DE29502069U1

DE29502069U1 - Beleuchtetes Galileisches Thermometer

Info

Publication number: DE29502069U1
Application number: DE29502069U
Authority: DE
Original assignee: MOELLER THERM GmbH
Current assignee: MOELLER THERM GmbH
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2005-02-11

Description

Beleuchtetes Galileisches Thermometer

Die Erfindung bezieht sich auf ein Galileisches Thermometer mit einem gasdicht verschlossenen, etwa zylindrischen, transparenten Behälter, der mit einem Standfuß versehen ist und eine transparente Flüssigkeit, ein Gaspolster sowie mehrere, untereinander unterschiedliche Dichten aufweisende Festkörper enthält, die in der Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur aufschwimmen oder absinken.

Galileische Thermometer sind seit langem zur Anzeige der Umgebungstemperatur gebräuchlich. Sie bestehen aus einem flüssigkeitsgefüllten, meist mit einem Standfuß versehenen Behälter, in dem sich mehrere Festkörper befinden, deren Dichten sich untereinander geringfügig unterscheiden, aber im Bereich der Flüssigkeitsdichte liegen. Behälter und Flüssigkeit sind transparent, damit die· Festkörper von außen sichtbar sind. Die Funktion des Thermometers beruht auf der physikalischen Gesetzmäßigkeit, daß sich die Dichte einer Flüssigkeit mit der Temperatur stärker ändert als die Dichte eines Festkörpers, die näherungsweise konstant bleibt. Schwankt die Temperatur der Thermometerflüssigkeit mit der Umgebungstemperatur, ändert sich somit der Auftrieb der Festkörper. Die fast identische Wahl der Dichten von Festkörpern und Flüssigkeit hat dabei zur Folge, daß sich bei hinreichend großer Temperaturvariation die Flüssigkeitsdichte über einen Bereich hinweg ändert, in dem die Dichte eines der

Festkörper liegt. In diesem Fall sinkt der entsprechende Körper aufgrund des archimedischen Prinzips in der Flüssigkeit ab oder steigt auf. Die Dichten sind in der Regel derart gewählt, daß bei einer bestimmten Temperaturänderung, beispielsweise um 1°C, jeweils ein Festkörper aufschwimmt oder zu Boden sinkt. Die Temperatur läßt sich daher durch Abzählen der schwimmenden Festkörper feststellen; bekannt ist es auch, beschriftete oder markierten Plaketten versehene Festkörper zu verwenden, so daß die Temperatur unmittelbar ablesbar ist. In der Regel wird die Ablesung in diesem Fall erleichtert, indem der Behälter so dimensoniert ist, daß die Festkörper stets übereinander angeordnet sind und zur Ablesung nur der jeweils niedrigste schwimmende Körper heranzuziehen ist. Der Behälter ist gasdicht verschlossen, um ein Verdunsten der Flüssigkeit zu verhindern. Ein Gaspolster verhindert, daß die sich ausdehnende Flüssigkeit den Behälter bei einer Temperaturerhöhung sprengt. Im Ergebnis bietet das Galileische Thermometer eine repräsentativ gestaltbare, stufenweise Temperaturanzeige.

Im Stande der Technik besitzt das Galileische Thermometer jedoch den Nachteil, daß es bei Dunkelheit nicht ablesbar ist. Ferner wird es im dunkeln leicht übersehen und dabei gelegentlich umgestoßen und zerstört. Ist die verwendete Flüssigkeit kanzerogen oder giftig, wird die Gesundheit sich in der Nähe befindender Personen über die Verletzungsgefahr an Behältersplittern hinaus gefährdet.

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Davon ausgehend hat sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, ein Galileisches Thermometer zu gestalten, das auch bei Dunkelheit gut sichtbar und ablesbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Standfuß einen Hohlraum aufweist, der Hohlraum zum Behälter hin offen oder lichtdurchlässig verschlossen ist, und sich im Hohlraum eine elektrische Lichtquelle befindet, die über ein Kabel mit einem Stecker an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist.

Das erfindungsgemaße Galileische Thermometer weist einen Standfuß mit einen Hohlraum auf. In ihm befindet sich eine elektrische Lichtquelle, die über ein Kabel mit einem Stecker an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist. Durch eine Öffnung oder eine lichtdurchlässige Wand des Hohlraums fällt das Licht in den Behälter. Da der optische Brechungsindex des Behälters höher ist als der der umgebenden Luft, tritt in seinem Inneren Totalreflektion auf, wenn das Licht in spitzem Winkel auf seine Wand fällt. Aufgrund der zylindrischen Gestalt wirkt er daher wie ein Lichtleiter, d.h. es tritt nur wenig Licht seitlich aus. Die Festkörper, die die Temperatur anzeigen, werden in seinem Inneren jedoch vom Licht beleuchtet und streuen es nach außen, so daß sie insbesondere in einer dunkelen 0 Umgebung kontrastreich hervorgehoben sind.

