DE19856570C1 - Thermometer mit Maximafunktion - Google Patents

Abstract

Bei einem mit einer benetzenden Flüssigkeit arbeitenden Thermometer wird die Maximafunktion durch eine Schließeinrichtung, beispielsweise in Form eines Rückschlagventils erreicht, das zwischen einem die Flüssigkeit enthaltenden Gefäß und der Meßkapillare 17 eingefügt ist. Dabei wird eine das Gefäß 10 mit der Meßkapillare 17 verbindende Durchgangsbohrung 14 von einem vorgespannten Dichtungselement 20 verschlossen, das bei Überdruck in dem Gefäß 10 abhebt. Zum Zurücksetzen des Thermometers auf seinen Ausgangswert wird das Dichtungselement 20 manuell so betätigt, daß sich die Durchgangsbohrung 14 öffnet.

Description

Thermometer mit einer Anzeige des maximalen Temperatur­ wertes werden üblicherweise zur Messung der Körpertemperatur sowie für spezielle Meßaufgaben in der Meteorologie, in Labo­ ratorien, in der Landwirtschaft und Industrie benötigt. Dabei kommen bisher analoge Glasthermometer mit integriertem Maxi­ masystem oder elektronische Thermometer mit Speicherung und Anzeige des maximalen Meßwertes zum Einsatz.

Die insbesondere zur Fiebermessung üblichen Glasthermo­ meter mit Maximafunktion arbeiten mit Flüssigkeiten, die außer einem genügend großen Wärmeausdehnungskoeffizient die Eigenschaft haben müssen, daß sie die Kapillare nicht benet­ zen. Nur bei dieser Eigenschaft funktioniert die übliche, durch eine Verengung der Kapillare bewirkte Maximafunktion. Die Auswahl an Flüssigkeiten, die diese Eigenschaften aufwei­ sen, ist begrenzt; üblicherweise kommen flüssige Metalle wie Quecksilber oder eutektische Legierungen von Metallen, z. B. von Kalium, Indium und Zinn, zum Einsatz.

Elektronische Maximathermometer sind wegen ihres Aufwan­ des nachteilig und daher in ihrem Anwendungsgebiet be­ schränkt.

Aus US 3 950 994 A ist ein Thermometer mit Maximafunkti­ on mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkma­ len bekannt. Es handelt sich dabei um ein Einmalthermometer, wobei eine Verbindung zwischen Behälter und Anzeigekapillare vor Gebrauch durch einen Schieber unterbrochen ist. Wie der Schieber betätigt wird, ist nicht offenbart. Die Maximaltem­ peratur wird irreversibel angezeigt.

US 2 447 888 A beschreibt ein Quecksilberthermometer mit einer Verengung, die durch eine in eine konische Kapillare eingefügte Glasfaser erzeugt wird.

In US 3 915 005 A ist ein weiteres Einmalthermometer be­ schrieben, bei dem die Meßflüssigkeit bei erhöhtem Druck im Gefäß durch ein Ventil in die Kapillare strömen, aber nicht mehr zurückfließen kann. Eine Rückstellung des Thermometers ist nicht offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrfach verwendbares Thermometer mit Maximafunktion zu schaffen, das den oben beschriebenen Beschränkungen nicht unterliegt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in An­ spruch 1 angegeben. Das danach gestaltete Thermometer arbei­ tet mit einer benetzenden Flüssigkeit; da die Kapillare in der Regel aus Glas besteht, hat diese Eigenschaft nahezu jede beliebige Flüssigkeit, die sich - soweit sie einen zur Tempe­ raturmessung ausreichenden Wärmeausdehnungskoeffizient auf­ weist - für die Zwecke der Erfindung eignet.

Die Maximafunktion wird durch die im Anspruch 1 angege­ bene Schließeinrichtung bewirkt, die dafür sorgt, daß bei Ausdehnung der in dem Gefäß enthaltenen Flüssigkeit die in der Kapillare wirksame Flüssigkeitsmenge zunimmt, so daß das obere Ende der Flüssigkeitssäule in der Kapillare in üblicher Weise zur Temperaturanzeige herangezogen werden kann, während bei Abkühlung die Flüssigkeitssäule in der Kapillare im we­ sentlichen unverändert bleibt.

In der Weiterbildung der Erfindung nach den Ansprüchen 2 bis 6 ist die in der Kapillare wirksame Flüssigkeitsmenge ein Teil der in dem Gefäß enthaltenen Flüssigkeit, und die Schließeinrichtung wird von einem Rückschlagventil gebildet. Bei diesen Ausführungsformen wird die Rücksetzung des Thermo­ meters dadurch erreicht, daß die Ventilanordnung durch manu­ elles Drehen oder Verschieben des das Dichtungselement ent­ haltenen Bauteils geöffnet wird.

