ES2253749T3 - Detector de gas. - Google Patents
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Abstract
Detector de gas, especialmente para la determinación del contenido en oxígeno en gases de escape de motores de combustión interna, que comprende una carcasa (12) metálica con un orificio (15) longitudinal y un elemento (27) detector estando cerrado de manera estanca el elemento (27) detector en el orificio (15) longitudinal de la carcasa (12) mediante una disposición (35) de obturación, presentando la disposición (35) de obturación al menos dos elementos (36, 37, 38) de obturación colocados uno encima del otro y estando compuesto el elemento (36, 38) de obturación de esteatita, caracterizado porque el otro elemento (36, 38) de obturación se compone de nitruro de boro.
Description
Detector de gas.
La invención parte de un detector de gas según el
tipo genérico de la reivindicación principal. Se conoce un detector
de gas por el documento DE-OS 43 18 789, en el que
el elemento detector está cerrado de forma estanca en un orificio
longitudinal de una carcasa mediante una disposición de obturación
compuesta por dos cuerpos de obturación y una junta de obturación
adicional deformable dispuesta entre los cuerpos de obturación. Los
dos cuerpos de obturación están compuestos por silicato de magnesio
y aluminio (esteatita). Como material para la junta de obturación
adicional se indica polvo metálico prensado previamente o
grafito.
El detector de gas según la invención con las
propiedades características de la reivindicación principal tiene la
ventaja, de que la disposición de obturación es tanto hermética al
gas como impermeable a líquidos, especialmente a combustible, y de
que presenta adicionalmente una elevada resistencia a la
temperatura.
Mediante las medidas descritas en las
reivindicaciones dependientes, son posibles variantes ventajosas del
detector de gas que se indica en la reivindicación principal. Se
consigue una buena manejabilidad en el montaje de la disposición de
obturación, cuando se introducen los cuerpos de obturación de
esteatita en estado presinterizado y el cuerpo de obturación de
nitruro de boro en estado de compresión en caliente como anillos de
obturación y se deforman mediante la acción de una fuerza en el
montaje de tal manera, que el material de los cuerpos de obturación
se coloca en el elemento detector y el carcasa y así el elemento
detector se mantiene hermético al gas en el carcasa.
En el dibujo se representan tres ejemplos de
realización de la invención y se explican más detalladamente en la
descripción posterior. La figura 1 muestra una sección transversal a
través de un detector de gas con una disposición de obturación
según un primer ejemplo de realización, la figura 2, el detector de
gas con una disposición de obturación según un segundo ejemplo de
realización y la figura 3, el detector de gas con una disposición
de obturación según un tercer ejemplo de realización.
Las figuras 1, 2 y 3 muestran un detector 10 de
gas, por ejemplo un detector de oxígeno electroquímico, que tiene
una carcasa 12 metálica, que presenta una rosca 13 de tornillo como
medio de fijación para la instalación en un tubo de gas de medición
que no se muestra. La carcasa 12 tiene un orificio 15 longitudinal
con una superficie 16 anular con forma de reborde. Sobre la
superficie anular con forma de reborde se encuentra por ejemplo un
anillo 18 de obturación metálico, sobre el que se apoya una pieza
(21) moldeada de cerámica en el lado del gas de medición. La pieza
21 moldeada de cerámica en el lado del gas de medición tiene una
perforación 22 de paso en el lado del gas de medición que
transcurre en la dirección del orificio 15 longitudinal.
Además, distanciada de la pieza 21 moldeada de
cerámica en el lado del gas de medición se dispone en el orificio
15 longitudinal una pieza 23 moldeada de cerámica en el lado de la
conexión. La pieza 23 moldeada de cerámica en el lado de la
conexión tiene igualmente una perforación 24 de paso en el lado de
la conexión y dispuesta centralmente que transcurre en la dirección
del orificio 15 longitudinal. La perforación 22 en el lado del gas
de medición de la pieza 21 moldeada de cerámica en el lado del gas
de medición y la perforación 24 en el lado de la conexión de la
pieza 23 moldeada de cerámica en el lado de la conexión transcurren
de forma alineada entre sí. En las perforaciones 22 y 24 se
encuentra un elemento 27 detector en forma de plaquitas con una
sección 28 final en el lado del gas de medición y una sección 29
final en el lado de la conexión.
