CN101435791A - 用于电化学传感器的电解液筒部件 - Google Patents

Abstract

用于电化学传感器的筒部件，该筒部件包括：筒(2)，所述筒(2)预填充有电解液并包括第二端(6)、由选择性透过隔膜(7)封闭的第一端、和用于固定至所述电化学传感器(24)的装置(11)；支撑元件(3)，将所述筒(2)可拆卸地固定至支撑元件(3)；用于封闭所述筒(2)第二端(6)的装置(4，20)，这些封闭装置(4，20)能够由使用者打开以将所述筒(2)固定至所述电化学传感器(24)以及从所述支撑元件(3)拆开。

Description

用于电化学传感器的电解液筒部件

技术领域

本发明涉及电化学传感器领域。这种传感器被用于检测流体样品中物质的存在和测量在流体样品中所检测到的物质的量。具体地，电化学传感器用于测量气体如氧气、氢气或臭氧在液体或气体混合物中的分压或浓度。

背景技术

通常，电化学传感器包括极化电极(阳极和阴极)，其中的一个电极在传感器的一端凸出，其中它紧靠可选择性地允许待检测物质透过的隔膜，即，所述隔膜允许所述物质通过，但不允许或仅允许少量待分析流体中其它物质通过。隔膜封闭了容纳传感器末端的凹处，并且用电解液充满凹处。电解液膜被插在所述凸出电极和隔膜之间。另一电极也与电解液接触。隔膜外表面与待检测的流体样品接触。待检测物质在隔膜两侧压差的作用下扩散通过隔膜，并参与在电极间产生电流的电化学反应。电流强度是流体中所述物质的量的函数。

这种电化学传感器需要经常维护。电解液和隔膜实际上会随时间退化，因此必须定期更换。当更换电解液时，使用者必须特别小心以避免他的/她的皮肤与电解液有任何接触。后者实际上是腐蚀性产品。因此，电解液从供应瓶至所述传感器凹处的转移操作是棘手的。

发明内容

本发明目标是为电化学传感器装备筒部件，这将显著降低与电解液更换相关的使用者健康的危险。

为此目的，提出了用于电化学传感器的筒部件，其包括：

筒，所述筒预填充有电解液并包括第二端、由选择性透过隔膜封闭的第一端、和用于固定至电化学传感器的装置，

支撑元件，筒可拆卸地固定至该支撑元件，

用于将筒的第二端封闭的装置，使用者能够将这些封闭装置打开以将筒固定至电化学传感器以及将筒从支撑元件分离。

根据本发明的筒部件使使用者可以将筒安装到电化学传感器上，而不用将电解液从电解液瓶转移到筒中。支撑元件帮助将筒安装到电化学传感器上，并避免使用者和筒之间的直接接触。

在优选实施方式中，支撑元件是完全容纳筒的容器。可以提供盖子以将这种容器封闭。

有利的是，支撑元件包含用于接收将筒固定至电化学传感器期间从筒溢出的过量电解液的空间。

可用以下方式安置筒部件：即，通过施用第一夹紧扭矩将筒固定至支撑元件，并且通过施用第二夹紧扭矩将筒固定至电化学传感器，第二夹紧扭矩的值必须与第一夹紧扭矩的值基本相等。

为此目的，可用以下方式安置筒部件：

用于固定至电化学传感器的所述装置包括第一螺纹，

筒包括与支撑元件的相应螺纹配合的第二螺纹，以及

第一和第二螺纹的螺旋方向(pitches)是相反的。

筒的第一端可包括由隔膜保持在凹槽中的垫片，这个垫片被支撑元件的表面压住。

筒的第二端可以包括位于凹槽中并由封闭装置压住的垫片。

优选地，支撑元件包括在隔膜外表面施加压力的弹性元件。也可以提供与所述封闭装置连接并紧靠隔膜内表面以抵抗弹性元件作用的元件，以使隔膜保持在基本不变形的状态。

本发明还涉及包括如上述筒部件和电化学传感器的组件。

这种组件可以包括能至少容纳筒的防护套，在将防护套固定至电化学传感器之后，这个防护套使筒体避开待分析的样品。

有利的是，防护套包括保护元件，该保护元件用于压缩所述由隔膜保持在凹槽中的垫片。

附图说明

在阅读下面提供的详细说明并参见附图之后，本发明其它特性和优点将变得显而易见，其中：

图1是本发明筒部件的轴向剖视图，以及

图2至图6是显示将图1筒部件中所含的筒安装至电化学传感器的连续步骤的轴向剖视图。

具体实施方式

参见图1和2，本发明用于电化学传感器的筒部件1包括置于由盖子4封闭的容器3中的筒2。

筒2包括一般为圆柱形或圆锥形且在轴向端6开口的中空筒体5，以及封闭筒体5另一轴向端的隔膜7。隔膜7可选择性地允许待检测的物质如气体通过。对筒体5外围施加压力的环8将隔膜7固定至筒体。筒体5末端(隔膜7位于此处)包括凹槽，在凹槽中提供O形环形式的垫片9。垫片9由隔膜7保持在凹槽中。在所示例子中的另一个环形垫片10被安置在筒体5的开口端6中所开的凹槽中。在接近开口端6的筒体5的内表面中制造螺纹11。在接近隔膜7的筒体5的外表面中制造另一螺纹12。螺纹11和12的螺旋方向是相反的。筒2部分地填充有一定量的电解液2a。

