DE1498875A1 - Anzeigevorrichtung fuer qualitative und quantitative Messungen - Google Patents
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Description
Akt. Zehn. P 14 98 875.1
MILES IABORAIORIES, INC., Elkhart, Indiana (U.S.A.)
"Anzeigevorrichtung für qualitative und quantitative Messungen"
Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf eine zur Durchführung
von qualitativen und quantitativen Messungen bestimmte Anzeigevorrichtung mit einem oder mehreren, vorzugsweise
mit Reagenzien getränkten Absorptionskörpern für .ein zu untersuchendes flüssiges oder gasförmiges Medium
und einer den bzw. die Absorptionskörper umschliessenden, vorzugsweise aus aufeinanderlegenden und miteinander verschweissten
Kunststoffolien gebildeten undurchlässigen. Hülle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Anzeigevorrichtung
so auszubilden, dass mit ihr in verhältnismässig einfacher Weise genaue Feststellungen von dem zu
untersuchenden Medium getroffen werden können. Hierbei kommt es der Erfindung nicht nur auf eine Genauigkeit an, die sich
auf die feststellung der Absorptionsgeschwindigkeit des zu
untersuchenden Mediums bzw. der in diesem enthaltenen Substanzen in dem Absorptionskörper bezieht. Es soll vielmehr
auch den für genaue Peststellungen wesentlichen Bedingungen
_ 1_
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Rechnung getragen werden, unter denen eine Beeinträchtigung ·
der auf den Abaorptionelcörporft aufgebrachten Räagension
(Indikatorsubstanzen) vermieden wird. Solche Beeinträchtigungen können durch äussere Einflüsse, z.B. Feuchtigkeit,
oder auch dadurch hervorgerufen werden, dass sich verschiedene zu einer Anzeigevorrichtung gehörende Reagenzien bei
der Untersuchung miteinander mischen und gegenseitig stören, wodurch sogar qualitative PestStellungen verfälscht werden
könnten.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ganz allgemein dadurch gelöst, dass das Absorptionsmaterial in an
sich bekannter v/eise aus einem vorzugsweise streifenförmig
ausgebildeten Kapillarmaterial besteht und die Hülle
unmittelbar an dem Kapillarmaterial zur Anlage kommt und dass die Hülle mindestens an einer Stelle derart unterbrochen
bzw. unterbrechbar ist, dass das zu untersuchende Medium über eine Kante oder engbegrenzte Stelle des Kapillarmaterials
in dieses eindringt. Wesentlich ist, dass das Kapillarmaterial so in der Hülle eingeschlossen·ist, dass
das Untorsuchungsmedium und auch äussere Einflüsse nur über
einen möglichst kleinen Bereich an das Kapillarmaterial herangelangen können. Hierin bestehtein wesentlicher Unterschied
gegenüber bekannten Anzeigevorrichtungen, insbesondere in bisher gebräuchlichen Indikatorstreifen, bei denen
das zu untersuchende -oder die Vorrichtung sonst umgebende Medium (Luft) über einen grossflächigen Bereich auf das
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Kapillarmaterial bzw. die auf diesem aufgetragenen Indikatorsubstanzen
einwirken konnte.
Die erfindungsgemasse Anzeigevorrichtung kann für eine optische
und elektrische Anzeige verschiedenster Messgrössen eingesetzt werden. Es kann damit eine Vielfalt von Parametern
wie z.B. Zeitdauer, !Demperatur-Zeit-Beziehungen, physikalische Grossen, wie z.B. die Viskosität oder die
Oberflächenspannung von Flüssigkeiten gemessen werden. Es lassen sich ferner chemische (qualitative und quantitative)
Bestimmungen wie z.B. analytische Bestimmungen von Lösungskonzentrationen oder Bestimmungen der relativen Konzentration
von Lösungskomponenten ausführen. Auch zur Analysierung
und zur Abtrennung von Komponenten aus einer Emulsion oder Dispersion in Flüssigkeiten oder anderen Mitteln wie Luft
u.dgl. kann die Vorrichtung verwendet werden.
Die erfindungsgemasse Anzeigevorrichtung soll u.a. eine
Anzeige ermöglichen, welche die Herstellung genauer Beziehungen erlaubt zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit
und/oder dem zurtickgelegten Weg einer Flüssigkeit oder einer Flüssigkeitskomponente entlang einem umhüllten Docht aus
kapillarem Material einerseits,und den spezifischen Eigenschaften
einer Flüssigkeit oder Flüssigkeitskomponente und der temperatur und den Semperaturänderungen in der Umgebung,
in der die Anzeigevorrichtung benutzt wird, andererseits. Bei gewissen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
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kann ein Docht in Verbindung mit Flüssigkeiten einer definierten Zusammensetzung mit ausgesuchten physikalischen
Eigenschaften als Anzeigevorrichtung verwendet werden. Solche Anzeigevorrichtungen können bei geringem Kostenaufwand
genaue Informationen und Daten liefern, die bisher nicht genau oder nur durch relativ mühsame, zeitraubende
und kostspielige Messtechniken ermittelt werden konnten.
Durch diese bei der erfindungsgemässen Anzeigevorrichtung
vorgesehene Schutzhülle für das Kapillarmaterial wird ein Einfluss der Schwerkraft und Bewegung auf die Absorptionsgeschwindigkeit weitgehend vermieden. Ausserdem wird die
Verschmutzung und Verdampfung der vom Docht aufgesaugten
Flüssigkeit vermieden. Hierdurch wird eine gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit entlang dem Docht gewährleistet,
was eine Steuerung, Kontrolle und Begrenzung der vom Docht absorbierten Menge zulässt, wobei diese Menge von den
Dochtabmessungen abhängt. Es werden dadurch genaue Messungen
und Analysen mit einer vergleichsweise kleinen Flüssigkeit sprobe ermöglicht.
Das flüssige Untersuchungsmedium kann dem Kapillarmaterial
aus einem von der Anzeigevorrichtung getrennten Flüssigkeitsvorrat mit einer Testlösung oder aus einem mit der
das Kapillarmaterial enthaltenden Anzeigevorrichtung verbundenen Flüssigkeitsreservoir entnommen werden, der entweder
durch Eintauchen des Dochts in die lestflüssigkeit oder durch Öffnen eines geeigneten Ventiles oder durch
-4-8098 10/0 156 -., ,
Bewegung oder Unterbrechung eines Äbsperrgliedes die
■Flüssigkeit freigibt, damit diese zwecks Absorption mit dem.Kapillarmaterial in. Berührung gebracht und dadurch
der Absorptionsvorgang eingeleitet wird. Das Kapillarmaterial kann,imprägniert oder durch geeignete Zusätze
modifiziert werden. Diese Imprägnierung oder Zusätze haben
die Eigenschaft, dass sie durch die aufgesaugte Flüssigkeit bei deren Wanderung entlang des Kapillarmaterials
gelöst oder chemisch verändert werden, wodurch ein Färb— wechsel, eine Wanderung der Farbe oder eine Änderung der
physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit eintritt. Die Flüssigkeit kann hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und
ihres physikalischen Verhaltens an die TJmgebungsbedingungen
angepasst werden, die zusammen mit einer Kontrolle der geometrischen Abmessungen und der Porosität des Kapillarmaterials
einen genau gewünschten Absorptionsvorgang auf jedem IDeilstück des Kapillarmaterials liefern. Der Ablauf
dieses Absorptionsvorganges dient als Anzeige des jeweils zu messenden Parameters.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umschliesst
die Hülle mehrere, vorzugsweise mit verschiedenen Reagenzien getränkte Streifen aus Kapillarmaterial, wobei
die einzelnen Streifen in innerhalb der Hülle ausgebildeten Abteilungen untergebracht und dadurch voneinander getrennt
sind· Dabei können von dem Kapillarmaterial mehrere Lagen vorgesehen sein, die durch zwischen den einzelnen Lagen
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vorhandenes Hüllenmaterial voneinander getrennt sind. .
Hierbei erweist es sich als zweckmässig, dass mehrere Kapillarstreifen in einer gemeinsamen Hülle Seite an Seite
liegend angeordnet sind. Die Trennung der einzelnen Reagenzien trägt insofern zu der Genauigkeit der betreffenden
Feststellung bei, weil dadurch ein Vermischen der Reagenzien vermieden wird, wie es sehr leicht dann eintreten
kann, wenn die verschiedenen Reagenzien auf ein und demselben Kapillarstreifen angebracht sind.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es
zeigen:
Fig. t die Ansicht eines umhüllten Dochtes geraäss der
Erfindung, wobei ein Kapillarmaterial von genau definierter geometrischer Abmessung zwischen zwei
durchsichtigen Plastikfolien eingelegt ist,
Fig-. 2 einen Querschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten
Docht nach der Linie 2-2 der Figur 1>
Fig. 5 eine Ansicht eines weiteren Ausführüngsbeispieles
eines umhüllten Dochtes, bei dem das Kapillarmaterial
sich über das eine Ende der Hülle hinaus' erstreckt,
Fig. 4 einen umhüllten Docht, bei dem am oberen Ende der
Hülle eine Belüftungsöffnung vorgesehen ist,
-6-
809810/0156
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Pig. 5 die Ansicht eines weiteren Allsführungsbeispieles, bei dem eine Belüftungsleitung vorgesehen ist, die
mit dem oberen Ende des Dochtes in Verbindung steht und sich zwischen den Plastikfolien bis zum gegenüberliegenden
Ende der Hülle erstreckt,
Pig. 6 einen Querschnitt des umhüllten Dochtes nach Pigur 5 entlang der Linie 6-6 der Pigur 5,
Pig. 7 die Ansicht eines zusammenhängenden Streifens aus Kapillarmaterial, das zwischen zwei Plastikfolien
eingeschlossen und so eingerichtet ist, dass es durch Zerschneiden quer zu seiner Längsrichtung in
eine Vielzahl von umhüllten Dochten gewünschter Länge zerschnitten werden kann,
Pig. 8 die Vorderansicht eines umhüllten Dochtes dessen beide Enden aus der Hülle herausragen; ein solcher
Docht ergibt sich beim Abschneiden eines Stückes bestimmter Länge von zusammenhängenden Streifen
nach Pig. 7,
Pig. 9 eine Ansicht eines zusammenhängenden umhüllten Dochtes,
bei dem sich der Entlüftungskanal parallel zum Eapil-•
larmaterial erstreckt,
Pig.10 einen Querschnitt des Streifens nach Pigur 9 entlang
der Linie 10-10 der Pigur 9,
Pig.11 eine Ansicht eines zusammengesetzten Dochtes der zwei
übereinanderliegende Streifen aus Kapillarmaterial enthält, wobei die Streifen durch eine dazwischen
befindliche undurchlässige Polie getrennt sind.,
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Pig. 12 einen Längsschnitt durch einen zusammengesetzten
Docht nach Figur 11 entlang der Linie 12-12 der Figur 11,
Pig. 13 bis 20 Ansichten verschiedener geometrischer Formen
und Zusammensetzungen von Kapillarmaterial vermittels derer die Absorptionseigensehaften gesteuert werden
können,
Pig. 21 die Vorderansicht einer typischen temperaturempfindlichen Anzeigevorrichtung zur Anzeige, des Zustandes
verderblicher Stoffe mit einem umhüllten Docht und einem an den Docht anschliessenden Flüssigkeitsreservoir,
Pig. 22 einen Längsschnitt nach der Linie 22-22 der Pigur 21,
Pig. 23 eine Teilansicht eines umhüllten Dochtes,der einen
unabhängigen Flüssigkeitsvorratsbehälter aufnimmt, der über eine Leitung durch Auseinanderfalten der
Hülle entlang der gestrichelten (FaIt)Linie geöffnet werden kann,
Fig. 24 eine leilansicht eines umhüllten Dochtes mit einem
unabhängigen Flüssigkeitsreservoir und einem Abschlussglied zwischen dem Reservoir und dem Ende des
Kapillarmaterials, wobei das Abschlussglied so eingerichtet ist, dass es unterbrochen und so der
Beginn des Aufsaugvorganges eingeleitet werden kann,
-8-
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Pig. 25 die Teilansicht eines umhüllten Dochtes mit einem
unabhängigen !Flüssigkeitsreservoir, wobei ein
schmelzbares Material den Zufluss der Flüssigkeit zum Docht solange verhindert, bis eine bestimmte
Temperatur überschritten worden ist,
Mg. 26 die Teilansicht eines umhüllten Dochtes mit einem unabhängigen Flüssigkeitsreservoir, bei dem ein
zerbrechlicher Stopfen angewendet wird, um den Absorptionsvorgang in G-ang zu setzen,
Fig. 27 eine Teilansicht eines umhüllten Dochteämit einem
unabhängigen Flüssigkeitsreservoir, bei dem eine
Klammer die Absorption der Flüssigkeit solange verhindert
bis sie weggenommen wird,
Fig. 28 einen Schnitt nach der Linie 28-28 der Figur 27,
Fig. 29 die Teilansicht eines umhüllten Dochtes mit einem
unabhängigen Flüssigkeitsreservoir und einem Absperrventil bei dessen Betätigung der Zutritt der
Flüssigkeit zum. Docht und damit der Beginn des Absorptionsvorganges freigegeben wird,
Fig. 30 einen Schnitt nach Figur 29 entlang der Linie 30-30
der Figur 29,
Fig. 31 die Ansicht eines umhüllten Dochtes mit einem unabhängigen
Flüssigkeitsbehälter und einem umhüllten Docht wie er von einem zusammenhängenden Streifen
nach Figur 7 abgenommen werden kann, wobei die Enden des Dochtes durch eine Kappe und ein den Flüssigkeitsbehälter
enthaltendes Unterteil abgeschlossen sind, i
-9-
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Fig. 32 einen Schnitt entlang der Linie 32-32 der Figur 31,
Pig. 33 cLie Ansicht eines umhüllten Dochtes mit einer
Markierung entlang dem Docht und mit einer Öffnung am oberen Ende des Dochtes, durch die ein vorherbestimmtes
Flüssigkeitsvolumen durch das Kapillarmaterial gesaugt wird,
Fig. 34- einen Schnitt entlang der Linie 34-34 der Figur 33,
Fig. 35 das Schnittbild eines umhüllten Dochtes gemäss den
Figuren 33 und 34 mit einer an der Öffnung des
oberen Dochtendes vorgesehenen Injektionsspritze, die zum Hindurchziehen eines definierten Probevolumens
durch das Kapillarmaterial dient,
Fig.· 36 die Ansicht einer typischen Zeitanzeigevorrichtung
mit einem umhüllten Docht und einem in sich abgeschlossenen Flüssigkeitsbehälter,
Fig. 37 den Längsschnitt durch eine Anzeigevorrichtung nach Figur 36 entlang der Linie 37-37 der Figur 36, wobei
sich der Stopfen in der Schließstellung befindet,
Fig. 38 einen Längsschnitt entsprechend der Figur 37.»wobei
sich jedoch der Stopfen in der Öffnungsstellung befindet und den Zutritt der Flüssigkeit zum
Kapillarmaterial freigibt,
Fig. 39 die Ansicht einer Anzeigevorrichtung mit einem
umhüllten Docht und einem darin untergebrachten Flüssigkeitsbehälter,
Fig. 40 einen Schnitt nach der Linie 40-40 der Figur 39,
-10-
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Ai
Fig. 41 eine Ansicht einer Aniseigevorrichtung mit einem in
oich abgeeehlOBßtsnön PlUooigkoitobehUltor und einonr
umhüllten Docht, der bei Ausübung seiner Messfunktion einen elektrischen Signalstrom erzeugt,
Fig. 42 einen leillängcschnitt durch den Batterieteil der
Anzeigevorrichtung nach Figur 41 entlang der Linie 42-42 der Figur 41,
Fig. 43 die Ansicht einer Anzeigevorrichtung mit einem umhüllten
Docht und unabhängigen Flüssigkeitsbehälter, der bei Ausübung seiner Hessfunktion einen elektrischen
Stromkreis schliesst, wodurch die Erregung eines geeigneten Kontrollrelais bewirkt wird,
Fig. 44 einen Schnitt nach der Linie 44-44 der Figur 43,
Fig. 45 eine Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung, deren Funktion der Messvorrichtung
nach Figur 43 entspricht,also einer Messvorrichtung,
die in Ausübung ihrer Messfunktion einen elektrischen Stromkreis schliesst, und
Fig. 46 einen Schnitt nach der Linie 46-46 der Figur 45·
Das erfindungsgemäss verwendete Kapillarmaterial kann aus
sämtlichen porösen Werkstoffen oder Medien bestehen, die eine Flüssigkeit oder einen festen Stoff absorbieren, zur
Absorption veranlassen, aufsaugen, einverleiben oder durch Lösung, Diffusion, Sublimation oder Kapillarwirkung durchziehen.
Grundsätzlich besitzt das Dochtmaterial kapillare Eigenschaften, die durch eine kapillarfaserige, poröse
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oder zusammenhängende Zellstruktur hervorgerufen werden.
Dabei sind die miteinander zusammenhängenden Hohlräume so klein, dass eine fortschreitende Plüssigkeitsaufnahme durch
Absorption stattfindet. Geeignetes Kapillarmaterial zur Herstellung eines umhüllten Dochtes sind auch feinzerteilte
Granulate, schwammige oder zellulare Stoffe und faserige Materialien, z.B. Zellulose oder synthetische faserige
Netzwerke, wie z.B. Tuch oder Papier, die relativ zu ihrem Aussenvolumen grosse zusammenhängende innere Oberflächen
besitzen. Von den genannten Stoffen ist als Kapillarmaterial oder Docht vorzugsweise Papier mit festliegenden physikalischen
und chemischen Eigenschaften geeignet. Pur solches
Papier sind Zellulose, synthetische Pasern oder.Glasfasern
geeignet, da sie auch im handelsüblichen Zustand eine
genügende Einheitlichkeit und Homogenität hinsichtlich der Porosität, Dichte und chemischen Eigenschaften besitzen.
Die spezifische Dichte, Härte, Oberflächenbeschaffenheit, Dicke, Gewicht, Zusammensetzung, Füllstoffgehalt und die
chemische Beschaffenheit können so verändert werden, dass
ein Optimum an Absorptionsfähigkeit für jede spezielle Messaufgabe erreicht wird.
Das Dochtmaterial .kann auch mit geeigneten Zusätzen oder
Chemikalien imprägniert werden,wie es nachfolgend beschrieben
wird. Durch eine solche Imprägnierung kann folgendes erreicht werden: Eine Änderung der Absorptionsgeschwindig-
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keit der absorbierten Flüssigkeit; eine Änderung der Absorptionscharakteristik
der absorbierten Flüssigkeit; Erzeugung eines Farbwechsels bei einer Reaktion der Imprägnierungsmittel
mit der absorbierten Flüssigkeit, wodurch die Eindringtiefe leicht ablesbar ist; eine Reaktion der Imprägnierungsmittel
mit einer oder mehreren Komponenten der absorbierten Flüssigkeit,wodurch eine Anzeige der Menge und/oder
des Zustandes des umgesetzten oder nicht umgesetzten Anteils der vom Docht aufgesaugten Flüssigkeit erfolgt; Änderungen
der Konzentration der in der Flüssigkeit gelösten Imprägnierungsmitt
el.
Der Docht kann auch einen zusammengesetzten Aufbau haben,
wobei Dochtmaterialien mit verschiedenen physikalischen und chemischen Eigenschaften verwendet werden, um einen
gewünschten Verlauf der Absorption nach Art und Menge zu erhalten. Auch kann der Docht selbst aus einem einheitlichen
Material bestehen, das geometrisch entsprechend gestaltet ist, um die Absorption nach Art und Betrag zu
steuern oder um dadurch bestimmbare Änderungen der Wanderungsgeschwindigkeit der absorbierten Flüssigkeit zu
erhalten.
Das Hüllenmaterial, das das kapillare Material oder den Dacht mit einer Schutzhülle umsehliesst, kann aus jedem
geeigneten Stoff bestehen, der flüssigkeitsundurchlässig ist und selbst nicht in die Poren des Dochtmaterials ein-
, -13-
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AH-
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dringt. Die Anwendung einer Hülle um das Dochtmaterial hat
folgende Bedeutung: Vermeidung der Verdampfung der absorbierten Flüssigkeiten; Unterbindung des "Oberflächeneffektes",
durch den die Dicke der Flüssigkeitsschicht längs der äusseren
Oberfläche des Dochtes in Abhängigkeit von der Lage des Dochtes abnimmt, wodurch eine gleichmässige Absorptionswirkung stark gestört wird; Vermeidung von unkontrollierbaren
Kapillarerscheinungen entlang des Dochtes; Vermeidung von unkontrollierbaren Verlängerungen des Dochtes bei der
Befeuchtung und Absorption von Flüssigkeit in die Poren; Ausgleich der geringen Festigkeit,insbesondere der geringen
Festigkeit des nassen Dochtmaterials; Vermeidung der Verschmutzung und Einfärbung der Flüssigkeit im Dochtmaterial;
genaue Begrenzung der Menge der vom Docht aufgesaugten Stoffe; Festlegung der Menge und Richtung der Absorption
in bezug auf die Dochtform; Festlegung der Stelle an der die Flüssigkeit in den Docht eintritt.
Es ist ohne besondere Bedeutung, aus welchem Material die Dochtabdeckung bzw. Schutzhülle besteht, wichtig ist nur,
dass es selbst nicht porös und flüssigkeitsundurchlässig ist. Die Festigkeit und Biegbarkeit des Hüllenmaterials
hängt sowohl von den gewünschten spezifischen !Eigenschaften der Dochthülle als auch vom gewählten Dochtmaterial ab.
YJird als Dochtmaterial z.B. ein poröses G-ranulat verwendet,
-14-
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so verwendet man vorzugsweise eine formhaltige Schutzhülle,
um die gleichmässige Verteilung der Körner aufrechtzuerhalten,
da jede Störung des Granulates eine wesentliche Änderung der Kapillarwirkung und der Absorptionsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit mit sieh "bringt. Da faserige Dochtmaterial!
en, wie z.B. Papier, eine besonders dauerhafte und elastische physikalische Struktur besitzen, können für die
Hülle Werkstoffe von halbfester oder flexibler Beschaffenheit mit zufriedenstellendem Ergebnis verwendet werden.
Pur diesen Zweck kann einer der vielen Werkstoffe für Plastikfolien, z.B. Polyäthylen,. Polypropylen, Polyvinylpolymerisate
oder -mischpolymerisate wie Polyvinylchlorid, Polyvinylazetat, Polyvinylidenchlorid, Polyäthylen verwendet
werden. Ebenso können zusammengesetzte Folien wie z.B. aus Polyäthylenterephthalat und Polyäthylen mit Vorteil
benutzt werden. Von den genannten Materialien ist eine zusammengesetzte Folie bestehend aus Polyaethylenterephthalat
und Polyaethylen zur Umhüllung dee Dochtes besonders geeignet.
Eine genügend durchscheinende oder durchsichtige Hülle wird verwendet, damit eine visuelle Prüfung der Eindringlänge
und des Portschreitens der Flüssigkeit, der Flüssigkeitskomponente
oder des Anzeigezustandes dee Dochtmaterials
erfolgen kann, so wie es bei einigen Anzeigevorrichtungen notwendig ist. Bei Anzeigevorrichtungen, bei denen ein
elektrischer Strom erzeugt oder ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird, oder eine versteckte Anzeige bei bzw.
-15-8 0 9810/0156 ' ' ' '
nach Ausübung der Messfunktion gewünscht wird, können,falls
gewünscht, lichtundurchlässige Materialien verwendet werden, da unter solchen Umständen eine optische Prüfung des
Dochtes nicht nötig ist.
Die Schutzhülle ist derart am Dochtmaterial befestigt, dass ein inniger Kontakt mit den Aussenflachen des Dochtes besteht.
Der gute Kontakt zwischen der Hülle und den Seitenflächen des porösen Dochtes ist wichtig, da jeder Zwischenraum
oder Spalt, der zwischen den Aussenflachen des Dochtmaterials
und dem darüberliegenden Hüllenmaterial freigelassen ist, selbst als Kapillare wirkt und eine Abweichung der gesteuerten
Saugeigenschaften des umkleideten Dochtes zur Folge hat.
Es können die verschiedensten Methoden für die Umhüllung des Dochtes angewendet werden, wobei das Hüllmaterial in
innigen Kontakt mit den Seitenflächen des Dochtmaterials zu bringen ist. Bei Verwendung eines thermoplastischen
iOlienmaterials, z.B. einer gegossenen durchsichtigen Polyvinylchloridfolie
zum Umhüllen eines faserigen Dochtraaterials, z.B, aus Zellulose- oder Acrylfaserpapier, wird das Dochtmaterial
vorzugsweise unter Hitze und Druck zwischen zwei Plastikfolien eingelegt (gewalzt) um die Verschweissung und
Verbindung der Folien miteinander und mit den Oberflächen des Dochtmaterials zu erzielen. Die Anwendung von Druck ist
deshalb vorteilhaft, weil ein grosser Teil der im porösen Material eingeschlossenen Luft auf diese Weise während des
-16-
Umhüllungsprozesses ausgetrieben wird»
Auch kann das Dochtmaterial entweder durch !Tauchen oder Besprühen der Oberfläche umhüllt werden. Es wird dabei ein
thermoplastisches Kunstharz mit grossem Gehalt an festen
Bestandteilen verwendet, das hinsichtlich Viskosität und Zusammensetzung so ausgewählt ist, dass kein merkbares
Eindringen oder Verstopfen der inneren Poren des Dochtmaterials entsteht. Nach dem Tauchen oder Besprühen kann
das eingehüllte Dochtmaterial getrocknet werden, um die gesamte Flüssigkeit zu verdampfen,wonach eine flüssigkeitsdichte
Hülle aus thermoplastischem Material übrig bleibt. Ebenso kann die Oberfläche des Dochtmaterials gemäss einem
der üblichen Aufwalzverfahren mit einem undurchlässigen PiIm versehen werden. Auch können an den Innenseiten des
Hüllmaterials klebende Materialien aufgebracht werden. Geeignete Klebstoffe sind z.B. solche,die bei Druckanwendung wirksam
werden und z.B. Natur- oder Kunstkautschuk enthalten. Solche Haftmittel bewirken eine feste (zähe) Verbindung der
Hülle mit den Oberflächen des Dochtes und der Hüllen untereinander, so dass eine feste Und dichte Abdeckung entsteht.
In jedem Fall werden die Bedingungen des Umhüllungsverfahrens
so ausgewählt, dass ein umhüllter Docht entsteht, der die gewünschte Porengrösse und daraus resultierende
Porosität .besitzt, damit die gewünschte Absorption der
ausgewählten Flüssigkeit erhalten wird.
-17-
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Bei der Umhüllung unter Anwendung des Beschichtungsverfahren
mit einer Flüssigkeit wurde beispielsweise ein Vinylmischpolymerisat
auf die Oberfläche eines Papiers aus Acrylfasern in einer Schichtdicke von ungefähr 0,25 mm aufgebracht.
Die Plastikhülle wurde im Tauchverfahren aufgebracht, wonach das umhüllte Papier bei Raumtemperatur getrocknet
wurde bis das Wasser im wesentlichen entfernt war und ein
undurchlässiger, über die gesamte Oberfläche sich erstreckender Film übrig blieb.
Wenn das Dochtmaterial auf eine Trägerunterläge, z.B. Pappe,
aufgebracht werden soll, wird zunächst die Oberfläche der Pappe mit einem Überzug aus einem undurchlässigen Material,
z.B. synthetischem Plastikmaterial versehen, anschliessend das Dochtmaterial und sodann eine obere Lage aus Plastikfolie
aufgebracht, wodurch eine Schichtstruktur entsteht. Diese kann so ausgeführt werden, dass innerhalb der kartenähnlichen
Anzeigevorrichtung ein Flüssigkeitsbehälter entsteht, wie es nachfolgend noch näher beschrieben werden
wird. Auch können die Anzeigevorrichtungen durch die direkte Beschichtung des Dochtes mit zwei Plastikfolien hergestellt
werden, auf denen geeichte Skalen vorgesehen sind. Die Beschichtung kann auch unmittelbar auf einer besonderen
Karte erfolgen, die in geeigneter Weise dicht neben dem porösen Docht angebracht und zwischen den Plastikfolien
fest eingelegt wird,· so dass eine genaue Anzeigevorrichtung
entsteht.
