专利名称：用于测量探头的浸入管的制作方法
技术领域：
作为测量探头的容座的浸入管成为测量探头壳体的一部分。
背景技术：
测量探头用于测定介质的各种化学和/或物理参数，例如不同物质的浓度、介质的PH值或浊度。这种测量探头通常具有例如由玻璃或塑料制成的细长主体，在主体的端部设有传感元件。为了保护测量探头不被损坏，在技术设备中操作的测量探头通常布置在测量探头壳体中。已知现有技术的状况包括带有或不带有处理腔的固定探头壳体以及可回缩探头壳体。
此外，带有浸入管的测量探头壳体是已知的，其具有穿孔保护篮，在操作过程中，测量探头的传感元件位于该保护篮内。保护篮终止于面向介质的插塞处。所述插塞代表一重要的安全特征，因为其允许容纳介质的容器相对于周围环境密封，即使在浸入管从介质中回缩时也是如此，并且在采用带有处理腔的可回缩探头壳体的情况下，所述插塞允许传感元件被清洁、校准和/或调节，而不会产生处理介质从测量探头的壳体泄漏到处理介质中的问题，或者处理介质进入测量探头的壳体中的问题。
根据应用领域，需要不同特性的测量探头壳体或者在壳体内安装浸入管。特别是在制药工业、食品工业和/或生物技术领域的应用中，期望卫生的测量探头壳体，其通过设计可防止病菌和/或细菌以及处理介质的残留物粘附到内部或表面上，但同时还应当安全和易于操作。
已经发现，即使在采用可消毒材料如不锈钢或特定的聚合物如特氟隆时，仍然有可能由于设计结构的问题使病菌、细菌和/或处理介质的残留物粘附或积聚到浸入管上，特别是积聚到保护篮上、保护篮和测量探头之间的密封件上和/或密封件的基座上。在技术要求苛刻的制造过程中，浸入管上或内部会形成凹坑和/或缝隙，这些凹坑和/或缝隙的形成促进了积聚或粘附。
EP 1 281 958 A2中公开了一种用于浸入管的特定形状匹配密封件，其中所述浸入管不带安全插塞，而带有在面向介质的端部处开口的保护篮。在将测量探头插入后，该形状匹配密封件在开口中形成压力配合，并密封测量探头壳体的内部空间，而不会相对于处理介质留下间隙。尽管该文献公开的浸入管确保了处理空间或处理介质和测量探头壳体的内部空间之间的无间隙密封，但其存在如下缺陷，即在将测量探头从壳体中取出时，处理介质可能通过壳体泄漏出来，或者在处理过程中传感元件有可能受到通过终端开口进入到保护篮内的颗粒或污染物的损坏或破坏。
EP 1 281 958 A2公开了一种用于浸入管的特定类型的模制密封件，其中所述浸入管不带安全插塞，而带有在面向介质的端部处开口的保护篮。在将测量探头插入后，该模制密封件在开口中形成压力配合，并且在测量探头壳体的内部和处理介质之间形成无间隙密封。所公开的浸入管确实在测量探头壳体和处理介质之间形成了无间隙密封，但是当将测量探头从测量探头壳体中取出时，介质会通过测量探头壳体从处理空间泄漏出来，或者传感元件有可能受到通过终端开口进入到保护篮内的颗粒或污染物的损坏或破坏。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种安全并卫生的浸入管以及其内布置浸入管的测量探头壳体。
一种用作测量探头的容座的浸入管包括套筒和基本整体式端件，其中所述测量探头的端部设有传感元件。所述端件包括插塞、连接件、以及设置在插塞和连接件之间的保护篮。端件可借助于连接件与套筒相连，其中所述连接件具有相对于保护篮的内径增大的内径。具有不同内径的这些元件之间的过渡部分被构造成环形凸缘或台阶，其可作为用于已知密封装置如O形环密封件的基座和/或可被设计成弹性密封唇。
保护篮具有至少一个贯穿开口，所述至少一个贯穿开口垂直于浸入管的纵轴设置，由此使得在操作过程中测量介质可与将布置在保护篮内的传感元件接触。