Der Vorteil des vorgeschlagenen Galileischen Thermometers besteht darin, daß es auch bei Dunkelheit

gut ablesbar ist. Zudem wird die Gefahr vermieden, daß es im Dunkeln übersehen und dabei zerstört wird. Weiterhin eröffnet die Beleuchtung eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten, die im folgenden näher erläutert werden.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Festkörper teilweise gefüllte Hohlkörper aus transparentem Material. Sie sind in einer einheitlichen Ausführung einfach und preiswert herstellbar, und ihre Dichte läßt sich durch die Füllung präzise an die anzuzeigende Temperatur anpassen. Das transparente Material bietet darüber hinaus die Möglichkeit, mit einem einheitlichen Hohlkörper unterschiedliche optische Effekte zu erzielen. Als Füllmaterialen sind Stoffe geeignet, die leicht einfüllbar und portionierbar sind. Eine gute Erkennbarkeit der Körper ist gewährleistet, wenn sie das Licht im Behälter stark streuen. Daher bie-0 ten sich insbesondere farbige Flüssigkeiten sowie reflektierende oder lichtbrechende Partikel zur Füllung an. Es besteht durchaus die Möglichkeit, verschiedene Stoffe in einzelnen oder unterschiedlichen Festkörpern einzusetzen. Weiter verbessert wird die Sichtbarkeit, wenn die Körper oder ihre Füllung ein fluoreszierendes Material beinhalten.

Die Lichtausbeute einer vorgegebenen Quelle wird erhöht, indem ein Reflektor oder eine Linse ihr 0 Licht vorzugsweise in Richtung des Behälters bündelt. Dabei ist es unerheblich, ob diese Elemente in die Lichtquelle integriert sind, beispielsweise bei einer Birne mit einer teilweise metallisierten

Oberfläche, oder in ihrer Umgebung geeignet angeordnet sind. Ein weiterer Vorteil lichtbündelnder Elemente besteht darin, daß die Bedingungen für eine Totalreflexion an den Behälterseiten optimiert werden, da das Licht weitgehend in senkrechter Richtung einfällt und im spitzen Winkel auf die seitlichen Wandungen trifft.

Die Lichtquelle bewirkt neben der Beleuchtung eine Erwärmung des Thermometers, die die angezeigte Temperatur verfälscht und daher zu begrenzen ist. Zu diesem Zweck ist eine KaItlichtquelle geeignet, beispielsweise eine Halogenlampe, die nur eine geringe Abstrahlung im Infrarotbereich aufweist. Auf diese Weise ist auch ohne wesentliche Erwärmung eine intensive Ausleuchtung gewährleistet.

Ein Transformator, der die Netzspannung' zu einer Niederspannung umwandelt, ermöglicht es, zur Beleuchtung des Thermometers auf die Vielzahl existierender, geeigneter Niederspannungslichtquellen zurückzugreifen. Darüber hinaus wird die Gefahr eines elektrischen Schlages, wenn eine Kabelisolation beschädigt istm vermieden. Um zu verhindern, daß seine Wärmeverluste das Thermometer erwärmen, ist die Anordnung des Transformators zwischen Stecker und Thermometerfuß vorteilhaft. Dabei ist eine Integration in das Steckergehäuse eine zweckmäßige Anordnung und erhöht die Schutzwirkung.

Der Anteil des Lichtes, das an einer Oberfläche reflektiert wird, nimmt zu, je spitzer der Einfallswinkel ist. Eine konkave Behälterunterseite gewähr-

leistet, daß das Licht weitgehend senkrecht in den Behälter einfällt und die Ref1ektionsverluste beim Übergang gering sind.

Ist die Lichtquelle bei Betrachtung des Thermometers unmittelbar sichtbar, so geht von ihr bei Dunkelheit eine starke Blendwirkuhg aus. Entsprechend ist ein von lichtundurchlässigem Material umgebener Hohlraum bevorzugt.

Weiterhin wird vorgeschlagen, den Behälter auf seiner oberen Stirnseite mit einem Abschlußelement zu versehen. Besteht es auf seiner Unterseite aus reflektierendem Material, wird das entweichende Licht in den Behälter zurückgeworfen, so daß sich hier die Lichtintensität erhöht. Ein absorbierendes Abschlußelement verhindert dagegen, daß an der Stirnseite austretendes Licht die Umgebung erhellt. Beide Maßnahmen tragen zu einem guten Kontrast zwisehen den Festkörpern und einer dunklen Umgebung bei.

Geeignete Materialien für Standfuß und Abschlußelement sind Holz, Metall oder Kunststoff. Mit diesen Stoffen, die auch kombiniert miteinander einsetzbar sind, lassen sich die Anforderungen an die absorbierenden und reflektierenden Materialeigenschaften gut abdecken. Insbesondere mit Holz oder Metall ist eine ästhetische Gesamtgestaltung des Thermometers 0 möglich.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Beschreibungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Galileisches Thermometer.