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.» 14S8875
Anhand der Zeichnungen kann am besten aus den Figuren 1 bis 10 der typische Aufbau eines umhüllten Dochtes eraehen
werden, der ein poröses kapillares Dochtmaterial 50 enthält, das von einer undurchlässigen Schutzhülle 52 umgeben ist,
die in innigem Kontakt mit der Aussenfläche des Dochtmateri—
als 50 steht. In den Figuren 1 und 2 ist ein umhüllter Docht 54 dargestellt, bei dem das Dochtmaterial 50 zwischen
der Schutzhülle 52 eingeschlossen ist, so dass ein umhüllter
Docht entsteht, dessen beide Enden von der Hülle umschlossen sind. Dieser Aufbau verhindert vor der Benutzung jede Verschmutzung
oder unbeabsichtigte Absorption von Flüssigkeit durch das Dochtmaterial. Wenn der umhüllte Docht 54 zur Ausführung
einer Messung benutzt werden soll,wird sein unteres Ende oder, falls gewünscht, auch das obere Ende,einfach mit
Hilfe einer Schere entlang der gestrichelt angedeuteten
Schneidlinie 56 abgeschnitten, wodurch der- umhüllte Docht
bei Eintauchen oder anderem Kontakt mit einer su absorbierenden Flüssigkeit funktionsfähig ist. Bei dieser Funktion
wird die absorbierte Flüssigkeit entlang dem Docht absorbiert.
Bei einer anderen, in Figur 3 dargestellten zweckmässigen
Ausführungsform des umhüllten Dochtes 58 erstreckt sich das Dochtmaterial 50 über das untere Ende der Schutshülle 52
hinaus. Der Docht 58 ist ausserdera mit geeigneten, entlang
dem Docht angeordneten Markierungen 60 versehen, die eine einfache optische Feststellung der Eindringtiefe einer
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«nqftin/niRR
Flüssigkeit, eines Indikators oder einer Flüssigkeitskomponente
entlang doia Dochtmaterial in geeigneten Mnüöuinheiten
ermöglichen. Da die umhüllten Dochte nach den Fig. 1 bis 3
mit 5 oder gewünschten 2rapriri&lich.kcit Uorcectellt v/erden
können und demgemäss bei einer Vielzahl verschiedener Flüssigkeiten anwendbar sind, können die Markierungen 60
auch auf dem Dochtmaterial aufgebracht sein oder auf der Hülle, die sich längs des Dochtmaterials erstreckt. Die
Skala kann auch unabhängig vom Docht sein und zwisehen den
die Hülle bildenden Filmen eingelegt sein. Die Dochtlänge kann in hundert Teile eingeteilt sein, wobei jeder Teil
ein Prozent der länge des Dochtmaterials bedeutet. Auf diese Weise kann die Eindringtiefe einer Flüssigkeit oder einer
Flüssigkeitskomponente oder eines Indikators mittels einer geeigneten Eichkarte gedeutet werden, die das Verhalten
'einer bestimmten Flüssigkeit durch Angabe der Prozentanzeige
graphisch wiedergibt.
Der umhüllte Docht 54 nach den Fig. 1 und 2 und der umhüllte
Docht 58 nach Fig. 5 kann, falls gewünscht, mit einer
Belüftungsöffnung 62 versehen sein, wie es beim umhüllten Docht 64 nach Fig. 4 dargestellt ist. Die Belüftungsoffnung
62 steht einerseits mit dem oberen Ende des Dochtnaterials 50 und andererseits mit der umgebenden Atmosphäre
in Verbindung und ermöglicht das Entweichen eingeschlossener
Luft und/oder Dämpfen,die von der Verdampfung der absor-
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BAD ORIGINAL
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bi'erten Flüssigkeit herrühren,in die Atmosphäre. Eine andere
zweckmässige Belüftungsöffnung 66 ist beim umhüllten Docht 68 nach den Pig. 5 und 6 dargestellt. In diesem Pail erstreckt
sich die Belüftungsöffnung 66 längs des Dochtmaterials 50, wobei ihr oberes Ende, wie in Pig. 5 dargestellt, in
Verbindung mit dem oberen Ende des Dochtmaterial und ihr
unteres Ende, das dem offenen Ende des Dochtes benachbart ist,in Verbindung mit der Atmosphäre steht. Der Durchmesser
der Belüftungsöffnung 66 ist so gewählt, dass er eine relativ geringe Kapillarwirkung entfaltet. Die Bemessung des
Querschnittes ist andererseits so, dass eingeschlossene Luft oder Dämpfe infolge des auf sie ausgeübten Druckes
durch das untere Ende der Entlüftungsöffnung 66 ausgetrieben werden. Der Druck auf die Luft oder Dämpfe entsteht dadurch,
die
dass/eindringende Plüssigkeitsfront die Gase nach oben drückt. Auch bei Eintauchen des Dochtes in eine zu prüfende Lösung wird ein Einfliessen von Flüssigkeit in die BolüftungsÖffnung 66 sicher vermieden.
dass/eindringende Plüssigkeitsfront die Gase nach oben drückt. Auch bei Eintauchen des Dochtes in eine zu prüfende Lösung wird ein Einfliessen von Flüssigkeit in die BolüftungsÖffnung 66 sicher vermieden.
Die Frage, ob ein belüfteter oder nicht belüfteter umhülltor
Docht angewendet v/erden soll,hängt von dein speziellen
Zweck ab, für den der umhüllte Docht verwendet wird,von dem besonderen Verfahren für das Umhüllen des Dochtes,wobei
unterschiedliche Luftmengen aus den Poren ausgetrieben werden können,ferner von der Flüchtigkeit der zu absorbierenden
Flüssigkeiten und schliesslich von den spezifischen
BAD
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14SS875
Eigenschaften und Verhaltensweisen des Dochtmaterials. In jedem Fall ist, um ein genaues Ergebnis zu erhalten, die
Kapillar- oder Absorptionswirkung des umhüllten Dochtes für jeden speziellen Typ und Aufbau konstant und sie kann in
eine genaue Beziehung zu irgendeinem besonderen zu messenden Parameter gebracht werden.
Die Dochtkonstruktionen nach den Fig. 1 bis 6 sind speziell
für eine Herstellungsmethode geeignet, bei der einzelne Dochtmaterialstreifen 50 von der Schutzhülle 52 umschlossen
werden. Der umhüllte Docht kann auch in Form eines zusammenhängenden Streifens hergestellt werden» wie z.B. einem umhüllten
Streifen 70 nach Fig. 7, der einen Streifen aus Dochtmaterial 50 enthält, der von einer Schutzhülle 52
überzogen ist. Der umhüllte Streifen 70 kann später entlang gestrichelt angedeuteter Linien 72 abgeschnitten werden.
Die Linien 72 können in jedem gewünschten Abstand angeordnet sein, so dass ein Docht 74, wie in Fig.8 dargestellt, entsteht,
der jede gewünschte Länge besitzen kann und oben und unten offene Enden hat. Wie in Fig. 9 gezeigt ist,kann auch
ein umhüllter Streifen 76 beliebiger Länge hergestellt werden, bei dem ein Streifen aus Dochtmaterial 50 von einer
Schutzhülle 52 umschlossen ist, die so ausgebildet ist, dass ein sich längs des Dochtes erstreckender Kanal 78
entsteht. Der umhüllte Streifen 76 kann entlang den gestrichelt eingezeichneten Schneidlinien 80 abgeschnitten
werden, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Es kann dadurch
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jede "beliebige Länge gewonnen und daraus eine belüftete
Docht- und Anzeigevorrichtung hcrgeotcllt werden, die ein
Flüssigkeitsresorvoir ciri-nchliesct, wie diec im folgenden
noch genauer beBchriebcu wei.\ien v/lrd. Selbstvcraländlich
kann eine beliebige Anzahl von Dochten gleichzeitig umhüllt werden, wobei diese Seite an Seite liegen.
Eine weitere zweckmässige Ausführungsform eines Dochtes ist in den Fig.11 und 12 dargestellt. Es ist dort ein zusammengesetzter
umhüllter Docht 82 gezeigt, bei dem zwei im Abstand übereinander liegende Streifen aus Dochtmaterial 50
durch eine zwischengelegte Plastikfolie 84- voneinander getrennt sind, über der sich die Schutzhülle 52 befindet, ßei
Verwendung von zwei oder mehreren verschiedenen Dochtmaterialien 50 mit verschiedenen genau definierten Absorptionscharakteristiken
kann der Docht 82 dazu benützt werden, um gleichzeitig zwei oder mehr Eigenschaften einer zu analysierenden Testflüssigkeit zu untersuchen oder aber zur Ermittlung
eines genauen Analysenergebnisses, wenn eine spezielle Eigenschaft einer Flüssigkeit mit unbekannter Konzentration
oder Eigenschaft festzustellen ist. Zum Beispiel kana eines der Dochtmaterialien 50 des zusammengesetzten umhüllten
Dochtes 82 mit einem geeigneten Anionenaustauscherharz und
einem geeigneten Farbindikator und das andere Dochtmaterial mit einem geeigneten Kationenaustauscherharz und einem geeigneten
Farbindikator imprägniert sein, wodurch die Alkalität oder Azidität einer unbekannten Testlösung genau bestimmbar
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Das Dochtmaterial 50, das "bei den umhüllten Dochtkonstruktionen
nach den Pig. 1 bis 12 verwendet wird, ist rechteckig ausgebildet und von im wesentlichen gleichem Querschnitt.
Abweichungen hinsichtlich der Querschnittsfläche, der Porosität und der speziellen Ausbildung des Dochtmaterials
können entsprechend den Dochtmaterialausbildungen, die in den Pig. 13 bis 20 gezeigt sind, vorgenommen werden.
Vermöge solcher Anordnungen können in jedem Bereich der Länge oder des Querschnittes des Dochtmaterials kontrollierte
oder vorherbestimmbare Änderungen der Absorptionseigenschaften erzielt werden.
In Pig. 13 ist ein poröses Dochtmaterial 66 gezeigt, das einen verbreiterten rechteckigen Ober- oder Sammelteil 88
aufweist, der mit einem schmäleren rechteckigen Zuführungsteil 90 verbunden ist, der in der Mitte der Unterseite
des Sammelteiles 88 angesetzt ist. Eine Porm des porösen Dochtmateriais 86, wie sie in Pig. 13 dargestellt ist,
kann ebenfalls von einer geeigneten Schutzhülle eingeschlossen werden. Sie ist spezieil für die Analyse von Plüssigkeiten
mit einer relativ niedrigen Konzentration der zu untersuchenden Komponente geeignet. Dabei wird im Sammelteil
88 ein grosses absorbiertes Volumen aufgenommen,wodurch eine genaue Ablesung auch bei relativ schwachen Konzentra-
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tionen möglich Ist. Durch, diese Form entsteht ein handlicher
und kompakter Docht, der sich schneller füllt als ein längerer Docht von gieiclietn Gasaratabsorptionsvolumen, der
einen konstanten Querschnitt über seine ganze Länge aufweist.
Eine weitere Dochtform ist in !ig. 14 dargestellt, in der das Dochtmaterial 92 divergente Seitenkanten besitzt,
wodurch ein Docht entsteht, dessen Querschnittsflache in Richtung der Flüssigkeitsabsorption progressiv zunimmt.
Die Vorteile, die mit einer solchen Dochtform erreicht werden, sind ähnlich den Vorteilen, die das poröse Dochtmaterial
86 nach Fig. 13 mit sich bringt.
In Fig. 15 ist ein poröses Dochtmaterial 94 mit sich verjüngender
Form gezeigt, bei dem die bogenförmigen Seitenkanten Exponentialkurven darstellen, wodurch eine vorausbcstimmbare
Änderung der Absorptionscharakteristik des Dochtes entlang seiner gesamten länge erzielt wird. In
Pig. 16 ist eine weitere Form 96 eines Dochtmateriais gezeigt, die eine Alternative zu der Form 86 nach Fig. \$
darstellt. Der Docht 96 nach Fig. 16 umfasst einen oberen oder Sammelteil 98 mit einer Porosität und Absorptionseigenschaften, die von den Eigenschaften des Zuführungsteiles
100 verschieden sind. Der Zuführungsteil steht in
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innigem Kontakt mit dem Sammelteil, um die vom Zuführungsteil
angesaugte Flüssigkeit zum Sammelteil 98 zu transportieren. Bei Absorption von gleichen Mengen ergibt das
poröse Dochtmaterial 96 eine schnellere Absorption bei relativ kleiner Länge, da ein poröserer und dickerer Sammelteil
98 vorgesehen ist. Nach dem Augsaugen der Flüssigkeit wird die Messanzeige erhalten. Die beiden Seile des Dochtes
sind chemisch verschieden behandelt, wodurch eine grössere Anpassungsfähigkeit und Vielseitigkeit an die Analysier-
und Messaufgaben möglich ist.
Eine v/eitere zweckmässige Ausführungsform 102 eines porösen Dochtmaterials ist in Fig. 17 dargestellt, das ein verbreitertes
Zuführungsteil 104 aufweist,das mit einem schmäleren Messteil 106 in inniger Verbindung steht. Der untere von
einer Schutzhülle umgebene Zuführungsteil 104 kann eine grössere Dichte aufweisen als der Messteil 106 und kann so
als Druckpuffer wirken, um die auf das untere offene Ende einwirkende Beaufschlagung einer unter Druck stehenden
Flüssigkeit aufzunehmen, um so jede Änderung der normalen Absprotionseigenschaften zu verhindern. Auch kann der· Zuführungsteil 104 einfach zur Bildung eines Reservoirs verwendet
werden, von dem aus der Messteil 106 mit zu testender
Flüssigkeit versorgt wird. Der Zuführungsteil 104 kann auch als chemisches Filter dienen, durch das bestimmte
Komponenten einer Flüssigkeit absorbiert werden, um die
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nachfolgende Messung der zum Messteil 106 beförderten Flüssigkeit oder Flüssigkeitskomponente leichter durchführen
zu können. Der Zuführungsteil 104 kann auch als physikalisches
filter verwendet werden, um in dor au ana.lypiöi*oadöa
oder zu messenden Flüssigkeit suspendierte feste Teile zurückzuhalten. Solche Teile wurden andernfalls die Messvorrichtung
verschmutzen, verstopfen oder die Genauigkeit der Messanzeige, die«durch den Messteil 106 des Dochtes 102
zu bewirken ist, verfälschen.
In Fig. 18 ist ein poröses dochtmaterial 108 mit gleichmassiger
Rechteckform dargestellt. Jedoch enthält dieses Dochtmaterial einen durch die gestrichelten Linien 110
begrenzten Bereich mit einer Absorptionscharakteristik, die von der Absorptionscharakteristik des Restes des Dochtes
verschieden ist. Der durch die gestrichelten Linien 110 begrenzte Bereich kann z.B. physikalisch zusammengepresst
sein, um seine Dichte zu erhöhen-und dadurch eine langsamere
Absorption zu erzeugen, was dazu ausgenutzt werden kann,den Anfangsdruck einer auf das offene Dochtende einwirkenden
Flüssigkeit aufzufangen, um so eine Veränderung der normalen Absorptioiiseigenschaften des Restes des Dochtes zu verhindern.
In Fig. 19 ist ein kreisförmiges poröses Dochtmaterial' 112 dargestellt, das in eine Schutzhülle eingeschlossen werden
kann, von der ein Teil perforiert ist, um eine geeignete
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Flüssigkeit, die von dem Dochtmaterial absorbiert werden
soll, durchzulassen. Eine in der Schutzhülle anzubringende öffnung kann z.B. ungefähr in der Mitte des Dochtmaterials
112 liegen, wodurch die Absorption der !Flüssigkeit in radialer Richtung nach aussen zum Umfang hin vonstatten
geht und die Anzeige sich in Form eines oder mehrerer im wesentlichen konzentrischer Ringe ergibt.
Das in Pig. 20 gezeigte Dochtmaterial 114 besteht aus einem
Sektor des in Fig. 19 dargestellten Dochtmaterials 112.
Die zu prüfende Flüssigkeit wird gewöhnlich am spitzen Ende des Dochtmaterials 114 zugeführt und, in Fig. 20
gesehen, nach oben hin absorbiert, wobei ein Absorptionseffekt entsteht, wie er auch mit dem Dochtmaterial 92
nach Fig. 14 erhalten wird.
Umhüllte Dochte des in den Fig. 1 bis 12 gezeigten Haupttyps mit einem Dochtmaterial, das eine rechteckige oder
unregelmässige Form (vgl. Fig. 15 bis 20) besitzt, können
zur Ausführung einer Vielzahl verschiedener analytischer Messungen benutzt werden. Durch die praktische Anwendung
der vorliegenden Erfindung können mit Hilfe eines umhüllten Dochtes, wie er vorstehend beschrieben ist, Analysen ausgeführt
werden, bei denen es auch ungelernten Personen möglich ist,genaue Analysen einer Vielzahl verschiedener
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Flüssigkeiten .durchzuführen, für die bisher nur verhältnismässig
komplizierte und mühsame Analysenmethoden zur Verfügung
standen. Der umhüllte Docht kann auch zur Trennung von "bestimmten Komponenten einer absorbierten !Flüssigkeit
dienen, da aufgrund des Oberflächenverhaltens des porösen Dochtes bei der Aufsaugung der Flüssigkeit durch den ,Docht
die Adhäsion einer dünnen Molekülschicht der Komponente
bewirkt wird. Die Flüssigkeitskomponenten werden demgomäss
durch die Unterschiede ihrer Adhäsionsaffinität an den Oberflächen getrennt, wodurch während des Vordringens der
Flüssigkeit im Docht eine fortschreitende Absorption von der einen Komponente eintritt.
Auch kann das poröse Dochtmaterial mit geeigneten umsetzbaren Reagenzien imprägniert sein,um eine kontrollierte bestimmte
Reaktion mit einer oder mehreren ausgewählten Komponenten einer Flüssigkeit herbeizuführen. Auch können geeignete
Indikatoren einverleibt sein,um die Menge des umsetzbaren Imprägnierungsmittels, das mit einer Flüssigkeitskomponente
reagiert hat, oder den Anteil des nicht umgesetzten Imprägnierungsmittels, das übrig bleibt wenn die Flüssigkeit
das Ende des Dochtes erreicht hat, optisch anzuzeigen. Dadurch wird eine unmittelbare quantitative Anzeige der in
der Flüssigkeit vorhandenen Menge der betreffenden Komponente erhalten.
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Die reagierenden Imprägnierungsmittel können unbeweglich
auf der Oberfläche des porösen Dochtmaterials fixiert sein, wo bei einer Reaktion mit einer speziellen Komponente
oder mehreren Komponenten der absorbierten Flüssigkeit das Reaktionsprodukt ebenfalls räumlich an die Stelle gebunden
bleibt, an der die Reaktion im Docht stattgefunden hat. Auch kann das reagierende Imprägnierungsmittel innerhalb
des Dochtmaterials beweglich sein, wonach bei einer Reaktion mit einer oder mehreren Komponenten der absorbierten
Flüssigkeit das Reaktionsprodukt mit der Flüssigkeit im Docht weiter bewegt wird.
Ein ortsgebundenes umsetzbares Imprägnierungsmittel erhäxt
man beispielsweise dann, wenn ein Teil des Dochtmaterial3
selbst z.B. durch chemische Abwandlung seiner Eigenschaft, behandelt wird. So kann man z.JB. ein Kapillarmaterial auf
Zellulosebasis so präparieren, dass seine Oberflächen an bestimmten Stellen mit Komponenten der absorbierten
Flüssigkeit reagieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass geeignete Ionenaustauschharze in die Oberflächen des
Dochtmaterials eingearbeitet werden oder durch Verwendung
eines Ionenaustauschharzes selbst als poröses Kapillarmateriai (z.B. Ionenaustauschpapier). Bei einer solchen
Beschaffenheit des Dochtes finden die Reaktionen mit den Komponenten an einer festen Stelle des Dochtes statt wenn
•die Flüssigkeit vorbezieht. Geeignete Indikatoren,die in
das poröse Dochtmaterial eingearbeitet sind und ausgewählte
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Farbeigenschaften haben, können dazu dienen, den reagierenden oder nicht umgesetzten Anteil des Dochtmaterials visuell
anzuzeigen. Diese Inzeige kann bequem als Maß für die Menge
der Komponente oder der Komponenten der absorbierten Flüssigkeit dienen.
Bei Bestimmungen der Konzentration einer in einem Lösungsr
mittel vorliegenden Substanz kann z.B. ein umhüllter Docht des Jüormaltyps nach den Fig. 1, 3, 4· und 5 verwendet werden,
wobei ein offenes Ende des Dochtmaterials 50 in die lestflüssigkeit eingetaucht wird und die aufgelöste ■
Substanz und das Lösungsmittel vom Docht aufgesaugt werden. Das Verhältnis der Absorptionsstrecken (ratio of distances
of absorption) des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels ist der Menge oder Konzentration der in der Lösung aufgelösten
Substanz proportional. Das Verhältnis bleibt im wesentlichen unabhängig von der aufgesaugten Flüssigkeitsmenge
konstant, so dass die Länge des Dochtes keinen Einfluss in Beziehung auf die Anzeige der Konzentration hat
und eine grössere Länge lediglich deshalb von Mutzen ist, •weil die gewünschte Genauigkeit bei der Ablesung grosser
wird. Bei Fällen, in denen ein hohes Maß an Genauigkeit erstrebt wird, wird ein verhältnismässig langer Docht oder
ein Dochtmaterial verwendet,das eine spezielle Form, z.B.
Kreisform, hat, wie es in Fig.19 dargestellt ist, weil·
dann eine grössere Flüssigkeitsmenge über eine grössere
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Fläche oder eine grö'ssere Strecke aufgesaugt wird. Um eine
einfache Umwandlung in übliche Maßeinheiten zu ermöglichen, kann das Dochtmaterial oder die am Docht anliegende Hülle
mit einer geeigneten Eichimg in dem jeweils gewünschten
Maßsystem versehen sein, so dass der Prozentsatz oder die Molarität eines in einem Lösungsmittel oder einer
Lösung vorhandenen geiöste.n Stoffes unmittelbar angezeigt wird.
Das geschilderte Verfahren ist zur Analyse der Konzentration von Lösungen, die einen farbigen gelösten Stoff enthalten,
unmittelbar anwendbar. So kann z.B. die Messung der Konzentration einer Farblösung, wie z.B. in Wasser gelöstes
Malachitgrün unmittelbar in der Weise durchgeführt werden, dass die Steighöhe der grünen Farbe in einem geeichten
umhüllten Docht in eine unmittelbare Messung seiner Konzentration in der Wasseriösung umgewandelt wird.
Wenn die Konzentration eines gelösten Stoffes in einer
Lösung gemessen werden soll, in welcher der gelbste Stoff oder die den gelösten Stoff enthaltende Mischung der Komponenten,
die den gelösten Stoff enthalten,farblos sind, wird das Dochtmaterial vorzugsweise mit einem Imprägnierungsmittel
behandelt,das auf die Komponente bzw.Komponenten
des zu bestimmenden gelösten Stoffes anspricht. Bei der Messung der Konzentration einer farblosen sauren
oder basischen Lösung, z.B. Salzsäure oder ijatriumhydroxyd,
wird ein geeigneter Säure-Base-Indikator, z.B. Methylrot
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oder Phenolphthalein, zur Imprägnierung des Dochtes verwendet,
wodurch das Verhältnis der Eindringtiefen (Eindringstrecken) von Gelöstem und Lösungsmittel durch die
Änderung der Farbe des Indikators sichtbar gemacht wird.
In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, das poröse Dochtmaterial 'mit zwei oder mehreren Imprägnierungsmitteln
zu behandeln. Zum Beispiel kann bei der Messung der Konzentration einer Salzlösung, z.ü. einer Kochsalzlösung, das
Dochtmaterial mit einer umsetzbaren Substanz, z.B. Silbernitrat,
in Verbindung mit einem Indikator, z.B. Dichxorfluorescin
imprägniert werden. Wenn die Testlösung irr: porösen Dochtmaterial aufgesaugt ist,findet eine chemische
Reaktion zwischen dem Kochsalz und den Imprägnierungsmitteln statt. Diese Reaktion hat einen Farbwechsel de^ Indikators zur Folge und zwar bis zu einer Höhe des Dochtmaterials,
die der Konzentration der Salzlösung entsprichx. Der
Docht selbst kann in irgendeinem geeigneten Maßsystem geeicht sein.
Für Analysezwecke bestimmte umhüllte Dochte können auch ein poröses Dochtmaterial enthalten, von dem nur ein Teil imprägniert
ist, vorzugsweise ist dasjenige Ende des Dochtmaterials, das zuerst mit der Testflüssigkeit zusammengebracht
wird,mit einem nicht ortsfest gebundenen Imprägnierungsmittel oder einer Gruppe derartiger Imprägnierungsmittel
behandelt. Diese Imprägnierungsmittel wandern durch
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die Poren des Dochtmaterials entsprechend dem Vordringen der Flüssigkeit im Dochtmaterial, wobei die vom Imprägnierungsmittel
zurückgelegte Strecke den spezifischen Eigenschaften der zu untersuchenden Flüssigkeit entspricht. So
kann z.B. die Konzentration verdünnter Salzsäure durch die Anwendung eines Dochtmaterials aus V/hatman-lio. 100-Papier,
das an der Eintrittsstelle mit einer Indikatorfarbe, wie z.B. Bromthymolblau, imprägniert ist, gemessen werden.
Durch Eintauchen des umhüllten Dochtes derart, dass sich sein behandeltes Ende in der sauren Lösung befindet, wird
die Weiterbewegung des Indikators durch das Dochtmaterial bewirkt und die Wegstrecke vom Ende des Dochtes aus
gerechnet kann unmittelbar geeicht werden um den spezifischen Säuregehalt der Lösung anzuzeigen.
Wie bereits erwähnt, kann das poröse Dochtmaterial auch mit geeigneten umsetzbaren Stoffen behandelt oder imprägniert
werden, die mit einer oder mehreren Komponenten einer durch den Docht hindurch absorbierten Flüssigkeit selektiv
reagieren, jedoch entlang des Weges der Flüssigkeit festgehalten sind. Dadurch wird bewirkt, dass die mit dem
Imprägnierungsmittel reagierende Komponente oder Komponenten an dem Ort des stationären Imprägnierungamitteis oder in
der Nähe desselben festgehalten werden. Beispiele solcher unbeweglicher oder stationärer Imprägnierungsmittel sind
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Ionenaustausehharze, die in ein poröses kapillares Dochtmaterial,
z.B. Reeve Angel SB-2 Anionenaustauschpapier und Reeve Angel SA-2 Kationenpapier oder Whatman-Aminoäthylzellulose-Anionenaustauschpapier
eingebettet sind. Im Whatman-Anionen^ustauBchpapier sind die Zelluloseraoleküle
selbst so verändert, dass sie als Ionenaustauscher wirken. Bei dieser Technik werden die Anionen oder Kationen
der im Docht aufgesaugten Flüssigkeit durch den Ionenaustauschmechanismus
fortlaufend verdrängt. Die Eindringtiefe und die Reaktion der Anionen in dem Zeitpunkt, in den die
Flüssigkeit in das poröse Dochtmaterial vollständig eingedrungen ist oder einen vorher bestimmten Punkt am Docht
erreicht hat, ist der Konzentration der Anionen in der Testflüssigkeit proportional.
Eine spezielle Ausführung eines für Analysenzwecke.bestimmten
umhüllten Dochtes, wie er oben beschrieben wurde, der ein Dochtmaterial mit Austauscheigenschaften für Anionen
aufweist, wird aus einem Streifen aus Reeve Angel-S£--2 Anionenpapier erhalten,das nach Überführung in die Hydroxydform
.mit einer Schutzhülle versehen wird» Das nicht om-Ixüllte
Ende des Dochtes kann danach in eine geeignete Säurelösung getaucht werden, z.B. in Salzsäure. Ein im Dochtmaterial
vorhandener Säureindikator ergibt dadurch eine gut sichtbare Anzeige, dass derjenige Seil des Dochtes, der
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gesättigt ist oder der zur Gänze mit den Ionen der lestlösung
reagiert hat, seine Farbe ändert. Dieser Teil des Dochtes enthält noch nicht umgesetzte Anionen, die durch die sich
aufwärts bewegende lestlösung nachgeliefert werden. Dadurch wird eine Farbanzeige in einem Abschnitt hervorgerufen, der
vom vordersten Teil der vorwärts dringenden Flüssigkeitsfront
getrennt ist, die im wesentlichen neutral lind frei von anzeigenden Ionen ist, da diese vorher durch das Ionenaustauschharz
entfernt worden sind. Eine genaue Anzeige der Konzentration der Salzsäure erfolgt durch das Verhältnis
der kontrastierend gefärbten Dochtteile zu der Zeit, zu der die im veseiltliehen neutrale Flüssigkeit das Ende des
Dochtes oder einen vorherbestimmten Punkt auf dem Docht erreicht.
