DE20206504U1 - Auftriebflüssigkeit für Galileithermometer - Google Patents
Auftriebflüssigkeit für GalileithermometerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auftriebflüssigkeit für ein Galileithermometer, sowie ein Galileithermometer, das diese Auftriebflüssigkeit umfaßt.
Galileithermometer funktionieren nach dem Auftriebprinzip und sind nach dem Entdecker dieses physikalischen Mechanismus1 benannt. Als wesentlicher Bestandteil umfasst ein Galileithermometer eine Reihe von Schwimmkörpern in einer sie umgebenden Auftriebflüssigkeit. Die Schwimmkugeln sind in der Regel Hohlkugeln aus Glas oder einem anderen, gegenüber dem Auftriebmittel inerten Material. Sie können ferner gefärbt oder mit einer farbigen Substanz gefüllt sein. Ferner weisen sie vorzugsweise eine Zahlenangabe auf, die einer Temperaturangabe entsprechen.
Die Auftriebflüssigkeit besitzt eine größere thermische Ausdehnung als die Schwimmkörper. Bei Erhöhung der Temperatur verliert der Schwimmkörper aufgrund der stärkeren Dichteabnahme der Auftriebflüssigkeit kontinuierlich an Auftrieb, bis bei einer bestimmten Temperatur die Dichte des Schwimmkörpers größer ist als die der umgebenden Flüssigkeit, und der Schwimmkörper absinkt. Durch entsprechendes Justieren des Gewichts der Schwimmkörper im Verhältnis zu ihrem Verdrängungsvolumen (d.h. ihrer Dichte) lässt sich die Absinktemperatur jedes einzelnen Schwimmkörpers einstellen.
Für eine möglichst genaue Justierbarkeit der Schwimmkörper ist es von Vorteil, wenn der Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Auftriebflüssigkeit und des Schwimmkörpers möglichst groß ist. Eine unter diesem Aspekt geeignete Auftriebflüssigkeit ist Ethanol, das einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizient besitzt.
Unter praktischen Gesichtspunkten sind jedoch weitere Anforderungen an die Auftriebflüssigkeit gestellt. Galilei-
thermometer sind Temperaturmessgeräte, die neben der Temperaturmessung vor allem ästhetischen Zwecken dienen, und vorwiegend im privaten Bereich wie im Wohnbereich oder als individuelle Note in Büroräumen Anwendung finden. Daher darf die Auftriebflüssigkeit bei ungewolltem Austreten keine Gefahr für die Umgebung darstellen. Gleiches gilt auch für die Herstellung der Thermometer, wenn die Auftriebflüssigkeit offen gehandhabt wird. Folglich sind weitere Anforderungen an die Auftriebflüssigkeit Umweltverträglichkeit und Ungiftigkeit bei Hautkontakt, Einatmen der Dämpfe oder ungewolltem Trinken (z.B. durch Kleinkinder). Ferner sollte zur Vermeidung von Bränden die Brennbarkeit möglichst gering sein.
Zur Erfüllung des einen oder anderen Erfordernisses wurde in der Vergangenheit anstelle von Ethanol Tetrachlorkohlenstoff oder Isoparaffin verwendet. Tetrachlorkohlenstoff ist jedoch aufgrund seiner ozonzerstörenden Wirkung mittlerweile verboten. Isoparaffine zeigen bei Hautkontakt und Verschlucken eine unerwünschte Toxizität und sind auch unter Umweltschutzaspekten nicht bevorzugt.
Als weitere Alternative wurde in der Vergangenheit Ethanol eingesetzt, das zur Verringerung des bei reinem Ethanol niedrigen Flammpunkts mit Wasser vermischt wurde. Auf diese Weise ließ sich der Flammpunkt auf ein relativ ungefährliches Niveau anheben. Ethanol/Wassermischungen mit einem hinreichend hohen Flammpunkt weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten klein, und folglich die Justierung der Schwimmkörper schwierig wird.
Angesichts der oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik ist die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine Auftriebsflüssigkeit für ein Galileithermometer bereitzustellen, das die oben beschriebenen Schwierigkeiten
möglichst weitgehend überwindet, sowie ein Galileithermometer, das diese Auftriebsflüssigkeit umfasst.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung einer Auftriebsflüssigkeit für ein Galileithermometer, die mindestens einen Dipropylenglykol (DPG)-mono.(C]__g-alkyl) ether umfasst. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Galileithermometer, das diese Auftriebsflüssigkeit umfaßt.