浸入管的特点在于，在操作过程中暴露于测量介质中的表面和边缘、特别是保护篮的表面和边缘是平滑(或光滑)的并被倒圆。
此外，保护篮的邻接插塞的内表面可在至少一个向外方向上构造有向下的斜面，以便在操作过程中进入到保护篮内的测量介质能够快速通过保护篮，并且在将测量探头壳体从介质处移开时测量介质能够快速流出，而不会使介质残留物积聚在保护篮中。
将浸入管基本上构造成两部分的优点在于整体式端件和特别是保护篮可以通过简单、现有的工艺生产，并且消除了进行复杂底切的需要，而这种复杂的底切在以前的设计中经常是必需的，以提供用于密封装置的基座。此外，由于保护篮和连接件可被设计出来并通过从连接件的侧面进行机加工直接形成于端件中，还消除了随后进行的插塞的插入和/或附连步骤。另外，所述倒圆、平滑的表面和边缘防止了病菌、细菌和介质残留物的粘附和/或积聚。
根据本发明的浸入管的特点在于套筒和端件之间的连接部优选为例如通过焊接形成的整体材料连接部。套筒和端件之间的整体材料连接部对于确保套筒稳定和不渗漏相当重要。该整体材料连接部与浸入管所采用的材料相匹配，并可通过例如焊接、粘结、钎焊或者浇注或喷涂形成。
在一实施例中，面向端件的套筒的端部的外径约等于连接件的内径，因此套筒可插入连接件中。优选地，不与连接件接触的套筒的一部分具有增大的外径，从而在将浸入管组装后，其具有基本均一的外径。
套筒端部可以这样的方式布置在连接件中，即在浸入管的内部形成用于密封装置的环形基座，该环形基座的一侧由连接件和保护篮之间的环形台阶限定，其另一侧由套筒端部限定。
在一优选实施例中，面向端件的套筒端部具有增大的内径，所述内径约等于连接件的内径。在装配好的浸入管中，套筒端部和连接件的端部彼此直接毗连。为了稳定性并形成用于密封装置的基座，可以在连接件中和毗连的套筒端部中以如下方式设置一外径约等于连接件的内径的内部套筒，以使得在端件中的内部套筒和台阶之间形成用于密封装置的基座。内部套筒还可用作连接辅助件以及用作稳定装置和/或用于密封端件和套筒之间的接缝。
在另一实施例中，测量探头壳体具有环形密封唇，该环形密封唇的自由端被成形为尖锐边缘。当测量探头被安装到浸入管中时，密封唇优选以间隙角α＞0°测量探头相会。
在另一实施例中，测量探头壳体包括密封装置和密封唇。这种构造特别有利，因为密封唇可用作第二密封件和/或用作擦拭器，从而在将测量探头从测量探头壳体中取出时和/或在测量探头回缩到处理腔时，可利用密封唇擦拭掉粘附在探头上的介质。
一种探头壳体，其包括根据本发明的浸入管和以允许更换探头的方式设置在浸入管中的测量探头。该测量探头壳体可以被构造成固定壳体或可回缩(回缩式)壳体。
下面结合图1至图7对浸入管和带有浸入管的测量探头的若干实施例进行说明，其中同样的部件用相同的附图标记表示，其中图1表示布置在容器中的带有浸入管的测量探头壳体的剖面图；图2表示从侧面看到的带有套筒和端件的浸入管的剖面图，其中所述套筒和端件借助于内部套筒相连；图3表示从侧面看到的带有套筒和端件的浸入管的剖面图，其中所述套筒和端件直接相连；图4a示出了带有第一保护篮的端件的三维视图；图4b示出了从侧面看到的图4a所示端件的剖面图；图4c示出了图4b的细节的剖面图；图5a示出了带有另一保护篮的端件的三维视图；图5b示出了图5a所示端件的侧视图；图5c示出了从侧面看到的图5a所示端件的剖面图；图6示出了从侧面看到的其上形成有密封唇的端件的剖面图；图7示出了从侧面看到的浸入管的剖面图，其中该浸入管带有形成于端件上的密封唇和另一密封装置。
具体实施例方式
