[实用新型]高温(800-1200℃)直插式氧化锆氧传感器

说明书

本发明涉及一种氧传感器，特别是一种高温直插式氧化锆氧传感器，属于氧敏器件其应用领域。

现有的中温型(650-800℃)传感器采用不锈钢弹性圈和高温粘接剂实现传感器内外气路的密封，不适用于温度变化剧烈的工作环境，在长期高温(800-1200℃)下不锈钢将损坏而失去密封性能。可以在高温(800-1200℃)下使用的抽出式氧传感器，其氧敏器件远离高温区，用气泵把被测气体抽出，结构复杂，响应时间比直插式长，容易因抽出气路漏气而影响测量精度；采用氧化铝结构件的直插式高温氧传感器，氧化铝陶瓷容易受到机械损伤。

本发明的目的是提供一种在高温(800-1200℃)下长期工作的直插式智能型氧化锆氧传感器，迅速、准确地测出800-1200℃的烟气或其它混合气体的氧浓度。

本发明是这样实现的：采用一种高温合金管(Ni，Cr，Fe)作为氧化锆氧传感器的结构件，氧化锆管与合金管之间用贵金属(Pt或Rh)密封圈机械加压实现密封。采用7％mol氧化钇稳定的立方相氧化锆作为氧敏材料，并添加2-5％PVC(乙基纤维素)粘接剂提高加工强度和烧结性能。氧化锆管内外两侧涂覆多孔铂催化电极，外电极覆盖多孔陶瓷保护层(Al₂O₃-MgO)。内电极信号由贵金属密封圈和内合金管引出，外电极信号由外合金管引出，内外电极引出线路用陶瓷等绝缘材料绝缘，内外合金管之间的电动势差是氧浓差电动势。

本传感器用高温合金代替普通不锈钢，拓宽了传感器的适用温度范围并提高了结构件的使用寿命；用作结构件的两根合金管兼作内外气路分隔和电极信号引出，省略了信号引线，消除了高温氧化对信号输出的影响。传感器结构紧凑简单，可在不拆开传感器的情况下调换氧化锆管和热电偶。在650-1200℃下氧量信号稳定，测量准确度高，适用于炼钢、窑炉、热处理等行业氧浓度的在线测量和控制。

本发明的结构示意图如图1所示，

图中1-塑料通气管    2-外壳

3-气嘴              4-气嘴接头

5-密封圈            6-标准气气管

7-外套筒            8-外合金管

9-陶瓷环            10-贵金属密封环

11-底板             12-氧化锆氧敏元件

13-热电偶           14-陶瓷管

15-参比气管         16-内合金管

17-法兰             18-波纹管法兰

19-波纹管           20-法兰

21-弹簧             22-调节螺丝

23-固定架           24-信号接线柱

25-热电偶引线       26-氧量信号引线

27-温度补偿管

本实用新型提供的高温(800-1200℃)直插式氧化锆氧传感器由氧化锆氧敏元件、结构和接线盒三部分组成。氧化锆氧敏元件12如图2所示包括氧化锆固体电解质28，铂内电极29，多孔陶瓷保护层30，铂外电极31。结构件包括标准气管6，外套筒7，外合金管8，陶瓷环9，贵金属密封环10，底板11，热电偶13，陶瓷管14，参比气管15，内合金管16，法兰17，波纹管法兰18，波纹管19，法兰20，弹簧21，调节螺丝22，固定架23；接线盒包括塑料通气管1，气嘴3，气嘴接头4，外壳2，信号接线柱24，热电偶引线25，温度补偿管27，氧量信号引线26。图3是陶瓷管固定和绝缘内外合金管示意图。9为陶瓷管，8为外合金管，16为内合金管。具体整体装配如实施例1所示。