In der Ausführung der Erfindung nach den Ansprüchen 7 und 8 ist die Flüssigkeitsmenge in der Kapillare von der im Gefäß getrennt, und die Schließeinrichtung wird von einer Kolbenanordnung gebildet, wobei der die Flüssigkeitssäule in der Kapillare begrenzende Kolben nur bei Ausdehnung der Flüs­ sigkeit in dem Gefäß verschoben wird. In diesem Fall wird die Rückstellung des Thermometers durch das bei herkömmlichen Ma­ ximathermometern übliche Zurückschleudern bewirkt. Diese Aus­ führung hat den Vorteil, daß die in der Meßkapillare wirksame Flüssigkeit einen besonders kleinen Wärmeausdehnungskoeffizi­ ent aufweisen und daher die Meßgenauigkeit erhöhen kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1a einen Längsschnitt durch den unteren Teil eines Maximathermometers gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung in der üblichen Meßstellung,

Fig. 1b das gleiche Thermometer in der Stellung, in der die in der Kapillare enthaltende Flüssigkeits­ säule auf den Ausgangswert rücksetzbar ist,

Fig. 2a und 2b Darstellungen eines zweiten Ausführungs­ beispiels in den Fig. 1a und 1b entsprechen­ den Stellungen, und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den unteren Teil eines Thermometers gemäß einem dritten Ausführungs­ beispiel.

Gemäß Fig. 1 ist ein mit einer benetzenden Flüssigkeit gefülltes zylindrisches Gefäß 10 nach oben hin durch einen zylindrischen Hohlkörper 11 verschlossen, der mit der Gefäß- Innenwand vorzugsweise durch Kleben fest und gasdicht verbun­ den ist. Die Bodenwand 12 des Hohlkörpers 11 ist mit einer zur Achse 13 des Gefäßes 10 exzentrisch angeordneten Durch­ gangsbohrung 14 versehen. An seinem von der Bodenwand 12 ab­ gewandten Ende ist der Hohlkörper 11 mit einem Deckel 15 ver­ schlossen.

Im Innern des Hohlkörpers 11 befindet sich ein Druck­ stück 16, an dessen oberem Ende eine den Deckel 15 durchset­ zende Meßkapillare 17 ansetzt. Die Bohrung 18 der Meßkapil­ lare 17 durchsetzt das Druckstück 16 und endet in einer am Boden des Druckstücks 16 vorhandenen Aussparung 19, in die ein Dichtungselement 20 eingeklebt ist.

Das Druckstück 16 ist mit einem O-Ring 21 gegenüber der Innenwand des Hohlkörpers 11 abgedichtet und wird von einer zwischen den Deckel 15 und eine hintere Ringfläche des Druck­ stücks 16 eingefügte Druckfeder 22 so gegen die Bodenwand 12 des Hohlkörpers 11 gedrückt, daß das Dichtungselement 20 in der in Fig. 1a gezeigten Stellung die Durchgangsbohrung 14 verschließt.

Dehnt sich die in dem Gefäß 10 enthaltene Flüssigkeit infolge Erwärmung aus, so bewirkt der dadurch ansteigende Druck, daß das Druckstück 16 mit dem Dichtungselement 20 ge­ gen die Vorspannung der Druckfeder 22 angehoben wird, die Flüssigkeit aus dem Gefäß 10 durch die Durchgangsbohrung 14 in die Meßkapillare 17 gelangt und in dieser ansteigen kann.

Bei Abkühlung zieht sich die in dem Gefäß 10 enthaltene Flüssigkeit wieder zusammen; ein Rückströmen aus der Meßka­ pillare 17 in das Gefäß 10 hinein wird jedoch von der durch die Druckfeder 22 vorgespannte Dichtungselement 20 verhin­ dert. Daher bleibt die Flüssigkeitssäule in der Meßkapillare 17 auf ihrem Maximalwert stehen.

Zum Zurücksetzen des Thermometers in die Ausgangsstel­ lung wird das Druckstück 16 in die in Fig. 1b gezeigte Stel­ lung gedreht, in der das Dichtungselement 20 die Durchgangs­ bohrung 14 freigibt, so daß die Flüssigkeitssäule durch den in dem Gefäß 10 vorhandenen Unterdruck aus der Bohrung 18 der Meßkapillare 17 zurückgezogen wird.

Anstelle des oben beschriebenen Meßvorgangs kann auch bei der in Fig. 1b gezeigten Stellung gemessen werden, wobei die Durchgangsbohrung 14 erst bei Erreichen des maximalen Meßwertes durch Drehen des Druckstücks 16 mit dem Dichtungs­ element 20 verschlossen wird.

Die in Fig. 2a und 2b gezeigte Ausführung unterscheidet sich von der nach Fig. 1a und 1b dadurch, daß die Bohrung 18 der Meßkapillare 17 über eine Querbohrung 23 mit dem zwischen dem Druckstück 16 und der Innenwand des Hohlkörpers 11 unter­ halb des O-Rings 21 gebildeten Raum in Verbindung steht.

Bei Temperaturerhöhung und Druckerhöhung in der in dem Gefäß 10 enthaltenen Flüssigkeit wird das Druckstück 16 gegen die Vorspannung der Druckfeder 22 angehoben, so daß das die Aussparung 19 in diesem Fall vollständig ausfüllende Dich­ tungselement 20' die Durchgangsbohrung 14 freigibt und Flüs­ sigkeit über die Querbohrung 23 in die Meßkapillare 17 ge­ langt.