图1示意性地示出了一布置在容器内的固定(或静态)测量探头壳体的剖面图。为了指示容器，附图中仅示出了带有连接插座(接线插座)3的容器壁2的一部分。容器例如可以为管道、反应容器或任何其它容器。容器中容纳测量介质4，测量探头5浸入于测量介质中，且该测量探头设置在测量探头壳体1内。这里仅仅可见的测量探头5的部分为位于所述测量探头的端部的传感元件。
测量探头壳体1由工艺连接器6构成，所述工艺连接器6可通过适宜的装置如夹子或联接器与位于容器上的连接插座3相连。已知现有技术中包括多种处理耦合器，特别是卫生的耦合器，例如Vanrivent-，TriClamp-或牛奶管道耦合器，因此不再对该耦合连接进一步详细说明。
手柄7设置在工艺连接器6上且位于容器外部，除了其它功能外，其包含操作测量探头5所需的电子器件。细长罩壳8位于工艺连接器6的下面并因此位于容器内部，其属于测量探头壳体1并容纳浸入管9和测量探头5。作为例子，图1示出了一固定测量探头壳体1，但是也可以通过可回缩探头壳体实现类似的布置。可回缩探头被设计成也允许在操作过程中更换测量探头。
在浸入管9的面向测量介质4的端部处具有穿孔保护篮11和实心插塞10。保护篮11被设计成在操作过程中容纳测量探头5的传感元件，从而使得传感元件可与测量介质4接触。
图1所示的固定测量探头壳体的设计结构基本上代表现有技术中已知的探头壳体。除固定探头壳体外，还可以采用已知的可回缩壳体，其允许容纳在其内部的浸入管9和测量探头5从容器中拉回，例如拉入到处理腔和/或校准腔中，其中在拉入腔和/处理腔中，可独立于测量介质4使用适宜的处理介质对测量探头5进行冲洗，或者对测量探头5进行校准和/或调节。对于处理介质而言，可以采用液体和气体，此外特别是为了尽可能地除去处理介质的残留物，例如还可以对处理腔抽真空。尤其是对可回缩探头壳体而言，位于浸入管9的端部的插塞10相当重要，因为当浸入管9被拉回时，插塞10能够安全地封闭可回缩探头壳体的罩壳8，从而可防止可回缩探头壳体、容器和周围环境之间的任何介质交换。
图2示出了根据本发明的浸入管的一部分，其带有套筒12、端件13和用作连接辅助件的内部套筒14。通常被设计成单独部件(整体件)的端件13主要具有连接件15、与连接件15相连的保护篮111和位于端部的实心插塞110。本实施例中的保护篮主要由在连接件15和插塞110之间延伸的三个材料连接件形成。
通过使套筒12的长度与测量探头的长度相适应，可以很容易地使浸入管与所使用的测量探头的尺寸相匹配。已知的测量探头具有120mm的长度、在225mm和425mm之间的长度以及其它长度。测量探头的外径通常被标准化，以便不同长度的均一套筒12可以连接到适宜的端件上。浸入管的这种模块式设计使得其生产得以简化和优化。
保护篮111具有至少一个贯穿开口16以及向着外部向下倾斜的斜面17。这种设计的保护篮主要用于与诸如浊度传感器或光学气体传感器之类的光学传感器结合，稍后将结合图5a至5d进行详细说明。
与保护篮111相比，连接件15具有增大的内径，从而形成一环形台阶18。套筒12在其面向端件13的端部处类似地具有增大的内径，该内径大体上等于连接件15的内径。
具有增大内径的部分、连接件15和套筒12的端部18形成用于内部套筒14的基座，该基座的外径与连接件15的内径相匹配，并且该基座的内径等于套筒12的其余部分和保护篮111的内径。内部套筒14稍短于基座的长度尺寸，因此在面向端件13的端部处留出另一支座空间20，该支座空间20由台阶18和内部套筒14限界，并用于保持密封装置21，特别是O形环。
密封装置21相对于在操作过程中流过保护篮的测量介质密封浸入管的内部。
连接件15的自由端和浸入管19的端部彼此直接毗连，并且通过适宜的工艺如焊接彼此成一体地连接。内部套筒14用于加强浸入管的管壁，并且还作为连接装置，以使套筒12简单地与端件13相连。内部套筒14进一步相对于浸入管的内部密封套筒终端19和连接件15之间的接缝。
图3示出了浸入管的又一实施例，该浸入管由端件13和套筒112构成。所述端件13与图2所示的端件基本相同，因此不再对其详细说明，只是端件的插塞210长于图2所示的插塞。
套筒112具有均一的内径。为了将套筒112与连接件15相连，套筒112的端部22具有减小的外径，因此在外部形成一环形台阶23。套筒端部22的外径基本上等于连接件15的内径，因此连接件15可接纳套筒端部22。连接件15的自由端与台阶23毗连。具有减小直径的套筒端部22的长度稍短于连接件15的长度，因此在套筒端部22和台阶18之间形成一用于密封装置21的基座120。通过针对所使用材料适当选定的工艺将套筒端部22和连接件15成一体地相连。
图2和图3所示的浸入管均具有位于端件和套筒之间的整体连接部。这种带有数个部件的设计方案特别是允许以非常精确和简单的方式生产出用于密封装置的基座，例如通过对套筒和端件进行适宜的机加工，而无需如带有插塞的已知浸入管那样进行复杂的底切。
图4至图6示出了端件的不同实施例的详细视图。图4a至4c示出了设计成例如适用于pH测量探头的端件，图5a至5c示出了设计成例如适用于浊度传感器的端件。图6示出了其上形成有环形弹性密封唇的端件。在下文中，通过共同的描述很大程度地覆盖了图4a至4c所示的情形，并且也适用于图5a至5c。可独立于套筒单独生产端件。由于相对于浸入管的整个长度连接件较短，因此能够以简单的工艺生产出高精度的保护篮，并且所有边缘可最优地被倒圆。此外，可以使端件呈整体式设计，这样便避免了连接和/或装配插塞的后续步骤，也避免了由此带来的浸入管的管壁和插塞之间出现的不定间隙。取决于应用场合，可以将插塞设计成具有不同的长度。
图4a示出了整体式设计的端件的三维视图。该端件具有插塞310、与插塞310相连的保护篮211以及与保护篮211相连的连接件15。
这里示出的保护篮211具有三个贯穿开口116，它们被布置成垂直于浸入管的纵轴，并且彼此之间等距离地隔开。所述贯穿开口116基本上为椭圆形且具有倒圆的边缘(也参见图4c)。
插塞310邻接保护篮211，邻接表面24为轻微的穹顶形，并且向着外部倾斜，因此进入保护篮中的测量介质可容易地流出和/或流过保护篮，且不会在保护篮内聚集和/或形成沉淀。除了穹顶形弯曲之外，所述邻接表面向着外部更陡地向下倾斜的排出管口25，该排出管口25布置在贯穿开口116的中间。保护篮211中的所有拐角和边缘均被倒圆，因此测量介质不会粘附或形成沉淀，由此例如显著减少了细菌生长或其它沉淀现象的发生。
连接件15与保护篮211相比也具有增大的内径，并且可通过整体材料连接部(参见图1至图3)与套筒接合。
图4b的剖面图中清晰地示出了连接件15和保护篮211的不同内径。该视图还示出了形成于连接件15和保护篮211之间的环形台阶18。所述台阶18代表用于密封装置的基座的一部分(参见图2和图3)。
图4c表示图4b中的放大细节，并示出了位于插塞310的附近的贯穿开口116的倒圆拐角。
图5a表示图2和图3中已经示出的端件的三维视图，其中插塞410具有不同的长度。该例子中的保护篮111具有3个贯穿开口16，26，它们垂直于浸入管的轴线布置。开口26呈椭圆形，其长轴几乎占据了保护篮111的整个长度。通过贯穿开口26可看到朝着贯穿开口26并朝向外部向下倾斜的斜面17。其它贯穿开口16也同样呈椭圆形，并且被设计成稍小于该贯穿开口26。
图5b示出了图5a所示端件的侧视图，并且图5c示出了同一端件的剖面图。图5b中还可再次看到连接件15和保护篮111之间的环形台阶18。
