測量傳感器的製作方法

2023-06-07 00:25:31 2

專利名稱：測量傳感器的製作方法
現有技術本發明涉及權利要求1所給類型的測量傳感器，它特別適用於內燃機的廢氣中氧含量的測定。
EPA1624791(US5 329 806)給出了一種氣體傳感器，其敏感元件被固定於金屬管外殼內，密封不透氣。管形外殼在其下部有一個徑向向外的唇邊，構成了密封凸緣。氣體傳感器被安置於排氣裝置的一個開口處，其唇邊放置於開口內加工成的一個密封座上。從外殼上方置入一個空心螺栓，它擰入到開口內裝備的螺紋中，從而將唇邊與排氣裝置氣密地聯接起來。這種實施方案中的問題在於比較薄的外殼材料經受擠壓或碰之後，可能在唇邊上形成微裂紋，從而導致外殼不再是氣密的了。
本發明的優點本發明具有獨立權利要求的特點，其優點是密封法蘭絕對具有氣密性。兩部分組成的外殼，在其聯接側外殼部分上裝備有密封法蘭，不僅其加工製造技術簡單，而且其裝配技術也不複雜。
輔權利要求所給的方法措施，使得權利要求1所給的測量傳感器更加完善，優點也進一步擴充。揉緣被證實是加工密封法蘭的最合適的工藝方法。另外，在排氣管中裝入聯接塊，並以此塊的端面構成密封法蘭的密封座，效果良好。在密封法蘭的上面安置一具罩螺母，後者與聯接塊上加工的螺紋相配合，就能夠將密封法蘭與聯接塊聯接起來，並達到密封不透氣效果。
圖例本發明的一個實施例在圖例中示出並在下面的說明中予以詳細描述。單一的圖給出了安置於排氣管中的氣體傳感器的縱剖面。
實施例氣體傳感器10，譬如一個電化學氧含量傳感器，被安置於排氣管11中。它包括一個氣體測量端的金屬罩殼部分12和一個聯接端金屬罩殼部分13，二者共同構成外殼14。在外殼14內氣密性地固定著平板形的敏感元件16，它包括氣體測量一側的區段17和聯接側的區段18。
氣體測量一側的外殼部分12可以是兩端均敞開的管段，內部為圓柱壁21。它在聯接側尾端為一段內外直徑均較小的區段22。這樣管段上就形成了一個外環面23和一個內環面24。此外，氣體測量側的外殼部分12還可在其測量側尾端部擁有一個圓柱形套管34，它繼續向前延伸以至超出敏感元件16氣體測量側的末端，從而構成敏感元件16的氣體測量側區段17的外部保護套36。
在套管34內安裝著內保護套38，它環圍著敏感元件16的氣體測量側區段17，但與之有一定距離而互相無接觸，在它的內部形成了測量氣體空間40。內保護套38有一個基底42，其上加有一個孔43，以便氣體進入和/或排出。與其基底42相對的另一端，內保護套38製造成一個凸緣45，它當中又安排有氣體出入口46。內保護套38在其凸緣45上可通過一條整周的焊接線48與外護套36焊接起來。其它的可能方案是套管34作為單獨的構件與內護套38聯接起來，之後這個已預先裝配好的雙層護管再與管段焊接在一起。
在氣體測量側外殼部分12內安置著一個氣體測量側的陶瓷型塊26、聯接側的陶瓷型塊28和位於這兩者之間的密封件30。陶瓷型塊26和28可由Al2O3製成，並且其上均擁有圖上未進一步標示的通孔，以便敏感元件16從中穿過。密封件30則可由皂石經過預壓製成，其內部也同樣為敏感元件16開有通孔。
氣體測量側外殼部件12內敏感元件16的固定方式是按順序將聯接側陶瓷型塊28、處於壓縮狀態的密封件30和氣體測量側陶瓷型塊26依次置入氣體測量側外殼部分12內。其中聯接側陶瓷型塊28挨靠到內環面24上。未做進一步標示的敏感元件安置通道孔要彼此對直。接著將敏感元件16送入其通道孔內；直至到達其預定的軸向位置上。之後在氣體測量一側用一個壓柱對氣體測量側陶瓷型塊26施加一個壓力。這個壓力的大小應足以使預壓過的密封件30被壓壞，從而使其組成中的粉末同時擠壓敏感元件16和內壁21。在外力作用於氣體測量側的陶瓷型塊26期間，在管段上氣體測量側陶瓷型塊26的氣體測量側端部處製造加工出一條徑向向內的凹陷環。這樣將氣體測量側陶瓷型塊26維持在使密封件30受擠壓的位置上。