容器3用作筒2的支撑体、储存装置和安装工具。容器3包括第一凹处，筒2被螺合到第一凹处中，并且第一凹处与容器3和筒2的公共轴线A具有相同的轴线。这个凹处通过与筒2的外螺纹12配合的带螺纹的圆柱形表面13和向开口端6变宽的截头圆锥形表面14限定。在容器3底部的方向上用截头圆锥形表面14将筒2轴向封锁，垫片9紧靠筒2并被压缩。容器3的高度(即，它在轴A方向上的尺寸)是足够高的，使容器3能够超过筒体5的开口端6的高度，或者换句话说，使筒2能够完全包含在容器3中。在轴向上将空的环形圆柱形空间15限定在筒体5的开口端6和带螺纹的表面13之间，且在径向上将空的环形圆柱形空间15限定在筒2和容器3之间。

此外，容器3在接近底部的位置包括与第一凹处相通的第二凹处16。第二凹处16具有圆柱形或圆锥形，并且填充有弹性衬垫17，所述弹性衬垫17例如由泡沫材料构成。衬垫17向隔膜7外表面施加压力，即，表面向筒2的外部鼓起，以拉伸隔膜7，如图2中所示。

将嵌入物18置于容器3和筒2内部。嵌入物18包括沿轴A延伸且在两端终止于端板20和21的细长区段19。细长区段19和端板20，21彼此刚性连接。嵌入物18可以由单件构成，如例子中所示。尺寸小于端板20的端板21紧靠隔膜7的内表面，并且反抗弹性衬垫17施加的力，以使隔膜7保持在基本不变形的状态(图1)。端板20通过堵塞和紧靠筒体5的开口端6并通过压缩垫片10封闭筒2。

借助于挤压端板20外表面的盖子4将嵌入物18保持在它的轴向位置，如图1中所示，抵抗弹性衬垫17的作用。通过盖子4的内螺纹22和在容器3外围制造的螺纹23之间的配合将盖子4螺合至容器3。

截头圆锥形表面14和端板20导致的垫片9、10的压缩，可以使筒2保持高度密封，防止电解液从筒2漏出。此外，借助于端板21的作用使隔膜7不变形保护了隔膜7。实际上，没有嵌入物18和它的端板21时，衬垫17所施加的持续的作用能够使隔膜7在一定时间之后永久变形。

因此可以看出，本发明筒部件1包括预填充有电解液的筒2。容器3、盖子4和嵌入物18使筒2得到长期的保护，没有隔膜7退化或电解液2a漏出的危险。而且，从下面可以清楚地看出，由于筒2由制造者预填充，为优化电化学传感器的功能，可以限定在筒2中电解液2a的量。

在图2至6中示意性地和部分地表示了电化学传感器(筒2安装在电化学传感器上)，其中用标号24表示电化学传感器。这种传感器24包括具有端面26的头部25，从端面26伸出一个或几个电极，即，极化测量电极(阳极或阴极，依据待检测物质而定)，和任选的围绕测量电极的屏蔽电极。此外，传感器24包括第二极化电极(阳极或阴极，依据待检测物质而定)。这些电极本身是已知的，没有在图中表示出来。可用本身已知的方法将纤维素片置于测量电极和第二极化电极之间筒2的隔膜7上，以阻挡来自第二极化电极的银离子的迁移。在传感器24的头部25的外围制造螺纹27。这个螺纹27意图与筒2的内螺纹11配合。

下面将参见图2至6描述将筒2固定至传感器24的方式。

首先，将盖子4和嵌入物18移开，以打开容器3和筒2(图2)。然后，将电化学传感器24的头部25引入筒2，并通过螺纹11和27(图3)的配合螺合到筒2中。在螺合时，多余的电解液经开口端6并通过螺纹11、27从筒2排出，以进入容器3的壁和筒2之间的环形空间15。可以穿过筒体5的壁提供用阀关闭并与空间15相通的通道(未示出)以促进多余电解液的排出。将传感器的头部25向下螺合到筒2中，直到传感器的肩部28抵靠筒2的开口端6同时压缩垫片10(图4)。这时，筒2被传感器24紧紧封闭。此外，在传感器24和筒2之间的内空间29完全充满电解液，换句话说，筒2的内部不再含任何空气，对于传感器24的良好运行，这是重要条件。这时，传感器24的端面26向隔膜7的内表面施加压力，导致隔膜7被弹性衬垫17的压缩拉伸。尽管在图4中没有示出，但是在传感器24端面26的一个或多个电极和隔膜7之间存在电解液膜。弹性衬垫17施加的压力保证隔膜7挤压所述电极(电极液膜位于它们之间)。传感器24的第二极化电极也与电解液接触。

