteiliges Vorderteil ohne Schweißstellen aufweist. Zudem wird vorgeschlagen, dass die Schutzhülse an ihrer vorderen, dem Messmedium zugewandten Seite mit einer Rundung versehen ist.
Aus der WO 2010/063682 A1 ist ein Temperaturfühler mit einem Thermo- Element vorbekannt, der eine hitzebeständige Mantelleitung aufweist, an dessen dem Messmedium zugewandten Ende ein Sensorelement angeordnet ist. Durch ein Metallrohr der Mantelleitung sind elektrische Anschlussleitungen für den Anschluss des Sensorelements an eine elektronische Auswerteeinheit geführt. Der gezeigte Temperaturfühler soll bis zu Temperaturen von 1200°C einsatzfähig sein und schnelle Temperaturänderungen erfassen können. Hierfür besteht das Sensorelement aus einer Thermo- drahtperle, die aus der Mantelleitung herausragt und von einer Schutzhülle aufgenommen ist, welche auf dem dem Messmedium zugewandten Ende der Mantelleitung befestigt ist. Die Schutzhülle weist ein einteiliges Vorderteil ohne Schweißstellen auf und die Mantelleitung ist ein flexibles, dünnwandiges Metallrohr mit einem geringen Außendurchmesser, an dessen dem Messmedium abgewandten Bereich Anschlussdrähte herausgeführt sind, die die gewünschte Verbindung zur Bordelektronik herstellen. Die Befestigung des Temperaturfühlers an der Messstelle erfolgt dabei mit einem speziellen Ringbund und einer Überwurfmutter.
Aus der EP 2 196787 A2 ist ein Hochtemperatursensor mit einem Sensorelement vorbekannt, das in einem Schutzrohr gelagert ist. Um auch im Umfeld hoher Temperaturen, z. B. im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs zuverlässige Messungen durchzuführen, ist das Schutzrohr von einem Versteifungsrohr umgeben, wobei das Versteifungsrohr aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient höher ist als der des Materials, aus dem das Schutzrohr besteht. Das Versteifungsrohr ist einem ersten Bereich des Schutzrohrs mit dem Schutzrohr fest verbunden und in einem zweiten Bereich des Schutzroh rs befindet sich ein Anschlagelement, das ebenfalls fest mit dem Schutzrohr verbunden ist. Das Versteifungsrohr tritt aufgrund seiner höheren Wärmedehnung ab einer vorgegebenen Temperatur in mechanischen Kontakt mit dem Anschlagelement, wodurch der Hochtemperatursensor ab dieser Temperatur mechanisch stabilisierbar ist. Der Raum zwischen dem Sensorelement und der Schutzrohrkappe ist nach EP 2 196 787 A2 mit einem gut wärmeleitenden Material gefüllt. Hierfür kan n feines Sil izium pu lver zur Anwendung kommen . Das stabilisierende, m echanische Inkontaktkom men des Schutzrohrs m it dem Anschlagelement erfordert eine Mindesttemperatur, so dass insbesondere un m ittelba r in der Startphase bzw. im Nicht-Hochleistungsbetrieb die Gesamtanordnung zu Schwing ungen neigt, die die Zuverlässigkeit der Messanordnung gefährden . Mit einem Befestigungssockel kann der Hochtem peratursensor dabei im Abgasstrang befestigt werden .
Es ist eine Aufgabe der vorl iegenden Erfindung, einen weiterentwickelten Hochtemperatursensor bereitzustel len, der eine erhöhte Stabilität aufweist und kostengünstig herzustel len ist.
Erfind ungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Hochtemperatursensor m it den Merkmalen des Anspruchs 1. Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im kalten Abschnitt ein Schutzrohr ausgebildet ist, das das Sensorelement und/oder die Sch utzhülle zum i ndest teilweise umgibt und das zum heißen Abschn itt hin einen Kragen aufweist, wobei sich vorzugsweise das Sch utzroh r n icht in den heißen Abschnitt erstreckt. Experimente haben gezeigt» dass überraschenderweise das im kalten
Abschnitt des Hochtemperatursensors angeordnete Schutzrohr auch zu einer Stabilisierung der Schutzhülle und des Sensorelements im heißen Abschnitt fuhrt. Somit kann auf ein Schutzrohr im heißen Abschnitt, in dem erhöhte Anforderungen an das Material zu stellen wären, verzichtet werden.
