DE1698085C - Auf Volumenausdehnung basierendes Thermometer aus glasklarem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein auf Volumenausdehnung stimmten Temperaturbereich schmilzt und dabei eine

basierendes Thermometer aus glasklarem Kunststoff. merkliche Volumenaysdehnung erfährt, wobei die

Die im täglichen Leben in der Industrie und den Volumeitzunahme pro Grad Temperaturerhöhung

Laboratorien allgemein gebräuchlichen Thermometer konstant ist.

beruhen durchweg auf der Volumenausdehnung, die 5 Die oben angegebene Aufgabe wird nach der Erbestimmte Elemente und chemische Verbindungen in findung durch ein auf Volumenausdehnung basierenflüssigem Zustand bei Temperaturerhöhung erfahren. des Thermometer aus glasklarem Kunststoff gelöst, Diese Flüssigkeiten sind in Kapillaren eingeschlossen, das gekennzeichnet ist durch eine Füllung aus die meistens von einer Schutzhülle umgeben sind. Die Eikosan, Heneikosan und Dokosan und einer in an Gradeinteilung ist entweder direkt auf die Kapillare io sich bekannten Weise darüber befindlichen, durch oder einem besonderen Skalenträger angebracht. eine Membran von der Füllung getrennten Anzeige-Wenn erforderlich, werden die Flüssigkeiten zur flüssigkeit. Nach einer bevorzugten Ausführungsform Sichtbarmachung gefärbt. der Erfindung sind den Päräffinkohlenwasserstoffen

Thermometer dieser Art zeichnen sich durch ihre ein oder mehrere Verbindungen, die den Schmelzeinfache Bauart aus und können, auf die verschieden- 15 bereich erweitern, zugesetzt. In der Füllung kann in sten Verwendungszwecke angepaßt, leicht hergestellt an sich bekannter Weise ein wärmeleitendes Material, werden. So verwendet man als Fieberthermometer z. B. Aluminiumpulver, fein verteilt sein. Die die Fülgern Quecksilbersäulen in Glashüllen, weil sich die- lung enthaltende Kapsel kann auch innen aus mit ses Metall gerade in dem in Frage kommenden Tem- einem Fluorkarbon beschichteten Reinstaluminium peraturbereich beträchtlich ausdehnt und die Queck- 20 bestehen

silbersäule durch Glas gut sichtbar ist. Nachteilig bei Es ist nämlich gefunden worden, daß ein Gemisch

diesen Thermometern ist, daß die Glashülle leicht von kristallinen Paraffinkohlenwasserstoffen, welche

bricht und das giftige Quecksilber auslaufen kann. nahe beieinanderliegende Schmelzpunkte haben, also

Darüber hinaus sind solche Konstruktionen verhält- ein Gemisch von mehreren aufeinanderfolgenden

nismäßig teuer. Man hat auch schon glasklare Kunst- »5 Gliedern der Paraffinkohlenwasserstoff reihe ihr Vo-

stoffe an Stelle von Glas eingesetzt, doch haben sich lumen im Bereich ihres Schmelzpunktes erheblich

solche Thermometer in der Praxis nicht bewährt, ändern. Der Erfindung lag der Gedanke zugrunde,

denn Kunststoffe haben zu hohe Wärmeausdehnungs- derartige Stoffe zu Temperaturmessungen heran-

koefftzienten, was die Messung erheblich erschwert, zuziehen und ihre Volumenänderungen auf geeignete

wenn nicht unmöglich macht. Außerdem ist man bei 30 Weise, zweckmäßig über eine Membran, auf eine

den bisher als Thermometerfüllung verwendeten EIe- nicht zusammendrückbare Flüssigkeit mit veränder-

menten und chemischen Verbindungen bei Messun- lichem Meniskus sichtbar zu machen,

gen innerhalb eines engen Temperaturbereiches ge- Es ist gefunden worden, daß die Volumenkontrak-

zwungen, sehr enge Kapillaren zu «erwenden, um tion beim Übergang flüssig/fest bei Schwelteerparaf-

eine ausreichend genaue Ablesung zu ermöglichen. 35 finen besonders groß ist. Um einen bestimmten Tem-

Hierzu hat sich aber Kunststoff bisher als weniger peraturbereich zu erfassen, wird ein Gemisch meh-

