DE1498875C - Anzeigevorrichtung zur qualitativen und/oder quantitativen Ermittlung von physi kahschen Zustandsgrößen und zur analyti sehen Bestimmung von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur qualitativen und/oder quantitativen Ermittlung von physikalischen Zustandsgrößen und zur analytischen Bestimmung von Flüssigkeiten, bestehend aus mindestens einem aus mit Reagenzien getränktem Absorptionsmaterial gebildeten Indikatorelement und aus einer an dem Indikatorelement dicht anliegenden, aus miteinander verbundenen Kunststofffolien gebildeten flachen Hülle, in der das Indikatorelement angeordnet ist und in der mindestens eine Einlaßöffnung vorgesehen ist, über die das Indikatorelement mit einem flüssigen Medium in Kontakt steht.

Aus der USA.-Patentschrift 2 785 057 ist bereits eine Anzeigevorrichtung bekanntgeworden, bei der ein tablettenförmig gepreßtes Indikatorelement auf oder in einem steifenförmig angeordneten Absorptionsmaterial liegt und beides von einer aus Kunststoff bestehenden Hülle umschlossen ist. Auf der dem tablettenförmigen Indikatorelement gegenüberliegenden Seite des streifenförmigen Absorptionsmaterials ist in der Hülle eine Anzahl von Perforationen vorgesehen, durch die eine zu untersuchende Flüssigkeit Zutritt zum Absorptionsmaterial und über dieses zu dem Indikatorelement hat. Dringt die Flüssigkeit in das Absorptionsmaterial ein, so wird sie von dieser aufgesaugt, befeuchtet das tablettenförmige Indikatorelement und verursacht dessen Verfärbung, wenn sie eine kritische Substanz enthält, auf die das Indikatorelement anspricht. Das Vorhandensein einer solchen kritischen Substanz läßt sich somit optisch wahrnehmen.

Menge und Geschwindigkeit des in das Absorptionsmaterial eindringenden Mediums hängt von Anzahl und Größe der Perforationen ab. Daraus folgt, daß in bestimmten Fällen — bei sehr geringen Mengen der zu untersuchenden Flüssigkeit — das Absorptionsmaterial in Streifenlängsrichtung wesentliche Mengen des eintretenden Mediums aufnimmt, ohne daß dieses zu dem Indikatorelement durchdringt. In diesem Falle erfolgt keine Anzeige durch Verfärbung des Indikatorelementes, obwohl eine kritische Substanz in dem zu untersuchenden Medium enthalten ist. Ähnliches gilt auch, wenn das zu untersuchende Medium zwar bis zu dem Indikatorelement hindurchdringt, jedoch in so geringer Menge, daß eine ganze Verfärbung des Indikatorelementes nicht möglich ist, sondern höchstens an der Rückseite der Indikatortablette auftritt. Auch in diesem Falle erfolgt keine optisch wahrnehmbare Anzeige, obwohl eine kritische Substanz in dem zu untersuchenden Medium vorhanden ist.

Erfahrungen mit anderen bekannten Anzeigevorrichtungen der eingangs geschilderten Gattung haben darüber hinaus gezeigt, daß auch bei ausreichenden Mengen der zu untersuchenden Flüssigkeit sehr häufig eine Streifenbildung im Indikatorelement und damit eine uneinheitliche Farbtönung auftritt, die, insbesondere bei geringen Konzentrationen der kritischen Substanz, Anlaß zu Fehlbestimmungen geben kann. Es hat sich somit gezeigt, daß die bekannten Anzeigevorrichtungen selbst für qualitative Messungen nicht frei von Nachteilen sind.

Vor allem aber ist die vorstehend geschilderte bekannte Anzeigevorrichtung praktisch ausschließlich zu qualitativen Messungen verwendbar, d. h. zu Messungen, die zwar das Vorhandensein einer kritischen Substanz anzeigen, die jedoch Rückschlüsse z.B. auf die Menge oder auf den Druck der kritischen Substanz nicht gestatten. Messungen dieser Art, die der analytischen Bestimmung von Flüssigkeiten oder der Ermittlung von physikalischen Zustandsgrößen dienen, sind jedoch, insbesondere in [ chemischen Verfahrensabläufen, von großer Bedeu- ; tung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Anzeigevorrichtung der eingangs geschilderten Gattung dahingehend zu verbessern, daß sie für ! qualitative Messungen erheblich zuverlässiger wird und insbesondere die Möglichkeit und Grundlage für genaue quantitative Messungen schafft. Insbesondere wird eine Anzeigevorrichtung angestrebt, mit deren Hilfe die unterschiedlichsten physikalischen Meßgrößen von zu untersuchenden Flüssigkeiten mit einfachsten Mitteln dargestellt werden können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Indikatorelement streifenförmig und die Einlaßöffnung durch Ränder beider Folien gebildet ist und daß das Indikatorelement mit diesen Rändern bündig abschließt. ν