Der Vorteil der Anwendung eines lonenaustauschpaple-rs
beruht darauf, dass die Steighöhe der Säure im Dochtmaterial im Vergleich zu einem Dochtmaterial ohne Ionenaustausch
vermindert wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Ionenaustauschharz die Säure auf einer IcMneren Fläche
konzentriert, so dass demgemäss eine grössere Konzentration der Testlösung mit einem verhältnismässig kleineren Docht
genau analysiert werden kann«
Umhüllte Dochte gemäss dem in den Fig.1 bis 12 gezeigten
ITormaltyp können mit ebenso zufriedenstellendem Ergebnis
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IT-
zur Analysierung von in Gasen enthaltenen Bestandteilen verwendet werden. Zu diesem Zweck wird die Ausführung eines
umhüllten Dochtes 116, wie sie in den Fig. 33-35 dargestellt ist, verwendet. Dieser Docht kann ein poröses Dochtmaterial
118, das z.B. aus Whatman Ho.100-Filterpapier besteht, enthalten. Bei einer Analyse zur Bestimmung des
Gehaltes an Wasserdampf oder Feuchtigkeit in der Luft kann das poröse Dochtmaterial des umhüllten Dochtes 116 beispielsweise
mit einem hygroskopischen Material, wie Lithiumehlorid oder Kalziumchlorid, das einen auf Wasser
ansprechenden Indikator, wie z.B. das Karl Fischer-Reagenz, enthält, verwendet werden.
Das obere Ende des umhüllten Dochtes 116 ist mit einer
geeigneten Öffnung 120 versehen, in welche das Ansaugende einer geeigneten Injektionsspritze oder Pumpe 122 eingeführt
ist, um ein vorherbestimmtes luftvolumen durch das Dochtmaterial 118 hindurch zu saugen. Wenn die Luft durch
das Dochtmaterial zieht, wird der Wasserdampf- im Docht kontinuierlich absorbiert,wobei die Absorption am Einlaßende
des ein hygroskopisches Material enthaltenden Dochtes beginnt, und eine Farbanzeige erhalten wird. Da die Absorption
am Einlaßende des Dochtes beginnt und nach oben mit der fortlaufenden Sättigung des hygroskopischen Materials
fortschreitet, ist die progressive nach oben gerichtete
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Wanderung der Farbanzeige entlang dem umhüllten Docht unmittelbar eine Anzeigegrösse für den in der Luft enthaltenen
Feuchtigkeitsgehalt bei einer gewissen Probengrösse. Für diesen Zweck kann auf dem Dochtmaterial 118 oder aber
auf der den Docht umgebenden Schutzhülle 125 eine geeignete Skala 124 angebracht werden. Die Skala kann für ein
bestimmtes Probevolumen, z.B. die Gewichtsprozente, den prozentualen Feuchtigkeitsgehalt usw. direkt angeben.
Eine weitere spezielle Anwendung eines umhüllten Dochtes ergibt sich bei der Bestimmung des Frischheitsgrades von
Milch im-Zeitpunkt der Lieferung vom Erzeuger. Wegen der
■ für eine richtige Untersuchung des Frischezustandes der Milch bisher nötigen komplizierten Analyseverfahren und
der hierfür erforderlichen Ausrüstung, musste jede Milchlieferung
auf dem Transportweg solange abgesondert werden, bis geeignete Analysen im Milchlaboratorium durchgeführt
werden konnten. Andernfalls hatte das Zusammenschütten einer Milchlieferung auf der Sammelroute bisher die Verunreinigung
des Inhalts eines gesamten Tankwagens zur Folge, wenn eine Lieferung sauerer oder verdünnter Milch wegen
der Undurchführbarkeit einer Analyse während des Einsammeins der Milch zugemischt wurde. Bei der Prüfung der Frischheit
der Milch spiegelt sich der Stand der bakteriologischen Entwicklung in der Milch im Säuregehalt der Milch wieder,
weil eine fortschreitende Verschlechterung der Milch ein
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entsprechendes progressives Anwachsen des Säuregehaltes
der Milch zur Folge hat. Ein umhüllter Docht des Normaltyps gemäss den Pig. 1-12 kann zur genauen Analyse jeder einzelnen
Milchlieferung verwendet werden. Infolge der einfachen Anwendung kann der die Milch einsammelnde Lastwagenfahrer
die Prüfung selbst ausführen bevor die Milch in den gemeinsamen Tank geschüttet wird.
Ein typisches Beispiel eines Indikators zur Anzeige des
Frischezustandes der Milch hat eine Form wie sie in Figur 1 dargestellt ist und enthält ein Kapillarpapier,
das zweckmässigerweise in Streifen von ca. 90 mm Länge und 32 mm Breite geschnitten ist. Zur Vorbehandlung wird
dieses Papier mit einer 10$igen Lösung aus Ätznatron behandelt, um die dem Papier einverleibten Zusätze, wie
Amberlit-Harz, in die Hydroxydform überzuführen,das später
mit reinem klaren Wasser ausgewaschen und dann getrocknet wird. Das getrocknete Papier wird daraufhin mit einer
10$igen Lösung eines Methylrotindikators in einem alkoholischen Lösungsmittel imprägniert und getrocknet. Der Papierstreifen
wird dann zwischen zwei Lagen aus 8 mil Polyvinylchloridfolie eingeschlossen, die eine undurchlässige
Schutzschicht um den Papierstreifen bildet. .
Bei der Prüfung einer Milchlieferung wird die Schutzhülle
entlang der gestrichelten Linie 56 des in Fig.1 dargestellumhüllten
ten/Doehtes 54 abgeschnitten und in die Milch getaucht.
ten/Doehtes 54 abgeschnitten und in die Milch getaucht.
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Die Hettolänge des Dochtes beträgt ungefähr 75 mm. Die Höhe
bis zu der der rosa Bereich des Dochtmaterials ansteigt, wenn das geschlossene Ende des Dochtes von der Flüssigkeit
erreicht ist, zeigt den Säureanteil und damit den Frischheitsgrad der Milch an. Die Eichung eines speziellen Dochtmaterials
mit Säurelösungen von bekanntem und progressiv ansteigenden Säuregehalt ermöglicht eine Eichung des Dochtes,
wobei der Abstand des Randes des gefärbten Bereiches vom Dochtende als ein Maß für den Frischezustand oder das
bakteriologische Wachstum in der Milch ist. Dadurch ist eine schnelle, einfache und genaue Analyse der Milch möglich.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann zur Analyse jeder speziellen Flüssigkeit angewendet werden, indem eine
Reihe von Testlösungen mit verschiedener Konzentration des Säuregehaltes hergestellt werden und dann die Beziehung
zwischen der Höhe des gefärbten Bereiches (in Bezug auf das Dochtende) und den Testlösungen für jede Testlösung hergestellt
wird. Das poröse Dochtmaterial kann verschiedene Formen aufweisen, z.B. eine Kreisform gemäss Fig. 19 oder
eine zusammengesetzte Form gemäss Fig. 17, wobei der Zuführungsteil 104 als physikalisches Filter dient, mit dem in
der Flüssigkeit suspendierte Stoffe daran gehindert werden
106
den Meßteil/des Dochtes zu verstopfen. Eine Serie umhüll-
den Meßteil/des Dochtes zu verstopfen. Eine Serie umhüll-
ter Dochte kann danach in Übereinstimmung mit den festge-
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stellten Beziehungen geeicht werden, wobei die Eichstriche in einer ähnlichen Weise wie die Eichstriche 16 auf dem
umhüllten Docht 58 nach Fig. 3 aufgedruckt werden. Der Docht kann danach im Einzelfall für genaue Analysen der
Konzentration oder des Säuregehaltes einer Reihe von Flüssigkeiten verwendet werden.
Auch kann der umhüllte Docht mit einem mit ihm zusammenhängenden Behälter versehen sein, von dem aus dem porösen
Dochtmaterial Flüssigkeit zugeführt wird. Ein Docht dieses Typs ist speziell für Anzeigevorrichtungen geeignet, die
zur Messung von Parametern wie Zeit, Zeit-Temperatur-Beziehungen u.dgl. verwendet werden,wobei die dem porösen
Docht zugeführte Flüssigkeit genau festliegende physikalische Eigenschaften besitzt. Bei der in den Fig.21 und 22
dargestellten Anzeigevorrichtung ist ein poröses Dochtmaterial 50 von einer Schutzhülle 52 umgeben,die an ihrem
unteren Ende einen Flüssigkeitsbehälter 128 bildet,der zur Aufnahme einer geeigneten, vom porösen Docht aufzusaugenden
Flüssigkeit dient. Der Flüssigkeitsbehälter 128 steht mit dem Ende des Dochtmaterials in direkter Verbindung, wodurch
die Absorption der Flüssigkeit in den Docht beginnt^
sobald Flüssigkeit in den Vorratsbehälter eingefüllt wird oder wenn der Inhalt einen flüssigen Zustand erreicht hat
und absorbiert werden kann, um den Beginn der Absorption
zu νerzögern,kann die Flüssigkeit in Form eines gefrorenen
Kügelchens, eines Würfels o.dgl. eingebracht werden, wo-
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durch erst nach dem Schmelzen dieses Stückes die Absorption und damit eine Messfunktion der Vorrichtung einsetzt. Auch
kann eine Gelatinekapsel oder ein anderes geeignetes Mittel angewendet werden, um die Flüssigkeit einzuführen.
Die in den Fig. 21 und 22 gezeigte spezielle Konstruktion einer Anzeigevorrichtung 126 ist insbesondere als Indikator
zur Anzeige des Frischezustandes geeignet. Damit kann beim Verpacken der einwandfreie Zustand und der Frischheitsgrad
verderblicher Mittel geprüft werden. Die Saugfunktion des Dochtmaterials 50 sowie die spezifischen physikalischen
Eigenschaften der im Reservoir 128 enthaltenen Flüssigkeit und die Änderung dieser Eigenschaften in Abhängigkeit von
ihrer Temperatur müssen sorgfältig auf die spezifischen Verfallkurven oder Alterungscharakteristiken eines speziellen
zu untersuchenden Stoffes, für dessen Untersuchung die Anzeigevorrichtungen angewendet werden sollen, abgestimmt
werden. Durch Regulierung der Eigenschaften des Dochtmaterials und der Flüssigkeit kann die ideale Zeit-Temperatur-Empfindlichkeit
der Anzeigevorrichtung erreicht werden, wodurch der Frischezustand oder die Lagerzeit eines
Produktes, dessen Zustand von der Zeit und den Umgebungsbedingungen, denen es unterworfen ist, abhängig ist,
genau gemessen werden kann.
Eine einfache Anwendung des beschriebenen Dochtprinzips
dient dazu, den Verderb gefrorener .Nahrungsmittel, der durch sich periodisch wiederholende Tau- und Gefrierperioden
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eintritt, abzuschätzen. Durch Einbetten des freien Endes β ine a umhüllten Doohtee in ein& Üefrierlebensmittelpackung
"bewirken das geschmolzene Wasser oder andere beim Auftauen
entstehende Flüssigkeiten die Einleitung oder Wiederaufnahme des Anstiegs der Flüssigkeit im Dochtmaterial mit einer
Geschwindigkeit, die der Flüssigkeitstemperatur proportional ist und deren weiteres Ansteigen sofort aufhört wenn
die Packung wieder gefroren ist. Demgemäss wird im Indikator die Gesamtheit der Tauperioden laufend registriert,
wodurch der Frischezustand der Packung im Zeitpunkt der Benutzung abgelesen werden kann.
Der Frischezustandsanzeiger nach den Fig.21 und 22 verwendet
eine im Reservoir 128 gespeicherte Flüssigkeit mit bestimmten physikalischen Eigenschaften. Bei einer typischen
Anwendung einer solchen Einrichtung wird z.B. die Geschwindigkeit,
mit der frisches*Rindfleisch verdirbt, geprüft. Bei dem Verderb nehmen die den Verderb hervorrufenden Bakterien
in starkem Maße zu in Abhängigkeit von der Temperatur, bei der das Fleisch aufbewahrt wird, und der Dauer dieser
temperatur. Es ist bekannt, dass eine direkte Beziehung zwischen der Bakterienflora und dem geeigneten Zustand für
den Verzehr des Rindfleisches besteht. Es kann demgemäss ein Indikator für den Frischheitszustand so ausgelegt werden,dass
dieser an die Kurve, welche die Abhängigkeit'des Bakterienwachstums in Rindfleisch oder einem anderen Nahrungsmittel
von den Zeittemperaturverhältnissen darstellt,
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14SC875
durch bestimmte Kombination eines Dochtmaterialβ mit einer
Flüssigkeit derart angepasst wird, dass bei Erreichen der obersten zulässigen Grenze des Bakterienwachstums die
Flüssigkeit bis zum oberen Dochtende oder einen bestimmten
Punkt auf dem Docht angestiegen ist.
Eine spezielle Anzeigeeinrichtung für den Frischheitsgrad
von Rindfleisch, das einen als höchstzulässig erachteten
Bakteriengehalt von ungefähr einer Million Organismen pro QuadratZentimeter aufweisen darf, ist folgendermaßen aufgebaut: Ein Dochtmaterial aus Whatman No.50~Filterpapier,
das in rechteckige Streifen von 4-0 mm länge und 3»2 mm
Breite geschnitten ist, wird mit einer 5$igen Lösung von
Kaliumrhodanat behandelt, getrocknet und mit.einer Polyvinylchloridfolie
umhüllt, die eine Dicke von etwa 0,2 mm aufweist, wobei das Einschliessen des Dochtmaterialβ in die
Hülle mit dielektrischer Erhitzung und einem Druck von 4,2 kg/cm erfolgt. Wie im einzelnen noch erklärt wird,
erhält man die für eine gewünschte Bewegungegeschwindigkeit durch den Docht geeignete Flüssigkeit durch Ermittlung der
Konstanten K für das Dochtmaterial, bei deren Ermittlung die spezifischen Einhüllbedingungen des Dochtes zu berücksichtigen
sind. Für die Ermittlung der Konstanten K ist eine Kurve aufzustellen, die den gewünschten Zusammenhang
zwischen der grössten Höhe der Absorption und der Absorptionszeit
in Stunden ergibt. Danach ist das Verhältnis der Oberflächenspannung zur Viskosität für jede Temperatur zu
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14SG875
ermitteln und eine Flüssigkeit zu bestimmen, die diesen
Eigenschaften entspricht. Nach diesem Verfahren lässt sich' eine geeignete Flüssigkeit zur Bestimmung des Frischzustandes
oder des Zerfallszustandes frischen Rindfleisches ermitteln, die.aus einer Mischung aus 50 Volumen^ Glyzerin,
Ferrichlorid und 10$ Wasser besteht.
Hat man eine Flüssigkeit ermittelt, deren Vordringen durch
den Docht einer allgemeinen Bakterienwachstumskurve folgt, die sich bei der Zersetzung von nahrungsmitteln ergibt,
so ist es möglich durch Änderung einer Konstanten, z.B. der Dochtzusammensetzung, der Dichte und/oder der Imprägnierung,
der Porengrösse oder der Dochtform, den Docht der .Bakterienkurve
von anderen Nahrungsmitteln anzupassen. Auch die Flüssigkeit kann hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften
dem veränderten Untersuchungsgut angepasst werden,wenngleich
dies nicht unbedingt erforderlich ist. Eine Flüssigkeit mit mindestens annähernd diesen Eigenschaften kann ebenfalls mit
zufriedenstellendem Ergebnis angewendet werden, um eine sichere Messung zu erhalten.
Ein Zeit-temperaturempfindlicher Indikator ist auch als
Dosierungaanzeiger für antibiotische Arzneimittel anwendbar,
deren Wirksamkeit mit der Zeit abnimmt und die häufig infolge
ihres Alters und ihrer Lagertemperatur angegriffen
werden. Ähnlich können auch die Alterungseigenechaften
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14SC875
anderer Stoffe und Produkte untersucht werden, die nicht vom Bakterienwachstum abhängen, z.B. die Alterungseigenschäften
photographischer Filme. Auch diese Indikatoren können durch geeignete Auswahl des Dochtmaterials und der
Flüssigkeit ihrer Aufgabe angepasst werden.
In Fig. 23 ist eine weitere zweckmässige AusführungsforM
eines Indikators 130 dargestellt, bei dem das Flüssigkeitsreservoir 132 mit in die Schutzhülle 52 eingeformt ist.
Das Reservoir ist mit dem einen Ende des Dochtes 50 durch einen Kanal 134 verbunden, der so ausgebildet ist, dass
er geschlossen ist solange der Indikator entlang der gestrichelten Linie 136 gefaltet ist. Aufgrund dieser Konstruktion
dient das Entfalten des Indikators zur öffnung des Kanales 134, wonach die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter
132 vom Dochtmaterial 50 angesaugt und die Messfunktion zur gewünschten Zeit eingeleitet wird.
In Fig. 24 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abschlußorgans für eine Anzeigevorrichtung 138 dargestellt,
bei der ein Kanal 140 in einen in die Schutzhülle eingeformten Flüssigkeitsbehälter 142 mündet. Der Kanal 140 ist
mit einem mit 144 bezeichneten teilweise abgedichteten Abschnitt versehen, der den Zutritt der Flüssigkeit zum Saugende
des Dochtmaterials 50 verhindert. Der Indikator 138 wird durch einen Druck auf den Flüssigkeitebehälter in
Tätigkeit gesetzt, wodurch die Dichtetelle 144- zerstört
•46-
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wird, und die im Flüssigkeitsbehälter enthaltene Flüssigkeit
mit dem benachbarten Ende des Dochtes in Berührung kommt und durch das Dochtmaterial nach oben gesaugt wird.
In Fig. 25 ist eine weitere Ausführungsform eines Indikators 146, der ein anderes zweckmässiges Absperrorgan
enthält, dargestellt. Es wird dort ein mit 148 bezeichneter schmelzbarer Stopfen verwendet, der sich in
einem Verbindungskanal 150 befindet, der den Flüssigkeitsbehälter 152 mit dem einen Ende des porösen Dochtmaterials
50 verbindet. Der schmelzbare Stopfen 148 kann aus irgendeinem geeigneten Material, z.B. Wachs oder einer Wachsmischung
bestehen, die so ausgewählt ist, dass sie bei Erreichen einer vorherbestimmten Temperatur schmilzt; nach
dem Schmelzen des Stopfens 148 flieset die im Reservoir 152 tnthalttnt HUtelgkeit durch den Kanal 150 nach oben
und wird vom Dochtmaterial 50 angesaugt.
Wie in Fig. 25 dargestellt, ist der Kanal 150 mit einem mit-154 bezeichneten Seitenkanal versehen, der, falls
erforderlich, belüftet sein kann und einen vorzugsweise progressiv abnehmenden Durchmesser und eine kleinere
Kapillargrösse besitzt als der Kanal 150, um vorzugsweise
den geschmolzenen Stopfen anzuziehen und diesen zur Ablagerung
in den Seitenkanal zu veranlassen, wodurch eine
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οηαο ι π jf η ι r
1496875·.
Verschmutzung und Verstopfung des porösen Dochtmaterialβ
50 vermieden wird. Die in Pig. 25 dargestellte Konstruktion der Anzeigevorrichtung 126 ist speziell eur Verwendung
als Zeitanzeigeeinrichtung geeignet, mit dtr die
nach übersteigen einer bestimmten Temper*tür Terflossent
Zeit gemessen wird.
Bei der in Pig. 26 dargestellten Anzeigevorrichtung 156 ist ein weiteres zweekmässigee Abschlussorgan dargestellt,
bei dem ein ζerbrechbarer Stopfen 158 in einem Kanal 160
angeordnet ist, der das Plüseigkeitsreservoir 162 mit dem einen Ende des porösen Dochtmaterials 50 verbindet. Der
Stopfen 128 kann aus irgendwelchem geeigneten zerbrechlichen Material bestehen,, das bei Anwendung von Druck auf
den Stopfen zerfällt und so der Flüssigkeit erlaubt, vom Reservoir aus durch den Kanal 160 nach oben durchzutreten
und vom Dochtmaterial allmählich aufgesaugt zu werden. Der untere Teil des Dochtmaterials 50 kann einen Abschnitt aufweisen,
der als physikalisches Filter wirkt und Bruchstücke des zerfallenen brechbaren Stopfens zurückhält, um ein Verschmutzen
oder Verstopfen des Dochtmaterials zu verhindern.
In den Pig.27 und 28 ist eine weitere Anzeigevorrichtung
dargestellt, bei der ein den Flüssigkeitsbehälter 168 mit
dem Dochtmaterial 50 verbindender Kanal 166 durch eine vorgespannte elastische Klammer 170 abgeschlossen ist. Die
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Klammer 170 ist·abnehmbar auf dem Docht befestigt und dient
ala Yentil mit dem der Fluss der Flüssigkeit vom Reservoir
zum Dochtmaterial verhindert wird.
Bei Wegnahme der Klammer 170 kann die Flüssigkeit nach
oben fliessen und vom Dochtmaterial aufgesaugt werden, wodurch die Messfunktion eingeleitet wird. Die Schutzhülle
52 des Indikators 164- nuss flexibel ausgebildet sein,
um eine Kompression durch die Klammer 170 und damit einen vollständigen Abschluss des Kanals 166 zu ermöglichen.
In den Fig. 29 und 30 ist eine Anzeigevorrichtung 17-2
dargestellt, die mit einem weiteren zweckmässigen Verschlussmechanismus
versehen ist, vermittels dessen die Flüssigkeit wahlweise freigegeben werden kann, um vom
Dochtmaterial aufgesaugt zu werden. Die dargestellte
Anzeigevorrichtung 172 enthält ein Flüssigkeitsreservoir 174, das über einen Kanal 176 mit dem einen Ende des
porösen Dochtmaterials 50 verbunden ist. Im Kanal 176
ist ein herausziehbarer Stopfen 178 angeordnet, der einen vollständigen Abschluss des Kanals bewirkt» Wenn die liessfunktion eingeleitet werden sollt wird der Stopfen 178 mittels einer Zugschnur 180 herausgezogen, wodurch der im Reservoir 174 enthaltenen Flüssigkeit äeai Aufwärtsweg ermöglicht und diese Flüssigkeit allmählich vom;'Sacht-* material 50 aufgesaugt wird,
Anzeigevorrichtung 172 enthält ein Flüssigkeitsreservoir 174, das über einen Kanal 176 mit dem einen Ende des
porösen Dochtmaterials 50 verbunden ist. Im Kanal 176
ist ein herausziehbarer Stopfen 178 angeordnet, der einen vollständigen Abschluss des Kanals bewirkt» Wenn die liessfunktion eingeleitet werden sollt wird der Stopfen 178 mittels einer Zugschnur 180 herausgezogen, wodurch der im Reservoir 174 enthaltenen Flüssigkeit äeai Aufwärtsweg ermöglicht und diese Flüssigkeit allmählich vom;'Sacht-* material 50 aufgesaugt wird,
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In den Pig. 31 und 32 isx eine weitere Ausführungsform
einer Anzeigevorrichtung 132 dargestellt, die im Gegensatz zu der einstückigen Ausfülirungsform nach den Pig. 21 bis
30 aus mehreren Seilen zusammengesetzt ist. Die Anzeigevorrichtung 182 ist so aufgebaut, dass sie aus einem
Dochtstreifen 76, wie er in den Pig. 9 und 10 dargestellt ist, hergestellt v/erden kann, wobei auf einem Ende eine
Kappe 184 durch Anwendung von Wärme oder anderer Mittel dicht befestigt ist. Die iiappe 184 besteht aus flexiblem
Werkstoff ähnlich den Plastikfolien, aus denen die das Dochtmaterial umschliessende Hülle 52 besteht. Bei der
dargestellten speziellen Konstruktion ist die Kappe 184 so geformt, dass unter ihr die mit 186 bezeichnete Höhlung
entsteht, die einen Verbindungskanal zwischen dem oberen Teil des Dochtmaterials 50 und der Belüftungsöffnung 78,
die sich längs des Dochtmaterials erstreckt, herstellt.
Lediglich durch Befestigung der Kappe 184 entsteht ein zusammengesetzter Docht, der dieselbe Punktion wie der
einstückige in Pig. 5 dargestellte Docht 68 ausüben kann.
Sin Unterteil 188 kann auf gleiche Weise am anderen Ende des umhüllten Dochtes befestigt und mit diesem fest verschweisst
oder verklebt sein. Der Unterteil 188 ist mit einem Piüssigkeitsbehäiter 190 verseilen, der so eingerichtetist,
dass er mittels, eines geeigneten Verbindungskanals 192 mit dem einen Ende des porösen Dochtmaterials
"und der Belüftungsöffnung 78 in Verbindung gehackt werde»
kann. Der Kanal 192 kann mit geeigneten Absperrorganen
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τοη der in den Fig. 21 "bis 50 gezeigten Art versehen sein,
um. die im Reservoir 192 enthaltene Flüssigkeit zur Einleitung der Messfunktion nach Wunsch dem Docht zuführen
fcu können. Die Anzeigevorrichtung 182 demonstriert ferner •ine Belüftungsmethode für den Docht, bei der das entgegengesetzte
Dochtende zum Flüssigkeitsreservoir hin belüftet ,ist, um einen Druckausgleich irgendwelcher in das Dochtmaterial
eingeschlossener Dämpfe oder Luft während der Absorption der Flüssigkeit durch den Docht zu ermöglichen..
itach dem Vorstehenden ist klar, dass eine geeignete Anzeigevorrichtung
zur Messung eines "bestimmten Parameters in der Weise ausgelegt werden kann, dass die Gleichförmigkeit
oder Änderung der Saugfunktion des Dochtee oder der Geschwindigkeit
einer Flüssigkeit entlang dem porösen Dochtmaterial alt Folge von Änderungen sowohl der Dochtform als
auch der Porosität in bestimmten Dochtabschnitten beeinflusst werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten.
Die Auswahl eines spezieilen Dochtmaterials und einer
speziellen Flüssigkeit zur Durchführung einer Messoperation wird durch die Anwendung folgender mathematischen Beziehung
erleichtert:
t η
In dieser formel bedeuten:
In dieser formel bedeuten:
h = den Abstand oder die Höhe der Flüssigkeit im Docht
t = die Zeit
51-
14S6875
ΓΙ
β κ die Oberflächenspannung der Flüssigkeit η = die absulote Viskosität der absorbierten Flüssigkeit und
K » eine Konstante, die von der chemischen Beschaffenheit
und der Struktur des Dochtmaterials abhängt.
wach der vorstehenden matiimatischen Beziehung kann ein
Docht mit bekannten Eigenschaften und eine Flüssigkeit, deren physikalische Eigenschaften bekannt sind,dazu benutzt
werden, um eine Anzeigevorrichtung genau zu eichen, mit der sowohl Parameter wie Zeit, ![temperatur, !temperatur ~
Zeit-üeziehungen, Viskosität und Oberflächenspannung gemessen
als auch verschiedene qualitative und quantitative Analysen durchgeführt werden können.
Um zur Messung eines speziellen Parameters die gewünschte
Absorption durch das Dochtmaterial zu erhalten,kann irgendeine geeignete Flüssigkeit verwendet werden. Brauchbar sind
Flüssigkeiten mit einer Viskosität t welche die Absorption
durch den Docht ermöglicht. Durch Erhitzen kann die Viskosität der Flüssigkeit reduziert und die Absorptionegeschwindigkeit
erhöht werden, wenn die !Temperatur die Temperatur-Verträglichkeit
des Dochtes oder der Hülle nicht übersteigt. Bei einigen Materialien und einigen Dochten, z.B. bei Glasfaserpapier,
kann diese Temperatur 26O0G übersteigen. Die
Flüssigkeiten können aus verhältnisiaässig reinen Verbindungen bestehen,oder aus lösungen von Salzen oder Flüssigkeit.
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Die Kenntnis der jeweiligen Konstanten K des Dochtmaterials in Verbindung mit der Viskosität und der Oberflächenspannung
der Flüssigkeit und der Änderungen der Viskosität und
Oberflächenspannung der Flüssigkeit in Bezug auf die
Eemperatur ermöglicht eine einfache Berechnung der Beziehung zwischen der Hohe und Zeit unter 'Zuhilf enahmß der
vorstehenden mathematischen Beziehung. Bei Indikatoren mit denen eine Zeitfunktion zu messen ist, soll eine Flüssigkeit
verwendet werden, die sich hinsichtlich ihrer Oberflächenspannung und Viskosität bei lemperaturwechsel nicht wesentlich
ändert. Da die meisten Flüssigkeiten und selbsz Silikonflüssigkeiten
ihre physikalischen Eigenschaften bei lemperaturverschiebungen öehr stark ändern,können geeignete
Zusätze für die Flüssigkeit oder zur Imprägnierung des Dochtmaterials verwendet werden, die eine im wesentlichen
konstante Viskosität und Oberflächenspannung aufrecht erhalten oder das Verhältnis zwischen diesen physikalischen
Eigenschaften trotz grosser Semperaturänderungen ungefähr
konstant halten. Durch die Anwendung dieses Verfahrens kann die Anzeigegenauigköit der Zeitanzeigevorrichtung über einen
gewünschten !Temperaturbereich aufrecht erhalten werden.
