DE19720503A1

DE19720503A1 - Gas seal for a gas sensor

Info

Publication number: DE19720503A1
Application number: DE1997120503
Authority: DE
Inventors: Andrea Gutscher
Original assignee: Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1998-11-19

Abstract

Gas sensor has gas inlet is covered in a gas-tight manner by a seal immediately after manufacture.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gassensor mit einem gasdichten Gehäuse, in dem wenigstens eine Gaseintrittsöffnung für das zu messende gasförmige Medium ausgebildet ist.The invention relates to a gas sensor with a gas-tight Housing in which at least one gas inlet opening for the measuring gaseous medium is formed.

Es kann sich hierbei insbesondere um einen elektrochemischen Gassensor beispielsweise zur Messung toxischer Gase (CO, NO, NO₂, H₂S, SO₂, H₂, C₂Cl₄, Cl₂) oder Sauerstoff handeln.In particular, this can be an electrochemical gas sensor, for example for measuring toxic gases (CO, NO, NO ₂ , H ₂ S, SO ₂ , H ₂ , C ₂ Cl ₄ , Cl ₂ ) or oxygen.

Es besteht üblicherweise das Problem, den Sensor zwischen seiner Herstellung und der Inbetriebnahme möglichst keinerlei Umwelteinflüssen von außen auszusetzen. Beispielsweise arbeiten elektrochemische Sauerstoff-Gassensoren mit einem wäßrigen Elektrolyt ähnlich einer Brennstoffzelle. Durch den Zugang von Sauerstoff wird eine metallische Verbrauchselektrode im Inneren des Gehäuses oxidiert, so daß sich die Meßzelle verbraucht. Dies ist natürlich unerwünscht, solange der Gassensor auf Lager bereitgehalten, aber noch nicht zur Sauerstoffmessung verwendet wird. Im Falle des beispielhaft erwähnten Sauerstoff-Gassensors führt das Eindiffundieren von Sauerstoff in das Sensorinnere dazu, daß der wäßrige Elektrolyt mit Sauerstoff gesättigt wird, so daß es bei der Erstinbetriebnahme Stunden bis Tage dauern kann, bis der Sensor den gelösten Sauerstoff vollständig verbraucht hat und meßtechnisch wieder optimal konditioniert ist. Dies ist zeitaufwendig und daher nachteilig.There is usually the problem of getting the sensor between its production and commissioning if possible Expose environmental influences from outside. For example electrochemical oxygen gas sensors work with one aqueous electrolyte similar to a fuel cell. By the Access of oxygen becomes metallic Consumable electrode oxidized inside the housing so that the measuring cell is used up. This is of course undesirable as long as the gas sensor is in stock, but still is not used for oxygen measurement. In the case of the oxygen gas sensor mentioned as an example leads to this Diffusion of oxygen into the interior of the sensor that the aqueous electrolyte is saturated with oxygen so that it can take hours or days when starting up for the first time, until the sensor completely consumes the dissolved oxygen has and is technically optimally conditioned again. This is time consuming and therefore disadvantageous.

Es wurde bereits der Vorschlag gemacht, eine derartige unerwünschte Zehrung des Sensors zu vermeiden und die Einlaufzeit bei der ersten Inbetriebnahme zu minimieren, indem der Gassensor unter einer Inertgasatmosphäre (z. B. Stickstoff, Argon) in einen Kunststoffbehälter verpackt und erst zur Inbetriebnahme aus dem Behälter entnommen wird. Diese Vorgehensweise ist aufwendig und daher kostenintensiv. Es besteht auch die Gefahr, daß sich die Kunststoffverpackung nicht als hinreichend dicht erweist, so daß die erwünschte Wirkung doch nicht erzielt wird.The suggestion has already been made, such to avoid unwanted depletion of the sensor and the To minimize the running-in time during the first start-up by the gas sensor under an inert gas atmosphere (e.g. Nitrogen, argon) packed in a plastic container and is only removed from the container for commissioning. This The procedure is complex and therefore expensive. It there is also a risk that the plastic packaging does not prove to be sufficiently dense so that the desired Effect is not achieved.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gassensor der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß eine Alterung des Sensors vor der ersten Inbetriebnahme sicher ausgeschlossen werden kann, wobei der Sensor gleichwohl kostengünstig herstellbar und bedienungsfreundlich sein soll. Diese Aufgabe wird bei einem Gassensor der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gaseintrittsöffnung mit einer unmittelbar vor dem ersten Gebrauch des Sensors rückstandsfrei entfernbaren gasdichten aufgesiegelten Abdeckung dichtend verschlossen ist.The present invention is therefore based on the object to improve a gas sensor of the type mentioned at the outset, that an aging of the sensor before the first start-up can be safely excluded, the sensor nonetheless should be inexpensive to manufacture and easy to use. This task is performed with a gas sensor of the type mentioned solved according to the invention in that the gas inlet opening with one immediately before the first use of the sensor sealed gas-tight sealed residue-free Cover is sealed.

