CN104302385A - 具有温度测量装置的磁力搅拌器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有温度计(2)的温度测量装置(1)，该温度测量装置(1)在一侧(10)具有多个温度传感器(3)，这些温度传感器(3)在电气基础上运行。温度计(2)浸入在使用状态下装于磁力搅拌器(100)的加热板(102)上的容器或烧杯(4)内并浸入其中存在的介质(5)中。多个温度传感器(3)在竖直方向相隔地设置于温度测量装置(1)上并在使用状态下以不同高度浸入介质(5)中。由此，一方面可识别介质(5)内的温度分层，另一方面可检测容器(4)内介质(5)的液位变化。

Description

具有温度测量装置的磁力搅拌器
技术领域
本发明涉及一种磁力搅拌器，其具有搅拌驱动装置、容器或烧杯、用作容器或烧杯的支承面的加热板、可置于容器或烧杯内且由搅拌驱动装置驱动的搅拌磁体以及具有温度计的温度测量装置，该温度计具有基于电气基础的温度传感器，该温度测量装置可浸入容器或烧杯内的介质中。
背景技术
由第DE3342249C2号专利文献已知这种具有温度测量装置的磁力搅拌器，其中利用温度传感器可测量处于容器或烧杯内的介质的温度变化。
然而，在这种情况下，在这种容器中的温度以及填充状况均存在显著差异，通过现有的温度测量装置并不能确定这种不同的温度及填充状况。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种前述类型的磁力搅拌器，利用该磁力搅拌器可更精确地测量介质的温度和温度分布。
为解决该目的，在本发明的设置中，温度测量装置具有至少三个温度传感器，这些温度传感器在使用状态下可浸入待测量的介质、具有不同高度且/或在竖直方向间隔排列。由此，在容器内仅利用一个温度测量装置即可检测加热时距加热板不同距离处的介质温度。通常，由在使用状态下置于容器或烧杯下的加热板自下方进行加热，介质内的温度也相应自下向上降低，因而特别在加热介质时，借助温度测量装置可测出容器内的温度分层或温度分布(在其他操作中亦然)。
由此，例如可根据所测的温度分布来调控促进介质内温度均匀化的搅拌操作。同样地，此后可测出由于蒸发作用造成容器或烧杯内介质液位的降低，在介质液位下降的情况下，各温度传感器逐个从介质“露出”并不再被容器内通常比环境温度更热的介质围绕，其中所测的温度值随着温度传感器离开介质而发生变化，特别是随之变小。
同样地，还可以类似方式测出液位的升高，在介质沸腾、起泡或冒涨时预计会出现液位的升高。
为能避免容器或烧杯内旋转的搅拌磁体在磁力搅拌器的操作过程中与容器或烧杯内在使用状态下浸入的温度测量装置发生碰撞，在适当设置中，在使用状态下浸入介质的温度测量装置的端部与容器或烧杯的底部相距一定距离。在此，该距离至少应相当于在使用状态下位于烧杯内的搅拌磁体的高度和/或厚度，或者如第DE3342249C2号专利文献已知，该距离乃至大于搅拌磁体的厚度或高度。由此，即便是搅拌磁体的长度与容器或烧杯的直径一致，亦可避免烧杯或容器中旋转的搅拌磁体在磁力搅拌器的操作过程中与位于其使用位置的温度测量装置发生碰撞。
特别适当地，在使用状态下，温度传感器间的竖直距离各计至少两厘米，优选约一厘米，可选为约半厘米或更小，或者具有中间值。通过使各温度传感器间竖直距离的大小确定，可以高精度和高解析度测出所产生的温度分布。
在本发明适当实施方案的设置中，形成温度测量装置的温度计构造成棒形并且/或者其两端中的一端可浸入介质中。在棒形的温度计上，至少三个温度传感器可以足够的竖直距离间隔排列。此外，在构造成适当长度的棒形温度计中，在相应大小的竖直区间内检测或监测介质的温度分布以及液位。另外，温度计的棒形结构对于温度装置的操纵而言安全可靠，特别在温度极高的介质中，这对温度测量装置的使用者而言极为安全，其原因在于这在温度测量装置的操作过程中能够与具有待测介质的容器保持足够的安全距离。
为使温度测量装置能够长时间浸入介质中，而使用者无需手持温度测量装置，在适当设置中，可将温度测量装置可拆卸地安装于容器边缘。
为此，温度装置在与使用状态下浸入待测介质的一端相反的第二端可包括用于挂在容器边缘的机械固定装置，特别是挂钩、夹紧件、吸盘和/或用作固定装置的三脚架紧固件，并且/或者将温度测量装置在使用状态下未浸入介质的一端本身构造成钩形。