Typischerweise sind heißer und kalter Abschnitt des Hochtemperatursensors getrennt durch die Halterung, z. B. eine Befestigungsbund, mit dem der Hochtemperatursensor an der Wand zu dem heißen, zu messenden Raum, befestigt wird. Insbesondere kann der Hochtemperatursensor über den Kragen am Krümmer oder dem Abgasrohr z. B. eines Kfz befestigt werden .
Bei dem heißen Abschnitt bzw. dem kalten Abschnitt des Hochtemperatursensors kann es sich z, B. um die heiße Hälfte bzw. die kalte Hälfte handeln. Hierbei kann es sich um die Hälfte des Hochtemperatursensors handeln, die der zu messenden hohen Temperatur zugewandt ist bzw. die
Hälfte, die der (vergleichsweise) kühleren Halterung zugewandt ist.
Dadurch» dass das stabilisierende Schutzrohr in dem relativ kälteren Bereich des Hochtemperatursensors angebracht ist» ist das Schutzrohr geringeren thermischen Belastungen ausgesetzt. Es behalt somit eher seine stabilisierende Eigenschaft bei bzw. es kann ein Schutzrohr aus einem Material mit geringerer Wärmebeständigkeit eingesetzt werden.
Durch den Kragen ka nn das Sch utzrohr an der Halterung befestigt werden . Weiterhin ist es mög lich, dass der Kragen a n einem um das Sensorelement angeordneten Befestigungsbund a nliegt und somit eine feste Verbi ndung zum Sensoreiement ermög licht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass über die axiale Ausdehnung des Hochtemperatursensors zumindest 80% des ka lten Abschnitts von dem Schutzrohr umgeben si nd und höchstens 20% des heißen Absch nitts von dem Schutzrohr abgedeckt sind.
In einer weiteren vortei l haften Ausgesta ltung der Erfi nd ung ist vorgesehen, dass der Kragen an einer Stützhü lse oder einem Befestigungsbund anliegt oder befestigt, insbesondere verschweißt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindu ng ist vorgesehen, dass der Kragen aufweist:
- ein erstes Kragen-Element, das von dem rohrförmigen Abschnitt des Sch utzrohrs im Wesentl ichen radial nach außen verläuft und
- ein zweites Kragen-Element, das von dem Außenra nd des ersten Kragen- Elements ausgehend radial nach innen verläuft.
Bei Montage des Hochtem peratu rsensors an einer Tren nwand kann somit das zweite Kragen-Element a ls Abdichtung dienen.
In einer weiteren vortei lhaften Ausgestaltung der Erfi nd ung ist vorgesehen, dass das zweite Kragen -Element eine Zah nscheibenkontur aufweist.
Somit kann sichergestel lt werden, dass sich der Hochtem peratursensor nicht von sei ner Befestig u ng löst.
In einer weiteren vorteil haften Ausgesta ltung der Erfind ung ist vorgesehen, dass die Schutzhülle bis auf eine Öffnung für die Anschlüsse das Sensorelement ganz umgibt.
Somit ergibt sich ein optimaler Schutz für das Sensorelement. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schutzrohr aus einem auch bei hohen Temperaturen formstabilen Material, insbesondere aus Glas, Keramik, Glaskeramik und/oder
Polymerkeramik, gebildet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schutzrohr mit einer Steifheit gebildet ist, die größer ist als die des Sensorelements und/oder der Schutzhülle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kragen und/oder das Stützelement bzw. der Befestigungsbund ein Gewinde, insbesondere eine Außengewinde a ufweist.
Bei Ausbildu ng des Gewi ndes di rekt a m Kragen des Schutzrohrs kan n der Kragen unm ittelba r zur Befestigung des Sch utzrohrs verwendet werden. Ein zusätzliches Stützelement ist somit nicht erforderlich .
Alternativ ka n n der Kragen a n einem Stützelement, z. B. einem Befestig ungsbund, fixiert sein .
In einer weiteren vorteil haften Ausgestaltu ng der Erfind ung ist vorgesehen, dass das Schutzrohr einstückig ausgebildet ist, wobei insbesondere der Kragen durch ei ne zur heißen Seite gewa ndte Aufweitung des Schutzrohrs gebildet ist.