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der ¹I Anzeigevorrichtung wird eine außerordentlich j schmale und kleine Eintrittsfläche für das zu untersuchende Medium geschaffen. Die Absorption erfolgt somit genau kontrollierbar längs des streifenförmigen Indikatorelements. Die Länge der Verfärbungsstrecke kann dann bei einer entsprechenden Eichung als Maß für eine zu messende Größe gelten.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführungs- ! form der Erfindung ist die Einlaßöffnung der Anzeigevorrichtung vor Gebrauch durch ein abtrennbares Hüllenteil verschlossen. Wenn es auf die ! Sichtbarkeit der Anzeige ankommt, wie dies in der Regel der Fall sein wird, so ist zweckmäßigerweise mindestens eine der das Indikatorelement nach , außen abdeckenden Folien transparent. Zur Anzeige mehrerer Meßgrößen besteht das Indikatorelement aus mehreren, mit verschiedenen Reagenzien getränkten Streifen, und die einzelnen Streifen sind in innerhalb der Hülle ausgebildeten Abteilungen untergebracht. In einer Weiterbildung dieses Gedankens bilden die Streifen mehrere Lagen, die durch vorhandenes Hüllenmaterial voneinander getrennt sind.

Für die vorstehend schon erwähnten Anzeigevorrichtungen, bei denen die Verfärbung unmittelbar zur optischen Anzeige herangezogen wird, ist es zweckmäßig, an der Hülle zur Anzeige der Eindringtiefe der Flüssigkeit in das Indikatorelement eine Skala vorzusehen.

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung einer Anzahl von Ausführungsbeispielen und an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erste, grundlegende Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig-I,

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform mit einer Belüftungsöffnung am oberen Ende,

F i g. 4 eine der F i g. 3 ähnliche Ausführungsform, bei der die Belüftungsöffnung in einen Belüftungskanal übergeht,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4,

F i g. 6 eine besonders einfache Herstellungsart

3 4

einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung in Form Absorptionsmaterial mit geeigneten Zusätzen oder

eines kontinuierlichen, zertrennbaren Streifens, Chemikalien getränkt oder imprägniert. Durch diese

■ F i g. 7 eine aus dem in F i g. 6 gezeigten Roh- Imprägnierung kann dem Indikatorelement eine

material hergestellte Anzeigevorrichtung, Eigenschaft verliehen werden, die als Anzeige eine

F i g. 8 eine Anzeigevorrichtung gemäß den vor- 5 Änderung der Absorptionsgeschwindigkeit der abstehenden F i g. 6 und 7, jedoch mit einem seitlichen sorbierten Flüssigkeit, eine Änderung der Absorp-Belüftungskanal, tionscharakteristik der absorbierten Flüssigkeit, die

F i g. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Erzeugung eines Farbwechsels bei einer Reaktion

F i g. 8, der Flüssigkeit mit dem Imprägnierungsmittel, eine

F i g. 10 eine erfindungsgemäße Anzeigevorrich- io Reaktion des Imprägnierungsmittels mit einer oder

tung, bei der mehrere Indikatorelemente übereinan- mehreren Komponenten der absorbierten Flüssigkeit

derliegen, oder Änderungen der Konzentration bei einer Lö-

Fig. 11 einen Schnitt längs der LinieXI-XI in sung des Imprägnierungsmittels in der absorbierten

Fig. 10, Flüssigkeit bedingt.