为使温度测量装置能够固定于不同高度的容器和/或烧杯上，在适当设置中，温度测量装置可相对于其固定装置调节高度。由此，在例如容器或烧杯极深的情况下，温度测量装置可相对于边缘上的固定装置降低，从而温度测量装置的温度传感器会进入待测介质并达到用于测量的预定位置。
对此有利地，至少一个温度传感器或全部温度传感器均设置于温度测量装置的一侧，该侧在使用状态下面向于容器中心。由此，温度传感器可测量容器体积内的温度，并不测量例如由于靠近容器边缘或容器侧壁而过低的温度。其要点在于，在加热介质的过程中不应超过温度最高值。
将温度测量装置的温度传感器构造为电阻温度计的情况下，即便介质的温度与介质外环境空气的温度相同，也可测出容器内填注高度的变化或液位变化。
由于温度计构造成电阻温度计，因此测量所需的测量电流可导致各传感器的自热。在仅由空气包围的温度传感器中，该自热会有别于处于液态介质中温度传感器的自热。由于环境空气与密度通常较大的介质具有不同的温度传导率及热容量，因此自热中额外对温度传感器形成的热量输入以不同的速度自其散出。与由介质围绕的温度传感器相比，由空气包围的温度传感器对于冷却异常“隔热”。
由此，由空气(其热导率在多数情况下低于密度较大的介质)包围温度传感器在测量电流的影响下异常发热。可由温度传感器测量这种影响并进一步用于确定哪一个温度传感器已由于介质液位的降低而不再被介质围绕，而已在介质液面之上，即处于空气中。
倘若至少一个温度传感器在温度测量装置的使用状态下设置于待测介质之外或容器之外，借助温度测量装置可容易测出在容器或烧杯内介质液位的降低(例如由于介质的蒸发或熬煮)。由此，置于容器或介质之外的温度传感器可测量环境温度并将该温度值作为对由其他温度传感器所测温度的参考值或比较值。特别对于升温至超过环境温度的介质，可通过对比温度传感器的测量值来确定介质液位的下降。
倘若至少一个传感器与用于加热板和/或搅拌驱动装置的控制和/或调节装置相连，特别是与磁力搅拌器的搅拌驱动装置相连，可根据测得的温度分布和/或介质的蒸发或汽化介质控制加热过程。在测出介质中的温度分布不均匀时，例如可提高搅拌驱动装置的转速，从而可有助使受热不同的介质更加均匀快速的分布，以使整个容器或烧杯内的温度分布均匀化。另外，例如当介质由于加热板的热量输入带来的汽化或蒸发而达到预定的液位时(可借助温度传感器通过上述方法确定该预定液位)，可停用加热板。倘若适时关闭加热板或降低加热功率，则可防止由于继续在介质中输入热量而跌破该预定的最低液位。在容器或烧杯内的介质全部蒸发之前即及时关掉加热板，这在安全方面也极为重要。
通过类似方式，还可防止介质出现沸溢或过度起泡。因而，每当温度传感器测出容器内出现某种程度的液位升高，即刻关闭加热板。
此外，温度测量装置的全部温度传感器均可与控制和/或调节装置相连，并且可选择至少一个温度传感器用于控制和/或调节加热板或搅拌驱动装置。如此，在一个或多个特定的温度传感器所测的温度变化可用作控制和/或调节装置的控制或调节变量。
特别适用地，通过电线和/或电缆和/或无线电，特别通过设置于温度测量装置及控制和/或调节装置上的天线，温度测量装置与控制和/或调节装置相连并彼此建立数据交换。
另外，温度测量装置还可为了显示所测的测量值而通过电线和/或电缆和/或无线电(尤其是天线)而与显示装置相连，使用者可由该显示装置读出个温度传感器的当前温度。
为监测介质温度之外的其他物理变量，在适当设置中，温度测量装置可在温度传感器之外还具有至少一个用于另一物理变脸的附加传感器，特别是霍尔探头和/或霍尔传感器和/或pH传感器。在采用霍尔传感器的情况下，可监测磁力搅拌器的搅拌驱动装置的转速，还可监测搅拌驱动装置的旋转磁场的转速或旋转磁体的转速，必要情况下还可控制或调节上述转速。在逻辑上，该霍尔传感器设置于温度测量装置在使用状态下面向于搅拌驱动装置的一端。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明的具体实施方案。在这些部分示意图中：
图1表示具有悬挂于烧杯边缘的根据本发明的温度测量装置的烧杯的立体图，该温度测量装置具有多个温度传感器；
图2表示如图1所示填有介质的烧杯的纵剖面图以及温度测量装置的侧视图，其中温度测量装置具有七个浸入介质的温度传感器以及另一设置于其下端的用于其他物理变量的传感器；
图3表示具有悬挂于烧杯边缘的根据本发明的温度测量装置的另一烧杯的立体图，其中在烧杯内可看出搅拌磁体；以及
图4表示具有如图3所示烧杯的根据本发明的磁力搅拌器的剖视侧视图，该烧杯置于磁力搅拌器的加热板上。
具体实施方式
如图所示，整体以标号1表示的温度测量装置具有温度计2，该温度计2具有多个电气基础的温度传感器3。图1表示温度测量装置1在其使用状态下位于容器或烧杯4内。根据图2和图4，烧杯4包含液态介质5，温度测量装置1的温度传感器3浸入该介质5中。
为加热容器4内的介质5，可将容器4置于如图4所示的磁力搅拌器100的加热板102上。为搅拌介质5，磁力搅拌器100可通过由磁力搅拌器100的搅拌驱动装置101产生的旋转磁场驱动使用状态下位于容器4内的搅拌磁体103。
在此，温度传感器3以不同高度且竖直间隔地设置于温度测量装置1上。温度传感器3彼此间的竖直距离分别约计为半厘米至一厘米。然而，在必要情况下，温度传感器之间的竖直距离也可选为更大或更小。在图1至图4中所示的温度测量装置1总共具有七个或八个上下排列的温度传感器3。特别对于较大和/或较深的烧杯或容器，还可理解，将更多数量的温度传感器3置于温度测量装置1上，优选大约十个或更多温度传感器3。
同样地，如图所示，温度测量装置1的构造成棒形的温度计2的长度适于不同烧杯。温度测量装置2的棒形温度计2的长度越大，可在温度计2上设置更多的温度传感器3。
特别如图1、图3和图4所示，温度测量装置1安装于容器4的边缘6上。为此，温度测量装置1的第二端8具有用于挂在容器4的边缘6上机械固定装置9，该第二端8与温度测量装置1在使用状态下浸入待测介质5的端部7相反，从而温度测量装置1可拆卸地固定于容器4的边缘6上。
在本发明如图所示的实施例中，该固定装置9的结构在于，温度测量装置1在其第二端8的部分本身构造成钩形并由此可挂在容器4的边缘6上。
在图中未示的本发明的实施方案中，固定装置9可构造为挂钩、夹紧件、吸盘或诸如此类固定件。同样地，温度测量装置可具有三脚架紧固件，利用该三脚架紧固件可将温度测量装置1固定于市售的标准三脚架上。
特别在温度测量装置1具有三脚架紧固件的实施方案中，可相对于固定装置9且相对于容器4调整温度测量装置1的高度，该温度测量装置1应沉入容器4中。由此，温度测量装置1在烧杯或容器4内的位置可配合介质5的液面高度或液位高度。
在烧杯或容器4极深的情况下，温度测量装置1还可大体上相对于其固定装置9进行调整，以使温度测量装置1的温度传感器3浸入介质5中。
如图2至图4所示，温度测量装置1在使用状态下浸入介质5的端部7到容器或烧杯4的底部4a具有一定距离。在此，该距离大于搅拌磁体103的厚度和/或高度。
如图所示，全部温度传感器3置于温度测量装置1的一侧10上并在其使用状态下指向容器4中心的方向。由此，温度传感器可测量一部分范围内的温度，在该部分中介质5由于如图4所示的磁力搅拌器100的加热板102的加热而达到最高温度，烧杯或容器4置于该加热板102上。
温度传感器3在温度测量装置1的棒形温度计2上竖直间隔的设置可测出由于介质5借助加热板102自下部产生的升温而在介质5中形成的温度分层。
这种温度分层表示在介质5中的温度分布不匀，这在诸多应用情况中均不理想。为干扰温度分层并使全部介质5中的温度变得均匀，可使介质5的加热时间更长，并且/或者为缩短这一时间，借助磁力搅拌器100搅拌介质5。
借助温度测量装置1，可监测加热过程以及搅拌过程，使介质5加热或搅拌的时间精准，直至介质5在其整个体积内的温度均匀。
温度测量装置1的温度传感器3构造为电阻温度计。为测量温度，在构造成电阻温度计的温度传感器3中施加测量电流，该测量电流导致温度传感器出现实际上并不需要的暂时升温。
电阻温度计的这一实际上不利的特性还可用于根据本发明的温度测量装置1的其他功能。如此，利用温度传感器3不仅可测量温度，亦可测量烧杯或容器4的液面高度。特别有利地，烧杯或容器4置于磁力搅拌器100的加热板102上，以在较长一段时间内加热烧杯或容器4中的介质5或煮沸介质5或使其减少。
由于介质5从烧杯或容器4蒸发，烧杯或容器4的液面高度随时间降低。在此，介质5的液位下降。在此，由于温度测量装置1的温度传感器3在温度测量装置1的温度计2的侧部10上竖直相隔，因而其逐步从介质5露出。
比烧杯或容器4所置的环境温度更热或更冷(即比周围空气更热或更冷)的介质5中，烧杯或容器4内液面高度的下降导致温度传感器3不再由较热或较冷的介质5包围。随着容器4的液位变化，在各温度传感器旁逐步发生温度的改变，由该温度变化可得出变化中的液位高度。
特别在室温下视需要易于蒸发的介质中，借助温度测量装置1同样也可测出烧杯或容器4内液面高度的变化。在此，周围空气及介质5导热能力的不同发挥作用。
如上述，在电阻温度计的工作模式中形成的测量电流导致各温度传感器3的升温。由于介质5与周围空气的导热率不同，因此在温度传感器3进入或离开介质5时，在温度测量中可监测温度传感器3的不同冷却状态。
倘若空气的导热率低于介质5的导热率，则在温度传感器3离开介质5时测到由于测量电流加热的温度传感器3的冷却较慢。
倘若周围空气及介质5的热扩散率成反比，则可测到温度传感器3离开介质时温度传感器3的热度消散较慢。由此，可由温度传感器3的冷却状态推断容器4的液面高度。除液位下降之外，显然也会测出介质5的液位升高，例如介质5会出现煮沸、起泡或冒涨。
在图中未示的本发明的实施方案中，还可将至少一个传感器3在温度测量装置的使用状态下设置于待测介质5之外或容器4之外。该设置于介质5或容器4之外的温度传感器3提供温度参考值，可将利用设置在烧杯或容器4内的温度传感器3测得的温度测量值与该参考值进行对比。通过对比可转而得出容器4内介质5的液位变化。
温度传感器3与用于加热板102和/或用于磁力搅拌器100的搅拌驱动装置101的控制和/或调节装置104相连接。可通过设置于温度测量装置1的未浸入第二端8上的天线11和/或设置于磁力搅拌器100上的天线或接收天线105以无线方式实现这种连接，特别是通过无线电实现该连接。
如此，可根据借助温度测量装置1的温度传感器3所测的介质5的温度控制或调节加热过程以及搅拌过程，即监测磁力搅拌器100的搅拌驱动装置101的转速，在适当情况下，特别还可根据待加热介质5中可测的温度分层或可测的温度梯度控制或调节该转速。
还可理解，温度测量装置1与控制和/或调节装置104通过电线或电缆连接。如图2所示，温度测量装置1通过天线11将由温度传感器3所测的介质5的温度发送至同样具有天线12的显示装置13，在如图4所示的实施例中，该显示装置构造为磁力搅拌器100上的显示器106。在图中未示的本发明的实施例中，温度测量装置1通过电线或电缆与显示装置13相连。
显示装置13或具有显示器106的磁力搅拌器100和温度测量装置1双方建立数据交换。此外，通过电线、电缆或以无线方式通过无线电，特别是通过天线11和12或磁力搅拌器100的线105以及可选的控制和/或调节装置104的另一天线，温度测量装置1、显示装置13以及控制和/或调节装置104保持互相联络。
如图2所示，在浸入介质5的端部7还有另一用于其它物理变量的传感器14。在该实施例中，该传感器14是霍尔探头或霍尔传感器，利用该传感器可测量搅拌驱动装置101的转速，该驱动装置100通过其旋转磁场驱动搅拌磁体103。
在本发明的其他实施方案中，该传感器14例如还可为pH值传感器或其他传感器。
带温度计2的温度测量装置1在侧部10具有多个温度传感器3，这些温度传感器3在电气基础上运行。温度计2浸入在使用状态下装于磁力搅拌器100的加热板102上的容器或烧杯4中并浸入其中存在的介质5内。多个温度传感器3在竖直方向相隔地设置于温度测量装置1上并在使用状态下以不同高度浸入介质5中。由此，一方面可识别介质5内的温度分层，另一方面可检测容器内介质5的液位变化。

Claims (15)

1.一种磁力搅拌器(100)，该磁力搅拌器(100)具有一搅拌驱动装置(101)、一容器或烧杯(4)、一用作该容器或烧杯(4)的支承面的加热板(102)、一可置于该容器或烧杯(4)内且由所述搅拌驱动装置(101)驱动的搅拌磁体(103)以及一具有一温度计(2)的温度测量装置(1)，该温度计(2)具有基于电气基础的温度传感器(3)，该温度测量装置(1)可浸入容器或烧杯内的介质中，
其特征在于：
所述温度测量装置(1)具有至少三个在使用状态下可浸入待测介质(5)、具有不同高度且/或在竖直方向间隔排列的温度传感器(3)。
2.根据权利要求1所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：所述温度测量装置(1)在使用状态下浸入所述介质(5)的一端部(7)到所述容器或烧杯(4)的底部(4a)具有一距离。
3.根据权利要求1或2所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：所述温度传感器(3)之间在使用状态下的竖直距离各为至少两厘米，优选约一厘米，可选为约半厘米或更小。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：形成所述温度测量装置(1)的所述温度计(2)构造成棒形并且/或者其两端(7,8)中的一端可浸入所述介质(5)中。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：所述温度测量装置(1)可拆卸地安装于所述容器(4)的一边缘(6)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：所述温度测量装置(1)在一与使用状态下浸入待测介质(5)的所述端部(7)相反的第二端(8)包括一用于挂在所述容器(4)的所述边缘(6)上的机械固定装置(9)，特别是一挂钩、一夹紧件、一吸盘和/或一用作该固定装置(9)的三脚架紧固件；并且/或者所述温度测量装置(1)在使用状态下未浸入所述介质(5)的一端本身构造成钩形。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：所述温度测量装置(1)可相对于其固定装置(9)调节高度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：至少一温度传感器(3)或全部温度传感器(3)设置于所述温度测量装置(1)的一侧(10)，该侧(10)在使用状态下面向于所述容器(4)的中心。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：所述温度测量装置(1)的所述温度传感器(3)构造为电阻温度计。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：至少一温度传感器(3)在所述温度测量装置(1)的使用状态下置于待测介质(5)之外或所述容器(4)之外。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：至少一温度传感器(3)与一用于所述加热板(102)和/或用于所述搅拌驱动装置(101)的控制和/或调节装置(104)相连接。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：所述温度测量装置(1)的全部温度传感器(3)均与所述控制和/或调节装置相连；并且可选择至少一温度传感器(3)用于控制和/或调节所述加热板(102)或所述搅拌驱动装置(101)。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：通过一电线和/或一电缆和/或无线电，特别是通过设置于所述温度测量装置(1)及所述控制和/或调节装置(104)上的天线(105)，所述温度测量装置(1)与所述控制和/或调节装置(104)相连并彼此建立数据交换。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：为显示所得的测量值，所述温度测量装置(1)通过一电线和/或一电缆和/或以无线方式与一显示装置(13,106)相连，特别通过一天线(12)与其相连。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的磁力搅拌器(100)，其特征在于：所述温度测量装置除所述温度传感器(3)之外还具有至少另一用于其它物理变量的传感器(14)，特别具有一霍尔探针或一霍尔传感器。
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