DISPOSITIVO SENSORIAL PARA DETECTAR AL MENOS UNA CARACTERÍSTICA DE UN MEDIO FLUIDO.

La presente invención se refiere a un dispositivo sensorial (110) para registrar al menos una característica de un medio fluido (112),

especialmente de un gas de escape de una máquina de combustión interna, que comprende al menos una carcasa de protección (114) para alojar al menos un elemento sensorial. Una carcasa interior (118) envuelve el elemento sensorial, estando envuelta la carcasa interior (118) al menos en parte por una carcasa exterior (116). Entre la carcasa interior (118) y la carcasa exterior (116) se forma un espacio intermedio (120), estando introducido en el espacio intermedio (120) al menos un componente cerámico (122). Según la invención, el componente cerámico (122) está presente al menos en parte en forma de un textil cerámico (124) poroso, alargable.

Dispositivo sensorial para detectar al menos una característica de un medio fluido.

Estado de la técnica Por el estado de la técnica se conocen dispositivos sensoriales para detectar al menos una característica de un medio fluido, por ejemplo un gas. Entre ellos figuran los dispositivos 5 sensoriales con al menos un elemento sensorial para detectar al menos un parámetro de un gas, especialmente al menos una característica de un gas de escape de una máquina de combustión interna, como por ejemplo la parte de un componente del gas de escape, especialmente la parte de oxígeno, la parte de óxido de nitrógeno y/o la parte de hidrocarburos gaseosos. Otras características que se pueden detectar con un dispositivo sensorial de este 10 tipo son por ejemplo la carga de partículas, la temperatura y/o la presión del medio fluido. Un dispositivo sensorial de este tipo puede ser especialmente una sonda lambda. Las sondas lambda se usan preferentemente en el ramal de gas de escape de una máquina de combustión interna, sobre todo para detectar la presión parcial de oxígeno en el gas de escape. Las sondas lambda se describen por ejemplo en Konrad Reif, editor, Sensoren im Kraftfahrzeug, 2ª adición, 15 Springer Vieweg, 2012, páginas 160 a 165.

Los dispositivos sensoriales de este tipo presentan, especialmente en su punta situada en el lado del gas de escape, carcasas de protección que se asoman a la corriente de gas de escape. Las carcasas de protección sirven para la protección contra solicitaciones mecánicas tanto durante el montaje como por partículas que aparecen en la instalación de gas de escape, 20 para una conducción selectiva de la corriente del medio fluido dentro del dispositivo sensorial hacia el elemento sensorial situado dentro de este, así como para la protección del elemento sensorial contra un condensado del gas de escape y contra un choque térmico resultante del elemento sensorial. Un llamado choque térmico se produce especialmente si a partir de la corriente de gas de escape se forma una gota de condensado y se precipita sobre el elemento 25 sensorial cerámico caliente, lo que produce diferencias de temperatura locales en la superficie del elemento sensorial que pueden causar altas tensiones termoinducidas en el elemento sensorial que finalmente pueden provocar un daño o incluso la destrucción del elemento sensorial. Generalmente, la carcasa de protección está realizada para reducir una carga de líquido del dispositivo sensorial, producida en la instalación de gas de escape, a ser posible a 30 una cantidad que sea inocua para el elemento sensorial hasta un fin de punto de rocío. Para proteger el elemento sensorial además contra un choque térmico, preferentemente está provisto adicionalmente de un recubrimiento para el aislamiento térmico y/o para ligar líquidos. Para ello, resulta especialmente preferible que el recubrimiento presente una cerámica, especialmente un óxido de aluminio. 35

Sin embargo, en muchos casos, los requisitos relativos a la carcasa de protección son contrarios. En la práctica existe especialmente un conflicto de objetivos entre los requisitos en cuanto a una alta protección contra el choque térmico y en cuanto a una alta dinámica del dispositivo sensorial. Esto significa especialmente que medidas en la carcasa de protección que permiten reducir una carga de líquido en el elemento sensorial frecuentemente tienen 40 como consecuencia al mismo tiempo una reducción de la dinámica del dispositivo sensorial. Esto se debe a que un intercambio de gas más rápido posible cerca del elemento sensorial generalmente fomenta la dinámica del dispositivo sensorial, incrementándose al mismo tiempo la carga de líquido del elemento sensorial, por lo que generalmente se reduce la protección contra el choque térmico. En la práctica, esto significa que con una carcasa de protección 45 elegida, generalmente se puede cumplir de manera satisfactoria sólo uno de los dos requisitos que son la alta dinámica o la alta protección contra el choque térmico.