Fig. 12 bis 17 verschiedene geometrische For- 15 Das Hüllenmaterial, welches das Indikatorelement

men der für die erfindungsgemäße Anzeigevorrich- umschließt, hat die Aufgabe, unkontrollierbare Ver-

tung verwendbaren Indikatorelemente, längerungen des Indikatorelementes bei der Absorp-

F i g. 18 eine besonders als Temperaturanzeiger tion der Flüssigkeit zu vermeiden und vor allem das

verwendbare erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung, im nassen Zustand wenig widerstandsfähige Absorp-

Fig. 19 einen Schnitt längs der Linie IXX-IXX 20 tionsmaterial zu halten und vor Verschmutzung zu

in Fig. 18, schützen. Wesentlich ist, daß diese Schutzhülle selbst

F i g. 20 bis 27 Ausführungsformen der erfin- nicht porös oder flüssigkeitsdurchlässig ist, so daß

dungsgemäßen Anzeigevorrichtung mit unterhalb des der Eintritt von zu untersuchender Flüssigkeit auf die

Indikatorelementes angeordnetem Flüssigkeitsbehäl- schmale Kante der Eintrittsöffnung beschränkt ist.

ter und verschiedenen Dichtstellenanordnungen, die 25 Wird als Absorptionsmaterial poröses Granulat ver-

im unbenutzten Zustand den Zutritt der in dem Be- wendet, so hat die Hülle außerdem die Aufgabe, die

halter enthaltenen Flüssigkeit zum Indikatorelement streifenförmige Gestaltung des Indikatorelementes

verhindern, aufrechtzuerhalten, also formgebend zu wirken. Die

F i g. 28 eine Ausführungsform der erfindungsge- Hülle liegt vorteilhafterweise an dem Indikatormäßen Anzeigevorrichtung, die unmittelbar vor Be- 30 element eng an, um dadurch Kapillarerscheinungen nutzung aus einzelnen Teilen zusammengesetzt wer- zwischen dem Indikatorelement und der Hülle ausden kann, zuschließen, die sich bei quantitativen Messungen als

F i g. 29 einen Schnitt längs der Linie XXIX- nachteilig erweisen. Für die Herstellung der Hülle

XXIX in Fig. 28, und deren Verbindung mit dem Indikatorelement

F i g. 30 eine weitere Ausführungsform, die eine 35 eignen sich eine ganze Reihe bekannter Verfahren.

Meßmarkierung und eine Saugöffnung am oberen So kann beispielsweise die Hülle unter Hitze und

Ende aufweist, Druck aufgewalzt oder verschweißt werden. Auch

Fig. 31 einen Schnitt längs der Linie XXXI- Eintauchen oder Besprühen des Indikatorelementes

XXXI in Fig. 30, mit dem noch fließfähigen Hüllenmaterial ist

F i g. 32 die in den F i g. 30 und 31 gezeigte Aus- 40 möglich.

führungsform, bei der in der oberen öffnung eine Die F i g. 1 zeigt den typischen Aufbau einer er-

Saugeinrichtung angeordnet ist, findungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Bei dieser ist

Fig. 33 eine Ausführungsform, die sich insbeson- ein in der vorstehend geschilderten Weise behandel-

dere als Zeitmeßeinrichtung eignet, tes Absorptionsmaterial als Indikatorelement 50 von

F i g. 34 und 35 Längsschnitte längs der Linie 45 einer undurchlässigen, aus Kunststoffolien gebildeten

XXXIV-XXXIV in Fig. 33 mit unterschiedlichen Schutzhülle 52 umgeben, die in Kontakt mit den

Stellungen des zwischen Indikatorelement und Flüs- Außenflächen des Indikatorelementes 50 steht. Bei

sigkeitsbehälter angeordneten Ventilelements, der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist das

Fig. 36 eine weitere Ausführungsform einer er- Ende des Indikatorelementes 50 ebenfalls durch die

findungsgemäßen Anzeigevorrichtung, 5° miteinander verbundenen Flächen der aus zwei Fo-

F i g. 37 einen Schnitt längs der Linie XXXVII- lien bestehenden Hülle 52 abgedichtet. Dieser Auf-

XXXVII in Fig. 36, bau verhindert vor der Benutzung jede Ver-

F i g. 38 bis 43 Ausführungsformen der erfindungs- schmutzung oder eine unbeabsichtigte Absorption

gemäßen Anzeigevorrichtung, bei der die Meßanzeige von Flüssigkeit. Soll die Anzeigevorrichtung für

über elektrische Kontakte erfolgt, die längs des In- 55 einen Meßvorgang verwendet werden, so läßt sich

dikatorelements angeordnet sind und wobei die in das untere Ende der Hülle 52 längs einer Schneid-

das Indikatorelement eindringende Flüssigkeit ein linie 56 mittels z. B. einer Schere abschneiden. In

Elektrolyt ist. diesem Zustand ist die Anzeigevorrichtung funktions-

Grundsätzlich eignet sich für eine erfindungsge- bereit. |

mäße Anzeigevorrichtung jedes bekannte Absorp- 60 In dem dargestellten Beispiel trägt die Hülle 52 '

tionsmaterial zur Herstellung des Indikatorelemen- eine Meßskala 60, die längs des Indikatorelementes

tes, das eine genügend gleichmäßige Homogenität 50 verläuft.

hinsichtlich der Porosität und der Dichte sowie der Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 besitz am

chemischen Eigenschaften besitzt. Besonders geeig- oberen Ende der Hülle 52 eine Belüftungsöffnung

net ist Papier mit festen physikalischen und chemi- 65 62, die entweder unmittelbar mit der Atmosphäre

sehen Eigenschaften, das insbesondere Zellulose, in Verbindung steht oder an die sich gemäß der

synthetische Fasern oder Glasfasern enthält. F i g. 4 ein Belüftungskanal 66 anschließt. In beiden

Zur Herstellung des Indikatorelements wird das Fällen wird das Entweichen eingeschlossener Luft

oder Dämpfe, die ζ. B. von der eingedrungenen Flüssigkeit selbst herrühren, ermöglicht. Der Durchmesser des Belüftungskanals 66 ist dabei so gewählt, daß er eine relativ geringe Kapillarwirkung entfaltet. Andererseits ist sein Querschnitt jedoch so bemessen, daß die im Indikatorelement 50 eingeschlossenen Dämpfe von der fortschreitenden Flüssigkeitsfront im Indikatorelement 50 ausgetrieben werden können. Dadurch wird ein Eintreten von Flüssigkeit in den Belüftungskanal 66 sicher vermieden und der Meßvorgang selbst nicht gestört. Ob eine belüftete oder unbelüftete Anzeigevorrichtung verwendet werden soll, hängt von deren Zweckbestimmung, von dem Herstellungsverfahren und letzten Endes von den spezifischen Eigenschaften des Absorptionsmaterials -und dem Imprägnierungsmittel ab. In jedem Fall muß der Kapillar- oder Absorptionswirkung des Indikatorelementes 50 — mit Ausnahme der noch zu erläuternden Ausführungsbeispiele — konstant gehalten werden.

Für die Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 5 eignet sich eine Herstellungsmethode, bei der die Anzeigevorrichtungen in einzelnen Einheiten anfallen. Eine besonders zweckmäßige Herstellung besteht jedoch darin, daß man als Ausgangsmaterial einen fortlaufenden Streifen 70 gemäß F i g. 6 herstellt, von dem längs weiterer Schneidlinien 72 die einzelnen Anzeigevorrichtungen abgeschnitten werden können. -Dadurch erhält man Anzeigevorrichtungen, die eine Eintrittsöffnung für das zu untersuchende Medium an beiden Enden besitzen. Selbstverständlich kann gemäß der F ig. 8 auch bei dieser Herstellungsweise von Anfang an ein Belüftungskanal 66 längs des Indikatorelementes 50 eingearbeitet sein. Bei dieser Herstellungsart lassen sich somit beliebig lange Anzeigevorrichtungen herstellen.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Ausführungsform, bei der zwei Indikatorelemente 50 durch zwischengelegtes Hüllenmaterial, z. B. Plastikfolie 84, voneinander getrennt und von der Schutzhülle 52 umgeben sind. Bei einer solchen Anordnung, bei der Indikatorelemente 50 mit genau vorbestimmten Absorptionscharakteristiken oder sonstigen Eigenschaften Verwendung finden, lassen sich gleichzeitig zwei oder mehr Eigenschaften einer zu analysierenden Testflüssigkeit untersuchen oder zur Ermittlung der Konzentration einer Flüssigkeit in einer anderen heranziehen. So kann beispielsweise das eine der beiden Indikatorelemente 50 einen geeigneten Anionenaustauscher und das andere Indikatorelement 50 einen Kationenaustauscher enthalten, wodurch sich beispielsweise die Alkalität oder Azidität einer unbekannten Testlösung genau bestimmen läßt.

Die bei den Ausführungsformen gemäß den F i g. 1 bis 11 verwendeten Indikatorelemente 50 sind rechteckig und im wesentlichen von gleichem Querschnitt. Die F i g. 12 bis 17 zeigen dagegen Indikatorelemente 50, mittels deren Hilfe genau bestimmte Änderungen im Absorptionsvorgang bewirkt werden können.