Der Einfluss des Dampfdruckes der Flüssigkeit kann dadurch unter Kontrolle gehalten werden»dass eine Flüssigkeit ausgewählt
wird, die einen verhäitnismassig niedrigen Dampf-
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* BAD ORIGINAL
* BAD ORIGINAL
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druck in den zu durchfahrenden 2emperc~urbereichen hat,
und/oder durch Lc~.iif'c\xr:z dos Dochtes sum He servo ir oder
zur Atmosphäre hin. Auch spielen Dichteänderungen der Flüssigkeit beim normalen Gebrauch keine wichtige Roiie
da die Dichteänderungen bei dem in Betracht kommenden
Temperaturbereich von z.B. minus 300C bis ungefähr plus
praktisch vernachlässigcar sind. Von den genannten Faktoren
ist die Viskositätsänderung der Flüssigkeit mit der Sernpe—
ratur am kritischsten. Ein Verfahren, das dazu dient, eine
konstant bleibende Viskosität der Flüssigkeit über einen gegebenen Temperaturbereich zu erhalten, besteht in der
Aufrechterhaltung einer maximalen Konzentration eines bestimmten in einer Flüssigkeit lösbaren Stoffes. Zum Beispiel
ergeben gewisse Salze, s.u. anorganische Salze wie Lithium—
chlorid oder Ammoniumnitrat wenn sie in Wasser biß zu einer
maximalen Konzentration gelöst werden, eine Flüssigkeit. deren Viskosität über einen grossen Temperaturbereich im
wesentlichen konstant ist. V/enn die maximale Konzentration
der Salze in der Flüssigkeit über die Dochtlänge aufrecht erhalten wird, kann die Absorptionsgeschwindigkeit über
einen grossen Temperaturbereich unter Kontrolle gehalten werden. Dies lässt sich in einfacher Weise dadurch erreichen,
dass das Dochtmaterial mit einer geeigneten Menge löslicher Stoffe imprägniert wird, um die maximale Konzentration in
der Flüssigkeit aufrecht zu erhalten, vena, die Flüssigkeit
durch das Dochtmaterial vordringt, so dass während dieser
BAD ORIGfNAL
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ITS'
Zeit Semperaturänderuxigen vorkommen können. Vorzugsweise sollte auch die Flüssigkeit selbst eine maximale Lösungskonzentration
des gleichen Stoffes aufweisen um jede auf
die zur Lösung dee im Docht vorhandenen zu lösenden Stoffes
benötigte Zeit zurückzuführende Zeitverzögerung zu vermeiden.
Hs typisches Beispiel hierfür wurde gefunden, dass bei
Verwendung von in Wasser gelöstem Lithiumchlorid in Kombination mit einem umhüllten porösen Docht,der ebenfalls
Lithiumchlorid enthält, ein Indikator entsteht, bei dem der Temperatureinfluss auf die Viskosität eliminiert ist.
Es ist dadurch möglich, eine bestimmte Wanderung der Flüssigkeit entlang des Dochtes über einen Temperaturbereich
zwischen 0° und 600C während einer Zeltdauer von
5 Tagen aufrecht «u erhalten.
Es wurde auch festgestellt, dass eine Kombination von
löslichen und unlöslichen Stoffen oder eine solche Kombination von löslichen Stoffen aus der ein unlöslicher
Stoff entsteht, in einen umhüllten Docht eingebaut -werden kann, um eine vorausbestimmbare Wanderung der Flüssigkeit
im Docht über einen geeigneten Temperaturbereich zu erhalten. So wurde z.B. gefunden, dass die Kombination von
Kaliumbromid und Kaliumnitrat in Wasser gelöst in Verbindung mit einem umhüllten porösen Docht dazu benutzt werden
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1498375· · Si
kann, ein bestimmtes Fortschreiten der Flüssigkeit entlang dem Docht über einen Temperaturbereich von 0 bis 21 C
während einer Zeitdauer von 24 Stunden aufrecht zu erhalten, Ss wurde gefunden, dass durch ein komplexes Gemisch aus
Kalziumchlorid, Ammoniumchlorid, Zinksulfat und Kaliumnitrat
(wobei unlösliches Kalziumsulfat entsteht) die Wanderungsdauer der Flüssigkeit entlang dem Docht im
gleichen !Temperaturbereich von O0C bis 210C auf 160 Stunden,
erhöht wurde.
Die Herstellung eines umhüllten Dochtes,bei dem das poröse
Dochtmaterial mit einer löslichen Substanz, z.B. einem Salz, imprägniert ist, kann in einfacher Weise dadurch
erfolgen, dass ein Lösungsmittel angewendet wird, das das Salz oder die Salze, mit denen der Docht imprägniert
werden soll, enthält und dass danach das imprägnierte Dochtmaterial getrocknet wird bis im wesentlichen das gesamte
Lösungsmittel entfernt ist. Es wird gewöhnlich vorgezogen, den gewünschten Salzgehalt im Docht dadurch zu
erzielen, dass der Docht durch eine Reihe verhältnisuassig
verdünnter Salzlösungen bewegt wird, wobei der Docht zwischen den einzelnen Tränkungen getrocknet wird. Diese
Schritte werden so oft ausgeführt bis die-gewünschte
Salzkonzentration erreicht ist.
Um die Ablesbarkeit einer Anzeigevorrichtung mit einem umhüllten Docht zu verbessern,kann das poröse Dochtmaterial
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809810/0156 ·
T49S875
vorher mit geeigneten Farbreagenzien oder Stoffen, die
bei Berührung mit äw abnorLitor^n FXüsr.icleeit Farbkörpor bilaon, imprägniert wcrucn, wodurch eine einfache visuelle Bestimmung der Eindringlinge der Flüssigkeit möglich is"s» Ein solches Färbungssys'üem besteht z.3. aus einen poro;;^ Docht, der mit Kaliumthiocyanat imprägniert ist und einer Flüssigkeit, die entweder von einem unabhängigen oder
einem mit dem Docht verbundenen Reservoir zugeführt wird, üas eine wässerige Losung von Ferrichiorid enthält. V.'^r-r.
die Flüssigkeit durch den Docht aufgesaugt wird, ^e.:.j_.^-j das i'erriion mit dem Shiocyanat und erzeugt eine -ciuj." rote Verbindung mit einem komplexen Ion. Die untersciieid'ur.jskräftige rote Parbe bewegt sich mit der FlüssigkeitL-'-^r-'c v;eiter und gibt eine gxi't unterscheidbare visuelle Au^oige des Fortschreitens der flüssigkeit und der eingedrungenen I^iirjsigkeitsmenge. Veit ere geeignete Parbimprägnierurcsiriituei sind die üblichen löslichen "Farben, die eich „:; . ^r JPlüsBxgkeit lösen, wenn diese durch den Docht foi-cschreitet. Geeignete Farben dieses Typs sind ζ.ΰ, technischsö
Patoiit-Biau YS, technisches Wasser-Violett 4-üis und technisches Hittei-Grün i/. Die Lösung von Patent-Biau-Farbe in '..^sser ζ.ΰ. erzeugt eine stark biaus unterscheidungskräx'tij^ Farbe, die sich hauptsächlich an cor G-renzfläche oder P^üssigkeitsfront konzentriert, was eine intensiv blaue untersckeidungskräftige Markierung ergibt. Ss können andererseits auch
bei Berührung mit äw abnorLitor^n FXüsr.icleeit Farbkörpor bilaon, imprägniert wcrucn, wodurch eine einfache visuelle Bestimmung der Eindringlinge der Flüssigkeit möglich is"s» Ein solches Färbungssys'üem besteht z.3. aus einen poro;;^ Docht, der mit Kaliumthiocyanat imprägniert ist und einer Flüssigkeit, die entweder von einem unabhängigen oder
einem mit dem Docht verbundenen Reservoir zugeführt wird, üas eine wässerige Losung von Ferrichiorid enthält. V.'^r-r.
die Flüssigkeit durch den Docht aufgesaugt wird, ^e.:.j_.^-j das i'erriion mit dem Shiocyanat und erzeugt eine -ciuj." rote Verbindung mit einem komplexen Ion. Die untersciieid'ur.jskräftige rote Parbe bewegt sich mit der FlüssigkeitL-'-^r-'c v;eiter und gibt eine gxi't unterscheidbare visuelle Au^oige des Fortschreitens der flüssigkeit und der eingedrungenen I^iirjsigkeitsmenge. Veit ere geeignete Parbimprägnierurcsiriituei sind die üblichen löslichen "Farben, die eich „:; . ^r JPlüsBxgkeit lösen, wenn diese durch den Docht foi-cschreitet. Geeignete Farben dieses Typs sind ζ.ΰ, technischsö
Patoiit-Biau YS, technisches Wasser-Violett 4-üis und technisches Hittei-Grün i/. Die Lösung von Patent-Biau-Farbe in '..^sser ζ.ΰ. erzeugt eine stark biaus unterscheidungskräx'tij^ Farbe, die sich hauptsächlich an cor G-renzfläche oder P^üssigkeitsfront konzentriert, was eine intensiv blaue untersckeidungskräftige Markierung ergibt. Ss können andererseits auch
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geeignete Anzeigefarben verwendet werden, die in gewöhnlichem
Licht unsichtbar sind, die aber eine untersciieidbare
Farbanzeige bilden, wenn üxC ultraviolettem Licht ausgesetzt
werden. Ss entsteht dadurch eine unsichtbare nur im .Bedarfsfall ablesbare Anzeige.
Die beschriebene Dochtlconstruktion mit einer bestimmten
Porosität und geometrischen Gestalt, die in Verbindung
mit einer Flüssigkeit von ",^kannten physikalischen lügen- ■
schäften verwendet v/ird, und die gegebenenfalls durch das
Einarbeiten geeigneter Parbindilcatoren oder Imprugniorungsl
in das poröse Dochtmaterial und die Lösung solcher
in der Flüssigkeit so abgewandelt ist, dass eine zufriedenstellende Anzeige und Viskoaitätskontroile erhalten
wird, kann für eine grosso Anzahl verschiedener Anzelg0-vorrichtungen
verwendet werden, von denen hier einij;.i im
lietaij. beschrieben sind. In den Pig. J>6 bis 38 ist mit
eine zv/eckinässige Anwendung eines umhüllten Dochtes dargestellt,
iis handelt sich um einen Zeitanseiger, der aus
einem Kapiliarmateriai 196 besteht, das zwischen zv»ei
Piastikfolien 198 eingehülit ist. Die Plastilchülie bixdet
eine Kapsei oder ein Reservoir 200, in dem eine geeignete
Flüssigkeit enthalten ist. Das Reservoir 200 ist mit dem
Zuführungsende des Dochtmaterials 196 durch einen schmalen
Kanal oder eine Röhre- 202 verbunden, die geeignete Absperrmittel -besitzt, bei deren Öffnung die Zeitmessfunktion
-58- BAD ORIGINAL
8098 1C/0 1 56
14SS875
beginnt. Bei dem in den Pig. 36 bis 38 gezeigten speziellen
Zeitanzeiger 194 ist die Röhre 202 am Auslass des Reservoirs 200 mit einem mit 204 bezeichneten zurückziehbaren Stopfen
•versehen, bei dessen Zurückziehung aus der in Pig. 57 gezeichneten
Schließstellung in die in Pig. 38 gezeichnete Öffnungsstellung die Plüssigkeit freigegeben wird, wodurch
die Zeitmessfunktion, eingeleitet wird. Der Stopfen 204 ist
durch Betätigung eines mit dem Docht verbundenen Betätigungsgliedes zurückziehbar. Dieses Betätigungsglied erstreckt
sich durch das Hüllenmaterial hindurch nach äussen.
Das Dochtmaterial 196 ist in geeigneten Zeiteinheiten geeicht, z.B. in Stunden, um die verflossene Zeit seit der
Einleitung der Zeitmessfunktion anzuzeigen. Es können sowohl geeignete Parbreagenaien und andere Imprägnierungsmittel,
wie z.B. Salse der beschriebenen Art, dem Dochtmaterial
196 einverleibt als auch in der Plüssigkeit gelöst sein, um ein im wesentlichen konstantes Verhältnis zwischen
Viskosität und Oberflächenspannung über den vorkommenden Temperaturbereich aufrechtzuerhalten.
In den Pig. 59 und 40 ist eine andere zweckmässige Anzeigevorrichtung
206 dargestellt. Die Anzeigevorrichtung 206 besteht aus einem Dochtmaterial 208, dessen unteres Ende
-59-
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durch eine Röhre 210 mit einem Flüssigkeitsreservoir 212
in Verbindung steht. Das Elüssigkeitsreservoir 212 wird durch eine Deckfolie gebildet, die an einem Kartonblatt
214 befestigt ist. Das Kartonblatt 214 ist an seiner Oberfläche mit einem undurchlässigen Überzug versehen, auf
dem das Dochtmaterial 208 angebracht ist. Die Anzeigevorrichtung 206 ist mit einem Abschlussorgan versehen, das
einen zurückziehbaren Stopfen 216 besitzt, der ebenso ausgebildet ist wie der Stopfen der Zeitanzeigevorrichtung
nach den Pig. 36 bis 38. Bei Zurückbewegung des Stopfens
in die Öffnungsstellung wird die Temperatur-Zeitmeßfunktion
eingeleitet.
In den Pig. 41 und 42 ist ein weiterer typischer allgemein mit 218 bezeichneter Zeitanzeiger dargestellt, der ein
elektrisches Signal erzeugt, wenn die zu messende Zeit verflossen ist. Die Anzeigevorrichtung 218 besteht aus
einem umhüllten Dochtmaterial 220, dessen unteres Ende mittels eines Yerbindungskanales 222 mit dem einen Elektrolyt
enthaltenden Reservoir 224 verbunden ist. Das obere Ende des umhüllten Dochtmateriais 220 endet in einer
batterie mit mehreren Platten,wie es am besten aus Pig.42
zu erkennen ist. .Die Batterie enthält abwechselnd mit 228 bezeichnete dünne Platten aus Kupfer und 'Zink, die durch
Lagen aus porösem Dochtmaterial 230 voneinander getrennt
sind. Diese Zwischenlagen aus Dochtmaterial stehen mit
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dem Hauptdochtmaterial 220 in Verbindung. An die Batterie 226 sind Leiter 232 angeschlossen, die ihrerseits zu einem
geeigneten Kontrollrelais führen, das von der Batterie aus betätigt wird. Die Einleitung der Zeitmessfunktion wird
z.B. dadurch bewirkt, dass ein Stopfen 234 in die Öffnungsstellung bewegt wird oder dass andere geeignete Abschlussorgane
betätigt werden, die den Zufluss dos,Elektrolyts vom Reservoir 224 zum Einlassende des Dochtmaterials 220
freigeben. Wenn der Elektrolyt in eine Stellung vorgedrungen ist, in der er von den Dochtmaterialiagen 250, die sich
zwischen den Ketallbleeheii 228 befinden, angesaugt wird,
wird ein Stromkreis über die .Batterie, die Leiter 232 und
eine damit verbundene Fühleinrichtung geschlossen. Anordnungen
dieses £yps ergeben bei Vollendung der Hessfunktion einen Signalstrom von 2,5 Volt. Diese Spannung kann je nach
spezieller Konstruktion der Batterie 226 verschieden sein.
