专利名称：探测头的制作方法
现有技术本发明涉及一种权利要求1前序部分类型的探测头，特别是用于探测内燃机排气中的氧含量。
EP A1 624 791(US 5 329 806)中给出了一种气体传感器，其中的传感元件被气密地固定安装于一个管状的金属壳体内。该管状壳体在其下部具有一个径向朝外的唇部，它构成一个密封法兰。气体传感器安置于废气装置的一个开口中，唇部安放于构造在开口内的密封座上。从壳体的上面放入一个中空螺栓，拧紧固定于开口内的螺纹中，从而达到唇部与废气装置的气密性连接。这种结构中的问题是，通过对壳体上相对薄的壁进行压制或轧边，在唇部上会出现微裂纹，从而使得壳体失去气密性。
本发明的优点具有独立权利要求特征的本发明的优点是，密封法兰绝对保证气密性，排气管上倾斜的密封面提供了一个绝对气密性的密封座。密封法兰的中空构造此外还起到弹性作用，该弹性作用同样有利于密封作用。
通过从属权利要求中提出的措施，可以进一步有利地扩展权利要求1中所给出的探测头的结构及对其进行改善。倾斜的密封面的角度选取在10°至30°之间，并以20°为佳。密封法兰安装在测量气体侧位于传感元件的密封装置的后面，有利于探测头的装配。这样可首先将传感元件与密封装置的陶瓷构件装在一起。随后，壳体从装备了密封装置的传感元件的上面被反向拉伸。另外有利的是，在排气管上安置一个连接块，由它的端面为密封法兰构成一个密封座。
附图附图中示出了本发明的一个实施例，以下对其详细进行说明。
图1是安置于排气管中的探测头的一个纵剖视面，图2是图1中所示探测头壳体的纵剖视图。
实施例探测头10，例如一个电化学的氧传感器，被安置于一个排气管11中。它具有一个金属的壳体13，壳体内部安置有一个平面的传感元件15。后者有一个测量气体侧区段17和连接侧区段18。
壳体13是一个两端均敞开的管件20。它有一个连接侧的端部段21、一个测量气体侧的端部段22，及一个内壁23和一个外壁24。此外，管件20还有一个环绕的径向上的密封法兰25。该密封法兰有一个上部环件26和一个下部环件27，这两者则分别具有一个向下倾斜的上密封面26a及一个向上倾斜的下密封面27a。这两个密封面26a和27a相对于与管件20中轴线垂直的平面的角度α例如可选为20°(图2)。密封法兰25与彼此相叠置的环件26，27是这样构造的，使得在壳体13内在环件26与27之间构造出一个空腔29。这样使得这两个环件26，27能具有弹簧腿的作用，从而加强密封面26a，27a的密封作用。在测量气体侧在密封法兰25之前，在内壁23上成形有一个环形面28，它构成将在后面描述的密封装置30的止挡面。通过这样的构造，密封法兰25在测量气体侧位于密封装置30的后面，因而相对远离排气管11。
为了构造法兰25，可首先将管件20进行镦锻，在这里在管件20上形成一个圆滑的凸起。之后，可对此凸起通过如圆形锻造(Rundkneten)的加工方法进行加工，构造出这两个倾斜的密封面26a，27a。也可考虑使用其他的可合理地制造密封法兰25的加工工艺。如拉伸后接着镦锻。
壳体13中安置的密封装置30由测量气体侧的一个陶瓷模制件31、连接侧的一个陶瓷模制件32和一个位于这二者之间的密封元件33组成。陶瓷模制件31和32可由Al2O3制成，分别具有未进一步示出的通孔，以便传感元件15通过。密封元件33可用皂石制成，在预压状态下安装，它也具有便于传感元件15通过的通孔。首先是将壳体13推置到密封装置30上，直到连接侧陶瓷模制件32止挡在环面28上。然后，从测量气体侧用压头对测量气体侧的陶瓷模制件31施加压紧力，其大小应使得预压的密封元件33被压碎，其粉末部分不仅挤压传感元件15而且挤压内壁23。在对测量气体侧陶瓷模制件31施加作用力过程中，在管件20的测量气体侧端部段22上成形出径向上向内的造型35。这样，测量气体侧陶瓷模制件31相对于密封元件33保持在挤压位置上。