Mit der Erfindung wird also vorgeschlagen, die Gaseintrittsöffnung, bei der es sich auch um einen für das zu messende Gas diffusiblen Wandabschnitt handeln kann, herstellerseitig mit einem Siegelverschluß zu versehen, um den Gaszutritt in das Innere des Sensorgehäuses in dem Zeitintervall zwischen Lagerung und erstem Gebrauch sicher zu verhindern. Es versteht sich, daß vom Erfindungsgedanken auch die Anbringung eines rückstandsfrei entfernbaren Siegelverschlusses in der Zeit zwischen zwei Betriebsintervallen des Sensors erfaßt ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, eine Alterung des Sensors während einer längeren Betriebspause zu verhindern. Bei der Abdeckung handelt es sich vorzugsweise um einen Abschnitt einer Heißsiegelfolie, die in einfacher Weise durch ein erwärmbares Anpressmittel, insbesondere in einem Heißsiegelautomat, aufgesiegelt werden kann. Die Folie ist dabei vorzugsweise eine metallische Folie, vorteilhafterweise eine Aluminiumfolie.The invention therefore proposes that Gas inlet opening, which is also one for the measuring gas can act diffusible wall section to be provided with a sealing closure by the manufacturer in order to gas access to the inside of the sensor housing in the Safe time interval between storage and first use prevent. It goes without saying that the idea of the invention too the attachment of a residue-free removable Seal closure between two Operating intervals of the sensor is detected. This opens the Possibility of aging the sensor during a longer period To prevent downtime. The cover is preferably around a portion of a heat seal film that is in simply by means of a heatable pressure medium, in particular in an automatic heat sealer can. The foil is preferably a metallic foil, advantageously an aluminum foil.

Die Abdeckung weist in vorteilhafter Weise eine Grifflasche auf, die entweder nicht aufsiegelbar oder bestimmungsgemäß nicht aufgesiegelt wird, um zum Entfernen der Abdeckung einen manuell greifbaren Abschnitt zu bilden.The cover advantageously has a grip tab on that are either not sealable or as intended is not sealed to remove the cover to form a manually graspable section.

Die Abdeckung könnte in der Draufsicht eine an sich beliebige Form aufweisen, sofern sie die Gaseintrittsöffnung nur flächenhaft und damit abdichtend überdeckt; sie könnte also an sich beliebige polygonale Gestalt aufweisen. Indessen erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Abdeckung entlang einer die Gaseintrittsöffnung in Umfangsrichtung umgebenden verrundeten, insbesondere ovalen oder kreisförmigen Linie insbesondere flächig aufgesiegelt ist, da sich die Abdeckung solchenfalls auf einfache Weise und ohne einzureißen wieder entfernen läßt.The top view of the cover could be anything in itself Form if they only have the gas inlet opening extensive and thus sealingly covered; so it could be on have any polygonal shape. Meanwhile, it turns out it is advantageous if the cover along one of the Rounded surrounding gas inlet opening, especially oval or circular line in particular is sealed flat, since the cover in such a case easy to remove without tearing leaves.

Die Abdeckung kann beispielsweise auf einen die Gaseintrittsöffnung konzentrisch umgebenden Bund aufgesiegelt sein.The cover can, for example, on a Sealed gas inlet opening concentrically surrounding collar be.

Wenn das Gehäuse beispielsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und die Gaseintrittsöffnung an einer Stirnseite des Gehäuses vorgesehen ist, so erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Abdeckung an ihrem umlaufenden Randbereich um eine radial äußere verrundete Kante des Gehäuses herum abgebogen und mit ihrem Randbereich auf die verrundete Kante des Gehäuses aufgesiegelt ist. Auf diese Weise wird nicht nur ein luftdichter Abschluß des Sensorinneren gewährleistet, sondern es wird auch verhindert, daß sich Schmutz an der Stirnseite des Sensorgehäuses ansammelt.For example, if the housing is substantially cylindrical is formed and the gas inlet opening at one Front of the housing is provided, it turns out to be advantageous if the cover on its circumferential Edge area around a radially outer rounded edge of the Bent around and with its edge area on the rounded edge of the housing is sealed. To this Way is not only an airtight seal of the Sensor interior guaranteed, but it is also prevented that dirt is on the front of the sensor housing accumulates.