Durch diesen erfindungsgemäßem Gegenstand werden die folgenden vorteilhaften Wirkungen erzielt:
O Die genannten DPG-mono(C^.g-alkyl)ether besitzen einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wodurch die Justierung der Schwimmkörper wesentlich erleichtert wird.
O Die erfindungsgemäßen Ether sind umweltverträglich, nicht toxisch oder hautreizend (die strukturell sehr ähnlichen freien Dipropylenglykole werden als Bestandteile kosmetischer Zusammensetzung verwendet; die Verträglichkeit der erfindungsgemäßen Ether ist derjenigen des freien Dipropylenglykols ähnlich).
O Durch die Mischbarkeit der erfindungsgemäßen Etherverbindungen mit Wasser kann durch Zugabe von Wasser der Flammpunkt abgesenkt, bzw. vollständig eliminiert werden.
Die erfindungsgemäße vorgeschlagene Lösung des zugrunde liegenden Problems ist in ihrer breitesten Ausgestaltung Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche 1 und 15. Weiter bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2-14.
Der von der erfindungsgemäßen Auftriebflüssigkeit umfasste DPG-mono(C^.g-alkyl)ether kann eine einzelne Verbindung oder eine Mischung aus mehreren Verbindungen sein.
Die Ci_g-Alkylgruppe umfasst die Substituenten Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl und Hexyl, wobei alle Strukturisomerengruppen enthalten sind, wie bspw. N-propyl, Isopropyl, &eegr;-Butyl, i-Butyl, t-Butyl und entsprechend verzweigte Ausführungsformen der C5- und Cg-Alkylgruppen.
Ebenfalls erfindungsgemäß umfasst sind die möglichen Strukturisomere des DPG-Gerüsts. DPG wird gebildet durch · Kondensations von zwei Molekülen Propylenglykol, das in zwei Strukturisomeren, nämlich 1,2-Propyleneglykol und 1,3-Propyleneglykol, auftritt. Erfindungsgemäß sind die DPG-Derivate aus zwei identischen Propyleneglykol-Einheiten wie auch aus 1,2-Propyleneglykol und 1,3-Propyleneglykol erhaltene Mischderivate umfasst. Letztere sind wiederum in zwei strukturelle Untergruppen aufzuteilen, je nachdem, welche der im Propyleneglykoldimer verbleibenden zwei Hydroxylgruppen durch die C^-g-Alkylgruppe verethert ist.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Monoalkylether von Di (1,2-propylenglykol). Ebenfalls bevorzugt sind Verbindungen, in denen die C]__g-Alkylgruppe eine Methyl- oder eine Butylgruppe darstellt. Besonders bevorzugt sind die Di(1,2-propylenglykol)monomethylether und -butylether. Diese können als einzelne chemische Verbindung oder als Isomerengemisch der oben beschriebenen Art verwendet werden.
Ein in der praktischen Anwendung besonders geeignetes Beispiel ist Di(1,2-propylenglykol)monomethylether der in Form einer Strukturisomeren-Mischung im Handel erhältlich ist, bspw. unter dem Handelsnamen Dowanol DPM® von Dow Chemical (in Deutschland erhältlich von Fa. Brenntag GmbH, 34250 Lohfelden).
Gemäß einer weiter bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Ether in Form einer Mischung mit Wasser verwendet. Die Zugabe des Wassers erhöht den Flammpunkt der Auftriebflüssigkeit, wodurch die Brandgefahr bei ihrer Handhabung oder ihrem ungewollten Austreten aus dem Thermometer verringert wird. Vorzugsweise beträgt die Wassermenge 3-50 Gew.-Teile auf Basis von 100 Gew.-Teilen der Etherkomponente. Innerhalb dieses Bereichs wird einerseits eine zufriedenstellende Erhöhung der Flammtemperatur erzielt, und andererseits bleibt der thermische Ausdehnungskoeffizient ausreichend hoch für eine einfache Justierung der Schwimmkörper.
Weiter bevorzugt beträgt die Wassermenge 5-20 Gew.-Teile, weiter bevorzugt 7-15 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Etherkomponente.
Das optimale Verhältnis vom Ether zu Wasser in Bezug auf die Erhöhung der Flammtemperatur hängt im Einzelfall vom ausgewählten Ether ab. Für die DPG-monomethylether liegt die optimale Wassermenge im Bereich um 9 Gew.-Teile, ca. 8-10 Gew.-%. Bei diesen und höheren Wassergehalten verschwindet der Flammpunkt vollständig, d.h. bei Erreichen des Flammpunktes des in der Mischung enthaltenen Ethers entsteht mit dem Etherdampf gleichzeitig soviel Wasserdampf, dass eine Zündung des Gasgemisches in dem üblichen Testverfahren nach Pensky-Martens nicht mehr erzielt wird. Das Testverfahren nach Pensky-Martens ist detailliert beschrieben in der Vorschrift EN 22719 des Europäischen Komitees für Normung (siehe auch ISO 2719). Daher sind Wasseranteile von ca. 8-10 Gew.-Teilen besonders bevorzugt.