Das Rücksetzen des Thermometers erfolgt in diesem Fall nicht durch Drehen sondern durch manuelles Anheben des Druck­ stücks 16 gegen die Vorspannung der Druckfeder 22.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 weist die Bodenwand 12' des das Gefäß 10 nach oben begrenzenden Hohlkörpers 11' eine Zylinderbohrung 25 auf, in der ein mittels eines O-Rings 26 abgedichteter Kolben 27 verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben 27 trägt einen zur Achse 13 koaxial verlaufenden, nach oben ragenden Stößel 28, der in eine an der Unterseite eines weiteren Kolbens 29 vorhandene koaxiale Vertiefung 30 ein­ greift. Der Kolben 29 ist wiederum mittels eines O-Rings 31 gegenüber der Innenwand des Hohlkörpers 11' abgedichtet. Die somit zwischen den beiden Kolben 27, 29 gebildete dichte Zwi­ schenkammer 32 ist mit Luft oder einem sonstigen kompressi­ blen Medium gefüllt.

Der oberhalb des Kolbens 29 vorhandene Raum 33 des Hohl­ körpers 11' steht mit der Bohrung 18 der Meßkapillare 17 in Verbindung, die in diesem Fall mit dem Deckel 15' fest ver­ bunden ist. Dieser Raum ist mit einer zur Temperaturanzeige in der Meßkapillare 17 dienenden Flüssigkeit gefüllt, die von der Flüssigkeit in dem Gefäß 10 verschieden sein kann.

Bei Temperaturerhöhung und Ausdehnung der in dem Gefäß 10 enthaltenen Flüssigkeit wird der Kolben 27 nach oben ge­ drückt, der über den Stößel 28 den Kolben 29 nach oben ver­ schiebt und dadurch die in dem Raum 33 befindliche Flüssig­ keit in die Meßkapillare 17 drückt. Zieht sich die Flüssig­ keit in dem Gefäß 10 zusammen, so wird der untere Kolben 27 zurückgezogen, wobei der Kolben 29 aufgrund der Reibung an dem O-Ring 31 in seiner Stellung stehenbleibt. Auf diese Weise bleibt auch die Flüssigkeitssäule in der Meßkapillare 17 auf dem Maximalwert stehen.

Durch Schleudern oder mittels einer geeigneten Vorrich­ tung wird der Kolben 29 zurückgeführt und dadurch der zuletzt angezeigte Meßwert eliminiert.

Claims (8)

1. Thermometer mit Maximafunktion mit einem Gefäß (10), das eine Flüssigkeit mit temperaturabhängigem Volumen enthält, und einer Meßkapillare (17), wobei die in der Kapillare (17) wirksame Flüssigkeit eine gegenüber ihrer Kohäsion höhere Adhäsion bezüglich der Kapillare aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gefäß (10) und Kapillare (17) eine zur Rückführung von Flüssigkeit aus der Kapillare (17) in das Gefäß (10) betätigbare Schließeinrich­ tung angeordnet ist, die bei Volumenvergrößerung der in dem Gefäß (10) enthaltenen Flüssigkeit eine Erhöhung der in der Kapil­ lare (17) wirksamen Flüssigkeitsmenge bewirkt, bei Volumenverklei­ nerung der in dem Gefäß (10) enthaltenen Flüssigkeit (17) jedoch die in der Kapillare (17) wirksame Flüssigkeitsmenge unverändert hält.

2. Thermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kapillare (17) wirksame Flüssigkeitsmenge ein Teil der in dem Gefäß (10) enthaltenen Flüssigkeit ist und die Schließeinrichtung ein zwischen dem Gefäß (10) und der Kapillare (17) eingefügtes Rückschlagventil enthält.

3. Thermometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil ein Dichtungselement (20, 20') enthält, das eine Durchgangsbohrung (14) zwischen Gefäß (10) und Kapillare (17) verschließt und in Strömungsrichtung von Kapillare (17) zu Gefäß elastisch vorgespannt ist.

4. Thermometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (20, 20') mit einem die Kapillare (17) tra­ genden Bauteil (16) verbunden und durch Manipulation der Ka­ pillare (17) so betätigbar ist, daß es die Durchgangsbohrung (14) freigibt.

5. Thermometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (16) relativ zu dem Gefäß (10) drehbar ist und die Durchgangsbohrung (14) und das Dichtungselement (20) ex­ zentrisch zur Drehachse (13) angeordnet sind.

6. Thermometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (16) mit dem Dichtungselement (20') gegen Feder­ vorspannung von der Durchgangsbohrung (14) abhebbar ist.

7. Thermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (10) durch einen ersten Kolben (27) und die Kapil­ lare (17) durch einen zweiten Kolben (29) verschlossen ist, und daß der erste Kolben bei Volumenvergrößerung der in dem Gefäß (10) enthaltenen Flüssigkeit den zweiten Kolben (29) mit­ nimmt.

6. Thermometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (27, 29) über einen in einer Zwischenkammer (32) befindlichen Stößel (28) aneinander liegen.