專利名稱：水分析傳感器電極的制作方法
水分析傳感器電極本發明涉及用于確定水中分析物的水分析傳感器電極。傳感器電極包括裝有電解質溶液(例如，pH緩沖溶液)的封閉傳感器電極殼體、設置在電解質溶液中的測量電極，以及封入傳感器電極殼體內的氣泡。利用離子選擇性傳感器電極隔膜封閉傳感器電極殼體的下部遠端。為了補償取決于緩沖溶液體積變化的溫度，所述氣泡是必需的。例如，這樣的傳感器電極可從DE102008055084A1中獲知。該文件披露了傳感器電極的內徑小于15.0毫米。例如，當這樣的窄小直徑的傳感器電極在運輸過程中顛倒時，封入傳感器電極殼體內的氣泡克服重力的作用運動到傳感器電極隔膜和測量電極之間的區域，氣泡停留于該區域。為了組裝而將傳感器電極轉動180度時，由于表面張力現象氣泡被保持在該區域內。氣泡的這種俘獲作用(trapping)導致傳感器電極隔膜和測量電極之間的電連接中斷。傳統上通過小心地敲擊傳感器電極直到氣泡被釋放并克服重力作用向上升起來解決氣泡被俘獲的問題。通常，由于看不見殼體的內部，不能用光學控制。從US4, 838,999中已知一種傳感器電極，其中，試圖減小由氣泡分隔的兩液體體積之間的歐姆電阻，該文件提出了提供吸收電解質溶液的線，使得兩液體體積之間的電阻因此被顯著減小。作為備選方案，其提出了設置毛細通道，該毛細通道沿殼體的縱向方向集成于殼體壁內，并沿縱向方向延伸。這種形式的傳感器電極殼體的制造很復雜。雖然吸收電解質溶液的線可以跨過(bridge)氣泡，但是不能導致氣泡下方的液體流動。由此，本發明的目的是提供一種水分析傳感器電極，其中利用簡單的結構可以有效地避免氣泡在充注有液體的傳感器電極殼體內的俘獲。根據本發明，利用具有權利要求1的特征的水分析傳感器電極可實現所述目的。本水分析傳感器電極具有處于傳感器電極殼體內側的持續暢通無阻的毛細通道，該通道沿內壁延伸遍及傳感器電極殼體的軸向長度。在毛細通道的區域內，表面張力效應被減弱，使得重力基本上足以有效地使位于底部處的氣泡下方的電解質溶液流動。當氣泡存在于傳感器電極的底部部分中，即，在傳感器電極隔膜和測量電極之間的區域內時，存在于傳感器電極殼體內的電解質溶液由于毛細通道內的毛細作用在氣泡下流動。因此，電解質溶液通過毛細通道向下流動到氣泡下方并迫使氣泡克服重力的作用向上升，從而使氣泡從上述區域向上運動。將圓的、優選為圓形橫截面的化學惰性桿件置于優選為圓形的傳感器電極殼體內，使桿件與殼體的內壁鄰接。由于桿件鄰接傳感器電極殼體的內壁，在桿件的每一側上形成相應的毛細通道，所述通道延伸遍及鄰接內壁的桿件的軸向長度。例如，利用張緊夾可將該桿件固定于內壁上。此外，可在傳感器電極殼體內側設置壁件，例如，設置在封閉蓋的下表面上，該壁件限制桿件的傾斜運動，使得桿件被固定為抵抗傾斜。作為變換方案，桿件可與傳感器電極殼體整體形成，因此，根據桿件形狀可形成一條或兩條毛細通道。作為變換方案，通過粘附到內壁而不是另外的機械固定，桿件可與傳感器電極殼體的內側鄰接。但是，桿件不必永久地固定在內壁上。例如，可臨時通過搖動使桿件與該內壁分離，而且，由于起作用的粘附力其能自動回到內壁。
由于桿件是化學惰性的，其不與電解質溶液發生化學反應，因此能夠保持傳感器電極的測量質量。桿件可以由玻璃、金屬、陶瓷或塑料材料制成。用于桿件的材料的密度應大于電解質溶液的密度，使得桿件靠在傳感器電極殼體的底部上，這樣電解質溶液可有效地流到氣泡下方。優選的是，大體為圓形的桿件與大體為圓形的傳感器電極殼體的直徑之比小于
20。這可確保形成于桿件和內壁之間的毛細通道具有足夠小的楔入角，于是可確保必需的毛細作用。優選桿件的軸向長度比傳感器電極殼體內的電解質溶液的水平面或高度至少大
3.0毫米，然而，特別優選的是大5.0毫米。作為變換方案，桿件的軸向長度可以比傳感器電極殼體內的電解質溶液的水平面或高度至少大3%，特別優選的是大5%。由此可確保當桿件處于對角線位置時，其仍能延伸進氣泡內，致使粘附作用力足以能有效地將桿件拉向內壁。為了有利于這種運動，可在傳感器電極殼體的底部區域設置定位錐，由于重力作用該定位錐總是將桿件的下端朝外推向內壁。作為變換方案，桿件的軸向長度可以至少為傳感器電極殼體的軸向內部長度的7/10，且至多為98/100。桿件被設置在傳感器電極殼體的內側，使得桿件的至少一部分始終伸進氣泡內。借此確保可以始終在氣泡之下流動。優選傳感器電極殼體的內徑小于15.0毫米。給定恒定的氣泡體積時，傳感器電極殼體的內徑越小，氣泡被俘獲的作用越強。因而對于較大的內徑而言，毛細通道不是必需的。根據一優選實施例，毛細通道壁包括楔入角，該楔入角小于由殼體材料、電解質溶液和氣體限定的接觸角。接觸角是形成在某些材料的平表面上的某液滴相對于該表面的角度。下文將參考附圖詳細描述本發明的傳感器電極的實施例。附圖中:
圖1示出了本發明的傳感器電極的縱向截面；圖2為圖1所示傳感器電極的橫截面圖；圖3示出了圖2所示橫截面圖的放大的細節。圖1示出了用于確定水中分析物的水分析傳感器電極10。傳感器電極10由內徑為約6.0毫米的封閉的圓形傳感器電極殼體12，定位在傳感器電極殼體12內、殼體的軸線上的Ag/AgCl線形式的測量電極14，以及設置在下部遠端處的離子選擇性傳感器電極隔膜16構成。在隔膜16的相對端處,通過封閉蓋13使傳感器電極殼體12氣密封地密封。傳感器電極殼體12充注有電解質溶液18且還包括密閉的氣泡(例如，空氣泡)20。將桿件22，例如，直徑為1.0毫米的玻璃桿插入傳感器電極殼體12內，桿件通過粘附與傳感器電極殼體12的內壁24鄰接。桿件22的一部分延伸到氣泡20內。理想的是，圓桿件22與圓形傳感器電極殼體12的直徑之比小于20。圖2為橫截面圖，圖3為圖1所示的傳感器電極10的橫截面的放大細節圖。可以看出，在桿件22和內壁24之間的接觸線的每一側分別形成了正切地張開并基本上形成楔形的毛細通道30、31。這些毛細通道30、31分別沿桿件22的整個軸向長度延伸。由內壁24形成的毛細通道壁34和由桿件22形成的毛細通道壁35包括楔入角a，楔入角a小于傳感器電極殼體材料的接觸角。在一可選的實施例中，桿件22可與傳感器電極殼體12整體形成。此時，由于制造工藝的原因，不能形成完美尖頭的楔尖32，而肯定具有圓形形狀。在這樣的實施例中，毛細通道30、31的楔尖32的半徑應至多為1.0毫米。
權利要求
1.一種用于確定水中分析物的水分析傳感器電極(10)，包括: 裝有電解質溶液(18)的封閉的傳感器電極殼體(12)、測量電極(14)、封入傳感器電極殼體(12)內的氣泡(20)，和 設置在傳感器電極殼體(12)的下部遠端處的離子選擇性傳感器電極隔膜(16)， 其特征在于， 圓形橫截面的剛性桿件(22)被置于所述傳感器電極殼體(12)內，致使持續暢通無阻的毛細通道(30)延伸遍及所述桿件(22)和內壁(24)之間的傳感器電極殼體(12)的長度。
2.如權利要求1所述的水分析傳感器電極(10)，其中，所述桿件(22)通過粘附與傳感器電極殼體(12)內側的內壁(24)鄰接。
3.如上面一項權利要求所述的水分析傳感器電極(10)，其中，所述桿件(22)的材料的密度大于電解質溶液(18)的密度。
4.如上面一項權利要求所述的水分析傳感器電極(10)，其中，所述圓桿件(22)與圓形傳感器電極殼體(12)的直徑之比小于20。
5.如上面一項權利要求所述的水分析傳感器電極(10)，其中，所述桿件(22)的軸向長度比傳感器電極殼體(12)內的電解質溶液(18)的水平面至少大3.0毫米，優選大5.0毫米。
6.如權利要求1至3中一項所述的水分析傳感器電極(10)，其中，所述桿件(22)的軸向長度比傳感器電極殼體(12)內的電解質溶液(18)的水平面至少大3%，優選大5%。
7.如權利要求1至3中一項所述的水分析傳感器電極(10)，其中，所述桿件(22)的軸向長度至少是傳感器電極殼體(12)的軸向內部長度的7/10，至多是傳感器電極殼體軸向內部長度的98/100。
8.如上述權利要求中一項所述的水分析傳感器電極(10)，其中，所述傳感器電極殼體(12)的內徑小于15.0毫米。
9.如上述權利要求中一項所述的水分析傳感器電極(10)，其中，所述毛細通道壁(34、35)包括楔入角(a)，該楔入角小于由殼體材料、電解質溶液(18)和氣體限定的接觸角。
全文摘要
本發明公開了一種用于確定水中分析物的水分析傳感器電極(10)。傳感器電極(10)具有裝有電解質溶液(18)的封閉的傳感器電極殼體(12)、設置在電解質溶液(18)中的測量電極(14)和封入傳感器電極殼體(12)內的氣泡(20)。傳感器電極殼體(12)的下部遠端由離子選擇性傳感器電極隔膜(16)密封。在傳感器電極殼體(12)的內部中，傳感器電極(10)具有圓形橫截面的剛性桿件(22)，該桿件被插入傳感器電極殼體(12)的內部，由此持續暢通無阻的毛細通道(30)延伸遍及桿件和內壁(24)之間的內壁(24)上的傳感器電極殼體(12)的軸向長度。
文檔編號G01N33/18GK103109180SQ201180044483
公開日2013年5月15日 申請日期2011年7月13日 優先權日2010年7月15日
發明者A.萊耶, L.海德曼斯, A.喬納克, M.哈恩, M.庫斯曼, A.谷里茨, A.斯特爾馬赫-哈納洛克, C.里格, H.魯德 申請人:哈克蘭格有限責任公司