Zum Abdichten eines die Gaseintrittsöffnung umgebenden, vorstehenden Gehäuseflanschs kann die Abdeckung auch vorzugsweise hutförmig ausgebildet werden, was ein unbeabsichtigtes Ablösen des Siegelverschlusses unwahrscheinlicher macht. Solchenfalls könnte die Abdeckung an der Stirnseite des erwähnten Gehäuseflanschs aufgesiegelt sein und der Krempenabschnitt der hutförmigen Abdeckung könnte einen Griffbereich zum Abziehen der Abdeckung bilden.For sealing a gas surrounding the gas inlet opening projecting housing flange, the cover can also preferably hat-shaped, what a unintentional detachment of the seal makes it less likely. In this case the cover could be on be sealed on the end face of the housing flange mentioned and the brim portion of the hat-shaped cover could form a grip area for peeling off the cover.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sensors. In der Zeichnung zeigt:Further features, details and advantages of the invention result from the following description of two Embodiments of the sensor according to the invention. In the Drawing shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors; Fig. 1 is a side view of a first embodiment of the sensor according to the invention;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Abdeckung des Sensors nach Fig. 1; FIG. 2 shows a plan view of the cover of the sensor according to FIG. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors und Fig. 3 is a side view of another embodiment of the sensor according to the invention and

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Abdeckung des Sensors nach Fig. 3. FIG. 4 shows a top view of the cover of the sensor according to FIG. 3.

Fig. 1 zeigt einen insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichneten Gassensor mit einer oberhalb angedeuteten Abdeckung 4, die aus einem Abschnitt einer Heißsiegelfolie gebildet ist. Der Sensor umfaßt ein im Wesentlichen zylinderförmiges Sensorgehäuse 6, an dessen einer Stirnseite 8 Gaseintrittsöffnungen 10 und an der anderen Stirnseite 12 elektrische Anschlüsse 14 vorgesehen sind. Der Übergang der Stirnseite 8 zur Mantelfläche 16 des Sensorgehäuses 6 ist verrundet ausgebildet. Fig. 1 shows a gas sensor, generally designated by the reference numeral 2 having a indicated above cover 4 which is formed from a portion of a heat sealable film. The sensor comprises an essentially cylindrical sensor housing 6 , on one end 8 of which gas inlet openings 10 and on the other end 12 electrical connections 14 are provided. The transition from the end face 8 to the outer surface 16 of the sensor housing 6 is rounded.

Unmittelbar nach der Herstellung des Sensors 2 wird die Abdeckung 4 in einem Heißsiegelautomat auf das Gehäuse 6 oder die Stirnseite 8 aufgebracht. Die Abdeckung 4 ist von einem zunächst ebenen kreisförmigen Abschnitt einer Heißsiegelfolie gebildet, die, wie aus der Fig. 2 ersichtlich, eine radial nach außen erstreckte Grifflasche 18 aufweist. Die Abdeckung 4 ist dabei so bemessen, daß sie einen geringfügig größeren Durchmesser als die Stirnseite 8 des Sensorgehäuses 6 aufweist. Im Heißsiegelautomat wird der radial äußere umlaufende Randbereich 20 der Abdeckung 4 über den verrundeten Übergang der Stirnseite 8 zur Mantelfläche 16 des Gehäuses 6 abgebogen und dabei in diesem mit dem Bezugszeichen 22 angedeuteten Bereich konzentrisch umlaufend aufgesiegelt. In dem Heißsiegelautomaten ist also ein entsprechender konzentrischer Ringbereich derart erhitzbar, daß die Kleberschicht der Heißsiegelfolie bzw. der Abdeckung 4 in diesem Bereich schmilzt und eine gas- und feuchtigkeitsdichte Verbindung der Abdeckung 4 mit dem Sensorgehäuse 6 bewirkt. Die Grifflasche 18 wird nicht gegen das Sensorgehäuse 6 aufgesiegelt und dient zum Greifen bzw. rückstandsfreien Abziehen der Abdeckung 4, wenn der Sensor benutzt werden soll.Immediately after the sensor 2 has been produced , the cover 4 is applied to the housing 6 or the end face 8 in an automatic heat sealer. The cover 4 is formed by an initially flat circular section of a heat-sealing film which, as can be seen in FIG. 2, has a grip tab 18 which extends radially outwards. The cover 4 is dimensioned so that it has a slightly larger diameter than the end face 8 of the sensor housing 6 . In the automatic heat sealer, the radially outer circumferential edge region 20 of the cover 4 is bent over the rounded transition from the end face 8 to the lateral surface 16 of the housing 6, and is thereby sealed concentrically circumferentially in this region, which is indicated by the reference number 22 . In the heat sealing machine, a corresponding concentric ring area can thus be heated in such a way that the adhesive layer of the heat sealing film or the cover 4 melts in this area and causes a gas and moisture-tight connection of the cover 4 to the sensor housing 6 . The grip tab 18 is not sealed against the sensor housing 6 and is used for gripping or residue-free removal of the cover 4 when the sensor is to be used.