So ist z. B. die in F i g. 12 gezeigte Ausführungsform mit einem verbreiterten rechteckigen Oberteil 88 und einem schmäleren Unterteil 90 besonders für die Analyse von Flüssigkeiten mit einer relativ niedrigen Konzentration der kritischen Substanz geeignet. Dabei wird im Oberteil 88 ein großes absorbiertes Volumen aufgenommen, wodurch eine genaue Ablesung auch bei relativ schwachen Konzentrationen möglich ist. Die in Fig. 13 dargestellte Ausführungsform besitzt divergente Seitenkanten, wodurch die Indikatorquerschnittsfläche in Richtung der Flüssigkeitsabsorption zunimmt. Auch diese Ausführungsform ist zur Absorption großer Flüssigkeitsmengen mit niedrigen Gehalten der reagierenden Substanz geeignet. Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform mit einer sich verjüngenden Gestaltung, bei der die Seitenkanten Exponentialkurven darstellen. Dadurch läßt sich eine genau bestimmte Änderung der Absorptionscharakteristik der Vorrichtung längs ihrer Länge erzielen. F i g. 15 zeigt eine Ausführungsform, die ähnlich derjenigen gemäß F i g. 12 ist, jedoch zusätzlich unterschiedliche Absorptionseigenschaften — z. B. auf Grund unterschiedlicher Porosität — im oberen Teil 88 und im unteren Teil 90 besitzt. Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform zeigt die F i g. 16, in der ein verbreitertes Unterteil 104 mit einem schmäleren Ober- oder Meßteil 106 in Verbindung steht. Der Unterteil 104 kann eine größere Dichte aufweisen als der Meßteil 106 und so als Druckpuffer wirken, um die auf das untere, offene Ende einwirkende Beaufschlagung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit aufzunehmen und so jede Beeinträchtigung der normalen Absorptionseigenschäften zu verhindern. Auch kann der Unterteil 104 zur Bildung eines Reservoirs oder als chemisches und/oder physikalisches Filter dienen. Fig. 17 zeigt das Indikatorelement 50 mit gleichmäßiger Rechteckform, das jedoch durch gestrichelte Linien 110 abgegrenzte Bereiche unterschiedlicher Absorptionscharakteristik enthält. Der innerhalb der Linien 110 liegende Bereich kann z. B. zusammengepreßt sein, so daß er eine höhere Dichte aufweist und dadurch langsamer absorbiert. Dadurch kann der Anfangsdruck einer in das Eintrittsende eindringenden Flüssigkeit aufgefangen werden.

Die streifenförmige Gestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung gestattet z. B. eine unmittelbare Messung der Konzentration einer Substanz in einem Lösungsmittel. Wird nämlich eine solche Anzeigevorrichtung in eine solche Flüssigkeit eingetaucht, so ist das Verhältnis der Absorptionsstrecken der gelösten Substanz und des Lösungsmittels der Menge oder Konzentration der in der Lösung aufgelösten Substanz proportional. Das Verhältnis bleibt weitgehend unabhängig von der aufgesaugten Flüssigkeitsmenge konstant, so daß die Länge des Indikatorelementes 50 keinen Einfluß auf .die Anzeige der Konzentration hat und eine größere Länge lediglich deshalb von Nutzen ist, weil die Genauigkeit bei der Ablesung größer gemacht werden kann. Aus diesem Grund wird man bei besonders hohen Ansprüchen an die Genauigkeit ein verhältnismäßig langes Indikatorelement 50 verwenden. In diesem Zusammenhang ist jedoch erwähnenswert, daß sich bei Verwendung von Ionenaustauscherpapier die Steighöhe, z. B. von Säure, im Indikatorelement 50 im Vergleich zu einem Absorptionsmaterial ohne Ionenaustauscher verringern läßt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Ionenaustauscher die Säure auf einer kleineren Fläche konzentriert, so daß demgemäß eine größere Konzentration der Testlösung mit einem verhältnismäßig kurzen Indikatorelement 50 genau analysiert werden kann. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann auch zur Untersuchung von in Gasen suspendierten oder gelösten Flüssigkeiten verwendet werden. Zu diesem Zweck ist z. B. gemäß der Ausführungsform in F i g. 32 das