聯接側的外殼部分13被加工成圓柱狀，擁有一個收縮變細的區段52及開口53。開口53內可焊接上一段金屬護套管55。而敏感元件16的接線57就通過該護套管55引出。接線57與接觸塊59相連接。接觸塊59與敏感元件16的聯接側區段18上裝備的連接觸頭相連。連接觸頭在圖中未作進一步標示。接觸塊59敏感元件16的觸接可以用夾卡或有物質融合的連接方法來實現。通過開口53的電纜出口也可以使用耐熱的PTFE-電纜套管。
聯接側外殼部分13在其敏感元件側端部擁有一個環繞整周的徑向密封法蘭60，有上環面61和下環面62。在本實施例中，密封法蘭60由聯接側的外殼部分13的材料加工製成。密封法蘭60可以通過各種塑性加工方法製得。揉緣被證實是特別合適的塑性加工方法。採用該方法，可以由聯接側的外殼部分13的材料加工出穩定的密封法蘭60。也可以考慮在柱狀的聯接側的外殼部分13上焊接一個環，由此環構成密封法蘭60。
在實現了敏感元件16與接觸塊59觸接之後，將聯接側外殼部分13套裝到氣體測量側外殼部分12的區段22上去，這裡氣體測量側外殼部分12的外環面23起到軸向定位作用。接下來通過經向面上整周的不間斷焊接將聯接側外殼部分13與氣體測量側外殼部分12氣密性地連接起來，形成焊接線65。
在排氣管11中加工有開口70，一個圓柱形聯接塊72以其一個末端安裝在此口內。這裡聯接塊72與排氣管11通過一條整周的焊線74氣密性地焊在一起。聯接塊72的另一端也擁有一個平面狀的環面76，其上安放著密封法蘭60的下環面62。這樣環面76構成了密封法蘭60的密封座。在其外側面上，聯接塊72上加工有一段螺紋區78。
從聯接側外殼部分13的上方裝入一個罩螺母80，它具有內螺紋81和一個內環面82。該內螺紋81擰到聯接塊72的螺紋段78上去，而內環面82則壓在密封法蘭60的上環面61上。擰緊罩螺母80將使密封法蘭60的下環面62緊緊地壓在構成密封座的聯接塊72的環面76上。這樣就形成了氣體傳感器10在排氣管11中的氣密性固定安裝。
為了實現氣體傳感器10在排氣管11中的固定安裝，也可以採用其它的固定方法。例如，藉助於一個空心螺栓的固定，空心螺栓的外表面上加有螺紋，將它擰到聯接塊72中的內螺紋中去。這裡密封法蘭60的密封座必須通過聯接塊72內部一個附加的環面來形成。還可以考慮在聯接塊72和空心螺栓之間加入一個承接件，使得氣體傳感器10以密封法蘭60安置於該承接件的一個環面上，而承接件則以其另一個環面位於聯接塊72的環面上。
權利要求
1.測量傳感器，特別適用於測定內燃機廢氣中的氧氣含量，它擁有一個固定於外殼內的敏感元件；一個成型於外殼上的密封法蘭，其安裝位置處於一個密封座上；以及一個緊固元件，它從外殼上方置入，擰入加工有螺紋的孔中，其中緊固元件將密封法蘭壓緊在密封座上，其特徵是外殼(14)由氣體測量側外殼部分(12)和聯接側外殼部分(13)組成，密封法蘭(60)位於聯接側外殼部分(13)上。
2.根據權利要求1的測量傳感器，其特徵為密封法蘭(60)由聯接端外殼部分(13)的材料加工製得。
3.根據權利1或2的測量傳感器，其特徵是密封法蘭(60)通過揉緣工藝方法加工而成。
4.根據權利要求1的測量傳感器，其特徵是裝備有一個聯接塊(72)，它氣密地環繞開口(70)，其上的密封座是一個平面狀的環面(76)。
全文摘要
這裡推出了一種測量傳感器,它特別適用於測定內燃機廢氣中的氧含量。它擁有一個氣密性地固定於金屬外殼(14)內的敏感元件(16),外殼(14)上則成型有一個氣密法蘭(60),它安置於排氣裝置(11)中裝備的密封座(76)上。從外殼(14)上方置放一個罩螺母(80),它擰入到排氣裝置(11)中設計加工的開口(70)上的螺紋(78)內,將密封法蘭(60)緊壓到密封座(76)上。外殼(14)擁有氣體測量側外殼部分(12)和聯接側外殼部分(13)兩個部分。其中密封法蘭(60)位於聯接側外殼部分(13)上,並且由它的材料加工成型製得。
文檔編號G01D11/24GK1181812SQ96193325
公開日1998年5月13日 申請日期1996年11月19日 優先權日1996年3月6日
發明者特奧多爾·格拉澤爾, 格哈德·赫策爾, 約翰·韋爾曼, 海因茨·艾森施密特 申請人:羅伯特·博施有限公司