由于螺纹11和27的螺旋方向与螺纹12和13的相反，在传感器24螺合到筒2中的方向上施加至传感器24的另外的扭矩将使筒2从容器3旋开(见图5)。一方面，这能够使筒2以对于使用者而言容易和安全的方式从容器3移除，另一方面，得到筒2在传感器24上的夹紧扭矩(由使用者产生)，这个扭矩必须等于确定值，即，等于筒2在容器3中的夹紧扭矩(这个扭矩由筒部件1的制造者产生)。因此可以保证筒2可靠地固定至传感器24上。

在图5中说明的步骤后，将含过量电解液的容器3丢弃。将传感器24，或至少筒2引入防护套30(例如由金属制成)中，从而可以将组成筒体5和更广泛地除了隔膜7之外筒2的所有组成部分的材料与待分析的样品隔离开(图6)。因此，传感器24没有物质能够积聚并引起微生物发育的角落。例如使用夹紧环(未示出)将套30固定至传感器24。套30包括内环形凸缘31，所述凸缘31压缩垫片9以保证筒2的紧密性。如图6中所述的传感器24易于使用。当需要时，通过移除防护套30并旋开筒2，例如在与容器3相同或相似的工具的帮助下，可以容易地将筒2从传感器24卸下。

Claims (13)

1.一种用于电化学传感器的筒部件，其包括：

筒(2)，所述筒(2)预填充有电解液并包括第二端(6)、由选择性透过隔膜(7)封闭的第一端、和用于固定至电化学传感器(24)的装置(11)，

支撑元件(3)，所述筒(2)可拆卸地固定至所述支撑元件(3)，

用于封闭筒(2)的第二端(6)的装置(4，20)，这些封闭装置(4，20)能够由使用者打开，以使所述筒(2)固定至电化学传感器(24)以及从所述支撑元件(3)卸下。

2.如权利要求1所述的筒部件，其特征在于，所述支撑元件(3)是完全包含筒(2)的容器。

3.如权利要求2所述的筒部件，其特征在于，包括用于封闭容器(3)的盖子(4)。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的筒部件，其特征在于，所述支撑元件(3)包括空间(15)，所述空间(15)用于在将所述筒(2)固定至所述电化学传感器(24)期间接收来自所述筒(2)的过量电解液。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的筒部件，其特征在于，所述筒部件被设置成使得通过施用第一夹紧扭矩将所述筒(2)固定至所述支撑元件(3)，并通过施用第二夹紧扭矩将所述筒(2)固定至所述电化学传感器(24)，第二夹紧扭矩的值必须基本等于第一夹紧扭矩的值。

6.如权利要求5所述的筒部件，其特征在于，

所述用于固定至电化学传感器(24)的装置包括第一螺纹(11)，

所述筒(2)包括第二螺纹(12)，所述第二螺纹(12)与相应的所述支撑元件(3)的螺纹(13)配合，以及

所述第一和第二螺纹(11，12)的螺旋方向是相反的。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的筒部件，其特征在于，所述筒(2)的第一端包括由所述隔膜(7)保持在凹槽中的垫片(9)，这个垫片(9)被所述支撑元件(3)的表面(14)压缩。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的筒部件，其特征在于，所述筒(2)的第二端(6)包括垫片(10)，所述垫片(10)位于凹槽中并被所述封闭装置(20)压缩。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的筒部件，其特征在于，所述支撑元件(3)包括将压力施加到所述隔膜(7)外表面上的弹性元件(17)。

10.如权利要求9所述的筒部件，其特征在于，还包括与所述封闭装置(20)连接并紧靠所述隔膜(7)内表面的元件(21)，所述元件(21)反抗所述弹性元件(17)的作用以将所述隔膜(7)保持在基本不变形的状态。

11.一种包括如权利要求1至10中任意一项所述的筒部件(1)和电化学传感器(24)的组件。

12.如权利要求11所述的组件，其特征在于，还包括在将筒(2)固定至所述电化学传感器(24)之后至少能够容纳所述筒(2)的防护套(30)，这个防护套(30)使所述筒(2)的筒体(5)避开待分析的样品。

13.如权利要求12所述的组件，其特征在于，所述筒部件如权利要求7中所限定，或者在权利要求8至10从属于权利要求7的情况下，如权利要求8至10中任意一项所限定，并且其中所述防护套(30)包括用于压缩所述垫片(9)的防护元件(31)，所述垫片(9)由所述隔膜(7)保持在所述凹槽中。

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