Absorptionsmaterial mit einem hygroskopischen Material angereichert, und am oberen Ende der Anzeigevorrichtung ist eine Öffnung 120 vorgesehen, in welche das Ansaugende einer Injektionsspritze 122 eingeführt ist, durch die ein genau bestimmtes Luftoder Gasvolumen durch die Anzeigevorrichtung gesaugt wird. Das hygroskopische Material absorbiert dabei die in dem Gas oder in der Luft enthaltene Flüssigkeit und bewirkt eine Anzeige im Indikatorelement 50. Auch bei dieser Ausführungsform ist es zweckmäßig, eine Skala 60 vorzusehen, die bereits in einer geeigneten Maßeinheit, z. B. in Gewichtsprozent, geeicht ist und den Feuchtigkeitsgehalt des Gases oder der Luft direkt angibt.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann auch mit einem Reservoir gekoppelt sein, von dem aus dem Absorptionsmaterial die zu untersuchende Flüssigkeit zugeführt wird. Eine Anzeigevorrichtung dieser Art ist speziell zur Messung von Zeit, Zeit-Temperatur-Beziehungen u. dgl. geeignet, wenn die Flüssigkeit genau festliegende, physikalische Eigenschaften besitzt. Bei der in den F i g. 18 und 19 dargestellten Anzeigevorrichtung ist am unteren Ende der Hülle 52 ein Flüssigkeitsbehälter 128 vorgesehen, der mit dem Ende des Indikatorelementes 50 in unmittelbarer Verbindung steht. Um die Absorption vor einem bestimmten Zeitpunkt zu verhindern, kann die Flüssigkeit eingefroren sein, so daß der Meßvorgang erst nach dem Schmelzen der gefrorenen Flüssigkeit einsetzt. Anzeigevorrichtungen dieses Typs eignen sich zur Bestimmung des Frischezustandes, z. B. von Lebensmitteln. Dabei wird zweckmäßigerweise die Saugfunktion des Absorptionsmaterials auf die möglichen Änderungen der physikalischen Eigenschaften der in dem Behälter 128 enthaltenen Flüssigkeit abgestimmt. Solche Änderungen können in Abhängigkeit von der Temperatur oder dem Alter der Flüssigkeit eintreten.

Die F i g. 20 bis 27 zeigen Ausführungsformen mit Flüssigkeitsbehälter 128, die auf unterschiedliche Weise mit dem Indikatorelement 50 in Verbindung gebracht werden können. In F i g. 20 ist der Behälter 128 mit dem Indikatorelement 50 durch einen Kanal 134 verbunden, der so lange geschlossen ist, solange die Anzeigevorrichtung längs der gestrichelten Linie 136 gefaltet ist. Das Entfalten der Anzeigevorrichtung leitet somit den Meßvorgang ein.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 21 enthält der Verbindungskanal 134 eine durch Druck zerstörbare Dichtstelle 144. Die Ausführungsform gemäß F i g. 22 enthält im Verbindungskanal 134 einen schmelzbaren Stopfen 148, z.B. aus Wachs oder einer Wachsmischung. Dieser Stopfen 148 kann bei Einleitung des Meßvorganges in einen Seitenkanal 154 nach der Verflüssigung abgezogen werden, um den weiteren Meßvorgang nicht zu behindern.' Die Ausführurigsform gemäß Fig. 23 besitzt einen zerbrechlichen Stopfen 148 in dem Kanal 134, der unter Druckeinwirkung zu Staub zerfällt. F i g. 24 und 25 zeigen eine Ausführungsform, bei der der Verbindungskanal 134 durch eine Klemme 170 verschlossen ist. Schließlich zeigen die Fig. 26 und 27 eine Auslührungsform, bei der sich im Verbindungskanal 134 ein herausziehbarer Stopfen 178 befindet, der mittels einer Schnur 180 herausgezogen werden kann.

Die in den F i g. 28 und 29 dargestellte Ausführungsform einer erfmdungsgemäßen Anzeigevorrichtung besteht im Gegensatz zu den bisher erläuterten Ausführungsformen aus mehreren zusammensetzbaren Teilen. Sie besteht aus dem Indikatorstreifen 50, z. B. gemäß den Fig. 8 und 9, auf dessen einem Ende eine Kappe 184 dicht befestigt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Kappe 184 so geformt, daß eine unter ihr befindliche Höhlung 186 mit dem dort vorgesehenen Belüftungskanal 66 in Verbindung steht. Analog zur Befestigung der Kappe 184 erfolgt die Befestigung eines den Flüssigkeitsbehälter 128 enthaltenden Unterteiles 188. Der Belüftungskanal 66 bei dieser Ausführungsform gewährleistet, daß zwischen den Enden des Indikatorelementes 50 keine Druckunterschiede auftreten.
Ändert man die Absorptionseigenschaften des Absorptionsmaterials in einer genau definierten Weise, so läßt sich dadurch eine bestimmte Meßfunktion festlegen. Bei der Auswahl eines bestimmten Absorptionsmaterials gilt die folgende mathematische Beziehimg:

TS

In dieser Formel bedeutet h die Flüssigkeitshöhe im Indikatorelement 50, t die Zeit, 5 die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, η die absolute Viskosität der absorbierten Flüssigkeit und K eine von der chemischen Beschaffenheit und der Struktur des Indikatorelementes 50 abhängige Konstante.

