專利名稱：廢水分析傳感器盒的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于廢水分析的一次性使用的傳感器盒，其具有帶離子選才奪月莫(ion-selective membranes )的4專感元4牛。
技術背景用于廢水凈化設備等中的廢水分析傳感器只要測量環境、即廢水測量環 境惡劣就容易發生故障。另外，每種電-化學傳感元件或基準元件都需要在 電解液箱內供給電解液。如果傳感元件或基準元件失靈或如果電解液箱是空 的，必須更換相應的傳感器或基準元件或將電解液注入對應的電解液箱。在 發生故障的情況下，常常不容易確定需更換哪個傳感元件或基準元件。更換 個別傳感元件或注滿電解液箱既煩瑣、又費時且費用昂貴。從DE 295 08 870 Ul可獲知一種傳感器配置，其包括多個pH傳感元件。 殼體和電解液箱由多個同軸嵌套的玻璃管構成。包圍電解液箱的玻璃殼體制 造非常復雜，操作時很容易破碎，且不適用于帶有需要測量除pH值外的其 他參數的離子選擇膜的傳感元件。DE 83 19 463 U公開了一種傳感器盒，其中不同的箱和殼體由不同的獨 立的玻璃和/或塑料組成部分形成。傳感器盒必須由上面提到的組成部分組裝 而成。組裝復雜且很容易發生差錯。要實現由不同材料制成的組成部分之間 的不滲透流體的密封(fluid-tight sealing )也很困難且開銷大。發明內容考慮到這些方面，本發明的目的是簡化或改進具有離子選擇膜的廢水傳感器盒的制造和性能。根據本發明，所述目的可通過權利要求1所述的特征實現。 本發明提供一種用于廢水分析的一次性使用的傳感器盒。該傳感器盒包括一體的不滲透流體的殼體，該殼體優選由塑性材料構成。殼體容納有至少兩個電-化學傳感元件和至少一個基準元件。整體的殼體還包括兩個用于傳 感元件的電解液箱和一個用于基準元件的電解液箱，分別容納所述傳感元件 和基準元件所需要的電解液。如果一個元件出現故障或一個電解液箱是空 的，可用具有完全注滿的電解液箱和包括新的傳感元件以及新的基準元件的 新傳感器盒替換整個傳感器盒。本發明沒有設置可更換的傳感元件或基準元 件或可重新充注的電解液箱。據此可避免找出故障元件的麻煩和更換單獨元件的麻煩。還能避免重新 充注電解液箱的麻煩。如果需要的話，可使傳感元件和基準元件的使用期限 適用于電解液箱的容積。不必使傳感元件和基準元件的使用期限比電解液箱 內持續供應的最后時間長。根據元件類型的不同，本發明可進一步提供節省 費用的可能性。一體的殼體構成電解液箱。在內側，殼體具有設置有多個閉合的或可閉 合的腔室的復雜結構。在這種情況下，在幾乎沒有附加費用的情況下可在殼 體內形成多個電解液箱。例如，通過塑料注塑成型可容易且費用低地形成這 種結構?？膳可a這種傳感器盒，因此生產費用較低。由于只有少數操作還要 更換傳感元件或基準元件及充注電解液箱，使用了本傳感器盒的廢水分析裝 置的維護和修理費用比傳統的廢水分析裝置低。每個電化學傳感元件具有封閉傳感器電解液箱且被安置在外壁的開口 內及塑料殼體的開口內的離子選擇塑料膜。借助于使用塑性材料、尤其是使 用PVC材料，對于傳感元件的離子選擇膜和殼體而言，兩者均可使用類似 材料。可將離子選擇塑料膜理解為是其中加入有離子交換物質的塑料膜和所 謂的其中包括有相對不可溶解的無機鹽的"固態"膜兩者。通過將類似材料一方面用于膜、另 一方面用于殼體可筒單而更可靠地在 膜和殼體之間的邊界上實現不滲透流體的密封。另外一個原因是由于殼體和膜由相同或類似材料構成，它們具有類似的膨脹系數。優選使離子選擇塑料膜與塑料殼體在材料方面合理結合(in material engagement )。這種材料的合理結合可通過例如所謂的利用含有溶劑的粘合 劑的冷焊合來實現。對于殼體和離子選擇膜兩者而言，可采用能在離子選擇 膜和殼體之間實現完全不滲透流體的連接的塑性材料?；蛘撸部蛇x用HF 焊接或其他材料連接方法。
根據一優選實施例，殼體的殼體壁形成對應的電解液箱的箱壁的 一部 分。電解液箱的箱壁和殼體的殼體壁至少部分重疊。因此，壁的一部分可作 為殼體壁和箱壁共用的部分。因此，在殼體內部可獲得更大的可被用于電解液箱的總空腔(cavity space )。通過電解液箱的壁彼此重疊和/或與殼體的側 壁重疊，在保持殼體尺寸相同的同時電解液箱可具有增大的箱容積。在一優選實施例中，殼體呈杯形，所述傳感元件或多個元件及電流鑰匙 元件(voltaic key )、如果有的話還包括溫度傳感器都被安置在杯的底部。杯 的開口被單獨的蓋封閉，該蓋以不滲透流體的方式被黏結或焊接到杯上或通 過其他方式連接到杯上。杯蓋包括電耦合元件。優選在電解液箱的每一開口內設有流體可滲透的支撐結構，每個支撐結 構具有支承相關的傳感元件的膜。傳感元件的膜處于支撐結構的外側，該膜 被支撐和支承于此。電-化學傳感元件可為氨傳感元件和/或用于補償氨傳感元件的橫向靈 敏度的鉀傳感元件。可將基準元件設計成與基準電解液和電流鑰匙元件共同形成基準結構 的pH探針。在一優選實施例中，殼體具有電-機械耦合結構，利用該結構可將殼體 耦合到地面側固定裝置的相應電-機械耦合結構上。 一方面，所述耦合結構 起將傳感器盒機械地聯接到地面側固定裝置的作用，該地面側固定裝置例如 是安裝于地上鄰近廢水池的支持架，其具有延伸到凈化池內或延伸到廢水中 的相應支持臂。另一方面，所述耦合結構起到將傳感元件和基準元件電連接 到地面側固定裝置的作用，在該固定裝置中，對來自傳感元件和基準元件的 電信號進行分析利用。在一優選實施例中，耦合結構包括密封元件，因此該耦合結構可以不滲 透流體的方式被耦合到地面側固定裝置的耦合結構上。被耦合在一起的耦合 結構的內側以不滲透流體的方式與環境絕離，因此兩個耦合結構之間的電連 接不受濕度或液體的影響。優選的是，殼體支承溫度傳感器。利用殼體可支承用于基準元件的如鹽 橋形式之類的電流鑰匙元件。
下面將參考附圖對本發明的實施例進行詳細描述。在附圖中圖2為圖1所示的用于廢水分析的傳感器盒的橫向剖面圖； 圖3為圖1所示的用于廢水分析的傳感器盒的縱向剖面圖； 圖4為圖1所示的用于廢水分析的傳感器盒的底部透視圖； 圖5為周1至4所示的、從耦合結構側觀察到的、用于廢水分析的傳感 器盒的透^f見圖。
具體實施方式
圖1至5示出了可拆卸地聯接到安裝在地面上的固定裝置12上的用于 廢水分析的傳感器盒10。固定裝置12與傳感器盒10 —起被完全沉浸在廢水 處理設備的廢水池14內。傳感器盒10包括一體的不滲透流體的塑料殼體20,該殼體由依次與底 壁24、側壁26成一體的殼體杯22和粘合或焊接到殼體杯22的蓋壁28組成。 殼體杯22大致呈圓柱形。底壁24和側壁26形成殼體20的外壁。在杯22的底壁24內安置有兩個電-化學傳感元件30和32、電流鑰匙 元件34以及溫度傳感器36。棒形基準元件56從上部垂直伸入殼體20或杯 22中。第一電-化學傳感元件30起以電-化學方式測量氨的作用，第二傳感元 件32起以電-化學方式測量鉀以補償氨測量的橫向靈敏度的作用。電流鑰匙 元件34被設計成起電壓傳送器作用的所謂的鹽橋，其包括處于兩個隔膜之 間的流體或凝膠狀電解液。溫度傳感器36起確定廢水溫度的作用。殼體22內由箱壁50、 52形成的各電解液箱40、 42、 44的每一個裝有 兩個傳感元件30、 32以及基準元件56。殼體側壁26和部分地與殼體側壁 26重疊的兩個圓柱形箱壁50、 52相結合，使殼體側壁26部分地形成沒有其 他內襯的兩個電解液箱40、 42的箱壁50。在殼體20內剩余的內部空間和電 解液箱40、 42的外側形成基準元件56的電解液箱44。殼體側壁26和電解 液箱40、 42的箱壁50、 52的重疊可使基準元件電解液箱44的容積最大。每個電-化學傳感元件30、 32包括各自的離子選擇塑料膜31、 33，這 些離子選擇塑料膜封閉相應的傳感器電解液箱40、 42,且分別被安置在殼體
20的外壁的開口內。離子選擇塑料膜31、 33由小型塑料板形成，該小型塑 料板載有限定可穿入膜31、 33內的離子的離子載體。兩個塑料膜31、 33通 過利用含有溶劑的粘合劑進行冷焊合與塑料殼體20材料連接。因此，可獲 得絕對不滲透流體的密封?；蛘呖蓪㈦x子選擇塑料膜31、 33設計成載有相 對不溶解的無機鹽的"固態"膜。在安置有兩個離子選擇膜31、 33的開口內安裝有各自的流體可滲透的 支撐結構35，該支撐結構克服液體壓力從內側支撐相關的離子選擇膜31、 33。支撐結構35具有相當小的開口以便獲得流體滲透性，而且可將其設計 成為柵格結構或穿孔結構。支撐結構35也可由塑性材料構成?？蓪⒒鶞试?6設計成從蓋28向杯的底壁24沿軸向下垂的pH探針， 其被浸入電解液內。基準元件56、基準元件電解液箱44內的電解液以及電 流鑰匙元件34共同形成基準結構，該基準結構可為從兩個傳感元件30、 32 獲得的傳感器信號提供基準信號。如圖3所示，與杯底部24相對的殼體20的縱向端設有電-機械耦合結 構70,該電-機械耦合結構70可被耦合到固定裝置12的相應電-機械耦合結 構72上。