. geeignet erwiesen. rerer kristalliner Stoffe mit nahe beieinanderliegen-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf den Schmelzpunkten, nämlich ein Gemisch von auf-Volumenausdehnung basierendes Thermometer aus einanderfolgenden Gliedern der Paraffin-Kohlenwasglasklarem Kunststoff zu schaffen, das gut ablesbar, 40 serstoff-Reihe verwendet. Diese Thermometerfüllunleicht herstellbar und wirtschaftlich in der Herstel- gen haben Schmelzbereiche von 5° C und mehr mit lung ist. Das Thermometer soll insbesondere als Fie- ausreichender Volumenänderung. Wewn erforderlich, berthermometer geeignet sein, also für die Tempe- läßt sich der Schmelzbereich in an sich bekannter raturanzeige im Bereich von etwa 35,6 bis 42° C Weise durch gewisse lösliche Beimengungen noch erdienen. 45 weitern. Liegt also schon ein geeignetes Gemisch kri-

Es ist bereits bekannt, bei Thermoschaltern Wachs stalliner Stoffe vor, so läßt sich in jedem Fall

als Füllmasse einzusetzen. Derartige Wachse schmel- entsprechend der kryoskopischen Konstanten eine

zen innerhalb eines verhältnismäßig großen Tempe- Schmelzpunkterniedrigung durch Zusatz einer lös-

raturbereiches, jedoch nicht stetig, da Wachse keine liehen Beimengung bewirken. Wenn besonders nied-

definierte Verbindung, sondern Gemische mehrerer 50 rige Schmelzpunkte gefordert werden, lassen sich

fester Paraffinkohlenwasserstoffe oder mehrerer Ester auch eutektische Gemische mit anderen organischen

höherer Alkohole sind. Man hat auch schon ein Verbindungen herstellen.

mikrokristallines Wachs, d. h. nlso kein Gemisch, son- Bei dem erfindungsgemäßön Thermometer spielt dem einen reinen Paraffinkohlenwasserstoff oder die Eigenausdehnung der anzeigenden Flüssigkeit in einen reinen Ester eines höheren Alkohols bei Ther- 55 der Kapillare keine Rolle, da nur entscheidend ist, moschaltern eingesetzt. Ein solches kristallines Wachs um wieviel die Flüssigkeit verdrängt wird. Es sind schmilzt aber innerhalb eines sehr engen Temperatur- sogar vorzugsweise solche Stoffe zu verwenden, die bereiches und ist deshalb als Thermometerfüllung die gleiche Wärmeausdehnung haben, wie das Manicht brauchbar. Schließlich hat man auch schon terial, aus dem die Ummantelung bzw. Kapillare beErdwachse und Seifen so miteinander vermischt, daß 60 steht. Damit ist es möglich geworden, an Stelle von eine Masse entsteht, die bei der gewünschten Tem- Glas Kunststoffe einzusetzen, die, wie eingangs geperatur schmilzt. Alle diese bekannten Füllmassen sagt, wegen ihrer mehr oder weniger großen Wärmeerfüllen die für Thermoschalter wesentlichen Vor- ausdehnung bisher nicht verwendet wurden,
uussetzungen, sie dehnen sich bei einer bestimmten Da die Paraffinkohlenwasserstoffe schlechte Temperatur unter deutlicher Volumenausdehnung 65 Wärmeleiter sind, eine rasche Temperaturanzeige uus. Diese Ausdehnung wird zur Betätigung eines aber erwünscht ist, wird in Weiterbildung der Erfin-Schalters od. dgl. ausgenutzt. Voraussetzung für eine dung eine Dispersion mit einem gut wärmeleitenden Thermometerfüllung ist aber, daß sie in einem be- Material, ζ. B. mit Aluminiumpulver oder -blättchen,

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eingesetzt. Auch ist das Gefäß, in dem sich die Mischung befindet, aus einem gut wärmeleitenden Material, z. B. Aluminium, Kupfer oder Silber, herzustellen.

Die Erfindung wird nun an Hand der Figuren noch näher beschrieben, von denen zeigen

F i g. 1 und 2 zwei mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Thermometers,

F i g. 3 einen Querschnitt durch das Thermometer der Fig.2.

