专利名称:电化学传感器的制作方法
本发明是一种电化学测量装置，特别是一种用于在线测量PH值、氧化还原电位值等电化学参数的电化学传感器。
在工艺流程中，经常需要采用电化学传感器，在线测量所在体系的电化学参数。例如测量PH值，氧化还原电位值，选择性离子活度等。传统的方法是以指示电极和参比电极组成测量电池，安装在探头体内，构成电化学传感器，并浸入待测的体系中，国内外用于工艺流程的PH传感器多数采用这种结构形式。
中国实用新型专利85204611公开了一种由指示电极、参比电极和叶轮组件等构成的、可实现指示电极表面连续自清洗的电化学传感器。在这种装置中，指示电极和参比电极都安装在探头体内，再经探头体的上端与金属支承管螺纹连结。这种装置在诸如发酵过程的PH值在线测量中取得了很好的效果，但也存在的弊病首先是，探头体的材料选用聚砜、聚碳酸酯等工程塑料。这些材料内部应力分布不很均匀；另一方面，这些材料与支承管及指示电极的金属材料的热膨胀系数不同。这样，在诸如发酵工艺140℃左右高温蒸汽的作用下，或者因内部应力释放，或者因体积膨胀，往往造成探头体材料的破裂，使测量无法正常进行。其次，指示电极及参比电极都采用圆柱形，以环形密封圈侧压密封，在外力挤压下，参比电极的聚四氟乙烯杆身也易变形。这样，就会导致漏液，染菌等事故。第三，这种密封方式不便于电极的安装和更换。
本发明的目的是，取消传统的工程塑料探头体，提供一种结构简单，密封可靠，安装方便等优点，适于在高温体系中使用的新型电化学传感器。
本发明的目的是这样实现的，在支承管的侧边，焊接上或粘结上同种材料的侧管，将带有凸缘的指示电极固定其上，在支承管的底部，采用类似的方法，安装带有凸缘的参比电极。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
附图1是本发明的组装结构示意图。其中［10］是指示电极部分，［20］是温度补偿元件部分，［30］是参比电极部分。
附图2是本发明各部件的分立结构示意图。其中［40］是支承管，由金属或工程塑料管材构成，［16］是正侧管，它与支承管［40］为同种材料，并焊于其上或粘接其上。［14］是指示电极其外层以带有凸缘［14a］的绝缘材料包复，压紧螺母［13］将该指示电极［14］紧固在正侧管［16］中，复将环形密封圈［15］挤压在指示电极凸缘［14a］和正侧管［16］的内沿［16a］之间，起着密封作用，指示电极［14］的引线经支承管［40］引到传感器上端的接线柱上。叶轮［12］上嵌有刮片［12a］，小轴［11］穿过叶轮［12］，以螺纹连结在指示电极［14］的内衬套上。在工艺流程液流的驱动下，叶轮［12］绕小轴［11］旋转，使刮片［12a］不断清洗指示电极［14］的端面。
［21］是带有温度补偿元件的金属套管，它被压紧螺母［22］紧固在斜侧管［25］中，衬套［23］ 斜侧管内沿［25a］和密封圈［24］起着固定和密封的作用。
装在金属套管［21］内的温度补偿元件，优先选用的元件有铂电阻、铜电阻、热敏电阻、热敏二极管等。温度补偿元件的引线经过支承管［40］直接引到传感器上端的接线柱上。
［32］是杆身上带有凸缘［32a］的参比电极，压紧螺母［34］经压圈［33］将参比电极［32］紧固在支承管［40］的下端。密封圈［31］被挤压在参比电极的凸缘［32a］和支承管［40］的内沿［40a］之间，起着密封作用。参比电极［32］上的引线经支承管［40］直接引到传感器上端的接线柱上。
上述支承管［40］、正侧管［16］、斜侧管［25］应采用同种金属材料。优先选用的金属材料有不锈钢、碳钢、钛、铝、铜，或采用同种工程塑料，优先选用的工程塑料有聚丙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚碳酸酯、环氧玻璃钢等。
压紧螺母［13］、［22］、［34］的材料，可以是与支承管［40］、正侧管［16］、斜侧管［25］相同的金属材料；也可以是耐较高温度的工程塑料，如玻璃钢、聚砜、聚四氟乙烯、聚碳酸酯等。
本发明，不仅适合于以金属锑为指示电极的传感器，而且适合于以其它多种金属为指示电极的传感器。例如可适合于铋电极、钨电极、钼电极、铂电极、铱电极、金电极等。
本发明经适当的改进后，也适用于带有机械清洗装置的电化学传感器。
本发明从根本上解决了工程塑料探头体在高温下破裂的问题，密封方式简便可靠，能有效地解决了工艺流程中液体的泄漏问题；因为电极安装方法便于电极的更换，从而有利于现场的维护，操作。而且本发明使结构紧凑，灵便和结实耐用。
本发明用于抗生素发酵工艺中时。传感器借助法兰盘，固定在发酵罐的侧壁，在接近140℃的高温蒸汽作用下，传感器密封良好。在连续的PH在线测量中，传感器性能稳定，可靠。使用寿命长。
权利要求
1.一种电化学传感器，由指示电极[14]，参比电极[32]和叶轮[12]等构成，其特征是，正侧管[16]直接焊接或粘结在支承管[40]上，指示电极[14]的外层带有凸缘[14a]，参比电极杆身上带有凸缘[32a]，凸缘[14a]在压紧螺母[13]的作用下，将环形密封圈[15]挤压在指示电极凸缘[14a]和正侧管[16]的内沿[16a]之间，凸缘[32a]在压紧螺母[34]和压圈[33]的作用下，将密封圈[31]挤压在参比电极凸缘[32a]和支承管[40]的内沿[40a]之间。
2.根据权利要求
1所说的电化学传感器，特征是支承管［40］和正侧管［16］采用同种金属材料，优先选用的金属材料有不锈钢、碳钢、钛、铝、铜或同种工程材料，优先选用的工程塑料有聚丙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚碳酸酯、环氧玻璃钢。
3.根据权利要求
1所说的电化学传感器，特征是压紧螺母［13］和压紧螺母［34］的材料，可以是与支承管［40］相同的金属材料，也可以是玻璃钢、聚砜、聚四氟乙烯、聚碳酸酯等工程塑料。
专利摘要
一种电化学传感器，它能用于在线测量工艺流程电化学参数，其特征是，取消了工程塑料探头体，并采用了具有凸缘的电极结构，电极或其它元件通过侧管或下端管口直接与支承管相接。这种结构使传感器的密封更为可靠，更能适合于在高温体系中应用。
文档编号G01D5/00GK87208727SQ87208727
公开日1988年4月13日 申请日期1987年6月4日
发明者王彬, 吴源陶, 周一, 施国治 申请人:核工业部北京第五研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan