專利名稱：流體導電性檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過檢測水的導電性或電阻系數(shù)(1歐姆·厘米的電阻系數(shù)＝1/導電系數(shù)西門子·厘米)確定水之純度的領域，尤其是涉及一種具有導熱補償以及沿軸向疊置之共軸電極的傳導裝置，所述裝置能夠安裝于需被檢測之水路中。然而，本發(fā)明還可應用于測量任何一種流體的導電系數(shù)。
背景技術：
許多現(xiàn)代化的技術應用在操作過程中均需要純水或超純水，尤其是在化學、制藥、醫(yī)療以及電子工業(yè)更是如此。
除了上述與水的純度相關的問題外，還需要改進用于檢測純水品質之儀器的性能。
一個導電元件用作確定水之離子純度的裝置。這一類型的元件有效地利用了水的一個特性，即其導電系數(shù)與其中所包含的粒子的密度成比例。當水的純度增加時，其導電系數(shù)減小，同時其電阻系數(shù)增大。相應地，為了測量水的導電系數(shù)，浸入需被測量純度之水中的兩個相間導電面之間的電阻可以得以測定。在知曉了所述兩個表面的幾何形狀以及其間隔的距離之后，就可以基于所述電阻之測量值計算水的導電系數(shù)及其離子的密度，從而確定水的純度。
所述被測量的水的電阻取決于所述電極表面的幾何形狀以及其間的距離，兩者共同限定了元件常數(shù)(元件常數(shù)＝距離厘米/面積平方厘米)。如果所述檢測裝置常數(shù)的值降低，則所述被測之純水或超純水之導電系數(shù)的精度增大?；诖?，國標通常推薦所述檢測裝置常數(shù)的范圍在0.1-0.01的范圍內。
由此可見，使得所述常數(shù)的值最小化是有益的。在所述檢測裝置具有共軸且沿軸向疊置之圓柱形電極的情形下，在此有兩種選擇-增大電極的面積(即所述電極的長度以及/或直徑)，或者-減小所述內部電極以及所述外部電極之間的間隔。
為了使得水的流速降低，最好使用小的元件，在這種情形下，上述兩種選擇中的第一種不宜采用。
因而，為了增加具有圓柱形電極置共軸元件的精度，所述電極之間的間隔必須被減小。在所述電極之間、與所述內部電極之外徑以及所述外部電極之內徑比值成函數(shù)關系的水的電阻系數(shù)遵守對數(shù)定律。越遠離所述電極，所述檢測裝置常數(shù)越大并且所述測量的精度越低。
根據(jù)對數(shù)定律的對數(shù)特性，不僅使得所述兩個電極之間的距離減小是有益的，同時使得元件常數(shù)減小也是有益的，更重要的是在大量生產(chǎn)的過程中通過設計使得所有被生產(chǎn)之元件具有相同的元件常數(shù)；從而使其部分的滿足上述標準。
此外，純水或超純水具有一個很高的且受水溫影響的電阻系數(shù)。在測量與所述電阻系數(shù)相對應的導電系數(shù)時，如果想得到一個精確的結果，則在分析時需要知曉水的溫度。因此所述導電系數(shù)檢測裝置通常除了電極之外還具有一個溫度傳感器。
所述傳感器的設置必須能夠確保得到一短的反應時間，以便于被檢測的所述兩個電極之間的電阻與同一時間由所述傳感器檢測之溫度相對應。
此外，大部分的導電元件被設計成直接位于水路中，以便于在實際中連續(xù)地確定所述水的導電系數(shù)。
這就導致了兩個主要、在目前只是部分解決的問題，即“死區(qū)”以及水頭抑損。
在某些元件中，尤其是在電極之間的檢測區(qū)域存在例如由于所述檢測裝置的安裝而導致的水停滯的區(qū)域(“死區(qū)”)。因而所述電阻系數(shù)的檢測并非在“新鮮”的水中，而是在具有停滯區(qū)域的水中，相應的這就不能代表流過所述檢測裝置之水的真實的電阻系數(shù)。因此設計所述兩個電極之間的間隔以避免水的停滯是重要的。
根據(jù)所述檢測裝置結構的不同，當所述檢測裝置被安裝于一水路中時，所述檢測裝置之入口以及出口之間也可以觀察到或多或少的水頭抑損。和其他的檢測工具一樣，所述檢測裝置與其周圍的環(huán)境發(fā)生干擾。因此尤其是如果在無需所述檢測裝置的情形下進行操作時，有必要限制環(huán)境的影響以便于不會使得所述水路的性能降級。
現(xiàn)有的技術無法提供一裝置，以便于準確地控制由于穿過所述檢測裝置之水的通路而導致的壓力降低以及紊亂，具體地說是由于穿過所述檢測裝置之所有的水通過所述兩個電極之間而引起的。
此外，現(xiàn)有的元件通常結構及裝配復雜，其必須和預先設置的各種約束相結合，其包括密封的使用、螺紋固定以及輔助的中心定位面，以便于所述電極得以準確地定位，這就使得所述裝置的成本增加，同時裝配所花費的時間也加大。
在英國專利文獻GB2210459所披露的一種裝置中，其采用了O形環(huán)，所述O形環(huán)不僅用作密封，還使得所述內部電極相對于所述外部電極對中。從機械設計的角度看，一個O形環(huán)是無法提供一個準確地實現(xiàn)中心定位的功用的，尤其是當所述這種功用的準確性影響到所述檢測裝置常數(shù)以及所述檢測裝置之性能時更是如此。此外，所述密封以及機制螺紋的使用使得所述檢測裝置的制造成本加大。
美國專利US4767995披露了一種導電系數(shù)檢測裝置，所述檢測裝置可調節(jié)以適應各種不同量級的檢測指令。所述調節(jié)通過一個螺紋桿而實施，所述螺紋桿使得所述內圓柱形電極在一孔中平移以便于或多或少的遠離所述外部電極。由于所采用的這種設計，鑒于很難使得所述內部電極相對于所述外部電極準確地返回至同一位置，所述檢測裝置無法確保所述兩個測量點之間的所述檢測裝置常數(shù)得以穩(wěn)定。使用這種類型元件對所述測量精度的影響遠大于使用不可調節(jié)之所述檢測裝置對所述測量精度的影響。此外，這種類型的元件需要大量復雜的部件，這就需要對所述移動部件進行加工、安裝、車制內外螺紋以及密封，相應的這就使得制造成本加大。
最后，如同前面的兩份文獻，美國專利US3916300披露了一種具有同心圓柱形電極的裝置，所述檢測裝置安裝于罩上并且通過固定并安裝于所述電極上的部分而對中，基于前面提及的原因，這就使得制造成本加大。
最后，應當指出的是，在上述三個文獻中，進入所述檢測裝置的所有的水在所述兩個電極之間穿行，當所述檢測裝置被安裝于一水路中，其將產(chǎn)生帶來問題的水頭抑損?；诖?，應當指出的是，在上述三個案例中，其中的設計均體現(xiàn)出避免所述“死區(qū)”出現(xiàn)的初衷。

發(fā)明內容
本發(fā)明意欲克服上述體積現(xiàn)有技術之缺陷。
本發(fā)明的一個目的是提供一種適于安裝在需被檢測之流體循環(huán)通路中的流體導電系數(shù)檢測裝置，所述檢測裝置包括兩個圓柱形的共軸電極，所述電極頭尾相連的安裝并且沿軸向疊置于相同的絕緣材料體上，被稱作所述內部電極的所述兩個電極中的一個部分穿過被稱作所述外部電極的至少部分中空的另一個電極，所述檢測裝置的特征在于，所述絕緣體包括一個凹槽，所述兩個電極通過所述凹槽得以放置，從而形成兩個圓柱形的空間，其中一個空間為在所述凹槽之內壁以及所述外部電極之外壁之間形成的外部空間，另一個是在所述內部電極之所述外部空間以及所述外部電極之內部空間之間形成的內部空間，所述外部空間使得所述檢測裝置之流體入口以及出口之間相連通，其流入所述凹槽并且與所環(huán)繞的所述內部空間流體連通，所述內部空間用作一個導電系數(shù)檢測區(qū)域。
作為本發(fā)明一最佳且可組合使用的特征所述電極被強制安裝于所述絕緣體的凹槽中，其中所述凹槽的每一端向外側打開；所述電極以及所述絕緣體之間的固定通過至少一個三角形的環(huán)實現(xiàn)，其中所述環(huán)位于所述每一電極之一固定部；所述每一電極之所述固定部具有一個與所述環(huán)平行的環(huán)槽；所述外部電極之一形成所述內部空間之所述外壁并且沿所述外部電極之所述固定部延伸的中空檢測區(qū)域的盲端具有開口，所述開口能夠使得所檢測區(qū)域與所述外部空間流體連通；一最好向所述檢測裝置的外部開口的凹腔，所述凹腔在所述絕緣體上的設置使得其中能夠放置一個溫度傳感器，所述溫度傳感器適于和需被檢測之流體相接觸，或者所述內部電極是中空的以便于能夠在其中放置一個溫度傳感器；所述傳感器放置在一支撐體上，所述支撐體最好具有一個臺肩以便于和所述絕緣體之所述輔助臺肩相結合以使得所述傳感器得以固定于所述絕緣體中；所述溫度傳感器為電熱型或鉑探測型；所述支撐體采取防護套的結構；所述流體入口位于所述外部電極之所述檢測區(qū)域的一縱向端部，所述流體出口位于所述檢測區(qū)域之另一端；所述流體入口以及出口彼此成一定角度，最好是180°；所述內部電極是一實心電極；所述流體入口、出口以及用于放置傳感器的凹腔與所述凹槽之軸線相互垂直的延伸；所述電極具有相同的電連接終端。
本發(fā)明的特征在于所述檢測裝置受壓，兩個電極以首尾相連的方式被強制安裝于同一絕緣體，為所述電極設置的兩個空間在相同的心軸上模制(以及/或機制)，從而確保所述兩個電極在安裝于所述絕緣體上時具有良好的同心性。
更具體地說，只有一部分進入所述檢測裝置的流體被用于檢測所述導電系數(shù)，其余的流體則被直接引向所述檢測裝置的出口。
基于此，所述檢測裝置被設計成在所述絕緣體內部具有兩個空間，其中一個空間使得所述流體流經(jīng)所述電極之首尾相連的位置處并且用作所述導電系數(shù)檢測區(qū)域，同時所述另一空間位于所述絕緣體以及所述外電極之間，其使得大部分的流體不經(jīng)過所述第一空間而直接流向所述出口。
此外，所述每一電極之外固定端可以設置像魚叉一樣有刺的環(huán)，即使所述檢測裝置中流有高壓流體時，其也能夠使得所述電極相對于所述絕緣體的密封及固定得以確保。
這樣一來，所述檢測裝置無需采用密封部件。
所述流體的溫度由一個電熱器或鉑探測器測量，其可以安裝于所述檢測裝置之所述絕緣體的一個凹腔中，位于所述內電極的內側，被插入并用作一個保護套，或者安裝于一個最好被卷曲的護套上。
所述溫度探測器還可安裝于插套于所述絕緣體之一孔中的彈性部件內。所述彈性部件使得所述探測器相對于所述絕緣體密封并固定，并且使得所述探測器的頭部直接與所述流體接觸，這就使得所述探測器的反應時間加快。
所述電極被強制進入在相同的心軸上模制的模壓空間，這就使得所述兩個電極之間的相對位置關系很精確，在大批量的生產(chǎn)時能夠得到一低且準的裝置常數(shù)。所述空間以及所述電極之間的緊配合使得所述檢測裝置得以密封。
此外，只利用流經(jīng)所述檢測裝置的流體而進行檢測使得所述水頭抑損減小，并且使得所述檢測裝置可以通過對構成所述內部通路之所述部件形狀的改變(所述絕緣體之所述中心凹腔、電極、所述兩個內部空間的幾何形狀等等)而得以適用于不同的應用場合(壓力、流速等等)。
通過上述對本發(fā)明結構的簡化，本發(fā)明之所述檢測裝置由于只具有四個主要組件(一個絕緣體、兩個電極以及一個溫度檢測總成)，故其非常經(jīng)濟。本發(fā)明之所述檢測裝置能夠快速的安裝，無需密封以及調節(jié)，其使得所述這種裝置的制造成本大大地降低。
此外，即使所述檢測裝置內產(chǎn)生高壓，所述三角形環(huán)也能夠確保所述電極得以定位。
本發(fā)明還涉及一種輸送、處理或控制流體的裝置，所述裝置的特征在于其具有一個如上所述的導電系數(shù)檢測裝置。
其可以是一個流體控制管路，例如一個具有反向滲透性或類似功用之卡盤的殼體，或者一水處理設備組件。
所述檢測裝置之所述絕緣體最好與所述裝置一體，這樣可以使得加工得以簡化并且能夠降低制造成本。
最后，所述溫度傳感器可以直接與所述流體接觸以得到一最優(yōu)的反應時間，從而提高測量的準確度。


通過下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的描述，本發(fā)明之其他有益效果將變得更明顯，其中圖1是本發(fā)明之一導電系數(shù)檢測裝置最佳實施例的剖視圖，以及圖2是圖1之所述檢測裝置中的外部電極的放大剖視圖。
具體實施例方式
應當指出的是，下面的描述僅僅是一最佳實施例，而不應看作是一限制性的實例。
圖1所示的導電系數(shù)檢測裝置包括一個模制的圓柱形的絕緣材料體1，其具有多種液壓以及機械功用，并且具有一個大型的中空中心部以及三個與所述中心部之軸線橫交且向其開口的中空的圓柱形輔助部分。
更準確地說，所述絕緣體1具有一個圓柱形的縱向中心通道10，其軸線為A，并且具有變化的直徑。在模制所述絕緣體的同時，所述通道10以相同的心軸制造，這就使得所述電極一經(jīng)裝配即能夠同心。所述絕緣體1的設計使得所述兩個電極以頭尾相接的方式安裝。
所述絕緣體1具有兩個位于所述中心電極相反兩側的小孔11a、11b，所述小孔沿所述絕緣體1的縱向間隔防止，并且彼此成一定角度，圖示為180°。所述每一小孔11a、11b同相相應的液壓管路5a以及5b。其中的每一個沿徑向由所述絕緣體1伸出并且其相對端向所述中心通道10打開，以便于構成需被分析之流體的入口或出口。
此外，與所述小孔11a徑向相對的是一個第三中空的圓柱形部分12，所述部分沿徑向由所述絕緣體1伸出，并且被設置成用于安裝一個在此為電熱型的溫度傳感器4a以及一個支撐體4b。
所述檢測裝置還具有兩個共軸的圓柱形電極一個實心電極3以及一個中空電極2。其中所述實心電極3具有一個連接終端8a、一個固定部15以及一個測量部16。所述這些部分為實心的并且具有同一的直徑；所述另一電極2也具有一個連接終端8b、以及一個實心固定部17，但是其測量部18的外徑小于所述固定部17的外徑，并且是中空的，同時所述中空部的內徑大于所述實心電極3的外徑，這樣一來，后者(即所述實心電極3)可以沿縱向部分地位于所述電極2中。
所述電極2以及3由一種導電材料機制而成，并且被強制裝配至其在所述絕緣體中所處的位置，以便于使得所述電極得以良好的密封以及對中?；谏鲜龅哪康模筛綀D2可以看出，所述兩個電極2及3中每一個的固定部均與所述絕緣體1接觸，兩個三角形的環(huán)21a、21b使得所述電極定位，尤其是在一種高壓流體進入所述檢測裝置中時，同時所述每一環(huán)沿縱向受到一與所述相對應之環(huán)平行的環(huán)槽22a及22b的限定，從而使得所述環(huán)產(chǎn)生一更為尖銳的邊緣，加強其固定作用并使得所述絕緣材料得以進入所述環(huán)槽中。
所述外部電極2之所述中空部分18基本上環(huán)繞位于所述中心通道10內側之所述內部電極3之所有的自由部分(未被固定的部分)，從而形成一個導電系數(shù)檢測空間7。
正如上面所述，所述外部電極2基于這種目的而位于所述中心處以便于為所述內部電極2提供一通道并且產(chǎn)生所述空間7。
為了使得后者不產(chǎn)生一“死區(qū)”，所述孔9位于所述外部電極2之所述中空部的基部(在所述測量部18的封閉端)，以便于改善所述流體在所述空間7內的循環(huán)。
因此，經(jīng)由所述一個液壓連接部5a以及5b進入所述探測器的流體分配于-所述兩個電極2及3(所述外部電極2之所述內壁19以及所述內部電極3之所述外壁20之間)之間的導電系數(shù)檢測空間7，以及-所述外部電極2以及所述檢測裝置1之所述絕緣體之間(所述中空部10之所述內壁23以及所述外部電極2之所述外壁24之間)的自由空間6，所述自由空間6環(huán)繞所述空間7并相互連通，從而使得所述檢測裝置之流體入口以及出口11a/11b連通。這就使得所述水頭抑損最小化，甚至消除。
所述溫度探測器4a安裝于一彈性支撐體4b上，其中所述彈性支撐體4b緊配合的安裝于所述絕緣體1之所述通道12中。
所述支撐體4b的一端具有一臺肩14，所述臺肩通過與在所述絕緣體1上形成的輔助臺肩13的結合起到防止所述支撐體4b與所述絕緣體1的分離，尤其是在高壓流體進入所述檢測裝置中時更是如此。
應當指出的是，所述電極2及3具有同一形狀的連接終端8以使得所述電極連接部標準化，所述終端在相應的電極被裝配好之后由所述絕緣體1伸出。
在另一不同的實施例中，也可以考慮通過一機加工工序制造所述絕緣體1。
在另一實施例中，也可以考慮通過精密模制的方法加工所述電極2及3。
所述外部電極2和所述絕緣體1之間的空間可不同于所述檢測裝置的設計以適應流過其中的流體的流速。
所述電極的幾何形狀(直徑、長度以及電極之間的距離)可以根據(jù)需被檢測之流體的導電性而變化。
更一般地說，本發(fā)明并不局限于上述的實施例，而應包括據(jù)此而作出的各種變形。
權利要求
1.一種流體導電系數(shù)檢測裝置，所述檢測裝置適于安裝在所述流體的循環(huán)管路中，其包括兩個圓柱形的共軸電極(2、3)，所述電極頭尾相連地安裝并且沿軸向疊置于相同的絕緣材料體上，所述兩個電極(2、3)中的一個被稱作內部電極(3)，其部分地穿過被稱作外部電極(2)的至少部分中空的另一個電極，其特征在于，所述絕緣體(1)包括一個凹槽(10)，所述兩個電極(2、3)通過所述凹槽(10)得以放置，從而形成兩個圓柱形的空間，其中一個空間為在所述凹槽(10)之內壁(23)以及所述外部電極(2)之外壁(24)之間形成的外部空間(6)，另一個是在所述內部電極(3)之所述外壁(20)以及所述外部電極(2)之內壁(19)之間形成的內部空間(7)，所述外部空間(6)使得所述裝置之流體入口以及出口(11a、11b)之間相連通，流體入口以及出口(11a、11b)都延伸到所述凹槽(10)并且與所述外部空間(6)環(huán)繞的所述內部空間(7)流體連通，所述內部空間(7)用作一個導電系數(shù)檢測區(qū)域。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述電極(2、3)被強制安裝于所述絕緣體(1)之所述凹槽(10)中，其中所述凹槽(10)的每一端向外側打開。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于所述電極(2、3)以及所述絕緣體(1)之間的固定通過至少一個三角形的環(huán)(21a、21b)實現(xiàn)，其中所述環(huán)位于所述每一電極(2、3)之一個固定部上。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于所述每一電極之所述固定部具有一個與所述環(huán)平行的環(huán)槽(22a、22b)。
5.如權利要求1-4中任一權利要求所述的裝置，其特征在于所述外部電極(2)在形成所述內部空間(7)之所述外壁并且沿所述外部電極(2)之所述固定部延伸的中空檢測區(qū)域的盲端具有開口(9)，所述開口能夠使得所檢測區(qū)域與所述外部空間(6)流體連通。
6.如權利要求1-5中任一權利要求所述的裝置，其特征在于所述絕緣體(1)上具有最好向所述裝置的外部開口的一個凹腔(12)，所述凹腔的設置使得其中能夠放置一個溫度傳感器(4a)，所述溫度傳感器適于和需被檢測之流體相接觸，或者所述內部電極是中空的以便于能夠在其中放置一個溫度傳感器。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于所述傳感器放置在一支撐體(4b)上，所述支撐體最好具有一個臺肩(14)以便于和所述絕緣體上的輔助臺肩(13)相結合以使得所述傳感器得以固定于所述絕緣體中。
8.如權利要求6或7所述的裝置，其特征在于所述溫度傳感器為電熱型或鉑探測型。
9.如權利要求7或8所述的裝置，其特征在于所述支撐體采取用于傳感器的指尖防護套的結構。
10.如權利要求5-9中任一權利要求所述的裝置，其特征在于所述流體入口位于所述外部電極之所述檢測區(qū)域的一縱向端部，所述流體出口位于所述檢測區(qū)域之相反一端。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于所述流體入口以及出口彼此成一定角度，最好是180°。
12.如權利要求1-11中任一權利要求所述的裝置，其特征在于所述內部電極是一實心電極。
13.如權利要求1-12中任一權利要求所述的裝置，其特征在于所述流體入口、出口以及用于放置傳感器的凹腔被形成為與所述凹槽之軸線垂直的附件。
14.如權利要求1-13中任一權利要求所述的裝置，其特征在于所述電極包括相同的電連接終端(8a、8b)。
15.一種輸送、處理或控制流體的裝置，其特征在于其具有一個如上權利要求1-14之任一權利要求所述的導電系數(shù)檢測裝置。
16.如權利要求15所述的裝置，其特征在于所述裝置與所述導電系數(shù)檢測裝置為一體件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體導電系數(shù)檢測裝置，所述檢測裝置包括兩個圓柱形的共軸電極(2、3)，所述電極頭尾相連的安裝并且沿軸向疊置于相同的絕緣材料體上，被稱作所述內部電極的所述兩個電極(2、3)中的一個部分穿過被稱作所述外部電極(2)的至少部分中空的另一個電極，其特征在于，所述絕緣體(1)包括一個凹槽(10)，所述兩個電極(2、3)通過所述凹槽(10)得以放置，從而形成兩個圓柱形的空間，其中一個空間為在所述凹槽(10)之內壁(23)以及所述外部電極(2)之外壁(24)之間形成的外部空間(6)，另一個是在所述內部電極(3)之所述外壁(20)以及所述外部電極(2)之內壁(19)之間形成的內部空間(7)，所述外部空間(6)使得所述檢測裝置之流體入口以及出(11a、11b)之間相連通，其流入所述凹槽(10)并且與所環(huán)繞的所述內部空間(7)流體連通，所述內部空間(7)用作一個導電系數(shù)檢測區(qū)域。
文檔編號G01N27/06GK1699983SQ20051007025
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權日2004年5月17日
發(fā)明者伊夫·蓋涅 申請人:米利波爾公司