Wie aus den Figuren ersichtlich, besteht das erfiridungsgemäße Thermometer aus einer äußeren Hülle 1, in deren unterem engem Teil 2 sich die Wachs-Metall-Mischung 3 befindet. Diese Mischung ist durch eine Membran 4 von der darüberstehenden, in einem nach' oben zur Kapillare ausgezogenen Behälter 5 befindlichen Anzeigeflüssigkeit 6 getrennt. Damit der Meniskus der Flüssigkeit nicht abreißt, wird vorzugsweise eine hoch viskose Flüssigkeit verwendet und eine Kapillare aus einem Kunststoff, der nicht benetzt wird. Grundsätzlich ist es möglich, den Meßwert festzuhalten, wenn die Kapillare evakuiert und im unteren Bereich verengt ist. Dann kann der Flüssigkeitsfaden abreißen. Auch das als Schutzhülle dienende äußere Rohr kann aus Kunststoff sein. Es ist dabei ohne weiteres möglich, die Form so zu gestalten, daß eine Vergrößerung des Flüssigkeitsf adens erfolgt. Es wird hierzu auf die F i g. 2 hingewiesen, die ein Thermometer zeigt, auf dessen Schutzhülle eine Lupe 7 aufgesetzt ist. Hierdurch wird die Ablesung besonders erleichtert. Es ist auch möglich, der Anzeigeflüssigkeit einen fluoreszierenden Stoff bzw. eine Leuchtfarbe zuzusetzen, was die Ablesung auch bei sehr schlechter Beleuchtung ermöglicht. Die Skala 8 kann auch nach der Montage der Kunststoffaußenhülle aufgeprägt werden, wodurch die Eichung automatisiert und eine relativ hohe Genauigkeit erzielt wird. Auf der Rückseite 9 des Thermometers kann eine besonders präparierte Schicht vorgesehen sein, die dem Benutzer Eintragungen der Ablesewerte od. dgl. ermöglicht. Die Thermometerfüllung kann eine Zusammensetzung haben, die auf folgender Grundrereptur basiert: 50 Teile Eikosan, 30 Teile Heneikosan, 20 Teile Dokosan.

Diese Mischung weist beim Übergang von fest nach flüssig einen Volumensprung von etwa 11 °/o auf. Dieser Grundrezeptur können zur Erweiterung des Temperaturbereiches bestimmte Zusätze zugegeben werden. Zur Erhöhung der Schmelztemperatur ist m-Dinitrobenzol geeignet; der Volumensprung beträgt dann 11,88%. Die Erniedrigung der Schmelztemperatur wird durch Zusatz von p-Toluidin erreicht, die Mischung hat dann einen Volumensprung von 9,2 ⁰Io. Als Zusätze zur Verbreiterung des Schmelzbandes auf einen Schmelzbereich von 36,5 bis 44,5° C sind ferner geeignet: Campher, Benzolaceton, Menthol, Salizylsäurephenylester, Cyanamid, Kohlensäureäthylester, Diirsethoxyanillin und o-Terphenyl.

Als Anzeigeflüssigkeit -eignen sich z. B. eine 3°/oige Methylcelluloselösung in Wasser, stabilisiert und mit Farbstoff eingefärbt, oder ein mit Farbstoff versetzter Polyglycoläther.

Als Kunststoffe für Kapillare und Hülle kommen glasklare Materialien in Frage. Die Hülle besteht vorzugsweise aus Polycarbonat oder Acrylglas, also aus Kunststoffen, die sich leicht verarbeiten und preisgünstig herstellen lassen. Die Kapillare muß aus £inem chemikalienbeständigen Kunststoff, z. B. Polycarbonat oder Fluorcarbon hergestellt sein. Der die Wachs-Metall-Dispersion aufnehmende Teil ist aus reinstem Aluminium hergestellt, dessen Innenwandung mit Fluorcarbon beschichtet ist. Als Membran dient eine Folie aus chemikalienfestem Kunststoff, z. B. aus Polychloropren oder chlorsulfoniertem PoIyäthylen.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Thermometer geschaffen, das einen wesentlichen Fortschritt darstellt dadurch, daß es unzerbrechlich ist, eine ungiftige Füllung hat und seine Herstellungskosten niedrig sind. Somit ist eine nur einmalige Benutzung möglich. Dies ist besonders bei Fieberthermometern von größtem Wert. Die Thermometer können keimfrei geliefert werden, und da sie nach der Benutzung weggeworfen werden können, entfällt eine Desinfektion, was jedoch nicht ausschließt, daß sie, wenn gewünscht, auch in Desinfektionsmittellösungen aufbewahrt werden können.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Auf Volumenausdehnung basierendes Thermometer aus glasklarem Kunststoff, gekennzeichnet durch eine Füllung aus Eikosan, Heneikosan und Dokosan und einer in an sich bekannten Weise darüber befindlichen, durch eine Membran von der Füllung getrennten Anzeigeflüssigkeit.

2. Thermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den Paraffinkohlenwasserstoffen Eikosan, Heneikosan und Dokosan bestehenden Füllung ein oder mehrere, den Schmelzpunkt erniedrigende und damit d?n Schmelzbereich erweiternde Fremdstoffe zugegeben sind.

3. Thermometer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Füllung in an sich bekannter Weise ein wärmeleitendes Material, z. B. Aluminiumpulver, fein verteilt ist.

4. Thermometer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Füllung ent-

haltende Kapsel aus innen mit einem Fluorkarbon beschichteten Reinstaluminium besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen