專利名稱：氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(Nachweis)可燃?xì)怏w的氣體傳感器,其帶有:在運行中被加熱的催化式(katalytisch)傳感器元件，該傳感器元件布置在全面地包圍的罩殼中，該罩殼具有可透氣的進(jìn)入孔；并且?guī)в须姷膶?dǎo)體，其與傳感器元件處于連接中并且具有位于罩殼之外的聯(lián)接部。
背景技術(shù)：
例如，從文件DE 10 2005 020 131 B3中已知這種類型的氣體傳感器。這種類型的氣體傳感器利用可燃?xì)怏w的催化氧化來工作，氧化導(dǎo)致在傳感器元件處的溫度升高，溫度升高又涉及到傳感器元件的電阻變化，而電阻變化可以從外部通過聯(lián)接部來測量。這樣的氣體傳感器例如被用來探測可爆炸的氣體混合物。在此，傳感器元件以電的方式被加熱到相對高的運行溫度(直至約500°C)。如果在傳感器元件表面處存在可燃?xì)怏w，則該可燃?xì)怏w將被氧化并且由于產(chǎn)生的熱引起傳感器元件的表面溫度的變化。從文件DE 10 2005020 131 B3中已知的氣體傳感器具有帶有氣體進(jìn)入孔的罩殼。該氣體進(jìn)入孔利用可透氣的封閉部來封閉，該封閉部用作火焰擋阻部(Flammensperre)并且由此應(yīng)防止在出現(xiàn)可燃?xì)怏w時火焰可向外穿過。該封閉部例如包括金屬織造物或金屬燒結(jié)體?？稍O(shè)置有第二傳感器元件，其不與環(huán)境大氣相接觸。因此，比較第一傳感器元件和第二傳感器元件的電阻變化允許這樣的推論，即怎樣的溫度變化可歸因于可燃?xì)怏w的氧化，例如通過比較在惠斯登電橋(Wheatstone-Bruecke)上關(guān)于兩個傳感器元件的電壓。傳感器元件與呈金屬銷的形式的導(dǎo)體相連接，該導(dǎo)體從氣體傳感器的罩殼中引導(dǎo)出來。在此，該導(dǎo)體被引導(dǎo)穿過在氣體傳感器的罩殼中的孔，該孔利用玻璃套管(Glasdurchfuehrung)來封閉。在該氣體傳感器中，待探測的可燃?xì)怏w通過擴(kuò)散穿過進(jìn)入孔中的可透氣的封閉部而進(jìn)入并且因此在容器內(nèi)部中到達(dá)傳感器元件。通過擴(kuò)散并且通過偶然出現(xiàn)的在環(huán)境條件中的改變(例如通過風(fēng)流動)實現(xiàn)至反應(yīng)元件的氣體輸送。但是后者可能還具有相反的效果，即妨礙氣體分子擴(kuò)散至傳感器元件。之前描述的氣體傳感器的工作原理致使在探測(一種或多種)目標(biāo)氣體時相對長的響應(yīng)時間。此外，該響應(yīng)時間與氣體類型相關(guān)。在響應(yīng)時間方面也不利的是，可燃?xì)怏w的在功能方面得到的燃燒產(chǎn)物聚集在罩殼內(nèi)部中并且因此可妨礙待探測的可燃?xì)怏w朝向傳感器元件的擴(kuò)散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是如此改進(jìn)開頭所提及的類型的氣體傳感器，即縮短用于探測可燃?xì)怏w的響應(yīng)時間并且通過更好的氣體交換提高氣體傳感器的敏感性。此外，應(yīng)減小或完全阻止燃燒產(chǎn)物對可燃?xì)怏w朝向傳感器元件的擴(kuò)散的影響。權(quán)利要求 1的特征部分的特征與權(quán)利要求1的前述部分相結(jié)合以用于實現(xiàn)該目的。在從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的有利的實施形式。
根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成在罩殼中設(shè)置有與進(jìn)入孔相對而置的、可透氣的離開孔?？赏笟獾倪M(jìn)入孔通過流通通道與可透氣的離開孔相連接。傳感器元件布置在流通通道中。以這種方式通過對流來產(chǎn)生氣體流通，其允許來自環(huán)境大氣的氣體流到進(jìn)入孔中、流過在罩殼中的流通通道并且通過離開孔再次流到環(huán)境中。以這種方式一方面實現(xiàn)低的響應(yīng)時間。除此之外，通過氣體流通從罩殼內(nèi)部中導(dǎo)出可能的燃燒產(chǎn)物，從而可不再出現(xiàn)燃燒產(chǎn)物的聚集。在一個優(yōu)選的實施形式中，可透氣的進(jìn)入孔如此布置在氣體傳感器的罩殼中，SP該進(jìn)入孔在氣體傳感器的運行狀態(tài)中向下敞開。優(yōu)選地，可透氣的進(jìn)入孔、流通通道和可透氣的離開孔如此布置在罩殼中，即流通通道在氣體傳感器的運行狀態(tài)中豎直地從下向上伸延穿過罩殼。