La sección 28 final en el lado del gas de
medición del elemento 27 detector sobresale de la carcasa 11 y está
rodeado por un tubo 31 de protección, que está fijado a la carcasa
11. El tubo 31 de protección presenta aberturas 32 de entrada y de
salida para el gas que va a medirse. La sección 29 final en el lado
de la conexión posee contactos 34 de conexión, que sobresalen
igualmente de la carcasa 11. Los contactos 34 de conexión se
conectan con una clavija de contacto dotada de cables conectores no
mostrada. La sección 29 final en el lado de la conexión que
sobresale de la carcasa 11 está rodeada por un encapsulado no
mostrado que protege la sección 29 final frente a influencias
ambientales.
Entre la pieza 21 moldeada de cerámica en el lado
del gas de medición y la pieza 23 moldeada de cerámica en el lado
de la conexión se encuentra una disposición 35 de obturación,
compuesta por un primer elemento 36 de obturación, un segundo
elemento 37 de obturación y un tercer elemento 38 de obturación. El
primero elemento 36 de obturación se compone de esteatita y se
coloca sobre la pieza 21 moldeada de cerámica en el lado del gas de
medición. A ello se une el segundo elemento 37 de obturación, que se
compone de nitruro de boro hexagonal. Sobre el segundo elemento 37
de obturación se encuentra el tercer elemento 38 de obturación, que
se compone igualmente de esteatita. Sobre el tercer elemento 38 de
obturación presiona la pieza 23 moldeada de cerámica en el lado de
la conexión. La fuerza de compresión de la pieza 23 moldeada de
cerámica en el lado de la conexión se aplica por un manguito 40
metálico. El manguito 40 metálico tiene por ejemplo, varias garras
41 distribuidas uniformemente y que señalan hacia dentro, que
enganchan en las entalladuras 42 formadas en la carcasa 12. Sin
embargo, también es concebible soldar el manguito 40 metálico con la
carcasa 12.
Un segundo ejemplo de realización se deduce de la
figura 2. En este ejemplo de realización la disposición 35 de
obturación se compone únicamente del segundo elemento 37 de
obturación y del tercer elemento 38 de obturación. El segundo
elemento 37 de obturación compuesto por nitruro de boro se apoya
directamente sobre la pieza 21 moldeada de cerámica en el lado del
gas de medición.
En un tercer ejemplo de realización según la
figura 3, la disposición 35 de obturación se compone del primer
elemento 36 de obturación y el segundo elemento 37 de obturación. En
este caso, la pieza 23 moldeada de cerámica en el lado de la
conexión presiona directamente sobre el segundo elemento 37 de
obturación de nitruro de boro.
Se ha considerado apropiado que el volumen de los
elementos 36 y 38 de obturación compuestos por esteatita sea
aproximadamente el doble de grande que el volumen del elemento 37 de
obturación compuesto por nitruro de boro. Esto da lugar a que en el
ejemplo de realización según la figura 1, el grosor de los elementos
36, 37 y 38 de obturación es aproximadamente igual de grande. Por
el contrario, en los dos ejemplos de realización según las figuras
2 y 3, el primer elemento 36 de obturación o el tercer elemento 38
de obturación se diseña aproximadamente el doble de grueso que el
segundo elemento 37 de obturación compuesto por nitruro de boro.
Los elementos 36 y 38 de obturación compuestos
por esteatita se preforman a anillos antes de la introducción en el
orificio 15 longitudinal de la carcasa 12 mediante sinterización a
una temperatura baja de por ejemplo, 500ºC. Por el contrario, el
segundo elemento 37 de obturación compuesto por nitruro de boro
hexagonal se comprime en caliente a aproximadamente 2000ºC. Los
elementos 36, 37 y 38 de obturación anulares formados de esta manera
se introducen según el ejemplo de realización correspondiente, en
el orificio 15 longitudinal que ya contiene el elemento 27
detector. A continuación, se dispone la pieza 23 moldeada de
cerámica en el lado de la conexión sobre la disposición 35 de
obturación diseñada de la forma correspondiente. Después, se coloca
el manguito 40 metálico sobre la pieza moldeada de cerámica en el
lado de la conexión. A continuación, se ejerce una fuerza sobre el
manguito 40 metálico por ejemplo mediante un punzón, que actúa a
través de la pieza 23 moldeada de cerámica en el lado de la
conexión, sobre los elementos 36, 37 y 38 de obturación de la
disposición 35 de obturación. En este sentido, los anillos
prefabricados de los elementos 36, 37 y 38 de obturación se deforman
de tal manera, que el material de los elementos 36, 37 y 38 de
obturación se comprime contra el elemento 27 detector y la carcasa
12.
Se ha demostrado, que la acción de obturación se
determina fundamentalmente por el nitruro de boro hexagonal del
segundo elemento 37 de obturación. El nitruro de boro debido a su
estructura cristalina, tiene una hermeticidad al gas y al
combustible muy buena.
Para alcanzar una hermeticidad al gas y al
combustible a lo largo de un intervalo de temperatura amplio, es
fundamental que sobre la disposición 35 de obturación exista siempre
una fuerza que salga del manguito 40 metálico y que actúe sobre los
elementos 26, 37 y 38 de obturación. A causa del coeficiente de
dilatación térmica más elevado de esteatita (8,8 x 10^{-6}
K^{-1}) en comparación con el nitruro de boro (aproximadamente
4,4 x 10^{-6} K^{-1}) se consigue, que también a temperaturas
más elevadas, la fuerza de compresión que sale del manguito 40
metálico actúe sobre la disposición 35 de obturación.
La utilización de la disposición 35 de obturación
no se limita a la obturación de elementos detectores planares en
carcasas metálicas. Es absolutamente concebible utilizar una
disposición 35 de obturación de este tipo para la obturación de los
denominados detectores digitales. En este caso de aplicación, debe
luego sólo ajustarse el diseño de los anillos prefabricados para
los elementos 36, 37 y 38 de obturación a la geometría del orificio
longitudinal y de la superficie de apoyo de la carcasa y del
elemento detector con forma digital.
Claims (10)
1. Detector de gas, especialmente para la
determinación del contenido en oxígeno en gases de escape de motores
de combustión interna, que comprende una carcasa (12) metálica con
un orificio (15) longitudinal y un elemento (27) detector estando
cerrado de manera estanca el elemento (27) detector en el orificio
(15) longitudinal de la carcasa (12) mediante una disposición (35)
de obturación, presentando la disposición (35) de obturación al
menos dos elementos (36, 37, 38) de obturación colocados uno encima
del otro y estando compuesto el elemento (36, 38) de obturación de
esteatita, caracterizado porque el otro elemento (36, 38) de
obturación se compone de nitruro de boro.
2. Detector de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque el nitruro de boro se presenta en una
estructura cristalina hexagonal.
3. Detector de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque los elementos (36, 37, 38) de obturación
se introducen como anillos deformables y se meten a presión en el
orificio (15) longitudinal de la carcasa (12), deformándose los
anillos al meterlos a presión de tal forma que el material de los
elementos (36, 37, 38) de obturación se comprime contra el elemento
(27) detector y la carcasa (12).
4. Detector de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque el volumen del elemento (36, 38) de
obturación compuesto por esteatita es mayor que el volumen del
elemento (37) de obturación compuesto por nitruro de boro.
5. Detector de gas según la reivindicación 3,
caracterizado porque el volumen del elemento (36, 38) de
obturación compuesto por esteatita es aproximadamente el doble de
grande que el volumen del elemento (37) de obturación compuesto por
nitruro de boro.
6. Detector de gas según la reivindicación 1,
caracterizado porque en el orificio (15) longitudinal de la
carcasa (15) se disponen distanciados el uno del otro, una pieza
(21) moldeada de cerámica en el lado del gas de medición y una
pieza (23) moldeada de cerámica en el lado de la conexión y porque
entre las dos piezas (21, 24) moldeadas de cerámica se dispone la
disposición (35) de juntas de obturación.
7. Detector de gas según la reivindicación 6,
caracterizado porque está previsto un elemento (40) de
compresión unido con la carcasa (12), que presiona sobre la pieza
(23) moldeada de cerámica en el lado de la conexión.
8. Dispositivo de obturación según la
reivindicación 6, caracterizado porque el elemento (36) de
obturación de esteatita se apoya sobre la pieza (21) moldeada de
cerámica en el lado del gas de medición sobre el que se encuentra
el elemento (37) de obturación de nitruro de boro y porque un
elemento (38) de obturación adicional de esteatita se encuentra
sobre el elemento (37) de obturación de nitruro de boro sobre el que
presiona la pieza (23) moldeada de cerámica en el lado de la
conexión.
9. Detector de gas según la reivindicación 6,
caracterizado porque el elemento (37) de obturación de
nitruro de boro se apoya sobre la pieza (21) moldeada de cerámica
en el lado del gas de medición y porque sobre el elemento (37) de
obturación se encuentra el elemento (38) de obturación de esteatita
sobre el que presiona la pieza (23) moldeada de cerámica en el lado
de la conexión .
10. Detector de gas según la reivindicación 6,
caracterizado porque el elemento (36) de obturación de
esteatita se apoya sobre la pieza (21) moldeada de cerámica en el
lado del gas de medición y porque sobre el elemento (36) de
obturación se encuentra el elemento (37) de obturación de nitruro de
boro, sobre el que presiona la pieza (23) moldeada de cerámica en
el lado de la conexión. .
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