La carcasa de protección misma puede estar realizada en una sola pieza o en múltiples piezas, empleándose con especial frecuencia las carcasas de protección que presentan dos tubos de protección y que, por tanto, se denominan también tubo de protección doble. La carcasa de 50

protección en la versión de dos piezas presenta generalmente una carcasa interior que envuelve el elemento sensorial, estando envuelta la carcasa interior al menos en parte por una carcasa exterior. Mediante este tipo de disposición, entre la carcasa interior y la carcasa exterior se forma un espacio intermedio en el que, dado el caso, se encuentran tubos de protección adicionales, estructuras de pared adicionales o componentes introducidos en el 5 mismo.

Por el documento DE102007030795A1 se conoce el modo de disponer en el espacio intermedio y, en este especialmente en el tubo de protección interior, un tejido, una tela no tejida o un género de punto para ligar líquidos. El tejido o la tela no tejida de metal, por ejemplo de acero, de un semimetal o de óxido metálico, están realizados de forma tubular, se montan 10 como tubo flexible sobre la carcasa interior y de esta manera se fijan a la carcasa interior. El tejido o la tela no tejida están fabricados especialmente a partir del mismo acero que la carcasa interior. Alternativamente, el tejido o la tela no tejida pueden estar dispuestos también en forma de estera de manera anular alrededor del contorno de la carcasa interior. El tejido o la tela no tejida presentan una superficie rugosa sobre la que gotas de agua que inciden se precipitan, se 15 distribuyen y se evaporan. El tejido o la tela no tejida están dispuestos en el espacio intermedio de tal forma que cubra al menos aberturas de acceso que desde un espacio intermedio conducen a un espacio interior de la carcasa interior.

El documento DE20004514U1 da a conocer un tubo de protección en dos piezas, en el que en el espacio intermedio entre las dos paredes del tubo de protección en dos piezas está 20 dispuesto un material de fibras cerámicas, de tal forma que el medio fluido alcanza el espacio interior de la carcasa interior en la que se encuentra el elemento sensorial, sólo después de haber pasado por el material de fibras cerámicas. El material de fibras cerámicas puede usarse en forma de algodón, lana o tela no tejida. El material de fibras cerámicas puede introducirse en el espacio intermedio además mediante la inserción de discos de fibras cerámicas 25 punzonados o mediante un arrollamiento de cinta de fibras cerámicas. El material de fibras cerámicas presenta especialmente fibras de Al2O3 y/o ZrO2, presentando las fibras cerámicas un espesor de 2 a 5 ï?­m y una longitud de al menos 1 mm.

El documento EP2554984A1 describe un tubo flexible de fibras cerámicas en forma de un tejido trenzado que puede estar introducido entre otras cosas en el espacio intermedio entre la 30 carcasa interior y la carcasa exterior. El tubo flexible presenta especialmente un espesor de 1 mm, aproximadamente, y se compone de cordones trenzados de fibras cerámicas que comprenden un material termorresistente como el borosilicato de aluminio, el silicato de aluminio o el óxido de aluminio.

