專利名稱：用于確定被測(cè)氣體的物理特性的測(cè)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于確定被測(cè)氣體的物理特性、尤其是內(nèi)燃機(jī)廢氣中的壓力、溫度或一種氣體成分的濃度的測(cè)量傳感器。
背景技術(shù)：
在公知的用于確定內(nèi)燃機(jī)廢氣中一種氣體成分、尤其是氧氣的濃度的氣體測(cè)量傳感器(DE 199 24 319 A1)中，作為所謂雙保護(hù)管構(gòu)成的保護(hù)管由一個(gè)包圍測(cè)量室-在該室中設(shè)有對(duì)氣體敏感的傳感區(qū)段-的內(nèi)管及一個(gè)與它同心設(shè)置的外管組成，它們?cè)谒鼈冎g包圍著一個(gè)空腔及具有用于廢氣的透氣孔。為了防止分散地夾帶在廢氣中或由冷凝形成的水滴淀積在熱的傳感元件上并且在那里引起裂縫形成——該裂縫將導(dǎo)致傳感元件功能的失效，在透氣孔上設(shè)有導(dǎo)流部件，它使廢氣沿內(nèi)管及外管的內(nèi)表面的方向轉(zhuǎn)向及由此使水滴凝結(jié)在內(nèi)表面上。接著由于廢氣溫度的升高使水蒸發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的、具有權(quán)利要求1的特征的測(cè)量傳感器有其優(yōu)點(diǎn)，即通過保護(hù)管的螺旋形狀也可如公知的測(cè)量傳感器那樣，能可靠地防止水滴或其它固體物質(zhì)進(jìn)入到傳感元件上，確切地說進(jìn)入到傳感元件的由保護(hù)管包圍的、對(duì)氣體敏感的傳感區(qū)段上，而不需要制造技術(shù)上成本高的雙管。該螺旋形的保護(hù)管強(qiáng)制被測(cè)氣體流沿其螺旋形輪廓流動(dòng)，其中通過由于流動(dòng)轉(zhuǎn)向而作用在氣體流上的離心力促使氣體流中所含的水及所含的固體物質(zhì)分離到管壁上。此外通過保護(hù)管的螺旋形管壁輪廓使廢氣流與傳感元件之間的氣體交換極快地進(jìn)行，因?yàn)橄騼?nèi)連續(xù)變小的螺旋直徑使氣體流加速。通過該快速交換，測(cè)量傳感器具有大的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍及極快地檢測(cè)到被測(cè)氣體中的變化。螺旋直徑及圈數(shù)是影響水及固體物質(zhì)分離的參數(shù)，它們可很簡(jiǎn)單地被優(yōu)化。小的輕水滴及物質(zhì)被分離在小螺旋直徑的區(qū)域中，而重的水滴及物質(zhì)在大螺旋直徑的區(qū)域中被淀積在管壁上。保護(hù)管的在內(nèi)部位于傳感元件附近的、限定傳感元件的測(cè)量室的管壁段吸收傳感元件的熱輻射及比保護(hù)管的外螺旋區(qū)域更快地變熱。因此露點(diǎn)的超過部分將移到保護(hù)管較冷的外區(qū)域。
通過在其它權(quán)利要求中所述的措施可得到權(quán)利要求1中給出的測(cè)量傳感器有利的進(jìn)一步構(gòu)型及改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施形式，保護(hù)管由金屬板制成，該金屬板至少在一個(gè)面上被結(jié)構(gòu)化或被涂層。由此在保護(hù)管的內(nèi)壁上將支持水及其它物質(zhì)的分離及通過重力和壓力降支持向保護(hù)管的軸向出口的傳出。取代金屬板的涂層，該保護(hù)管也可由金屬網(wǎng)或陶瓷織物(Keramikgewebe)涂覆。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施形式，保護(hù)管由一種燒結(jié)的陶瓷構(gòu)成，優(yōu)選由在成型后再燒結(jié)的陶瓷薄膜構(gòu)成。


在以下的說明中將借助附圖中所示的實(shí)施例來詳細(xì)地描述本發(fā)明。附圖表示圖1部分地示出根據(jù)圖2中的線I-I剖切的氣體測(cè)量傳感器的一個(gè)縱剖面圖，圖2沿圖1中的線II-II的一個(gè)剖面圖，圖3根據(jù)另一實(shí)施例的、用于圖1中測(cè)量傳感器的保護(hù)管的一個(gè)下料，圖4由根據(jù)圖1的下料成形的保護(hù)管的一個(gè)立體圖，圖5一個(gè)變型的保護(hù)管的與圖2相同剖切的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中部分地以縱剖視圖示出的、用于確定被測(cè)氣體的物理特性的測(cè)量傳感器例如被設(shè)計(jì)為λ探頭，用于確定內(nèi)燃機(jī)廢氣中的氧濃度。