Nach der vorstehenden mathematischen Beziehung kann eine erfindungsgemäß ausgebildete Anzeigevorrichtung mit genau bekannten Eigenschaften in Verbindung mit einer ebenfalls hinsichtlich ihrer Eigenschaften genau bekannten Flüssigkeit dazu verwendet werden, um eine Anzeigevorrichtung zur Messung der vorstehend angegebenen Parameter zu eichen oder selbst diese Messungen durchzuführen. So kann beispielsweise durch Verwendung von in Wasser gelöstem Lithiumchlorid in Verbindung mit einem Indikatorelement 50, das ebenfalls Lithiumchlorid enthält, eine Anzeigevorrichtung geschaffen werden, bei der der Temperatureinfluß auf die Viskosität der Flüssigkeit ausgeschaltet ist. Es ist dadurch möglich, eine Wanderung der Flüssigkeit längs des Indikatorelementes 50 in einem Temperaturbereich zwischen 0 und 60° C über eine Zeitdauer von 5 Tagen aufrechtzuerhalten.

Die F i g. 33 bis 35 zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, die sich speziell als Zeitanzeiger eignet. Am unteren Ende der Hülle 52 ist wieder der Behälter 128 ausgebildet, in dem eine geeignete Flüssigkeit enthalten ist. Dieser Behälter 128 steht mit dem Indikatorelement 50 über den Kanal 202 in Verbindung, der durch den herausziehbaren Stopfen 178 verschlossen ist. Das Indikatorelement 50 ist in Zeiteinheiten, z. B. in Stunden, geeicht, um die verstrichene Zeit seit Beginn des Meßvorganges anzuzeigen. Es enthält geeignete Farbstoffe und Imprägnierungsmittel der Art, wie sie vorstehend erwähnt wurden, um ein im wesentlichen konstantes Verhältnis zwischen der Viskosität und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit über den vorkommenden Temperaturbereich aufrechtzuerhalten und die Zeitmessung zuverlässig zu gestalten.

Eine in den Fig. 36 und 37 dargestellte Ausführungsform besteht aus dem Indikatorelement 50, dessen unteres Ende durch den Kanal 134 mit dem

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Flüssigkeitsbehälter 128 in Verbindung steht. Der Flüssigkeitsbehälter 128 wird durch eine Deckfolie gebildet, die an einem Karton 214 befestigt ist.

Die F i g. 38 und 39 zeigen eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung, die ebenfalls als Zeitmeßgerät fungiert und nach Ablauf einer bestimmten Zeit ein elektrisches Signal erzeugt. Diese Anzeigevorrichtung besteht aus dem Indikatorelement 50, dessen unteres Ende mittels des Kanals 134 mit dem einen Elektrolyt enthaltenden Behälter 128 verbunden ist. Das obere Ende des Indikatorelementes 50 endet in einer Batterie 226 mit mehreren Elektrodenplatten 228, die durch Lagen aus porösem Material 230 voneinander getrennt sind. Diese Zwischenlagen stehen mit dem Indikatorelement 50 in Verbindung. An die Batterie 226 sind Leiter 232 angeschlossen, die zu einem Kontrollrelais führen, das von der Batterie 226 selbst betätigt wird. Wenn nach Ablauf einer vorbestimmten, zu messenden Zeit nach dem Herausziehen des Stopfens 178 der Elektrolyt bis in die porösen Materialzwischenlagen 230 vorgedrungen ist, wird ein Stromkreis über die Batterie 226, die Leiter 232 und eine damit verbundene Überwachungseinrichtung geschlossen.

Eine ähnliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung zeigen die F i g. 40 und 41, bei der der Behälter 128 ebenfalls einen Elektrolyten enthält. Zwei Elektroden 244 a, 244 b sind im Abstand voneinander angeordnet und erstrecken sich in Längsrichtung zu beiden Seiten des Indikatorelementes 50. Die Elektrode 244 α ist relativ zum Indikatorelement 50 in einer bestimmten Lage fixiert, während die Elektrode 244 b in Längsrichtung des Indikatorelementes 50 beweglich ist. Dadurch ist eine einstellbare Anzeigevorrichtung geschaffen, die nach Ablauf einer bestimmten Zeit nach Einleitung der Meßfunktion ein Signal erzeugt.

Eine ähnliche Funktion hat die in den Fig. 42 und 43 dargestellte Ausführungsform, die eine fest eingebaute Elektrode 250 enthält. Das obere Ende der Elektrode 250 ist mit einem Steuerrelais und einer Stromquelle verbunden, die wiederum mit einer Maulklemme 252 in Verbindung steht. Die Maulklemme 252 besitz in das Indikatorelement 50 eindringende Zacken und kann an beliebiger Stelle längs des Indikatorelementes 50 befestigt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann das Absorptionsmaterial mit allen geeigneten Reagenzien imprägniert sein, die eine kontrollierte Reaktion mit einer oder mehreren der in der zu untersuchenden Flüssigkeit enthaltenen Substanzen herbeiführen. Wesentlich ist eine optische Anzeige. Das reagierende Imprägnierungsmittel kann auf der Oberfläche des Absorptionsmaterials gebunden sein, oder es kann auch innerhalb des Absorptionsmaterials beweglich sein, so daß es bei einer Reaktion mit der zu untersuchenden Substanz durch die Flüssigkeit im Indikatorelement 50 weiterbewegt wird.

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Anzeigevorrichtung zur qualitativen und/ oder quantitativen Ermittlung von physikalischen Zustandsgrößen und zur analytischen Bestimmung von Flüssigkeiten, bestehend aus mindestens einem aus mit Reagenzien getränktem Absorptionsmaterial gebildeten Indikatorelement und aus einer an.dem Indikatorelement dicht anliegenden, aus miteinander verbundenen Kunststoffolien gebildeten flachen Hülle, in der das Indikatorelement angeordnet ist und in der mindestens eine Einlaßöffnung vorgesehen ist, über die das Indikatorelement mit einem flüssigen Medium in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatorelement (50) streifenförmig und die Einlaßöffnung durch Ränder beider Folien gebildet ist und daß das Indikatorelement (50) mit diesen Rändern bündig abschließt.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung vor Gebrauch durch ein abtrennbares Hüllenteil verschlossen ist.

3. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der das Indikatorelement (50) nach außen abdeckenden Folien transparent ist.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatorelement (50) aus mehreren, mit verschiedenen Reagenzien getränkten Streifen besteht und die einzelnen Streifen in innerhalb der Hülle (52) ausgebildeten Abteilungen untergebracht sind.

5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen mehrere Lagen bilden, die durch vorhandenes Hüllenmaterial (84) voneinander getrennt sind.

6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hülle (52) zur Anzeige der Eindringtiefe der Flüssigkeit in das Indikatorelement (50) eine Skala (60) vorgesehen ist.

7. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülle (52) eine Belüftungsöffnung (62) vorgesehen ist.

8. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß längs des Indikatorelementes (50) ein Belüftungskanal (66) angeordnet ist.

9. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (52) eine öffnung (120) zum Anschließen einer Saugeinrichtung (122) aufweist.

10. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagens einen Farbstoff enthält, der in der zu untersuchenden Flüssigkeit gelöst und mit dieser fortbewegt wird.

11. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatorelement (50) hygroskopisch ist.

12. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatorelement eine Porosität aufweist, die sich in Absorptionsrichtung ändert.

13. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Indikatorelementes (50) sich über dessen Länge ändert.

14. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatorelement (50) an der Einlaßöffnung einen im wesentlichen mit konstantem Querschnitt versehenen Unterteil

(90), dem sich ein Oberteil (88) mit größerem Querschnitt anschließt, aufweist.

15. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatorelement (50) einen von der Einlaßöffnung sich allmählich vergrößernden Querschnitt aufweist.

16. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität des Indikatorelementes (50) an wenigstens einer Stelle sprunghaft verringert ist.

17. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einlaßöffnung zur Aufnahme einer

Flüssigkeit ein geschlossener Behälter (128) angeordnet ist.

18. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Behälter (128) und dem Indikatorelement (50) eine Dichtstelle (144,148,178) vorgesehen ist.

19. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Indikatorelement (50) an verschiedenen Stellen elektrische Kontakte (232; 244a, 244 ft; 250, 252) angeordnet sind und daß das mit dem Indikatorelement (50) in Kontakt tretende flüssige Medium ein Elektrolyt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen