用于制造玻璃体的方法和装置转让专利
申请号 : CN200480036024.7
文献号 : CN100579927C
文献日 : 2010-01-13
发明人 : 卡特林·肖尔茨 , 斯特凡·奥拉斯 , 斯文·黑蒂希 , 延斯·福格特伦德
申请人 : 恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司
摘要 :
权利要求 :
1.自动制造用于电位传感器的玻璃体的方法，包括：为玻璃车床的第一心轴加载外部玻璃管和内部玻璃管，其中外部 玻璃管和内部玻璃管彼此同轴设置并且与玻璃车床的第一心轴的旋转 轴同轴设置，内部玻璃管和外部玻璃管各自具有一个介质侧末端，并 且两个介质侧末端彼此位于限定的轴向位置；
为第二心轴加载辅助玻璃管，其中第二心轴的旋转轴与第一心轴 的旋转轴同轴设置；
令辅助玻璃管靠近外部玻璃管；将外部玻璃管与辅助玻璃管熔接 得到外部管；
在由外部玻璃管和辅助玻璃管构成的外部管与内部玻璃管之间制 造连接；
从外部管除去辅助玻璃管的残余；
制造内部玻璃管的介质侧开口；以及
形成开口的介质侧边缘。
2.如权利要求1所述的方法，其中在形成的开口介质侧边缘上自 动吹制玻璃薄膜。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中内部玻璃管在其介质侧末 端具有盘状或碟状径向拓宽。
4.如权利要求1所述的方法，其中在制造外部管与内部玻璃管之 间的连接之后且在从外部管除去辅助玻璃管残余之前，在外部管的介 质侧末端形成圆锥。
5.如权利要求1所述的方法，其中制造介质侧开口包括吹通内部 玻璃管。
6.如权利要求1所述的方法，其中形成介质侧开口的边缘是利用 具有陶瓷材料或碳纤维材料的工具实现的。
7.如权利要求1所述的方法，其中形成介质侧开口的边缘由相机 和数字图像处理监视及控制。
8.如权利要求1所述的方法，其中外部玻璃管在其介质侧末端部 分中具有至少一个陶瓷膜片，其至少部分熔入介质侧端面。
9.如权利要求8所述的方法，其中陶瓷薄膜元件的外表面的一部 分具有玻璃涂层，膜片以该涂层熔入端面中。
说明书 :
本发明涉及一种用于制造玻璃体的方法，该玻璃体特别是电化学 传感器，例如pH传感器或其它离子敏感传感器的玻璃体。
用于检测介质pH值的pH传感器通常包括两个同轴的玻璃管，其 中外部玻璃管与内部玻璃管在介质接触末端相连，使得外部玻璃管的 介质侧开口密封，并且内部玻璃管的介质接触末端具有离子敏感的玻 璃薄膜。在外部管的介质接触末端部分，还提供了至少一个膜片，通 过它保证了在外部腔中的参考液体和围绕传感器的介质之间的电解液 桥，其中外部腔形成于内部玻璃管和外部玻璃管之间。
玻璃体的制造具有大量手工工作并且非常复杂。本申请人已经将 一种制造其上吹制有离子敏感的玻璃薄膜的内部玻璃管的方法自动 化，正如在德国专利DE 10116075.5和公开的说明书DE 10116099 中所记载的。通过将PTFE的钻通的多孔插塞插入外部玻璃管的介质侧 末端并且通过将内部玻璃管插入多孔塞的钻孔，以这种方式制造的内 部管与外部管相结合成为所谓的单棒测链。相反，对于单棒测链的玻 璃体还是有非自动化的制造过程，该测链包括具有在内部玻璃管和外 部玻璃管之间的玻璃连接的离子敏感薄膜。对此的原因有两方面。首 先，当内部玻璃管已经装备有离子敏感薄膜时，随后进行的将外部玻 璃管的端部区域与内部玻璃管的端部区域熔接将对离子敏感薄膜造成 危险。其次，还不能以下面的方式将外部玻璃管与内部玻璃管相连， 即，可以使用根据上述专利申请中的自动化处理而在内部玻璃管的残 余开口的边缘上吹制离子敏感的玻璃薄膜。
因此，本发明的目的是提供一种自动制造用于单棒测链的玻璃体 的方法。
这个目的通过独立权利要求1的方法以及独立权利要求10的装置 实现。
本发明的制造用于电位传感器的玻璃体的方法包括以下步骤：
为玻璃车床的第一心轴加载外部和内部玻璃管，其中外部玻璃管 和内部玻璃管彼此同轴设置并且与玻璃车床的第一心轴的旋转轴同轴 设置，内部玻璃管和外部玻璃管各自具有一个介质侧末端，并且两个 介质侧末端彼此位于限定的轴向位置；为第二心轴加载辅助玻璃管， 其中第二心轴的旋转轴与第一心轴的旋转轴同轴设置；令辅助玻璃管 靠近外部玻璃管；将外部玻璃管与辅助玻璃管熔接；在外部玻璃管或 辅助玻璃管与内部玻璃管之间制造连接；除去辅助玻璃管的残余；制 造内部玻璃管的介质侧开口；并且形成开口的介质侧边缘。可选的， 该方法还包括在介质侧边缘上自动吹制玻璃薄膜。
上述步骤优选地都是自动执行的。
为了执行本发明的方法，提供一种装置，其包括玻璃车床和至少 一个电子数据处理系统。电子数据处理系统与多个传感器和控制装置 相连。