In einem transparenten, gasdichten Behälter (1) befindet sich eine gleichfalls transparente Flüssigkeit (2). Ein Gaspolster (3) oberhalb der Flüssigkeit (2) verhindert, daß sie den Behälter (1) sprengt, wenn sie sich bei Erwärmung ausdehnt. In der Flüssigkeit befinden sich Festkörper (4), die geringfügig unterschiedliche Dichten im Bereich der Flüssigkeitsdichte aufweisen, so daß sie zum Teil nahe der Flüssigkeitsoberfläche schwimmen und zum Teil auf dem Grund des Behälters (1) liegen. Unterschiedliche Dichten werden erzielt, indem einheitliche Festkörper (4) mit unterschiedlichen Mengen einer festen oder flüssigen Substanz (5) gefüllt sind. Mit Temperaturmarkierungen versehene Plaketten (6) erleichtern die Ablesung des Thermometers.

Erwärmt sich das Thermometer, so nimmt die Dichte der Flüssigkeit (2) ab, während die Dichte der Festkörper (4) weitgehend konstant bleibt. Unterschreitet die Flüssigkeitsdichte die Dichte eines der schwimmenden Festkörper, so sinkt dieser zu Boden. Umgekehrt steigen die Festkörper (4) bei Ab-

kühlung der Flüssigkeit (2) in der Reihenfolge ihrer Dichten auf. Die vom Thermometer angezeigte Temperatur entspricht dem Wert, den der schwimmende Festkörper (4) mit der niedrigsten Temperaturmarkierung (6) anzeigt, im dargestellten Fall also 23⁰C.

Der Standfuß (7) des Thermometers enthält einen Hohlraum (8), in dem sich eine elektrische Lichtquelle (9) befindet. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Kaltlichtquelle, damit die Wärmeabgabe die Temperaturmessung nicht beeinflußt. Das Licht fällt aus dem oben offenen Hohlraum (8) durch die transparente Wand des Behälters (1) in sein Inneres. Um bei gegebener Leistung eine möglichst hohe Lichtentensität im Behälter (1) zu erreichen, ist die Lichtquelle mit einem Reflektor (10) versehen. Ihre Stromversorgung erfolgt durch einen Netzanschluß über ein Kabel (11) mit Stecker (12). Ein Transformator (13) setzt die Netzspannung zu einer Niederspannung herab.

Das in den Behälter (1) eingefallene Licht wird von den Festkörpern (4) bzw. der eingefüllten Substanz

(5) nach außen gestreut. Da der Behälter auf Grund seines im Vergleich zur Luft hohen Brechungsindexes als Lichtleiter wirkt, ist das Licht, das sich im Inneren ausbreitet, nicht sichtbar und die Körper heben sich hell von der Umgebung ab. Ein Abschlußelement (14) absorbiert auf der Behälteroberseite austretendes Licht, damit der Kontrast zwischen den beleuchteten Festkörpern (4) und der Umgebung möglichst groß ist. Die konkave Wölbung (15) des Bo-

dens vermindert die Reflektion bei Eintritt des Lichtes in den Behälter (1).

Claims

• e '"PATENTANWALT Dipl.-Phys. Dr. W. Pöhner European Patent Attorney · Europäischer Patentvertreter · Mandataire en Brevets Europeens Postfach 63 23 · D-97013 Würzburg · Kaiserstr. 27 · © 09 31 /145 66 · Fax 09 31 /185 66 ANSPRÜCHE

1. Galileisches Thermometer mit einem gasdicht verschlossenen, etwa zylindrischen, transparenten Behälter, der mit einem Standfuß versehen ist und eine transparente Flüssigkeit, ein Gaspolster sowie mehrere, untereinander unterschiedliche Dichten aufweisende Festkörper enthält, die in der Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur aufschwimmen oder absinken, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Standfuß (7) einen Hohlraum (8) aufweist,

- der Hohlraum (8) zum Behälter (1) hin offen oder lichtdurchlässig verschlossen ist,

- und sich im Hohlraum (8) eine elektrische Lichtquelle (9) befindet, die über ein Kabel (11) mit einem Stecker (12) an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist.

2. Thermometer nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper (4) teilweise gefüllte Hohlkörper aus transparentem Material sind.

3. Thermometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper (4) mit einer farbigen

Flüssigkeit und/oder reflektierenden oder lichtbrechenden Partikeln gefüllt sind.

4. Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper (4) oder ihre Füllung ein fluoresziierendes Material beinhalten.

5. Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (9) derart mit einem Reflektor (10) oder einer Linse versehen ist, daß das Licht vorzugsweise in Richtung des Behälters (1) abgestrahlt wird.

6. Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (9) Kaltlicht abstrahlt.

7. Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (9) an den Ausgang eines Transformators (13) angeschlossen ist, der die Netzspannung zu einer Niederspannung herabsetzt.

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8. Thermometer nach Anspruch 7, dadurch, gekennzeichnet, daß der Transformator (13) zwischen Stecker (12) und Standfuß (7) angeordnet ist.

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9. Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Behälters (1) konkav gewölbt ist.

10. Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (8) von lichtundurchlässigem Material umgeben ist.

11. Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Stirnseite des Behälters (1) mit einem Licht reflektierenden oder absorbierenden Abschlußelement (14) versehen ist.

12. Thermometer nach einem der vorhergehenden An-0 sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Standfuß (7) und/oder das Abschlußelement (14) aus Holz, Metall oder Kunststoff bestehen.