图4和图5所示的端件可以具有图2或图3所示的连接件，并且也可通过它们与套筒相连。
通过随后使套筒和端件相连，带有插塞的浸入管的制造工艺显著简化，因为这样可以形成整体或单块式端件。可以按照不同型式制造出带有倒圆边缘的复杂保护篮111，而且可以仅仅通过套筒和端件之间的连接部形成用于密封装置的基座，因此避免了复杂的底切和不定间隙。
图6示出了带有环形密封唇27的端件，该环形密封唇27形成于连接件15和保护篮21之间的过渡部分处。如果端件由聚合体材料构成，例如由特氟隆(Teflon)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)或PP(聚丙烯)构成，则本实施例将是非常有利的。在这种情况下，在制造过程中，端件和密封唇27可直接由单一部件形成。当测量探头被安装到浸入管中时，密封唇27被紧紧地压靠着测量探头21的本体，从而相对于保护篮和测量介质密封套筒的内部。根据卫生保健应用的需要，为了确保密封唇27在浸入管和测量探头之间形成充分的紧密接触，有利的是，将密封唇27设计成使其终止于一尖锐边缘，以尖锐的边缘角β终止。此外，密封唇27以间隙角α与测量探头相会，该间隙角α应当始终大于0°，因此当测量探头就位时，尖锐边缘始终紧密地抵靠着测量探头的主体。这样设置的目的是为了避免在测量探头主体和密封唇之间形成环形间隙的可能性，其中沉淀物可能粘附在该环形间隙中。这种端件可与图2和图3所示的任一种套筒相连。如果采用内部套筒，该内部套筒可以被构造成准确地装配到形成于套筒和连接件之间的支座空间中。
图7示出了带有端件113的浸入管，所述端件113配备有密封唇27和另一密封装置21。该密封唇27具有与图6所示密封唇基本相同的特征，并被布置在面向保护篮21的端部处的连接件21 5的内圆周周围。在所述密封唇27上方(相对于附图)，连接件215具有一台阶118，其形成用于密封装置21的基座220的一部分。所述用于密封装置21的基座220基本上等同于图3所示的基座。图7所示实施例的优点在于，与端件113成一体地连接的呈密封唇27形式的密封装置由可互换的密封装置21进行补充。因此，浸入管的内部以及由此测量探头被双重保护，以防止介质渗透。此外，本实施例中的密封唇27可用作擦拭器，因此当将测量探头从探头壳体中取出时和/或特别是在可回缩电枢中当测量探头回缩到处理腔中时，可以擦拭粘附在测量探头上的介质。
除了所描述和图示的实施例外，还可以设计带有现有技术中的不同保护篮的端件。这里图示的实施例中的端件和套筒可以彼此相连，其中图6和图7所示类型的端件和套筒特别适用于由聚合物材料制成的浸入管。根据将与连接件相连的套筒端部的设计，可以采用内部套筒，或者也可以使套筒与端件直接相连。
附图标记列表1 测量探头壳体2 容器壁3 连接插座4 测量介质5 测量探头6 工艺连接器7 手柄
8 罩壳9 浸入管10，110，210，310，410 插塞11，111，211 保护篮12，112 套筒13，113 端件14 内部套筒15，115，215 连接件16，116 贯穿开口17 斜面18，118 台阶19 套筒端部20，120，220 基座，支座空间21 密封装置22 套筒端部23 台阶24 邻接表面25 排出管口26 贯穿开口27 密封唇
权利要求
