专利名称：水分析传感器电极的制作方法
水分析传感器电极本发明涉及用于确定水中分析物的水分析传感器电极。传感器电极包括装有电解质溶液(例如，pH缓冲溶液)的封闭传感器电极壳体、设置在电解质溶液中的测量电极，以及封入传感器电极壳体内的气泡。利用离子选择性传感器电极隔膜封闭传感器电极壳体的下部远端。为了补偿取决于缓冲溶液体积变化的温度，所述气泡是必需的。例如，这样的传感器电极可从DE102008055084A1中获知。该文件披露了传感器电极的内径小于15.0毫米。例如，当这样的窄小直径的传感器电极在运输过程中颠倒时，封入传感器电极壳体内的气泡克服重力的作用运动到传感器电极隔膜和测量电极之间的区域，气泡停留于该区域。为了组装而将传感器电极转动180度时，由于表面张力现象气泡被保持在该区域内。气泡的这种俘获作用(trapping)导致传感器电极隔膜和测量电极之间的电连接中断。传统上通过小心地敲击传感器电极直到气泡被释放并克服重力作用向上升起来解决气泡被俘获的问题。通常，由于看不见壳体的内部，不能用光学控制。从US4, 838,999中已知一种传感器电极，其中，试图减小由气泡分隔的两液体体积之间的欧姆电阻，该文件提出了提供吸收电解质溶液的线，使得两液体体积之间的电阻因此被显著减小。作为备选方案，其提出了设置毛细通道，该毛细通道沿壳体的纵向方向集成于壳体壁内，并沿纵向方向延伸。这种形式的传感器电极壳体的制造很复杂。虽然吸收电解质溶液的线可以跨过(bridge)气泡，但是不能导致气泡下方的液体流动。由此，本发明的目的是提供一种水分析传感器电极，其中利用简单的结构可以有效地避免气泡在充注有液体的传感器电极壳体内的俘获。根据本发明，利用具有权利要求1的特征的水分析传感器电极可实现所述目的。本水分析传感器电极具有处于传感器电极壳体内侧的持续畅通无阻的毛细通道，该通道沿内壁延伸遍及传感器电极壳体的轴向长度。在毛细通道的区域内，表面张力效应被减弱，使得重力基本上足以有效地使位于底部处的气泡下方的电解质溶液流动。当气泡存在于传感器电极的底部部分中，即，在传感器电极隔膜和测量电极之间的区域内时，存在于传感器电极壳体内的电解质溶液由于毛细通道内的毛细作用在气泡下流动。因此，电解质溶液通过毛细通道向下流动到气泡下方并迫使气泡克服重力的作用向上升，从而使气泡从上述区域向上运动。将圆的、优选为圆形横截面的化学惰性杆件置于优选为圆形的传感器电极壳体内，使杆件与壳体的内壁邻接。由于杆件邻接传感器电极壳体的内壁，在杆件的每一侧上形成相应的毛细通道，所述通道延伸遍及邻接内壁的杆件的轴向长度。例如，利用张紧夹可将该杆件固定于内壁上。此外，可在传感器电极壳体内侧设置壁件，例如，设置在封闭盖的下表面上，该壁件限制杆件的倾斜运动，使得杆件被固定为抵抗倾斜。作为变换方案，杆件可与传感器电极壳体整体形成，因此，根据杆件形状可形成一条或两条毛细通道。作为变换方案，通过粘附到内壁而不是另外的机械固定，杆件可与传感器电极壳体的内侧邻接。但是，杆件不必永久地固定在内壁上。例如，可临时通过摇动使杆件与该内壁分离，而且，由于起作用的粘附力其能自动回到内壁。
由于杆件是化学惰性的，其不与电解质溶液发生化学反应，因此能够保持传感器电极的测量质量。杆件可以由玻璃、金属、陶瓷或塑料材料制成。用于杆件的材料的密度应大于电解质溶液的密度，使得杆件靠在传感器电极壳体的底部上，这样电解质溶液可有效地流到气泡下方。优选的是，大体为圆形的杆件与大体为圆形的传感器电极壳体的直径之比小于
20。这可确保形成于杆件和内壁之间的毛细通道具有足够小的楔入角，于是可确保必需的毛细作用。优选杆件的轴向长度比传感器电极壳体内的电解质溶液的水平面或高度至少大
3.0毫米，然而，特别优选的是大5.0毫米。作为变换方案，杆件的轴向长度可以比传感器电极壳体内的电解质溶液的水平面或高度至少大3%，特别优选的是大5%。由此可确保当杆件处于对角线位置时，其仍能延伸进气泡内，致使粘附作用力足以能有效地将杆件拉向内壁。为了有利于这种运动，可在传感器电极壳体的底部区域设置定位锥，由于重力作用该定位锥总是将杆件的下端朝外推向内壁。作为变换方案，杆件的轴向长度可以至少为传感器电极壳体的轴向内部长度的7/10，且至多为98/100。杆件被设置在传感器电极壳体的内侧，使得杆件的至少一部分始终伸进气泡内。借此确保可以始终在气泡之下流动。优选传感器电极壳体的内径小于15.0毫米。给定恒定的气泡体积时，传感器电极壳体的内径越小，气泡被俘获的作用越强。因而对于较大的内径而言，毛细通道不是必需的。根据一优选实施例，毛细通道壁包括楔入角，该楔入角小于由壳体材料、电解质溶液和气体限定的接触角。接触角是形成在某些材料的平表面上的某液滴相对于该表面的角度。下文将参考附图详细描述本发明的传感器电极的实施例。附图中:

图1示出了本发明的传感器电极的纵向截面；图2为图1所示传感器电极的横截面图；图3示出了图2所示横截面图的放大的细节。图1示出了用于确定水中分析物的水分析传感器电极10。传感器电极10由内径为约6.0毫米的封闭的圆形传感器电极壳体12，定位在传感器电极壳体12内、壳体的轴线上的Ag/AgCl线形式的测量电极14，以及设置在下部远端处的离子选择性传感器电极隔膜16构成。在隔膜16的相对端处,通过封闭盖13使传感器电极壳体12气密封地密封。传感器电极壳体12充注有电解质溶液18且还包括密闭的气泡(例如，空气泡)20。将杆件22，例如，直径为1.0毫米的玻璃杆插入传感器电极壳体12内，杆件通过粘附与传感器电极壳体12的内壁24邻接。杆件22的一部分延伸到气泡20内。理想的是，圆杆件22与圆形传感器电极壳体12的直径之比小于20。图2为横截面图，图3为图1所示的传感器电极10的横截面的放大细节图。可以看出，在杆件22和内壁24之间的接触线的每一侧分别形成了正切地张开并基本上形成楔形的毛细通道30、31。这些毛细通道30、31分别沿杆件22的整个轴向长度延伸。由内壁24形成的毛细通道壁34和由杆件22形成的毛细通道壁35包括楔入角a，楔入角a小于传感器电极壳体材料的接触角。在一可选的实施例中，杆件22可与传感器电极壳体12整体形成。此时，由于制造工艺的原因，不能形成完美尖头的楔尖32，而肯定具有圆形形状。在这样的实施例中，毛细通道30、31的楔尖32的半径应至多为1.0毫米。
权利要求
1.一种用于确定水中分析物的水分析传感器电极(10)，包括: 装有电解质溶液(18)的封闭的传感器电极壳体(12)、测量电极(14)、封入传感器电极壳体(12)内的气泡(20)，和 设置在传感器电极壳体(12)的下部远端处的离子选择性传感器电极隔膜(16)， 其特征在于， 圆形横截面的刚性杆件(22)被置于所述传感器电极壳体(12)内，致使持续畅通无阻的毛细通道(30)延伸遍及所述杆件(22)和内壁(24)之间的传感器电极壳体(12)的长度。
2.如权利要求1所述的水分析传感器电极(10)，其中，所述杆件(22)通过粘附与传感器电极壳体(12)内侧的内壁(24)邻接。
3.如上面一项权利要求所述的水分析传感器电极(10)，其中，所述杆件(22)的材料的密度大于电解质溶液(18)的密度。
4.如上面一项权利要求所述的水分析传感器电极(10)，其中，所述圆杆件(22)与圆形传感器电极壳体(12)的直径之比小于20。
5.如上面一项权利要求所述的水分析传感器电极(10)，其中，所述杆件(22)的轴向长度比传感器电极壳体(12)内的电解质溶液(18)的水平面至少大3.0毫米，优选大5.0毫米。
6.如权利要求1至3中一项所述的水分析传感器电极(10)，其中，所述杆件(22)的轴向长度比传感器电极壳体(12)内的电解质溶液(18)的水平面至少大3%，优选大5%。
7.如权利要求1至3中一项所述的水分析传感器电极(10)，其中，所述杆件(22)的轴向长度至少是传感器电极壳体(12)的轴向内部长度的7/10，至多是传感器电极壳体轴向内部长度的98/100。
8.如上述权利要求中一项所述的水分析传感器电极(10)，其中，所述传感器电极壳体(12)的内径小于15.0毫米。
9.如上述权利要求中一项所述的水分析传感器电极(10)，其中，所述毛细通道壁(34、35)包括楔入角(a)，该楔入角小于由壳体材料、电解质溶液(18)和气体限定的接触角。
全文摘要
本发明公开了一种用于确定水中分析物的水分析传感器电极(10)。传感器电极(10)具有装有电解质溶液(18)的封闭的传感器电极壳体(12)、设置在电解质溶液(18)中的测量电极(14)和封入传感器电极壳体(12)内的气泡(20)。传感器电极壳体(12)的下部远端由离子选择性传感器电极隔膜(16)密封。在传感器电极壳体(12)的内部中，传感器电极(10)具有圆形横截面的刚性杆件(22)，该杆件被插入传感器电极壳体(12)的内部，由此持续畅通无阻的毛细通道(30)延伸遍及杆件和内壁(24)之间的内壁(24)上的传感器电极壳体(12)的轴向长度。
文档编号G01N33/18GK103109180SQ201180044483
公开日2013年5月15日 申请日期2011年7月13日 优先权日2010年7月15日
发明者A.莱耶, L.海德曼斯, A.乔纳克, M.哈恩, M.库斯曼, A.谷里茨, A.斯特尔马赫-哈纳洛克, C.里格, H.鲁德 申请人:哈克兰格有限责任公司