In den Figuren 45 und 44 ist eine allgemein mit 236 bezeichnete
ähnliche elektrische Anzeigevorrichtung dargestellt. Diese besteht aus einem umhüllten Dochtmaterial 233, das
an seinem unteren Ende durch einen Kanal 240 mit dem Reservoir 242 verbunden ist. Dieses enthält einen geeigneten
Elektrolyten oder eine andere elektrisch leitende Flüssigkeit. Zwei Elektroden 244a, 244b sind im Abstand voneinander
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angeordnet und erstrecken sich in Längsrichtung auf jede der Seiten des umhüllt en Dochtinatsr in. Is 2Ό& (vgl.Pigur 45)·
Die Elektrode 2«'i-4a ist relativ zuu Dochtmaterial 2^8 in
einer bestimmten Lage fixiert, während die Elektrode 244b
in Längsrichtung des Dochtes bewegbar ist. Dadurch ist eine einstellbare Anzeigevorrichtung geschaffen, die innerhalb
einer bestimmten, verflossenen Zeit nach Einleitung der Kössfunlction ein Signal erzeugt. Die Elektroden 244a
und 244b sind mit einer geeigneten Stromquelle und einem geeigneten Kontrollrelais verbunden. Wenn der Elektrolyt
bis zu einer Stellung vorgedrungen ist, in der er das
abwärts ragende Ende der Elektrode 244b berührt, wird ein Stromkreis geschlossen und das Eontrollrelais erregt,
wodurch die gewünschte Kontrollanzeige ausgeführt wird.
Eine andere der Zeitanzeigevorrichtung 236 nach den Pig.4.2
und 44 ähnliche Zeitanzeigevorrichtung ist in den Pig. 45 und 46 dargestellt. Auch diese Anzeigevorrichtung dient
daau, um nach Abiauf eines bestimmten Zeitintervalle einen
elektrischen Stromkreis zu schliessen. Die in den Pig. 45 und 46 dargestellte Zeitanzeigevorrichtung 246 enthält ein
ucxhüiltes Dochtmaterial 248 und eine eingebaute Elektrode
250, die sich längs einer Seite des umhüllten Dochtmateriais
248 erstreckt. Das obere Ende der Elektrode 250
'ibt durch einen geeigneten Leiter mit einem Kontrollrelais
_62_ BAD ORIGINAL
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und einer Stromquelle verbunden, die ihrerseits mit einer
federnden Maulklemme 252 in Verbindung steht, die mit den
Docht durchbohrenden Backen versehen ist und an irgendeiner ausgewählten Stelle längs des umhüllten Dochtmaterials 248
wahlweise befestigt werden kann. Die Backen der Klemme 252
werden mit einer elastischen Kraft belastet, so dass sie beim Inbringen in einer bestimmten Stellung das Hüllenmaterial,
welches das Dochtmaterial 248 einschliesst, durchstechen und in leitende Verbindung mit dem Dochtmaterial
kommen.
Die Einleitung der Messfunktion wird durch Zurückziehen eines herausziehbaren Stopfens 254 bewirkt. Eswird dadurch
der Zufluss eines Elektrolyten oder einer anderen geeigneten leitenden Flüssigkeit, die im Reservoir 256 enthalten
ist, freigegeben und vom Dochtmaterial aufgesaugt. Wenn der Elektrolyt die Stelle in der üähe der Kieiamo 252 erreicht,
wird zwischen der Klemme 252 und der Elektrode 250 ein
Stromkreis geschlossen, der die Erregung des die gewünschte Kontrollfunktion ausübenden Kontrollrelais bewirkt.
Die Erfindung ist anwendbar im Rahmen aller einzeln oder in beliebiger Verbindung miteinander verwandten Merkmale
aus den Patentansprüchen sowie der Beschreibung und der Zeichnung,die dem Fachmann ersichtlich neu und fortschrittlich
sind.
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Claims (1)
- Patentansprüche1. Zur I>urchführung von qualitativen und quantitativen Messungen bestimmte Anzeigevorrichtung mit einem oder mehreren, vorzugsweise mit Reagenzien getränkten Absorptionskörpern für ein zu untersuchendes flüssiges oder gasförmiges Medium und einer den bzw. die Absorptionskörper umschliessenden, vorzugsweise aus aufeinanderliegenden und miteinander verschweissten Kunststoffolien gebildeten undurchlässigen Hülle, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmaterial in an sich bekannter Weise aus einem vorzugsweise streifenförmig ausgebildeten Kapillarmaterial besteht und die Hülle unmittelbar an dem Kapillarmaterial zur Anlage kommt und dass 'die Hülle mindestens an einer Stelle derart unterbrochen bzw. unterbrechbar ist, dass das zu untersuchende Medium über eine Kante oder engbegrenste Stelle des Zapillarmaterials in dieses eindringt.2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterbrechung der Hülle an der betreffenden Stelle ein von der Hülle leicht abreissbarer Abschnitt vorgesehen ist.5. Anzeigevorrichtung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der das Kapillarmaterial nach ausson abdeckenden Folien transparent ist.COPY8 0 9 8 1 0 / OJ1 5 6 BAD ORIGINAL— ü<—4. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle mehrere, vorzugsweise mit verschiedenen Reagenzien getränkte Streifen aus Kapillarmaterial umschliesst, wobei die einzelnen Streifen in innerhalb der Hülle ausgebildeten Abteilungen untergebracht und dadurch voneinander getrennt sind.5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Kapillarmaterial mehrere Lagen vorgesehen sind, die durch zwischen den einzelnen Lagen vorhandenes Hüllenmaterial voneinander getrennt sind.ο. Anzeigevorrichtung nach einem oder beiden der vorher-' gehenden Ansprüche 4 und 5> dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kapiilarstreifen in einer gemeinsamen Hülle Seite an Seite liegend angeordnet sind,7. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche3 dadurch gekennzeichnet, dass dem mit der Hülle in innigem Kontakt stehenden Kapillarmaterial zur Anzeige der Eindringtiefe der Flüssigkeit in dasKapillarmaterial eine vorzugsweise an der Hülle vorco^ gesehene Skala zugeordnet ist, deren Marken nach der^ Absorptionsrichtung ausgerichtet sind. ο8. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vor- ^ hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine üelüftungs-Öffnung (62) der Hülle, die einerseits mit dem Kapillarmaterial (50) und andererseits mit der umgebenden Atmosphäre steht. -65- ORIGINAL INSPECTED "9. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Hülle (52) ein Kanal (66) ausgebildet ict, der sich längs des Kapillarmaterials (50) im Abstand von diesem erstreckt.10. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des Kanals (66) mit einer von der Zuführungsstelle für die Flüssigkeit entfernt gelegenen Stelle des Kapiilarmaterials (50) in Verbindung steht, und dass das andere Ende des Kanals an einer der genannten Zuführungsstelle benachbarten Stelle mit der Atmosphäre in Verbindung steht.11. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden" Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllenmaterial eine Durchlassöffnung aufweist, die mit dem Kapillarmateriai in Verbindung steht und die zur Aufnahme einer Saugeinrichtung-zum Durchziehen einer Flüssigkeit durch das Kapiilarmateriai von einer von der Durchlassöffnung entfernt liegenden Einlassöffnung her geeignet ist.i2. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenz, mit dem das Kapillarmaterial getränkt ist, einenLO Farbstoff enthält, der in der zu untersuchenden Flüssigkeit ° gelöst wird und mit dieser sich fortbewegt, wodurch die ^ Sindringtiefe der Flüssigkeit im Kapillarmaterial aufT) visuellem Wege angezeigt wird.13. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarmaterial aus der zu untersuchenden Flüssigkeit selektiv bestimmte in dieser enthaltene farblose Substanzen während der Absorption der Flüssigkeit durch das Kapillarmaterial adsorbiert und ein im Kapillarmaterial enthaltener Farbindikator auf visuellem Wege das relative Verhältnis d.er Eindringtiefe der absorbierten Flüssigkeit zur Eindringtiefe der adsorbierten Substanzen anzeigt.14. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 13} dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenz ein Säure-Baseindikator ist.15. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarmaterial ein hygroskopisches Reagönz enthält.16. Anzeigevorrichtung mit einem porigen Kapillarmaterial, dessen Poren miteinander in Verbindung stehen und so klein sind, dass eine progressive Absorption der zu untersuchenden Flüssigkeit stattfinden kann, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass eine gegenüber der Flüssigkeit undurchlässige Hülle (52) wenigstens den Hauptteil des Kapillarmaterials (50) umschliesst und mit diesem in innigem Kontakt gehalten wird und das Kapillarmaterial einen v/eiteren Teil aufweist, der bei Benutzung der Anzeige--67-8 0 9 8 1 ü/Ü156vorrichtung gegenüber der zu untersuchenden Flüssigkeit freilegbar ist und dass sich, von diesem Teil ausgehend, die Eigenschaften des Kapillarmaterials in fiiehtung der Flüssigkeitsabsorption ändern.17. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 169 dadurch gekennzeichnet} dass das Kapillarmaterial in Richtung der Flüssigkeitsabsorption unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweist.18. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet) dass sich die Absorptionseigenschaften, des Kapillarmaterials in Richtung der Flüssigkeitsabeorption ändern.19. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarmaterial eine gelenkte Porosität aufweist, die sich in Absorptionsrichtung ändert..20. Anzeigevorrichtung nach den Ansprüchen 17» 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kapillarmaterials in unterschiedlichen Abständen von dem gegenüber der zu untersuchenden Flüssigkeit freilegbaren Eeil verschieden ist.21. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekenn- ° zeichnet, dass das Kapillarmaterial einen Einlassbereichr- von im wesentlichen konstantem Querschnitt aufweist, der Ot mit einem zweiten Bereich in Absorptionsverlbindung steht,oo der einen grösseren Querschnitt besitzt.-68-ζ*1 149587522. Anzeigevorrichtung nach. Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarmaterial durch einen länglichen Streifen gebildet wird, dessen Querschnitt sich ausgehend von dem einen Streifenende in Richtung auf das entgegengesetzte Ende allmählich vergrössert.23. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarmaterial aus einem länglichen Streifen gebildet ist, dessen Seitenkanten einen symmetrischen, bogenförmigen Verlauf nehmen, wodurch sich der Querschnitt in bestimmter Weise von dem einen Ende des Streifens zum anderen allmählich ändert. .24. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarmaterial Kreisform und eine verhältnismässig gleichbleibende Dicke aufweist.25. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarmaterial die Form eines Kreissektors aufweist.26. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarmaterial einen zusammengesetzten Aufbau besitzt, wobei ein erster Bereich, der eine bestimmte Form und Porosität aufweist, mit einem zweiten Bereich, der eine demgegenüber unterschiedliche Form und/oder Porosität hat, in Absorptionsverbindung steht., -69-809810/015627. Anzeigevorrichtung nach. Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarmaterial eine längliche Porm besitzt, wobei wenigstens ein länglicher Bereich so zusammengedrückt ist, dass er eine geringere Porosität als der übrige Teil des Kapillarmaterials aufweist.28. Anzeigevorrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein geschlossenes Reservoir zur Aufnahme einer Flüssigkeit mit bestimmten Eigenschaften, das wahlweise mit dem Kapillarmaterial in Verbindung gebracht werden kann.29. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir mit dem Kapillarmaterial über einen Kanal (202) in Verbindung steht, wobei ein Ventil(204·) vorgesehen ist, das den Kanal wahlweise öffnet.50. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein zerbrechbares Abschlussglied oder eine zerstörbare Dichtung aufweist.51. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil eine federnde Klammer aufweist, zwischen der die Hülle im Bereich des Kanals einklemmbar ist.-70-8 0 9810/0 15632· Anzeigevorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kanal ein in diesem verschiebbar angeordneter Abschlusskörper vorgesehen und ein mit dem Abschlusskörper verbundenes Betätigungsglied vorhanden ist, das sich durch die Hülle in das Innere der Anzeigevorrichtung hinein erstreckt.55. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil einen schmelzbaren Abschlusskörper aufweist und der Eanal eine seitliche Abzweigung besitzt, deren Durchmesser sich allmählich verringert und den geschmolzenen Abschlusskörper aufnimmt.54· Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Zeitanzeiger eingerichtet ist, bei dem dem Docht- . material in geeigneten Zeiteinheiten geeichte Anzeigemarken zugeordnet sind.35· Anzeigevorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass in der im Reservoir befindlichen Flüssigkeit ein Stoff aufgelöst ist, mit dem auch das Kapillarmaterial imprägniert ist und dieser Stoff die Lösungskonzentration über einen bestimmten Temperaturbereich auf einem Maximalwert hält, um damit die Eindringgeschwindigkeit innerhalb des Temperaturbereichs unter Eontrolle zu halten.-71-809810/015636. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit im Reservoir elektrisch leitend ist und ein erster Leiter sich durch das Hüllenmaterial hindurch erstreckt und über eine gewisse Länge mit dem Kapillarmaterial leitend verbunden ist, während ein zweiter Leiter in Längsrichtung beweglich und an beliebiger Stelle mit dem Kapillarmaterial verbindbar ist, und dass eine Stromquelle mit den beiden Leitern verbunden ist, durch die ein Strom fliesst, wenn die Flüssigkeit so weit im Kapillarmaterial vorgedrungen ist, dass die Leiter elektrisch leitend miteinander verbunden sind.37. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leiter eine Klemme mit leitenden Teilen trägt, die das Hüllenmaterial zum Kapillarmaterial hin durchdringen.58. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 28 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit im Reservoir ein als Batterieflüssigkeit verwendbarer Elektrolyt ist und dass das Kapillarmaterial in Absorptionsverbindung mit einer Batterie steht, um Flüssigkeit zu dieser Batterie zu transportieren, und dass die Batterie Lagen aus Metallfolien aufweist, die durch dazwischenliegende porig-kapillare Lagen voneinander getrennt sind und diese Lagen'dazu geeignet sind,die Flüssigkeit zu absorbieren und die Batterie zur Erzeugung eiektri--72-809810/0156sehen. Stromes zu veranlassen, wobei Leiter mit der Batterie verbunden, sind, welche die Anzeige, dass eine gewünschte Messfunktion ausgeführt ist wenn die Flüssigkeit die Batterie erreicht hat, weiterleiten.-73-
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