Fig. 3 zeigt einen Sensor 24 mit einem Gehäuseflansch oder -stutzen 26, an dessen freier Stirnseite eine Gaseintrittsöffnung vorgesehen ist. Die in der Fig. 3 dargestellte Abdeckung 28 ist z. B. hutförmig ausgebildet und läßt sich über den Gehäuseflansch oder -stutzen 26 stülpen, so daß die Abdeckung 28 mit ihrer Innenseite gegen die Stirnseite 27 anliegt. Die Abdeckung 28, bei der es sich wiederum um einen Abschnitt einer Heißsiegelfolie handelt, ist entlang eines radial äußeren konzentrisch umlaufenden und mit dem Bezugszeichen 30 angedeuteten Abschnitt gegen die Stirnseite 27 aufgesiegelt. Ein Krempenabschnitt 32 der hutförmigen Abdeckung 28 dient als Griffbereich zum Abziehen der Abdeckung 28. Die hutförmige Gestalt der Abdeckung 28 kann entweder vor dem Aufbringen auf den Gehäuseflansch oder -stutzen 26 ausgeformt sein, oder sie kann sich erst beim Überstülpen bzw. Überziehen eines Abschnitts einer Heißsiegelfolie über den Gehäuseflansch oder -stutzen ergeben. Fig. 3 shows a sensor 24 having a housing flange or -stutzen, a gas inlet opening is provided at its free end page 26. The cover 28 shown in FIG. 3 is, for. B. hat-shaped and can be placed over the housing flange or connector 26, so that the cover 28 rests with its inside against the end face 27 . The cover 28 , which in turn is a section of a heat-sealing film, is sealed against the end face 27 along a radially outer, concentrically circumferential section and indicated by the reference numeral 30 . A brim section 32 of the hat-shaped cover 28 serves as a grip area for pulling off the cover 28 . The hat-shaped shape of the cover 28 can either be formed before it is applied to the housing flange or connector 26 , or it can only result when a section of a heat-sealing film is slipped over the housing flange or connector.

Claims

1. Gas sensor ( 2 , 24 ) with a gas-tight housing ( 6 ) in which at least one gas inlet opening ( 10 ) is formed for the gaseous medium to be measured, characterized in that the gas inlet opening ( 10 ) with a directly before the first use of the Sensor ( 2 , 24 ) gas-tight sealed cover ( 4 , 28 ) which can be removed without leaving any residue is sealed gas-tight.

2. Gas sensor according to claim 1, characterized in that the cover ( 4 , 28 ) is a heat seal film.

3. Gas sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the cover ( 4 , 28 ) has a grip tab ( 18 ) which is not sealed.

4. Gas sensor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the cover ( 4 , 28 ) is sealed along a rounded course ( 20 , 22 , 30 ) surrounding the gas inlet opening ( 10 ) in the circumferential direction.

5. Gas sensor according to claim 4, characterized in that the rounded course ( 20 , 22 , 30 ) is circular.

6. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the cover ( 4 ) at its peripheral edge region ( 20 ) is bent around a radially outer rounded edge of the housing ( 6 ) and with its edge region ( 20 ) on the rounded edge of the Housing ( 6 ) is sealed.

7. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the cover ( 28 ) is hat-shaped for sealing a projecting housing flange ( 26 ) surrounding the gas inlet opening.

8. Gas sensor according to claim 7, characterized in that the cover is sealed on the end face of the housing flange ( 26 ) and the brim section ( 32 ) forms a grip area for pulling off the cover.