DE826205C - Anordnung zum Messen, Anzeigen oder UEberwachen von Temperaturen - Google Patents

Description

• Anordnung zum Messen, Anzeigen oder Überwachen von Temperaturen Die Erfindung hat eine Anordnung zum Messen, Anzeigen oder Überwachen von Temperaturen zum Gegenstand, bei der als Temperaturreagenz Stoffe benutzt werden, deren optische Wirkung sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Zum optischen Anzeigen bzw. Überwachen von Temperaturen, beispielsweise an Maschinenlagern, werden verschiedentlich mit Erfolg temperaturabhängige Anstriche aus Farbstoffen angebracht, die bei Erwärmung chemische Umsetzungen unter Veränderung ihrer Farbe erleiden, deren Aussehen also temperaturabhängig ist. Beim Auftreten von Übertemperaturen dienen sie als optisches Warnsignal. Ein Nachteil dieser temperaturabhängigen Farbstoffe liegt darin, daß ihre Farbänderungen mit großer Trägheit vor sich gehen, da es sich hierbei um chemische Umsetzungen handelt. Außerdem ist die Höhe der angezeigten Temperatur in erheblichem :Maße von der Erwärmungszeit abhängig. Auf diese nachteiligen Eigenschaften wird auch in den Gebrauchsanweisungen der Hersteller dieser Farbstoffe ausdrücklich hingewiesen.
• Die Erfindung bezweckt, eine optische Temperaturanzeige zu erreichen, die weitgehend trägheitsfrei den Temperaturänderungen folgt und bei der keine Einstellzeit eingehalten werden muß. Versuche haben gezeigt, daß diese Ziele auf dem bisherigen Weg der Verwendung chemisch wirkender Farbstoffe nicht in befriedigendem Maße erreicht werden kann.
• Nach der Erfindung gelingt dies, wenn als Temperaturreagenz durch Zufuhr von Strahlungsenergie, insbesondere durch ultraviolette Strahlung angeregte Leuchtstoffe verwendet werden, bei denen sich die Emissionsstrahlung hinsichtlich ihrer Intensität bzw. Farbzusammensetzung mit der Temperatur der Leuchtstoffe ändert. Leuchtstoffe mit solchen Eigenschaften sind an sich bekannt und beispielsweise in der Abhandlung von P. Brauer: Über Leuchtmassen veränderlicher Farbe in der Zeitschrift »Optik«, Bd. 2, Heft 5/6, 1947, S. 399/4I4, beschrieben. Die Helligkeit oder Farbe der von solchen Leuchtstoffen ausgesandten Emissionsstrahlung folgt trägheitsfrei der Temperatur; sie ist durch die Temperatur allein bestimmt. Derartige Leuchtstoffe, die anorganischer oder organischer Natur sein können, bedürfen auch keiner Einstellzeit; ihre Wirkung ist unbeschränkt reversibel.
• Sofern mit der Temperatur eine Farbänderung eintreten soll, müssen die Leuchtstoffe mindestens zwei Emissionsspektralbereiche zeigen, deren Helligkeitsverhältnis mit der Temperatur veränderlich ist. Ein solcher Leuchtstoff mit nur einem Aktivator ist beispielsweise mit Mangan aktiviertes Strontiumsulfid. Vorzugsweise kommen Leuchtstoffe mit zwei Aktivatoren in Frage, wie beispielsweise Zn S - Zn Cu, bei dem die als Aktivator wirkenden Zinküberschußspuren eine blaue Emission mit einem Maximum bei etwa 20° hervorrufen, während der Kupferaktivator eine grüne Emissionsstrahlung mit einem Maximum bei etwa 150° bewirkt, so daß die blaugrüne Emissionsstrahlung bei Zimmertemperatur bei Erhöhung der Temperatur dann mehr und mehr in eine grüne Emissionsstrahlung übergeht.
• Bei einem Leuchtstoff aus Ca W 04 . Sm handelt es sich um einen sogenannten Reinstoffleuchtstoff, bei dem das W04-Anion Träger einer blauen Emissionsstrahlung ist, während das zusätzlich als Aktivator wirkende Samarium eine orange Emissionsstrahlung hervorruft. Bei diesem Leuchtstoff wechselt die rosaviolette Strahlung bei niedriger Temperatur bei Temperatursteigerung nach orange.
• Sehr gut lassen sich Farbänderungen der Emissionsstrahlung mittels Leuchtstoffgemischen erzielen. Wird beispielsweise ein Leuchtstoffgemisch aus Zn O - Cr + A12 O3 # Cr benutzt, so tritt mit Erhöhung der Temperatur mehr und mehr die rote Emission des A1103-Cr im Vergleich zu der gelben Emissionsstrahlung des Zn0 - Cr in den Vordergrund. Zwei geeignete Grundstoffe mit je einem Aktivator bietet auch das Gemisch (Zn S - Cd S) - Mn +MgO-A1203Mn.
• Ein Vorteil der Verwendung der Leuchtstoffe liegt ferner darin, daß sie auch zum Messen bzw. zum Anzeigen von sehr tiefen Temperaturen geeignet sind. Beispielsweise zeigen die Wolframate und Molybdate von Ca, Sr, Ba, Mg, Zn, Cd, Pb, Li und Na das Maximum ihrer Emissionsstrahlung bei etwa -15o bis -18o°. Bei gewöhnlicher Temperatur emittieren nur noch die Wolframate von Calcium, Magnesium, Zink und Cadmium bis zu einem gewissen Grade, während die Emission der Verbindungen der anderen genannten Metalle bei Zimmertemperatur schon verschwunden ist.
• Die Einführung der Leuchtstoffe für Temperaturanzeigerzwecke eröffnet vielfältige praktische Ausführungsmöglichkeiten. Die Leuchtstoffe können beispielsweise in Form von Pulverüberzügen, Schmelzflußbelägen oder Leuchtgläsern an, auf oder in festen Körpern oder Flüssigkeiten angeordnet sein, deren Temperaturen gemessen, angezeigt oder überwacht «erden sollen. Die Anregung der Leuchtstoffe geschieht vorzugsweise mittels UV-Strahlung, kann aber auch durch Alphastrahlen, Gammastrahlen oder durch Elektronenstrahlen bewirkt «-erden. Die Leuchtstoffe können während der Temperaturüberwachung dauernd durch eine geeignete Strahlung angeregt werden; man kann sie aber auch durch eine geeignete Vorbestrahlung energetisch aufladen und Anordnungen treffen, bei denen diese sozusagen eingefrorene Leuchtenergie beim Auftreten einer Übertemperatur dann als leuchtende Strahlung wieder emittiert wird. In einzelnen Fällen empfiehlt es sich, den bekannten Auslöscheffekt auszunutzen, also dauernd angeregte und Emissionsstrahlung liefernde Leuchtstoffe zu benutzen, deren Strahlung heim Auftreten einer Übertemperatur zum Erlöschen kommt.
• In verschiedenen Fällen ist es günstig, die Leuchtstoffe auf, au oder in elektrischen Eiitladungsröhren anzuordnen, so da13 die Strahlung der elektrischen Gas- oder Dampfentladung die Anregung der Leuchtstoffe besorgt. Der Temperaturanzeiger besteht, dann beispielsweise aus einem kleinen, mit Leuchtstoffen versehenen, an der Netzspannung angeschlossenen Entladungsröhrchen, dessen Farbstrahlung sich mit der Temperatur verändert. In vielen Fällen, z. B. in Räumen mit einer Anzahl von zuverlässig auf ihre Temperatur zu überwachenden Einrichtungen, wie Maschinen u. dgl., erweist es sich als zweckmäßig, die an allen Meßflächen vorgesehenen Leuchtstoffüberzüge durch eine oder mehrere Strahlenquellen mit unsichtbarer ultravioletter Strahlung anzuregen und die Emissionsstrahlung der Leuchtstoffflächen ausschließlich oder vorwiegend gleichzeitig zur Allgemeinbeleuchtung auszunutzen. Man kann auch die Temperaturüberwachungsanordnung so treffen, daß die sich mit der Temperatur ändernde Emissionsstrahlung der Leuchtstoffe, die außer im sichtbaren Gebiet auch zusätzlich oder ausschließlich im unsichtbaren Wellenbereich, also im ultraroten oder im ultravioletten Bereich, liegen kann, selbsttätig, z. B. durch Verwendung eines zweiten Leuchtstoffes oder geeigneter Photozellen, eine Alarmanlage auslöst oder eine Steuerung bzw. Regelung z. 13. der die Übertemperatur hervorrufenden Ursachen herbeiführt.
• Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich durch Zuhilfenahme von radioaktiven Stoffen zur Anregung der Leuchtstoffe. Es werden in diesem Falle zunächst dem Leuchtstoff einfach radioaktive Stoffe beigemischt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zum Messen, Anzeigen oder t`berwachen voii Temperaturen mittels Stoffen, deren optische Wirkung sich in Abhängigkeit von der Temperatur verändert, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturreagenz durch Zufuhr von Strahlungsenergie, insbesondere durch ultraviolette Strahlung angeregte Leuchtstoffe verwendet sind, deren Emissionsstrahlung sich hinsichtlich ihrer Intensität bzw. Farbzusammensetzung mit der Temperatur der Leuchtstoffe ändert. a. Temperaturanzeiger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Energiequellen, insbesondere Ultraviolettstrahlung liefernde Entladungslampen, zur dauernden Anregung der Leuchtstoffe vorgesehen sind. 3. Temperaturanzeiger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anregung der Leuchtstoffe radioaktive Stoffe verwendet werden, zweckmäßig dem Leuchtstoffpulver beigemischt sind. .I. Temperaturanzeiger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine vorübergehende Vorbestrahlung aufgeladene Leuchtstoffe verwendet werden, die dann beim Eintreten der Temperaturänderung die aufgespeicherte Energie als Emissionsstrahlung wieder abgeben. Temperaturanzeiger nach Anspruch i bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffe in Form von Pulverüberzügen, Schmelzflußbelägen oder Leuchtgläsern an, auf oder in festen Körpern oder Flüssigkeiten angeordnet sind, deren Temperatur gemessen, angezeigt oder überwacht werden soll. 6. Temperaturanzeiger nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffe von einer nur unsichtbare Strahlung, insbesondere Ultraviolettstrahlung liefernden Strahlquelle angeregt werden, und die von der Temperatur abhängige Emissionsstrahlung der Leuchtstoffe gleichzeitig allein oder vorwiegend als allgemeine Beleuchtungsquelle dient. Temperaturanzeiger nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffe auf oder in elektrischen Entladungsröhren angeordnet sind und die Strahlung der elektrischen Gas- oder Dampfentladung zur Anregung der Leuchtstoffe dient. B. Temperaturanzeiger nach Anspruch i bis 7, zum Anzeigen bzw. Messen oder Überwachen von tiefen Temperaturen unterhalb des Celsiusnullpunktes. g. Temperaturanzeiger nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer mit der Temperatur sich ändernden Farbzusammensetzung der Emissionsstrahlung Leuchtstoffe mit zwei Aktivatoren verwendet sind. io. Temperaturanzeiger nach Anspruch i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer mit der Temperatur sich ändernden Farbzusammensetzung der Emissionsstrahlung Leuchtstoffgemische verwendet sind. i i. Temperaturanzeiger nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Änderung der Temperatur auftretende Änderung der Emissionsstrahlung im ultravioletten oder ultraroten Wellenbereich ausgenutzt wird.