1.一种用于测量探头的浸入管，其中在所述测量探头中，传感元件(5)设置在所述测量探头的端部，所述浸入管包括套筒(12，112)和端件(13，113)；其中所述端件(13，113)包括插塞(10，110，210，310，410)、连接件(15，115，215)、以及设置在所述插塞(10，110，210，310，410)和所述连接件(15，115，215)之间的保护篮(11，111，211)；其中所述连接件(15，115，215)用于将所述端件(13，113)与所述套筒(12，112)相连，并具有相对于所述保护篮(11，111，211)的内径增大的内径，所述增大的内径终止于一环形内部台阶(18，118)处；其中所述保护篮(11，111，211)具有垂直于所述浸入管的纵轴设置的至少一个贯穿开口(16，116)，由此使得在操作过程中位于所述保护篮(11，111，211)中的传感元件(5)可与测量介质(4)直接接触；其中在操作过程中暴露于测量介质(4)中的浸入管的所有表面和边缘是平滑的并被倒圆。
2.如权利要求1所述的浸入管，其特征在于，邻接所述插塞(10，110，210，310，410)的所述保护篮(11，111，211)的内表面被成形为在至少一个方向上朝向外部向下倾斜。
3.如权利要求1所述的浸入管，其特征在于，所述环形台阶(18，118)作为用于密封装置(21)的基座。
4.如权利要求1所述的浸入管，其特征在于，所述环形台阶(18，118)被构造成环形密封唇(27)。
5.如权利要求1所述的浸入管，其特征在于，所述套筒(12，112)和所述端件(13，113)通过一整体材料连接部接合。
6.如权利要求1所述的浸入管，其特征在于，所述套筒(112)具有面向所述端件(13)的套筒端部(22)，所述套筒端部(22)的外径基本上等于所述连接件(15，115，215)的内径。
7.如权利要求6所述的浸入管，其特征在于，面向所述端件(13)的所述套筒端部(22)的边缘和所述连接件(115，215)中的内部环形台阶共同形成用于密封装置(21)的基座。
8.如权利要求1所述的浸入管，其特征在于，所述套筒(12)具有面向所述端件(13)的套筒端部(19)，与背离所述端件(13)的所述套筒(12)的一部分相比，所述套筒端部(19)的内径增大，并且所述增大的内径约等于所述连接件(15)的内径。
9.如权利要求8所述的浸入管，其特征在于，所述浸入管包括内部套筒(14)，所述内部套筒(14)被布置成部分地位于所述套筒端部(19)的内部，并且部分地位于所述连接件(15)的内部。
10.如权利要求9所述的浸入管，其特征在于，面向所述端件(13)的所述内部套筒(14)的边缘和所述连接件(15)中的内部环形台阶(18)共同形成用于密封装置(21)的基座(20)。
11.如权利要求4所述的浸入管，其特征在于，所述环形密封唇(27)的自由端被构造成尖锐边缘，并且所述环形密封唇(27)以间隙角α＞0°与座落于所述浸入管中的测量探头相会。
12.一种测量探头壳体，其带有如权利要求1所述的浸入管和可互换地布置在所述浸入管中的测量探头。
全文摘要
一种用于测量探头的浸入管，其中在该测量探头中，传感元件设置在测量探头的端部，该浸入管具有套筒和端件。该端件主要包括插塞、连接件以及设置在插塞和连接件之间的保护篮。连接件将端件与套筒相连，并具有相对于保护篮的内径增大的内径。具有增大内径的部分终止于一环形内部台阶处，该台阶可作为用于密封装置的基座和/或被构造成环形密封唇。保护篮具有垂直于浸入管的纵轴设置的至少一个贯穿开口，由此使得在操作过程中位于保护篮内的传感元件可与测量介质直接接触。在操作过程中暴露于测量介质中的浸入管的所有表面和边缘是平滑的并被倒圆。
文档编号G01N27/28GK101093209SQ20071011191
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月20日 优先权日2006年6月23日
发明者M·托特维茨, D·卡德拉斯 申请人:梅特勒-托利多公开股份有限公司