由傳感器元件產(chǎn)生的熱引起穿過罩殼的對流流動，使得已加熱的傳感器元件位于穿過流通通道的氣體的對流流中。然而，流通通道在氣體傳感器的運行狀態(tài)中不必嚴(yán)格豎直地伸延；相反地，如果可透氣的進(jìn)入孔在氣體傳感器的運行狀態(tài)中豎直地位于可透氣的離開孔下方，那么已經(jīng)產(chǎn)生了對流流動。在一個優(yōu)選的實施形式中，流通通道具有帶有第一直徑的第一柱狀的區(qū)段和帶有第二直徑的豎直地位于第一柱狀的區(qū)段之上的第二柱狀的區(qū)段，其中，第一直徑大于第二直徑。優(yōu)選地，流通通道的第一柱狀的區(qū)段的直徑大于10 μ m。在一個優(yōu)選的實施形式中，穿過罩殼的流通通道的長度大于2_。優(yōu)選地，可透氣的進(jìn)入孔利用由燒結(jié)的金屬或織造的鋼絲構(gòu)成的可透氣的封閉部來封閉。在一個優(yōu)選 的實施形式中，可透氣的離開孔利用由燒結(jié)的金屬或織造的鋼絲構(gòu)成的封閉部來封閉。


下面根據(jù)在圖紙中的實施例來描述本發(fā)明。在其中:
圖1顯示了根據(jù)第一實施形式的氣體傳感器的示意性的橫截面視圖，
圖2顯示了根據(jù)第二實施形式的氣體傳感器的示意性的橫截面視圖，
圖3顯示了在將氣體傳感器的環(huán)境大氣調(diào)整到50%UEG丙烷(UEG =爆炸下限)時作為時間的函數(shù)的氣體傳感器信號，
圖4顯示了在將氣體傳感器的環(huán)境大氣調(diào)整到50%UEG甲烷(UEG =爆炸下限)時作為時間的函數(shù)的氣體傳感器信號，以及
圖5顯示了在將環(huán)境大氣調(diào)整到50%UEG壬烷并且在緊接著返回到無可燃?xì)怏w的環(huán)境大氣時作為時間的函數(shù)的氣體傳感器信號。參考標(biāo)號列表 I罩殼
2進(jìn)入孔 3離開孔 4流通通道
5 套管(Durchfuehrung)6，7金屬銷
8,9金屬銷。
具體實施例方式圖1顯示了氣體傳感器的橫截面視圖。該氣體傳感器具有罩殼I和位于該罩殼下方處的可透氣的進(jìn)入孔2。氣體流通通道4從該氣體進(jìn)入孔2伸延直至在罩殼I上部處的可透氣的離開孔3。流通通道4緊接著氣體進(jìn)入孔2具有帶有第一直徑的第一柱狀的區(qū)段A，引導(dǎo)至可透氣的離開孔3的帶有較小的直徑的第二柱狀的區(qū)段B鄰接該第一柱狀的區(qū)段A。在流通通道4的下部的區(qū)段A中布置有第一傳感器元件和第二傳感器元件，其中，一個傳感器元件與在流通通道中的大氣相接觸并且另一個傳感器元件不與在流通通道中的大氣相接觸，為此，傳感器元件中的一個用外殼(未示出)來包圍。因此，該第二傳感器元件用作參照物。第一傳感器元件設(shè)有金屬銷6，7，其在罩殼內(nèi)部中從第一傳感器元件起穿過在罩殼中的套管5向外伸延。第二傳感器元件設(shè)有金屬銷8，9，其同樣從罩殼內(nèi)部向外伸延。在金屬銷6，7和8，9之間的電壓被輸送到測量電路，例如橋式電路(如惠斯登電橋)，該橋式電路提供橋信號，該橋信號提供用于所探求的目標(biāo)氣體的濃度的量度。帶有較大的直徑的第一柱狀的區(qū)段A通過錐形的中間區(qū)段過渡到帶有較小的直徑的第二柱狀的區(qū)段B中。該設(shè)計強化了從下面穿過進(jìn)入孔2向上穿過離開孔3而從罩殼I中出來的對流流動。在圖1中顯示的氣體傳感器的運行狀態(tài)中，流通通道豎直地從下向上穿過罩殼I伸延。圖2顯示了氣體傳感器的一個備選的實施形式，其中，離開孔3不以向上指向的方式布置在罩殼處，而是在上端處側(cè)向從罩殼I引導(dǎo)出來。在該設(shè)計方案中也得到足夠的對流流動，其保證氣體傳感器的快速的響應(yīng)并且防止燃燒產(chǎn)物的聚集?，F(xiàn)在根據(jù)圖3至圖5來解釋根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器的經(jīng)改進(jìn)的工作原理，在其中，將比較根據(jù)本發(fā)·明的氣體傳感器與傳統(tǒng)的氣體傳感器。在圖3中以點示出了根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器的測量信號的在時間上的發(fā)展，而為了比較以三角形示出了傳統(tǒng)的氣體傳感器的測量信號。在此，圖3顯示了從無可燃?xì)怏w的大氣到帶有50%UEG(UEG=爆炸下限)的丙烷含量的環(huán)境大氣的過渡。圖3顯示出，相比于針對為了比較而顯示的傳統(tǒng)的氣體傳感器的情況，根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器在添加了 50%UEG丙烷之后非常明顯地更加快速地上升到飽和的信號。