CN1218173C - 双玻璃管的制造方法和离子测量复合电极 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双玻璃管的制造方法和一种离子测量复合电极，不仅可以方便地制造一种双结构的制作离子测量复合电极的玻璃管，从而提高产品产量，而且能使在形成双结构的内管和外管之间的空隙导电，如果有气泡的话，即使在所述的空隙中存在气泡，仍能导电。本发明的特征在于：在由外管和内管构成的双玻璃管的制造中，双玻璃管的下端管径设计得比近端更细；在内管远端处的开口扩展以使所述开口的外缘与外管的内侧圆周表面非常接近；一种线状构件以螺旋形环绕在内管的外侧圆周表面，内管插入外管中，同时使内管和环绕着内管的外管之间保持恒定的间隔，随后内管的远端融结到外管的内侧圆周表面。

Description

双玻璃管的制造方法和离子测量复合电极

技术领域

本发明涉及一种双玻璃管的制造方法和一种离子测量复合电极。

背景技术

要在液体中，如一种溶液中测量离子浓度，如pH，人们通常使用一种所谓离子测量复合电极，离子测量复合电极是这样构成的，由连成整体的两根玻璃管，一根玻璃管作为测量电极，安装另一根玻璃管作为参比电极。一般说来，由于离子测量复合电极的结构不可避免地复杂，电极在其整体尺寸上较大，要成功地制造出外形较小的复合电极会遇到许多困难。

图4是表示是双玻璃管中的pH复合电极20的结构的示意图，其中离子浓度，如pH值的响应部形成于一长而窄的通道上，并且本发明的发明人将这部分作了改进，以使在溶液的量非常少的情况下仍然可以作为测量样品，测出其离子浓度。而图5A、图5B则是这种双玻璃管结构的制造方法的视图。

在图4、图5A、图5B中，数字符号2代表双玻璃管结构的外管，3代表内管。外管2是这样形成的一个管子，该管子的远端2a是密封的且这部分管子非常细，直径只有几个毫米，其中，近端2b的管径则较粗，以便能连接到pH复合电极20的主体20a端。此外，比如用对离子，如pH值非常敏感的玻璃制成的pH敏感部分4也位于外管2的远端2a。

另一方面，内管3的远端3a在其外径延伸且该延伸的边缘端与外管2的内部周边熔结，从在外管2和内管3之间形成的环形空隙6，通过内管3，在与pH敏感部分4连通的内管3的内部隔离出一个空隙5，这样，最终得到的结构中，空隙5可以填充测量电极内部液体7，空隙6中可以填充参比电极内部液体8。

数字9代表的是一个由布满小孔的陶瓷制成的液体连接部分，嵌于外管2上且位于环形空隙6的下端附近，而且与外管2的外部相连，10代表的是浸入在空隙5中的测量电极内部液体7中的内部电极，11代表的是浸入空隙6的参比电极内部液体8中的参比电极。这样，当使用pH复合电极20时，即使作为测试样品的溶液的量很少，只要液体连接部分9和pH敏感部分4能够浸入该溶液，即可测得PH值。

在制造如图5A所示的具有外管2和内管3结构的双玻璃管时，在以前的已知技术中采用了以下的方法：内管3的远端3a上的开口向外延伸，这样开口的外缘与外管2的内部周边十分靠近以形成一个法兰部分12，经如此加工的内管3以远端3a为导头插在外管2中。此时，内管3的近端3b则小心的用衬套或其类似物(末示出)固定，这样，远端3a与外管2的在中心轴线上保持一致。随后，用煤气喷灯17对内管2的外部周边加热，加热的同时用车床或其类似物旋转外管2和内管3，从而使法兰部分12与外管2的内部周边熔结为一体。

然而，如果外管2和内管3未沿中心轴线在其远端2a和3a充分熔结，由于内管3就会在外管2中发生游隙和位置不稳定，在熔结过程中会出现不完全熔结的问题，如图5B所示。

这样，出现了一个问题：煤气喷灯17把超出需要的、过多的热量传到靠近外管2的内管3的部分中的法兰部分12，这导致在宽范围内融结，而进一步导致外管2在12a部分和与目标部分不同的部分与内管3大范围的接触。相反，由于煤气喷灯17的热量难以传导远至法兰部分12，因此在远离内管3远离外管2的部分中，造成熔结不足，在某一情况下产生与空隙5和空隙6相互连通的空隙12b。

而且，由于外管2和内管3的尖端都非常细窄，要使两者的中心轴线一致很困难，即：不仅很难从外管2外面看出远端2a和远端3a之间的中心轴线上的位移，而且即使可行的话，也很难以肉眼来判断加在外管2内圆周表面与法兰部分12上的力的大小。因而，在熔结过程中，即使特别注意，并化费了不少时间，仍然会产生这种情况，即在第一次有缺陷的融结后发现的在中心轴线之间的位移又被发现了，导致产品生产效率更差。

此外，形成双玻璃管结构中的内管和外管的内部都必需注入内部液体，由于外管2与内管3管径的减小，两管之间的空隙，即空间6也变得极其狭窄，因此，参比电极内部液体8就很难在空隙6中散开到空隙6的每个角落，并在参比电极11与液体连接部分9之间产生气泡，而形成电开启状态，导致仪器无法测量的问题，尤其是参比电极内部液体减少的情况下，当补充参比电极内部液体时，气泡也会掺混入空隙6中。

本发明是在鉴于上述情况下研究、开发的，其目的在于提供一种双玻璃管的制造方法和一种离子测量复合电极，它不仅使制造离子测量复合电极的玻璃管的制造方法变得方便，以此提高成品产量；而且也能使一个已形成双结构的在外管和内管之间的空隙呈导电性，即使在空隙中有气泡存在的情况下，仍然呈现出导电性。

发明内容

为了达到上述目的，本发明双玻璃管包含有外管和内管，将外管和内管分别制成粗细两部分，双玻璃管的制造方法的特征在于：在由外管和内管构成的双玻璃管的制造中，在内管远端，即内管细的部分的末端的开口扩展，以使所述开口的外缘与外管的内侧圆周表面非常接近；在内管细的部分的外侧圆周表面以螺旋形式环绕一种线状构件，内管插入外管中，同时使内管和环绕着内管的外管之间保持恒定的间隔，此后，内管的远端，即内管细的部分的末端，融结到外管的内侧圆周表面(权利要求1)。

因此，环绕在内管的外侧圆周表面的线状构件，是经弹性变形的，而且同时与内管的外侧圆周表面和外管的内侧圆周表面接触，从而在各个方向上施加大小都一致、均匀的作用力，由此，在线状构件的帮助下使内、外管之间的缝隙被保持恒定的情况下，不会在内管和外管之间产生游隙或位置不稳定。也就是说，当内管的远端融结到外管上时，内管和外管的远端的中心能精确地重叠。此外，操作工也能快速、简单地校正内外管的中心轴，以便有效地防止内管和外管之间的大面积熔结而导致的外管在待融结的目标区域外与内管有更多的接触，并由此能以良好的产品产量形成双结构的玻璃管。

作为一种线状构件，可以认为是一种线，例如：棉线，一种能经弹性变形至一定程度的线是合乎需要的，以便在内管和外管之间定中心，因此可作为例子，称之谓一种线，但是也可以应用其他种类的材料。例如，带有弹性和高吸水性材料制成的线状构件，如橡胶和海绵，两者均经过吸水性处理，并能与其中的空气泡连通，此外，还可应用网状细管和吸水管。

本发明的一种离子测量复合电极包括：一个外管，分为粗细两个部分，该外管远端，即外管细的部分的末端，封闭，该外管包括一个离子敏感部分和一个液体连接部分；一个内管，分为粗细两个部分，该内管被插入到外管中，该内管的远端，即内管细的部分的末端，融结到外管的内圆周表面，由此在内管与外管之间形成一个环形空隙，其中，在该环形空隙中，内管细的部分上环绕有一种具有吸水性能的线状构件(权利要求2)。

具吸水能力的线状构件位于在内外管之间的环形空隙中，并由此吸收内部液体。由于线状构件本身的特性，即使在环形空隙中混有气泡，通过在实际应用时用作盐桥的线状构件的传输，通过所述空隙的电传导也是安全的，由此使装置能进行测定。而且，实质上线状构件可能保障了一条注有内部液体的流动通道，在所述的流动通道中，内部液体方便地通过线状构件流动，以使内部液体可流通到狭窄空隙的各个角落。

而且，由于位于内外管之间的环形空隙中的线状构件起到了内外管之间的衬垫作用，它还能提高在这样极端狭窄的方式中形成的这么一种双玻璃管结构的耐用性，并以此能在数量非常少的溶液为测试样品的情况下作离子浓度的测试，因此它可以形成耐用的离子测量复合电极，尽管其体积很小。

附图说明

图1是表示本发明的一个离子测量复合电极的结构图。

图2是离子测量复合电极的双玻璃管结构的分解示意图。

图3A和图3B是描述双玻璃管的制造方法及其操作的图。

图4是表示已有技术中的离子测量复合电极的结构图。

图5A和图5B是描述已有技术中的离子测量复合电极的双玻璃管的制造方法图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细地描述。

图1是根据本发明的一种极其狭窄型的离子测量复合电极1(在本实施例中是pH复合电极)的结构简图。图2、图3A及图3B是描述该pH复合电极1的一个制造方法图。在图1、图2、图3A及图3B中，用与图4和图5中的相应组件相同的符号来表示的组件等同于图4和图5中相应组件，故不对其作重复说明。从原说明附图1-3中可以看出，双玻璃管的内外管分别分为粗细两部分。在这里，我们把内管细的部分的末端称为内管的远端3a，把内管粗的部分的末端称为内管的近端3b，把外管细的部分的末端称为外管的远端2a，把外管粗的部分的末端称为内管的远端2b。

本发明的pH复合电极1中，具有弹性和吸水性能的线状构件13以螺旋形式环绕在内管3的外圆周表面上。作为具弹性和吸水能力的线状构件，可举例为：一种富亲水性和具有适当弹性的、比内管3和外管2之间的间隔略宽的棉线(风筝线)。

数字符号14代表的是粘合剂，它将棉线13的一端13a粘附在内管3的远端3a的附近，且本实施例中所用的粘合剂是硅树脂(例如，Shin-Etsu化学工业有限公司生产的，商品名称为KE-66)，它对参比电极内部液体没有干扰影响。

棉线13的一种缠绕方法是，比如，在棉线13的一端13a用粘合剂14固定于内管3的远端3a的附近后，按图2中的箭头A所指的方向转动内管3，同时以一个适当的力将管3向其近端的方向拉。缠至内管3管径变大的地方时剪断棉线13以将另一端13b粘附于内管3的端面。

需要注意的是棉线13的端部13a的位置最好处于离液体连接部分9尽可能近的位置，而当内管3插入外管2中时，另一端13b理想地配置在恰好通过的位置，在所述的位置处，棉线13被夹在内管3和外管2之间。

缠有棉线13的内管3不仅使用图2所示的装配帽15、16与外管2在近端按同心圆排列，而且如图3A所示，内管3插入外管2中并由此与内管3的外圆周表面和外管2内圆周表面相接触，致使棉线13的轻微弹性变形。此时，当定中心以变通过棉线13的弹性变形使内管3的中心和外管2的中心一致时，内管3就经引导插入了。

然后，加热外管2的对应于通过扩展内管3的远端3a的开口形成的法兰部分12的部分，以至于因外管2的外圆周表面上来自煤气喷灯17或类似物的热量而靠近外管2的内圆周表面，由此能使法兰部分12熔结到外管2。

此时，由于在棉线13的弹性形变的确定下，外管2与内管3的中心对准，因而在法兰部分12的熔结过程中，热量均匀传导，故能将法兰部分12以确定性将其外圆周表面与外管2的内周边熔结为一体。这样能够实现在内管3中的空隙5与在内管3与外管2夹层间的空隙6。

按这种方法制得的pH复合电极1中，例如，在内管3中的空隙5填充的是玻璃电极内部液体7，而环形空隙6中填充的是参比电极内部液体8。

此时，由于参比电极内部液体8不仅大部分可被棉线13本身吸收，而且如图3B所示，附着在圆周表面，由于液体的表面张力，围绕着棉线13形成注有参比电极内部液体的螺旋状流动通道18(见放大图)。另一方面，在棉线13的绕线之间也形成了气泡的螺旋状排出通道19。就是说，本发明中，pH复合电极1由于缠绕了螺旋状的棉线13，使得参比电极内部液体8易于流到在双管中以极其狭窄的方式形成的环形空隙6中去，而且使得掺杂在空隙6中的气泡也易于排除，如果混入气泡的话。

即使空隙6中混入气泡，在棉线13中形成的注入内部液体并环绕在圆周上的流动通道18会起到盐桥的作用；故而，不会因为液体连接部分9和参比电极11之间有气泡使电传导切断。因此，如果在空隙6中仍然有少量的参比电极内部液体8，由于摇动pH复合电极1而产生了一个或多个气泡，在那种情况下就不会发生不能进行测定的局面。

尽管在诸多实例中，以一个双管结构的实施例作说明，其复合电极1具有在远端形成的pH敏感部分4，但本发明的装置并不局限于测试pH值。本发明应用带有离子敏感部分的离子测量复合电极，所述的离子敏感部分完全能以同样的方式适用于任何不同的离子浓度。而且在上述实施例中，在所举实施例的结构中，容易受到空隙5影响的离子敏感部分4形成在管2的远端2a处，并且液体连接部分9形成在敏感部分4附近的与环形空隙6连通的部分。

总之，按照本发明，不仅pH复合电极1的制造变得容易，产品产量较高，而且pH复合电极1形成更强的适用性，即使在混入空气泡的情况下，通过由棉线13形成的盐桥作用，pH复合电极1也能正常工作，并由此达到较高的可靠性。值得注意的是，线的粗细应当均匀一致，要有一定的弹性，线状构件13还可适用于使内管3与外管2的进行定中心位置(定中心)。因此线状构件的选材不必局限于纤维作材料，各种各样的变更，如线形海绵也能考虑。

为使内管3与外管2的进行定中心位置，线状构件13的弹力需理想地强一些，而为进一步提高耐用性，只要根据材料，没有对内部液体8的干扰影响，任何材料都能使用。而且，考虑到法兰部分12要进行熔结，线状构件13还应当具有一定的耐热性。

同样的，只要线状构件13由具高吸水能力和亲水性材料制成，它能发挥作为盐桥的足够的功能；因此，线状构件也不局限于由纤维制成。

而且为足以使内管3与外管2的进行定中心位置，线状构件13理想地是以密集的螺旋形式环绕，而为了更好地吸引和吸收内部液体8，以及排出气泡，要求线状构件稀疏地缠绕。相对于图2所示的线状构件13的缠绕方法，可容易地做出改进：在线状构件13的远端3a作最密集的环绕，而到了内管的上端，线状构件13作最稀疏地缠绕。

而且，线状构件13可以在第一阶段缠得相对紧密，待法兰部分12的熔结完成后，在降低线状构件13的卷绕紧密度——脱去部分绕线，使缠绕松散。

按照本发明来实施，在双结构玻璃管的熔结中，可以保证精确的定中心，可获得这样一种结构，即内外管之间不会发生游隙或位置不稳定，而且可以防止烧熔过度引起的与目标部分不一致的宽范围接触，从而提高了产品产量和生产率。而且，由于内外管之间存在着具有吸水能力的线状构件，内部液体就很容易流到环形空隙的各个角落去，甚至当内部电极与液体连接部分之间存在一个或多个气泡时，溶液的导电性仍然可以得到保证，从而使仪器能照常测试离子浓度。

Claims (2)

1.一种双玻璃管的制造方法，其特征在于：在由外管和内管构成的双玻璃管的制造中，双玻璃管的内外管分别制成粗细两个部分，在内管远端处，即内管细的部分的末端的开口扩展以使所述开口的外缘与外管的内侧圆周表面非常接近；在内管细的部分的外侧圆周表面以螺旋形式环绕一种线状构件，内管插入外管中，同时使内管和包围着内管的外管之间保持恒定的间隔，随后内管的远端，即细的部分的末端融结到外管的内侧圆周表面。

2.一种离子测量复合电极，其特征在于，包括：一个外管，分为粗细两个部分，该外管远端，即外管细的部分的末端，封闭，该外管包括一个离子敏感部分和一个液体连接部分；一个内管，分为粗细两个部分，在该内管被插入到外管中的情况下，该内管的远端，即内管细的部分的末端融结到外管的内圆周表面，由此在内管与外管之间形成一个环形空隙；在该环形空隙中，内管细的部分上环绕一种具有吸水性能的线状构件。

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