Die oben definierten DPG-ether neigen dazu, durch Bestrahlung mit Licht im sichtbaren und/oder UV-Bereicht langsam zersetzt zu werden. Daher umfasst die Auftriebflüssigkeit des erfindungsgemäßen Galileithermometers vorzugsweise einen Stabilisator. Die Natur des Stabilisators ist nicht
sonderlich beschränkt, solange er in der Auftriebflüssigkeit löslich ist, und eine Zersetzung wirksam verhindert.
Eine besonders bevorzugte Stabilisatorkomponente ist BHT (2,6-di(t-butyl)-p-kresol).
Die Menge des Stabilisators ist ebenfalls nicht sonderlich beschränkt. Unter praktischen Gesichtspunkten beträgt die Stabilisatormenge vorzugsweise 30-80 ppm (nach Gewicht, bezogen auf das Gewicht der Etherkomponente), weiter bevorzugt 40-70 ppm, am meisten bevorzugt 50-60 ppm.
Beispiele für erfindungsgemäß am meisten bevorzugte Auftriebflüssigkeiten sind nachfolgend angegeben:
DPG-monomethylether 91 Gew.-Teile, Wasser 9 Gew.-Teile,
BHT 0,0055 Gew.-Teile (55 ppm)
DPG-monobutylether
Wasser
91 Gew.-Teile, 9 Gew.-Teile, 0,0055 Gew.-Teile (55 ppm)
Die Auftriebflüssigkeit des erfindungsgemäßen Galileithermometer kann ferner weitere Zusatzstoffe in den üblicherweise verwendeten Mengen enthalten, wie bspw. Farbstoffe oder Benetzungshilfsmittel.
Claims (15)
1. Auftriebflüssigkeit für ein Galileithermometer, die mindestens einen Dipropylenglykol-mono(C1-6-alkyl)ether umfaßt.
2. Auftriebflüssigkeit gemäß Anspruch 1, worin der mindestens eine Dipropylenglykol-mono(C1-6-alkyl)ether folgende Struktur aufweist (worin R eine C1-6- Alkylgruppe ist):
3. Auftriebflüssigkeit gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die C1-6-Alkylgruppe ausgewählt ist aus einer Methylgruppe und einer Butylgruppe.
4. Auftriebflüssigkeit gemäß Anspruch 3, die eine Mischung aus mindestens einem Isomeren von Dipropylenglykolmonomethylether umfaßt.
5. Auftriebflüssigkeit gemäß Anspruch 3, die eine Mischung aus mindestens einem Isomeren von Dipropylenglykolmonobutylether umfaßt.
6. Auftriebflüssigkeit gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Wasser umfaßt.
7. Auftriebflüssigkeit gemäß Anspruch 6, worin das Wasser in einer Menge von 3-50 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Dipropylenglykol-mono(C1-6-alkyl)ethers, vorhanden ist.
8. Auftriebflüssigkeit gemäß Anspruch 7, worin das Wasser in einer Menge von 5-20 Gew.- Teilen vorhanden ist.
9. Auftriebflüssigkeit gemäß Anspruch 8, worin das Wasser in einer Menge von 7-15 Gew.- Teilen vorhanden ist.
10. Auftriebflüssigkeit gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen Stabilisator umfaßt.
11. Auftriebflüssigkeit gemäß Anspruch 10, worin der Stabilisator 2,6-Di(t-butyl)-p-Kresol (BHT) ist.
12. Auftriebflüssigkeit gemäß Anspruch 11, worin der Stabilisator in einer Menge von 30-80 ppm (nach Gewicht, bezogen auf das Gewicht der Etherkomponente) vorhanden ist.
13. Auftriebflüssigkeit gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, die 100 Gew.-Teile einer Mischung aus mindestens einem Isomeren von Dipropylenglykolmonomethylether, 8-12 Gew.-Teile Wasser und BHT als Stabilisator umfaßt.
14. Auftriebflüssigkeit gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen oder mehrere Farbstoff(e) und/oder Dichtemodifikationsmittel umfaßt.
15. Galileithermometer, umfassend eine Auftriebflüssigkeit gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-14.
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