| 1. | Fieberthermometer mit einem eine Flüssigkeit (14) enthal¬ tenden Gefäß (11) und einer daran ansetzenden Meßkapil¬ lare (13), dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (14) eine eutektische Legierung ist, die Gallium in einer Konzentration von 65 - 95 Gew.-%, Indium in einer Konzen¬ tration von 5 - 22 Gew.-% und gegebenenfalls Zinn in einer Konzentration von 0 - 11 Gew.-% enthält. |
| 2. | Fieberthermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Legierung bis zu 2 Gew.-% Wismut und bis zu 2 Gew.-% Antimon enthält. |
| 3. | Fieberthermometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die mit der Flüssigkeit (14) in Kontakt tretende Oberfläche der Meßkapillare (13) eine Wasserhaut aufweist, die die Ausbildung einer dünnen Galliumoxid¬ schicht bewirkt. |
| 4. | Fieberthermometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Wasserhaut geringer ist als die permanente Wasserhaut. |
| 5. | Fieberthermometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Meßkapillare (13) einen nicht-kreisförmigen, vorzugsweise einen flach-ovalen oder sichelförmigen Querschnitt aufweist, und mit dem Gefäß (11) über einen Bereich (12) mit kreisförmigen Quer- schnitt verbunden ist. |
| 6. | Fieberthermometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge¬ kennzeichnet durch ein die Meßkapillare (13) umgebendes Glasgehäuse (10) mit einem Griffele ent, das von mehreren auf das Glasgehäuse (10) aufgeschmolzenen Glasmasseberei¬ chen (16) gebildet ist.ERSÄTZBLATT. |
| 7. | Fieberthermometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß die aufgeschmolzenen Glasmassebereiche (16) in mindestens einem das Gehäuse (10) umgebenden Ring ange¬ ordnet sind. |
| 8. | Eutektikum, das 68 - 69 Gew.-% Gallium, 21 - 22 Gew.-% Indium und 9,5 - 10,5 Gew.-% Zinn enthält. |
| 9. | Eutektikum nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Verunreinigungen, beispielsweise durch Blei oder Zink, kleiner als 0,001 Gew.-%, vorzugsweise kleiner als 0,0001 Gew.-% ist. |
| 10. | Verwendung des Eutektikums nach Anspruch 8 oder 9 als Gleit- oder Schmiermittel insbesondere im Vakuum-, Hoch¬ vakuum- oder Ultrahochvakuumbereich.ERSÄΓZBLATT. |
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fieberthermometer mit Maxima-Funktion sowie auf ein hierfür geeignetes Eutektikum.
Zur Erzielung der Maxima-Funktion sind herkömmliche Thermome¬ ter dieser Art mit Quecksilber gefüllt und weisen zwischen dem Gefäß, das der zu messenden Temperatur ausgesetzt ist, und der Anzeige- oder Meßkapillare eine Verengung auf, die bewirkt, daß beim Abkühlen der in die Meßkapillare eingetre¬ tene Quecksilberfaden abreißt.
Quecksilber ist hoch-giftig und stößt daher aus gesundheitli¬ chen und Umweltgründen zunehmend auf Ablehnung.
Ferner erfordert die Herstellung der Verengung bei der Ther- mometerherstellung einen zusätzlichen Arbeitsschritt, der mit einem gewissen Maß an Genauigkeit auszuführen ist, um den für die Abtrennung des Quecksilberfadens nötigen kleinen, » er im Hinblick auf das Zurückschleudern nicht zu engen Innenquer¬ schnitt zu erreichen.
Gemäß US-PS 3,872,729 ist vorgeschlagen worden, auf die pro¬ blematische Verengung zu verzichten und die Innenseite der Meßkapillare mit einem Überzug zu versehen, der für die nöti¬ gen Adhäsionskräfte sorgt. Die Herstellung einer solchen Me߬ kapillare ist jedoch sehr aufwendig und in der Regel nicht praktikabel. Darüber hinaus bleibt man bei diesem Thermometer auch auf das giftige Quecksilber angewiesen.