Eine einstückige Ausbi ldung des Schutzrohrs inkl . des Kragens ermögl icht eine besonders kostengünstige Herstellung bei gleichzeitig hoher Stabilität.
In einer weiteren vorteil haften Ausgesta ltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hochtem peratursensor auf der heißen Seite m it einer
Sch utzkappe abgedeckt bzw. abdeckba r ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schutzrohr mit dem Stützelement untrennbar verbunden, insbesondere verschweißt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schutzrohr einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Sensorelement und/oder die Schutzhülle aufweist.
Durch den höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten dehnt sich bei thermischer Belastung das Schutzrohr relativ zum Sensorelement aus. Das Schutzrohr schiebt sich somit weiter um das Sensorelement und schützt dieses vor mechanischen, thermischen oder chemischen Belastungen ,
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden .
Hierbei zeigen;
Figur 1a eine Draufsicht auf die hei ße Seite eines ersten erfind u ngsgemäßen Hochtemperatursensors;
Figur 1 b eine weitere Dra ufsicht auf die kalte Seite des Hochtemperatursensors aus Figur 1a;
Figur 1c eine Querschnittsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 1a;
Figur 1d eine weitere Quersch nittsa nsicht des Hochtemperatursensors aus Figur 1a;
Figur 2a eine Draufsicht auf die heiße Seite eines zweiten erfindungsgemäßen Hochtemperatursensors; Figur 2b eine weitere Draufsicht auf die kalte Seite des Hochtemperatursensors aus Figur 2a;
Figur 2c eine Querschnittsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 2a; und
Figur 2d eine weitere Quersch n ittsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur 2a.
Figur 1a zeigt eine Draufsicht auf die heiße Seite eines ersten erfindungsgemäßen Hochtemperatursensors 10. Es sind die Schutzhülle 4 und die Messperle 3a sichtbar.
Figur 1b zeigt eine Draufsicht auf die kalte Seite des Hochtemperatursensors aus Figur 1a. Dabei sind die beiden elektrischen Anschlüsse 2a, 2b, die Schutzhülle 4 und das Schutzrohr 5 mit dem Kragen 5a sichtbar.
Figur 1c zeigt eine erste Querschnittsansicht des Hochtemperatursensors aus Figur la. Der heiße Abschnitt 10a erstreckt sich von der Spitze des Hochtemperatursensors 10 bis zu dem Befestigungsbund 8. Der kalte Abschnitt 10b erstreckt sich vom Befestigungsbund 8 bis zu den elektrischen Anschlüssen 2a, 2b.
Das Sensorelement 2 verläuft axial durch den Hochtemperatursensor 10. Der Messabschnitt 3 ist dabei durch eine Messperle 3a realisiert. Das Sensorelement 2 ist unmittelbar umgeben von einem wärmeleitenden Material 9b. Darum herum ist eine Schutzhülle 4 angeordnet. Bis auf die elektrischen Anschlüsse 2a, 2b umhüllt die Schutzhülle 4 das Sensorelement 2 vollständig.
Auf dem kalten Abschnitt 10 b wird die Schutzhülle 4 von einem starken Schutzrohr 5 umgeben. Das Schutzrohr 5 fügt sich mit seinem Kragen 5a an den Befestigungsbund 8 an . Der Befestigungsbund 8 weist ein Außengewinde 8a auf, über das der Hochtemperatursensor 10 zum Beispiel an einem Abgasstrang befestigt werden kann .
Figur 1d zeigt eine zweite Längs-Querschnittsansicht, dargestellt ist dabei eine Ebene, die orthogonal zur Schnittebene aus Figur 1c ist. Die runde Form der Messperle 3a ist ersichtlich.
Der in den Figuren 2a und 2b in Draufsicht von der heißen bzw. kalten Seite und in den Figuren 2c und 2d in Längs-Querschn ittsansicht gezeigte Hochtemperatursensor 20 ist vergleichbar zu dem in den Figuren 1a bis 1d gezeigten ersten Hochtemperatursensor 10 ausgebildet. Abweichend weist der Hochtemperatursensor 20 aber eine Sch utzkappe 20 auf, die die Schutzhülle 4 im Bereich des Messabschnitts 3 umgibt.

Claims

Hochtemperatursensor mit Schutzrohr im kalten Abschnitt Ansprüche
1. Hochtemperatursensor (10), insbesondere zur Messung der
Abgastemperatur vor» Kraftfahrzeugen, mit
- einem heißen Abschnitt (10a) zur Anordnung in dem zu messenden Medium,
- einem kalten Abschnitt ( 10b) zur Anordn ung außerhalb des zu messenden Mediums,
- ei nem Sensorelement (2) mit einem Messabschnitt (3; 3a) im
heißen Abschnitt und
- ei ner Schutzhül le (4), die das Sensorelement zumindest teilweise umgibt,
dadurch gekennzeichnet, dass
im kalten Absch nitt ein Schutzrohr (5) vorgesehen ist, das das Sensorelement (2) und/oder die Sch utzhülle (4) zumindest teilweise umgi bt u nd das zum heißen Abschnitt ( 10a) hin einen Kragen (5a) aufweist, wobei sich vorzugsweise das Schutzrohr (5) nicht in den heißen Abschnitt ( 10a) erstreckt.
2. Hochtemperatursensor nach Anspruch 1,
dadu rch gekennzeichnet, dass
über d ie axiale Ausdehnu ng des Hochtem peratursensors ( 10) zumindest 80% des kalten Abschnitts ( 10b) von dem Schutzrohr u mgeben sind u nd höchstens 20% des heißen Absch nitts ( 10a) von dem Schutzrohr (5) abgedeckt sind.
3. Hochtemperatursensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kragen (5a) an einer Stützhülse oder einem Befestigungsbund (8) anliegt oder befestigt, insbesondere verschweißt ist,
4. Hochtemperatursensor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kragen (5a) aufweist:
- eine erstes Kragen-Element, das von dem rohrförmigen Abschnitt des Schutzrohrs im Wesentlichen radial nach außen verläuft und
- ein zweites Kragen-Element, das von dem Au ßenra nd des ersten Kragen-Elements ausgehend radial nach innen verläuft.
5. Hochtemperatu rsensor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Kragen-Element eine Zah nscheibenkontur aufweist.
6. Hochtemperatursensor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sch utzh ülle (4) bis auf eine Öffnung für die Anschl üsse (2a ; 2b) des Sensorelements (2) das Sensorelement (2) ganz umg ibt.
7. Hochtemperatursensor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sch utzrohr (5) aus einem auch bei hohen Temperaturen formstabilen Material, insbesondere aus Glas, Keramik, Glaske ra mik und/ oder Polymerkeram ik, gebildet ist.
8. Hochtemperatursensor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schutzroh r (5) m it einer Steifheit gebi ldet ist, die größer ist als die des Sensorelements und/oder der Sch utzh ülle.
9. Hochtemperatursensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kragen (5a) und/oder das Stützelement (8) bzw. der Befestigungsbund (8) ein Gewinde (8a), insbesondere eine Außengewinde
(8a) aufweist,
10. Hochtemperatursensor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sch utzrohr (5) einstückig ausgebildet ist, insbesondere wobei der Kragen (5a) durch eine zur heißen Seite gewa ndte Aufweitung des Schutzrohrs (5) gebildet ist.
11. Hochtemperatursensor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hochtem peratursensor a uf der heißen Seite mit einer Schutzkappe (21 ) a bgedeckt bzw. abdeckba r ist.
12. Hochtemperatursensor nach einem der Ansprüche 3 bis 1 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Sch utzrohr ( 5) m it dem Stützelement (8) untrennba r verbunden, insbesondere verschweißt ist und
- das Sch utzroh r ( 5) einen höheren Wärmeausdeh nungskoeffizienten als das Sensorelement (2) und/oder die Schutzh ülle (4) aufweist.
EP13763237.8A 2012-09-17 2013-09-16 Hochtemperatursensor mit schutzrohr im kalten abschnitt Withdrawn EP2895833A2 (de)

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DE202012103535 2012-09-17
PCT/EP2013/069155 WO2014041168A2 (de) 2012-09-17 2013-09-16 Hochtemperatursensor mit schutzrohr im kalten abschnitt

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Publication Number Publication Date
EP2895833A2 true EP2895833A2 (de) 2015-07-22

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ID=49212767

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