Descripción de la invención 35

Se propone un dispositivo sensorial para detectar al menos una característica de un medio fluido, especialmente de un gas de escape de una máquina de combustión interna, que supera al menos en gran medida las limitaciones y desventajas conocidas. Un dispositivo sensorial de este tipo sirve especialmente para registrar al menos una característica de un medio fluido, preferentemente una característica del gas de escape de una máquina de combustión interna, 40 por ejemplo la parte de oxígeno, la parte de óxido de nitrógeno y/o la parte de hidrocarburos gaseosos en el gas de escape. No obstante, es posible la detección de características adicionales del medio fluido. Por su forma de realización, el presente dispositivo sensorial resulta especialmente adecuado para el uso a altas temperaturas, preferentemente en el intervalo de 600 º C a 1.000 º C, aunque no se limita a ello. 45

El dispositivo sensorial según la invención comprende al menos una carcasa de protección que está prevista para alojar al menos un elemento sensorial y que para este fin envuelve al menos en parte el elemento sensorial. Por carcasa de protección se entiende un dispositivo que está concebido para proteger el elemento sensorial al menos contra las solicitaciones mecánicas y/o químicas habituales que se producen durante el montaje del dispositivo sensorial y/o durante el 50

funcionamiento del dispositivo sensorial. Para ello, la carcasa de protección se puede fabricar al menos en parte a partir de un material...

REVINDICACIONES

1. Dispositivo sensorial (110) para registrar al menos una característica de un medio fluido (112) , especialmente de un gas de escape de una máquina de combustión interna, que comprende al menos una carcasa de protección (114) para alojar al menos un elemento sensorial, en que una carcasa interior (118) envuelve el elemento sensorial, en que la carcasa 5 interior (118) está envuelta al menos en parte por una carcasa exterior (116) , en que entre la carcasa interior (118) y la carcasa exterior (116) se forma un espacio intermedio (120) , y en que en el espacio intermedio (120) está introducido al menos un componente cerámico (122) , caracterizado porque el componente cerámico (122) está presente al menos en parte en forma de un textil cerámico (124) poroso, alargable. 10

2. Dispositivo sensorial (110) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el textil cerámico (124) presenta una alargabilidad del 5% por lo menos, preferentemente del 10% por lo menos, de forma especialmente preferible del 25% por lo menos.

3. Dispositivo sensorial (110) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el textil cerámico (124) está montado de forma tensada sobre la carcasa interior (118) . 15

4. Dispositivo sensorial (110) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el textil cerámico (124) se sujeta por la forma que tiene la carcasa interior (118) .

5. Dispositivo sensorial (110) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa interior (118) presenta elementos de soporte (140) que preferentemente están realizados en forma de salientes que sobresalen, estando sujeto el textil cerámico (124) a 20 través de y/o entre los elementos de sujeción (140) .

6. Dispositivo sensorial (110) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante un calentamiento del dispositivo sensorial (110) en un intervalo de temperatura, la carcasa interior (118) experimenta una primera dilatación, experimentando el textil cerámico (124) en el intervalo de temperatura una segunda dilatación, no excediendo la segunda 25 dilatación de la primera dilatación.

7. Dispositivo sensorial (110) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa exterior (116) presenta al menos una abertura de entrada (126) para el medio fluido (112) hacia el espacio intermedio (120) , en que la carcasa interior (118) presenta al menos una abertura de acceso (128) para el medio fluido (112) desde el espacio intermedio 30 (112) , en que una vía de circulación (130) por la que puede circular el medio fluido (112) discurre desde la abertura de entrada (126) , a través del espacio intermedio (120) , a la abertura de acceso (128) , en que entre el textil cerámico (124) y la carcasa exterior (116) queda al menos un intersticio (132) , y en que la vía de circulación (130) discurre por el intersticio (132) preferentemente al menos en parte sobre el textil cerámico (124) . 35

8. Dispositivo sensorial (110) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el textil cerámico (124) cubre al menos en parte la abertura de acceso (128) .

9. Dispositivo sensorial (110) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el textil cerámico (124) presenta poros que están realizados para la absorción de líquido, especialmente procedente del medio fluido (112) . 40

10. Dispositivo sensorial (110) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa de protección (114) se extiende desde un extremo situado en el lado del gas de escape hasta un extremo opuesto, quedando un espacio hueco en el espacio intermedio (120) entre el extremo situado en el lado del gas de escape y el textil cerámico (124) y/o entre el extremo opuesto y el textil cerámico (124) . 45

11. Dispositivo sensorial (110) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento sensorial está provisto de un recubrimiento cerámico, especialmente de un recubrimiento contra el choque térmico.