Alle bislang unternommenen Versuche, Hg-freie Fieberthermome¬ ter herzustellen, scheiterten zunächst an der notwendigen Maxima-Funktion. Entsprechend ungeeignet sind auch die her¬ mometer gemäß DE-PS 453 454, DE-PS 454 213 und GB-PS 246 843, die eine Verwendung von Gallium mit und ohne Indium vorsehen. Solche Thermometer besitzen auch den Nachteil, daß ihre Me߬ flüssigkeit bei niedrigen Temparaturen erstarrt, wodurch die Thermometer unter Umständen zerspringen können.
ERSATZBLATT
Ähnliche Probleme ergeben sich auch bei der Verwendung einer Meßflüssigkeit, wie sie gemäß SU-PS 279 108 vorgesehen ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Fie- berthermometer mit Maxima-Funktion anzugeben, das in seiner Handhabung und Herstellung einfach und vom Gesundheits- und Umweltstandpunkt unbedenklich ist.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der gestellten Aufgabe da- durch, daß die eingesetzte Flüssigkeit eine eutektische Le¬ gierung ist, die Gallium in einer Konzentration von 65 - 95 Gew.-%, Indium in einer Konzentration von 5 - 22 Gew.-% und gegebenenfalls Zinn in einer Konzentration von 0 - 11 Gew.-% enthält.
Die Verwendung einer eutektischen Galliumlegierung als Meß- flüssigkeit ist wegen ihrer ungiftigen Eigenschaft von beson¬ derer Bedeutung. Ferner weist diese Flüssigkeit einen niedri¬ gen Schmelzpunkt und einen hohen Verdampfungspunkt auf, so daß die an ein Fieberthermometer gestellten Anforderungen er¬ füllt werden.
In diesem Zusammensetzungsbereich erstreckt sich der flüssige Aggregatzustand der Flüssigkeit unter Normalbedingungen von etwa -15 bis über +1800 °C. Gallium, Indium und gegebenen¬ falls Zinn stellen bevorzugte Legierungselemente dar, weil sie zu einem besonders niedrigen eutektischen Punkt führen. Ferner ist diese Legierung elektrisch leitfähig, so daß sie sich auch zur Ausbildung eines Kontaktthermometers eignet.
In der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 kann die eutektische Legierung bis zu 2 Gew.-% Wismut und bis zu 2 Gew.-% Antimon enthalten. Antimon erhöht die Oxidationsbe- ständigkeit, während Wismut die Fluidität der Legierung günstig beeinflußt. Ferner stellen Antimon und Wismut ebenso wie Zinn leicht verfügbare und billige Bestandteile dar, wäh¬ rend Gallium und Indium teuer sind. Ein Gehalt von über 2
ERSATZBLATT
Gew.-% eines der beiden zusätzlichen Elemente Sb und Bi führt dagegen zu einer merklichen und unerwünschten Erhöhung des Schmelzpunktes.
Um die zur Messung und Anzeige verwendete Flüssigkeit in der Stellung der maximalen Benetzung der Meßkapillare festzuhal¬ ten, müssen die Adhäsionskräfte gegenüber der Meßkapillare größer sein als die in ihr wirksamen Kohäsionskräfte. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, daß die mit der Flüssig- keit in Kontakt tretende Oberfläche der Meßkapillare eine
Wasserhaut aufweist. In bevorzugter Weise ist diese Wasser¬ haut geringer als die permanente Wasserhaut, die normaler¬ weise auf der Kapillaroberfläche aufliegt, so daß eine dünne Galliumoxidschicht gebildet wird, die sich auf der Oberfläche der Meßkapillare ablagert und die Erhöhung der Adhäsionskräf¬ te in der Meßkapillare bewirkt. Insofern kann auch auf die herkömmliche Einschnürung verzichtet werden, was nicht nur die Herstellung, sondern auch die Handhabung beim absichtli¬ chen Rückführen des Meßfadens erleichtert.
Nach einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Thermometers besteht die Meßkapillare aus Glas. Sie kann einen nicht-kreisförmigen, vorzugsweise flach-ovalen bis si¬ chelförmigen, Querschnitt aufweisen. Diese Merkmale dienen dazu, die Adhäsionskräfte zwischen der Meßflüssigkeit und der Meßkapillare zu erhöhen und damit das zur Erzielung der ge¬ wünschten Maxima-Funktion erforderliche Festhalten des Flüs¬ sigkeitsfadens in der Meßkapillare bei Temperaturrückgang zu gewährleisten.
Gemäß dem Anspruch 5 ist die eigentliche Meßkapillare mit dem Gefäß über einen Bereich verbunden, dessen Öffnungsquer¬ schnitt vorzugsweise kreisrund ausgebildet ist, um dort die Adhäsionskräfte zu verringern. Dadurch wird eine hohe Funk- tionssicherheit der Maxima-Funktion erreicht.
ERSATZBLATT
Thermometer mit einer Meßkapillare, die einen flachen oder sichelförmigen Querschnitt haben, sind an sich bekannt. Diese Querschnittsform wurde jedoch bisher zur Verbreiterung und besseren Sichtbarmachung des Quecksilberfadens, nicht dagegen zur Erhöhung der Adhäsion angewandt.
Um die Griffigkeit des Fieberthermometers zu erhöhen, kann gemäß Anspruch 6 und 7 an der Außenwand des Fieberthermome¬ ters, z.B. an einem die Meßkapillare umgebenden Glasgehäuse, ein Griffelement vorgesehen sein, das von mehreren auf das Gehäuse aufgeschmolzenen Glasmassebereichen gebildet ist. Vorzugsweise sind diese aufgeschmolzenen Glasmassebereiche in einem oder mehreren um das Gehäuse laufenden Ringen angeord¬ net. Bei Verwendung von farbiger Glasmasse oder Glasfarbe läßt sich ferner eine Kennzeichnungsfunktion z.B. des Meßbe¬ reichs oder auch als Hinweis darauf erzielen, daß es sich bei dem Fieberthermometer um ein solches mit ungiftiger Füllung handelt.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein bevorzugtes Eu- tektikum, das 68 - 69 Gew.-% Gallium, 21 - 22 Gew.-% Indium und 9,5 - 10,5 Gew.-% Zinn enthält, aufgrund seiner besonde¬ ren Eigenschaften noch für viele andere Zwecke einsetzbar ist. Ein solches Eutektikum eignet sich beispielsweise als Gleit- oder Schmiermittel insbesondere im Vakuum-, Hochvaku¬ um- oder Ultrahochvakuumbereich.
Das erfindungsgemäße Eutektikum sollte nach Möglichkeit nur einen geringen Anteil an Verunreinigungen wie z.B. an Blei oder Zink aufweisen, der kleiner als 0,001 Gew.-%, vorzugs¬ weise kleiner als 0,0001 Gew.-% ist.
Dieses neue Eutektikum zeichnet sich vor allem durch seinen niedrigen Schmelzpunkt aus, der unter Normaldruck und norma- 1er Atmosphäre bei -19,5 °C liegt. Darüber hinaus liegt der Verdampfungspunkt bei über 1800 °C.
ERSATZBLATT
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fieberthermome¬ ters ist in der Zeichnung dargestellt, in der
Fig. 1 eine Vorderansicht und Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1
zeigt.
Gemäß der Zeichnung ist in einem Glasgehäuse 10 ein Gefäß 11 mit einer über einen Zwischenbereich 12 daran angesetzten
Meßkapillare 13 angeordnet. Das Gefäß 11 ist mit der oben be¬ schriebenen eutektischen Galliumlegierung 14 gefüllt, die ge¬ mäß der Darstellung in Fig. 1 infolge Temperaturerhöhung in der Meßkapillare 13 auf eine bestimmte Höhe angestiegen ist. Im Bereich der Meßkapillare ist das Gehäuse mit einer Meßska¬ la 15 versehen.
Die Meßkapillare 13 hat, wie in Fig. 2 gezeigt, eine ovale bis etwa sichelförmige Querschnittsform, um die Adhäsion zwi- sehen der Flüssigkeit 14 und der Meßkapillare 13 zu erhöhen. Demgegenüber ist der Zwischenbereich 12 vorzugsweise mit kreisrundem Öffnungsquerschnitt ausgebildet, um die Adhä¬ sionskräfte in diesem Bereich zu verringern und dadurch die gewünschte Maxima-Funktion sicherzustellen.
In der Nähe des von dem Gefäß 11 abgewandten Endes sind auf die Außenseite des Gehäuses 10 kleine, unregelmäßige Glasmas¬ sebereiche 16 aufgeschmolzen, die einen das Gehäuse 10 umge¬ benden Ring bilden. Dieser Ring erhöht nicht nur die Griffig- keit des Gehäuses 10 in diesem Bereich, sondern kann auch als Farbcodierung dienen.
ERSATZBLATT
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