在测量气体侧的端部段22上，传感元件15从壳体13中伸出，并被一个双层保护管40包围。双层保护管40被安置于测量气体侧端部段22中，通过一条环绕的焊接线41与壳体13联接起来。双层保护管40上具有废气/测量气体的气体入口与出口42。在该实施例中，双层保护管40由一件材料制成。
壳体13的连接侧端部段21具有一个逐渐收缩的区段45，其上有开口46。可将一个金属的套管47焊接在此开口46内。在套管47中导入用于传感元件15的连接导线48。该连接导线48与接触件49相联。后者与图中未示出的、安置于传感元件15的连接侧段18上的接点触点接通。传感元件15的电接通可以通过诸如接线柱、或者材料融合连接来实现。导线通过开口46的引出也可借助于耐热的PTFE-导线绝缘套管来实现。
为了将探测头10固定在排气管11中，在排气管11上设置一个开口60。在该开口中焊接一个圆柱形的连接块62，它具有一个平的环形面63和一个螺纹段64。密封法兰25的下密封面27a安放于此环形面63上。从壳体13的上方放入一个锁紧螺母70，它具有内螺纹71及一个内环面72。将锁紧螺母70拧紧于连接块62上，从而将密封法兰25压紧于环形面63上。这样，环形面63就构成了密封法兰25的一个密封座。
为了将探测头10固定于排气管11中，也可以使用其它形式的固定装置。例如，通过一个空心螺栓进行固定。该螺栓在其外圆周上有一个螺纹，可以拧到设置于连接块62上的内螺纹中。其中，密封法兰25的密封座必须通过在连接块62内部的一个附加的环形面来构成。也可以考虑在连接块62和空心螺栓之间接入一个转接器，其中，探测头10的密封法兰25安置于此转接器的环形面上，而转接器通过其另一个环形面安置于连接块62的环形面上。
权利要求
1.探测头，特别是用于测定内燃机废气中的氧含量，具有一个固定于壳体内的传感元件；一个由壳体材料成形出的密封法兰，它在安装位置中位于一个密封座上；还具有一个固定件，它将所述壳体固定于排气管内，其特征是，密封法兰(25)具有两个由壳体(13)成形出的环形件(26，27)，它们分别具有一个倾斜的密封面(26a，27a)，并且在壳体(13)的内部、这两个环形件(26，27)之间形成一个空腔(29)。
2.如权利要求1所述的探测头，其特征为密封面(26a，27a)相对于与管状壳体(13)中轴线垂直的平面呈倾斜状，倾斜角度α在10°至30°之间，以20°为佳。
3.如权利要求1或2所述的探测头，其特征为在壳体(13)的内部为传感元件(15)安置了一个密封装置(30)，密封法兰(25)在测量气体侧位于该密封装置(30)之后。
4.如权利要求3所述的探测头，其特征为在壳体(13)内构造了一个离测量气体较远的和一个较近的环形面(28，35)，密封装置(30)被压在这两者之间。
5.如上述权利要求之一所述的探测头，其特征为设置了一个连接块(62)，它气密性地包围一个在排气管(11)上的开口(60)，在此连接块(62)上构造了用于密封法兰(25)的一个密封座(63)。
全文摘要
本发明提供了一种探测头,特别是用于测定内燃机废气中的氧含量,它具有一个固定于壳体(13)内的传感元件(15),一个壳体(13)上成形的密封法兰(25),该法兰安置于在一个废气装置(11)上构造的密封座(63)上。密封法兰(25)具有两个成形于壳体(13)上的环形件(26,27),它们各有一个倾斜面(26a,27a),其中,在壳体(13)的内部、这两个环形件(26,27)之间形成一个空腔(29)。
文档编号G01N27/409GK1269887SQ98808959
公开日2000年10月11日 申请日期1998年9月4日 优先权日1997年9月9日
发明者特奥多尔·格拉泽尔, 格哈德·赫策尔, 约翰·韦尔曼, 海因茨·艾森施密德 申请人:罗伯特·博施有限公司