由此證明，通過穿過氣體傳感器的罩殼的對流流動，環(huán)境大氣的改變非常明顯地更加快速地導(dǎo)致傳感器信號的相應(yīng)的改變。在圖4中顯示了在從無可燃?xì)怏w的環(huán)境大氣到帶有50%UEG甲烷的大氣的過渡時作為時間的函數(shù)的氣體傳感器信號的另一示例。在此，根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器的傳感器信號再次以圓點來示出并且傳統(tǒng)的氣體傳感器的信號以三角形的點來示出。在此也顯示出根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器的明顯縮短的響應(yīng)特性。圖5顯示了在根據(jù)本發(fā)明的氣體傳感器(以虛線示出的測量信號)和傳統(tǒng)的氣體傳感器(以實線示出的測量信號)之間的另一對比示例。在其中，從無可燃?xì)怏w的環(huán)境大氣過渡到帶有50%UEG壬烷的大氣并且緊接著又過渡到無可燃?xì)怏w的環(huán)境大氣。此處應(yīng)注意的是，如同在圖3和圖4中一樣，僅僅取決于在數(shù)值方面的信號上升，也就是說在無可燃?xì)怏w的環(huán)境大氣中測量信號< O意味著橋電路的沒有平衡。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測可燃?xì)怏w的氣體傳感器，其帶有:在運行中被加熱的催化式傳感器元件，布置在全面地包圍的罩殼(I)中，該罩殼具有可透氣的進(jìn)入孔(2);并且?guī)в须姷膶?dǎo)體，該導(dǎo)體與所述傳感器元件處于連接中并且具有位于所述罩殼(I)之外的聯(lián)接部，其中，在所述罩殼(I)中設(shè)置有可透氣的離開孔(3)和連接所述可透氣的進(jìn)入孔(2)和所述可透氣的離開孔(3)的流通通道(4)，并且所述傳感器元件布置在所述流通通道中，其特征在于，所述流通通道(4)具有帶有第一直徑的第一柱狀的區(qū)段(A)和帶有第二直徑的豎直地位于所述第一柱狀的區(qū)段之上的第二柱狀的區(qū)段(B)，其中，所述第一直徑大于所述第二直徑，以便強化從下面穿過所述進(jìn)入孔向上穿過所述離開孔的對流流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其特征在于，所述進(jìn)入孔(2)如此布置在所述罩殼(I)中，即該進(jìn)入孔在所述氣體傳感器的運行狀態(tài)中向下敞開。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體傳感器，其特征在于，所述可透氣的進(jìn)入孔(2)、所述流通通道以及所述可透氣的離開孔(3)如此布置在所述罩殼(I)中，即所述流通通道在所述氣體傳感器的運行狀態(tài)中豎直地從下向上伸延穿過所述罩殼。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的氣體傳感器，其特征在于，所述第一柱狀的區(qū)段的直徑大于10 μ m。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的氣體傳感器，其特征在于，穿過所述罩殼的所述流通通道的長度大于2mm。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的氣體傳感器，其特征在于，所述可透氣的進(jìn)入孔 (2)利用由燒結(jié)的金屬或織造的鋼絲構(gòu)成的可透氣的封閉部來封閉。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的氣體傳感器，其特征在于，所述可透氣的離開孔(3)利用由燒結(jié)的金屬或織造的鋼絲構(gòu)成的可透氣的封閉部來封閉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體傳感器，具體而言涉及一種用于檢測可燃?xì)怏w的氣體傳感器，其帶有布置在全面地包圍的罩殼(1)中的催化式傳感器元件，該罩殼具有可透氣的進(jìn)入孔(2)；并且?guī)в须姷膶?dǎo)體，其與傳感器元件處于連接中并且具有位于罩殼(1)之外的聯(lián)接部。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成，在罩殼(1)中設(shè)置有可透氣的離開孔(3)和連接可透氣的離開孔(3)和可透氣的進(jìn)入孔(2)的流通通道(4)，并且傳感器元件布置在流通通道中。
文檔編號G01N27/16GK103245700SQ201310048700
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者J.昂格, M.施利希特 申請人:德拉格安全股份兩合公司