该装置包括相机，其用于监控几何参数，例如玻璃管的中心、轴 向位置，还至少检测外部玻璃管的直径。相机与执行数字图像处理的 电子数据处理系统相连。
数据处理系统与第一和第二心轴的驱动装置的控制装置相连通。 为了将辅助玻璃管与其它管相连接，令两个心轴以相同的方向旋转， 其中另外，两个心轴当前优选相同的转速。在工作期间心轴的转速可 以为100rpm的几倍，例如200～300rpm。
另外，数据处理系统与燃烧器的控制设备相连通。控制设备一方 面控制向燃烧器(优选地，燃烧设备)馈送的混合气体，另一方面还 控制燃烧器的位置及其相对于心轴轴线的角度。
要加工的玻璃部分的温度是控制燃烧器的基本标准；利用高温计 检测温度，该高温计同样与中央数据处理系统相连通。工作温度可以 是例如约800℃～900℃。
吹风管与内部和外部玻璃管通过它们远离介质的末端相连通。吹 风管中的气压优选地同样由中央数据处理系统控制。
辅助玻璃管背离外部玻璃管和内部玻璃管的末端优选地在处理期 间被压密地封闭。
优选地，该装置同样还包括可自动就位的工具托架，其同样由中 央数据处理系统控制。工具托架可以支持耐热工具，该工具例如具有 陶瓷材料或碳纤维材料，介质侧开口的边缘可与该工具成形。
优选地还提供自动操纵器，例如夹持设备，利用它将玻璃管从箱 盒除去并加载心轴。另外，优选地在形成介质侧开口之后，玻璃体被 利用自动操纵器从玻璃车床除去，并直接或经由箱盒而传送至用于吹 制薄膜的装置。
现在根据附图中示出的实施例解释本发明的方法和本发明的装 置，附图中：
图1是在本发明的方法的实施例中的不同工作阶段期间玻璃体的 示意性纵截面。
考虑到所示的方法的实施例，关于单独的方法步骤需要注意以下 问题。在向第一和第二心轴加载玻璃管时，优选地为每个管提供限定 的轴向止块，以相对于彼此设定管的轴向位置。外部玻璃管2和内部 玻璃管1必须还相对于第一心轴的心轴轴线对中心。对中心的监控是 由相机完成的，相机与执行数字图像处理的电子数据处理系统相连。 利用相机和图像处理，还另外检测内部和外部玻璃管的介质侧管末端 的轴向位置。另外，检测管直径。
在辅助玻璃管3向外部玻璃管2的靠近中，辅助玻璃管优选地首 先移动到与外部玻璃管相距约1mm。然后，利用燃烧器加热玻璃管， 使它们足以熔接到一起。
为了将辅助玻璃管与外部玻璃管熔接，令辅助玻璃管充分接近外 部玻璃管。根据需要，玻璃管的连接甚至轻微地轴向翻转并随后伸长。 根据需要，翻转和伸长也可以重复多次，以达到均匀连接。为了调节 连接位置的直径，可以利用吹风管控制玻璃管中的气压。
在该方法的进一步发展中，外部玻璃管在其介质侧末端部分具有 至少一个陶瓷膜片，其可以例如至少部分熔入介质侧端面中。为了便 于熔入，当前优选的是陶瓷薄膜元件的外表面的至少一部分具有玻璃 涂层，膜片可以利用该玻璃涂层熔入端面。通过辅助玻璃管与外部管 的熔接，膜片集成在得到的玻璃体外部管中。
为了在内部玻璃管和由外部玻璃管和辅助玻璃管构成的外部管之 间制造连接，外部管被部分加热并在辅助玻璃管心轴的方向上长度拉 伸，使得加热部分的直径减小到足以令外部管的部分与内部管的介质 侧边缘连接并熔接。为了令连接均匀，可以在期望的末端位置周围进 行翻转和伸长，其中气压可利用吹风管而调整，以控制直径。
在这个实施例中，内部玻璃管在其介质侧末端具有盘状或碟状径 向拓宽，这便于连接至外部管。
在这个方法实施例中，然后通过加热在介质侧上与内部玻璃管和 外部管之间的连接轴向相距的一部分外部管，使用宽火焰或摆动燃烧 器加热该部分，然后在长度上轴向拉伸该部分，而形成圆锥4。
为了除去辅助玻璃管的残余3’，以窄的火焰加热轴向限定的分离 部分，并在长度上拉伸它，直至外部管部件之间的连接在分离部分处 断裂。
由于管的介质侧开口在除去辅助玻璃管之后被关闭，管必须被吹 通，以再次制造介质侧开口5。为此，封闭的末端区域在限定的轴向部 分中被加热。
为了形成介质侧开口的边缘6，耐热工具被移动至开口的熔化边缘 6，该工具具有轮廓，以形成开口的边缘6。
尽管在管的初始定位和定中心之后的中间步骤可以在相机的监督 下进行，也可以基于存储的程序而无需图像处理控制地“盲”进行， 但是当前优选的是，在形成边缘的情况中，基于相机监控完成这个过 程步骤的监视和控制。以这种方式，可以获得边缘的恒定质量，这是 自动吹制玻璃薄膜所需要的。
关于吹制玻璃薄膜的细节，参考申请人的上述专利公开。原理上， 它是这样实现的：将由内部玻璃管和外部玻璃管构成的玻璃体以介质 侧边缘放置到玻璃熔料的表面上，然后升高玻璃体，令玻璃熔料膜在 介质侧边缘张开并封闭介质侧开口。然后，利用预定的压力曲线，从 膜吹制玻璃薄膜。
根据需要，在形成介质侧边缘之后且吹制薄膜之前从玻璃车床除 去玻璃体，并且用于吹制薄膜的装置然后被加载玻璃体，从而可以进 行薄膜的吹制。