該測(cè)量傳感器具有一個(gè)傳感器殼體10，在該殼體中接收了一個(gè)傳感元件11，該傳感元件用一個(gè)對(duì)氣體敏感的傳感區(qū)段111軸向地從傳感器殼體10突出及在那里被一個(gè)保護(hù)管12包圍，該保護(hù)管被套裝在傳感器殼體10的前端及被固定在那里。傳感器殼體10設(shè)有外螺紋13，借助它使測(cè)量傳感器固定在一個(gè)內(nèi)燃機(jī)的排氣管上，其中保護(hù)管12伸入排氣管的內(nèi)部及傳感元件11的對(duì)氣體敏感的傳感區(qū)段111承受廢氣。
如從圖1及2中的剖面圖可看到的，保護(hù)管12被構(gòu)造成螺旋形的，即它的管壁121顯示為一個(gè)螺旋形曲線，其中螺旋直徑由延伸在軸向上的入口14向內(nèi)愈來愈縮小。由直接圍繞傳感元件11的管壁段限定的最內(nèi)螺旋區(qū)域構(gòu)成了用于傳感元件11的測(cè)量室15。保護(hù)管12在背離傳感器殼體10的端部上在端側(cè)上敞開，以使得通過入口14進(jìn)入的廢氣-該廢氣在保護(hù)管螺旋內(nèi)部被迫形成螺旋形氣流及進(jìn)入測(cè)量室15中-可軸向地通過測(cè)量室15的敞開的端部流出。同樣，在螺旋形延伸的管壁121上淀積出的水滴及物質(zhì)由于重力及軸向的壓力降被向著保護(hù)管12的自由端部輸送并在那里排出。對(duì)于特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，包圍測(cè)量室15的螺旋區(qū)域在端側(cè)可用一個(gè)可透過氣體的過濾器16蓋住，如在圖1中所示的。該過濾器16例如由多孔隙的陶瓷織物或金屬絲網(wǎng)構(gòu)成。代替由過濾器16覆蓋，該保護(hù)管12也可這樣構(gòu)成，即測(cè)量室15向下向著軸向的出口端部強(qiáng)烈地收縮，這例如可通過保護(hù)管12的自由端的擠合來實(shí)現(xiàn)。
保護(hù)管12優(yōu)選由金屬板制成，其中該金屬板至少在一個(gè)面上被結(jié)構(gòu)化、例如被噴砂，或至少在一個(gè)面上被涂層。通過該結(jié)構(gòu)化或涂層可顯著地支持分散地包含在廢氣中的水滴及物質(zhì)或顆粒在螺旋形管壁121上的分離。例如可使用陶瓷織物作為涂層，該陶瓷織物例如由96％的氧化鋁及4％的氧化硅組成。變換地，保護(hù)管12可由燒結(jié)的陶瓷構(gòu)成，其中該保護(hù)管12優(yōu)選由在處于濕狀態(tài)(Grünzustand)的陶瓷薄膜來成型及接著被燒結(jié)。此外保護(hù)管12可由金屬板及由燒結(jié)的陶瓷組成。在此情況下或是帶有設(shè)置上的陶瓷薄膜的金屬板被成形為保護(hù)管12，或是金屬板及陶瓷薄膜分別單獨(dú)地成形為一個(gè)螺旋管及接著將這兩個(gè)螺旋管軸向彼此套合。
在一個(gè)優(yōu)選的方式中，保護(hù)管12由一個(gè)平的、金屬板或陶瓷薄膜作的下料17來成形出。這樣一個(gè)下料17被示范地表示在圖3中。這里下料17是一個(gè)五邊形。為了螺旋管的成形，該下料17由在圖1中看的右側(cè)起被卷繞及在卷繞狀態(tài)中被硬化，由此得到一個(gè)在圖4中立體地表示的保護(hù)管12。
用于制造保護(hù)管12的金屬板或薄膜的下料17可被作成其它不同的幾何形狀，以便得到保護(hù)管12的相應(yīng)變換的幾何形狀。例如下料17也可作成矩形或三角形的，如圖3中虛線或點(diǎn)劃線所示。下料17的下縱向側(cè)邊緣也可具有弧形或彎曲形狀的曲線。
這種下料17可被成形為一個(gè)螺旋形的保護(hù)管12，其中管壁的彎曲(Krümmung)大致為圓形，如在圖2中可看到的。管壁的彎曲也可偏離圓形及例如這樣地卷繞下料17，以使得管壁段包圍橢圓的凈(licht)橫截面，如在圖5中可看到的。在保護(hù)管12這樣構(gòu)型的情況下，測(cè)量傳感器適合定向地安裝到氣體流中。
上述的螺旋形保護(hù)管也可使用在其它測(cè)量傳感器，如用于廢氣測(cè)量的溫度傳感器及壓力測(cè)量傳感器或用于測(cè)量廢氣中氮氧化物濃度的測(cè)量傳感器并具有相同的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.用于確定被測(cè)氣體的物理特性、尤其是內(nèi)燃機(jī)廢氣中的壓力、溫度或一種氣體成分的濃度的測(cè)量傳感器，具有一個(gè)傳感器殼體(10)、一個(gè)固定在該殼體中的傳感元件(11)，該傳感元件用一個(gè)對(duì)氣體敏感的傳感區(qū)段(111)從傳感器殼體(10)突出，及具有一個(gè)包圍該傳感區(qū)段(111)的、固定在傳感器殼體(12)上的保護(hù)管(12)，其特征在于保護(hù)管(12)具有一個(gè)螺旋形的管壁延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量傳感器，其特征在于保護(hù)管(12)由金屬板制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的測(cè)量傳感器，其特征在于金屬板至少在一個(gè)面上被結(jié)構(gòu)化、優(yōu)選地被噴砂處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的測(cè)量傳感器，其特征在于金屬板至少在一個(gè)面上被涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量傳感器，其特征在于保護(hù)管(12)由一種燒結(jié)的陶瓷構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量傳感器，其特征在于保護(hù)管(12)由金屬板及一個(gè)設(shè)置上的燒結(jié)的陶瓷薄膜構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的測(cè)量傳感器，其特征在于由金屬板及陶瓷薄膜被共同地成形成保護(hù)管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的測(cè)量傳感器，其特征在于金屬板及陶瓷薄膜被各自地成形成一個(gè)螺旋管及這兩個(gè)螺旋管軸向地彼此套合。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8中一項(xiàng)的測(cè)量傳感器，其特征在于保護(hù)管(12)由一個(gè)平的金屬板下料或薄膜下料(17)成形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的測(cè)量傳感器，其特征在于下料(17)為矩形、三角形或五邊形。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中一項(xiàng)的測(cè)量傳感器，其特征在于保護(hù)管(12)至少在最內(nèi)的螺旋區(qū)域中在端側(cè)用一個(gè)可透過氣體的過濾器(16)蓋住，所述最內(nèi)的螺旋區(qū)域由直接包圍傳感元件(11)的管壁段限定。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10中一項(xiàng)的測(cè)量傳感器，其特征在于保護(hù)管(12)至少在最內(nèi)的螺旋區(qū)域中向其端側(cè)的開口收縮，所述最內(nèi)的螺旋區(qū)域由直接包圍傳感元件(11)的管壁段限定。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確定被測(cè)氣體的物理特性、尤其是內(nèi)燃機(jī)廢氣中的壓力、溫度或一種氣體成分的濃度的測(cè)量傳感器，具有一個(gè)傳感器殼體(10)、一個(gè)固定在該殼體中的傳感元件(11)，該傳感元件用一個(gè)對(duì)氣體敏感的傳感區(qū)段(111)從傳感器殼體(10)突出，及具有一個(gè)包圍該傳感區(qū)段(111)的、固定在傳感器殼體(12)上的保護(hù)管(12)，為了結(jié)合保護(hù)管(12)的成本上有利的制造地實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體敏感的傳感區(qū)段(111)的有效防護(hù)，以免遭受包含在廢氣中的水滴及固體物質(zhì)，保護(hù)管(12)被構(gòu)造成具有螺旋形橫截面的管壁的螺旋形。
文檔編號(hào)G01N27/407GK1934440SQ200580009011
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月20日
發(fā)明者于爾根·維爾德 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司