耦合結構70 、 72可以不滲透流體的方式耦合。傳感器盒10的耦合結構70大體包括鎖緊螺母74、鎖緊螺母凸緣76、 鎖緊螺母密封環78、徑向密封環80、以及被接觸防護壁82和端部密封環86 圍繞的接觸銷84。接觸銷84被插入固定裝置12的耦合結構72的相應接觸套90內。借助 于相應地擰緊或松開鎖緊螺母74可高效地將傳感器盒10安裝到固定裝置12 上或從固定裝置12拆下傳感器盒。此外，可在殼體上設置兩個止動突耳92 作為扭轉止動件，所述扭轉止動件與固定裝置12的相應凹陷部分嵌合。固定裝置12具有容納電子測量部分的不滲透液體的殼體。電子測量部 分接近傳感元件和基準元件能可靠而準確地分析利用較弱的測量信號?？蓪?固定裝置剛性地且穩定地安裝到支撐管13上，當然也可通過纜繩懸掛。電解液箱之一出現故障時，在計算推斷出和/或獲得電解液箱中的一個 耗盡的信息時，可松開鎖緊螺母74，然后拔出要更換的傳感器盒10，通過 耦合相同的元件并擰緊鎖緊螺母安裝新傳感器盒10。而不必耗費時間地找出 失靈的部件、更換單個部件或煩瑣地人工補充電解液。
權利要求
1.一種一次性使用的用于廢水分析的傳感器盒(10)，包括一由塑性材料制成的一體的殼體(20)，其包括至少兩個電-化學傳感元件(30、32)和至少一個基準元件(56)；兩個傳感元件電解液箱(40、42)和一基準元件電解液箱(44)，其特征在于，所有電解液箱(40、42、44)由所述一體的殼體(20)形成；及每個電-化學傳感元件(30、32)具有封閉所述傳感器電解液箱(40、42)并分別安置在所述塑料殼體(20)的外壁的開口內的離子選擇塑料膜(31、33)。
2. 如權利要求1所述的用于廢水分析的傳感器盒(10),其特征在于， 所述塑料膜(31、 33)與所述塑料殼體(20)材料連接。
3. 如權利要求1或2所述的用于廢水分析的傳感器盒(10 )，其特征在 于，在所述傳感器電解液箱(40、 42)的開口內分別安置有流體可滲透支撐 結構(35),所述支撐結構(35)分別支承相關傳感元件(30、 32)的膜(31, 33 )。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的用于廢水分析的傳感器盒(10)， 其特征在于，所述殼體側壁(26)分別部分地形成所述電解液箱(40、 41、 42)的壁。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的用于廢水分析的傳感器盒(10)， 其特征在于，所述殼體側壁(26)呈杯狀，所述傳感元件(30、 32)被安置 在杯底壁(24)上。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的用于廢水分析的傳感器盒(10), 其特征在于，所述殼體(20)包括電-機械耦合結構(70)，利用該耦合結構 可將所述傳感器盒(10)耦合到安裝于地面上的固定裝置(12)的相應電-機械耦合結構(72)上。
7. 如權利要求6所述的用于廢水分析的傳感器盒(10)，其特征在于， 所述殼體側的耦合結構(70)具有密封元件(78、 86),使得兩個耦合結構(70、 72)可以不;參透流體的方式相互耦合。
8. 如權利要求1至7中任一項所述的用于廢水分析的傳感器盒(10)，其特征在于，所述殼體(20)支承溫度傳感器(36)。
9.如權利要求1至8中任一項所述的用于廢水分析的傳感器盒(10 ), 其特征在于，所述殼體(20)支承用于所述基準元件(56)的電流鑰匙元件 (34)。
全文摘要
本發明的廢水分析傳感器盒(10)為一次性使用的廢水分析傳感器盒，其具有液體不滲透的殼體(20)，該殼體包括至少一個電化學傳感元件(30、32)以及至少一個基準元件(56)。此外，殼體(20)包括傳感元件電解液箱(40、42)以及基準元件電解液箱(44)。傳感元件(30、32)的離子選擇膜(31、33)和殼體(20)由塑料構成。
文檔編號G01N27/403GK101151527SQ200680010347
公開日2008年3月26日 申請日期2006年3月30日 優先權日2005年4月8日
發明者安德烈亞斯·戈利茨, 約翰·R·伍德沃德, 羅爾夫·尤思曼 申請人:哈克蘭格有限責任公司
專業數控銑床產品供應商
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