Область техники

Изобретение относится к области измерения температуры, основанном на расширении или сжатии тел.

Предшествующий уровень техники

Существует множество устройств для измерения температуры в которых используется расширение жидкости [1,2,3]. Существуют устройства для оказания давления на столб жидкости в капилляре термометра. Прототип [4].

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения состоит в том, что приведение столба жидкости в исходное состояние в капилляре жидкостного термометра, после окончания измерения температуры, осуществляется посредством давления на столб жидкости в капилляре приспособлением, полностью или частично изготовленным из материала, обладающего ферромагнитными свойствами с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия. После остывания термометра ферромагнитный материал содержащийся в приспособлении обретает ферромагнитные свойства и притягивается к источнику магнитного поля. Приспособление под действием внешнего магнитного поля оказывает давление на столб жидкости в капилляре. Жидкость под давлением перетекает обратно в резервуар. Возможно воздействие на присособление для оказания давления на термометрическую жидкость магнитного поля, создаваемого магнитопроводом полностью или частично изготовленным из материала, обладающего ферромагнитными свойствами с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия, расположенного вдоль капилляра.

Краткое описание чертежей

На Fig. 1 вариант реализации изобретения в виде термометра. Резервуар 1 с капилляром 2 содержат термометрическую жидкость 3. В капилляре 2 находится приспособление 4, полностью или частично изготовленное из материала, обладающего ферромагнитными свойствами с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия, для давления на термометрическую жидкость 3. К капилляру 2 крепится шкальная пластина 5, посредством держателей 6. Возможно наличие перепускной камеры 7. Постоянный магнит 8, расположенный справа от капилляра 2, неподвижно закреплен на шкальной пластине 5, и является источником постоянного магнитного поля, воздействующего на приспособление 4. Ферромагнитные материалы выше точки Кюри не обладают ферромагнитными свойствами, а ниже точки Кюри обладают ферромагнитными свойствами. После окончания измерения, происходит охлаждение термометра. При достижении точки Кюри ферромагнитного материала в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия, содержащегося в приспособлении 4 ферромагнитный материал обретает ферромагнитные свойства. Физические тела содержащие материал обладающий ферромагнитными свойствами притягиваются к источнику магнитного поля.

Приспособление 4 будет притягиваться к источнику магнитного поля 8. При прекращении нагрева жидкости 3 и начавшегося уменьшения объема жидкости 3 в капилляре 2, магнит 8, неподвижно закрепленный на шкальной пластине 5 будет оказывать постоянное воздействие на приспособление 4, притягивать его и перемещать жидкость 3 в резервуар 1. Приспособление 4 под действием внешнего магнитного поля оказывает давление на столб жидкости 3 в капилляре 2. Жидкость 3 под давлением перетекает обратно в резервуар 1. Другой источник постоянного магнитного поля в виде постоянного магнита 8, находящийся слева от капилляра 2 посредством пружины 9 и стойки 10 прикреплен к оболочке 11 и обладает возможностью совершать колебательные движения внутри оболочки 11 отосительно приспособления 4. Колебания источника магнитного поля 8 на пружине 9, воздействуя магнитным полем на приспособление 4, постепенно перемещают приспособление 4 вниз по направлению к резервуару 1 и оказывая давление на жидкость 3, посредством воздействия магнитного поля на приспособление 4, перемещают её в резервуар 1. Капилляр 2 имеет сужение 12.

После окончания измерения, происходит охлаждение термометра. При достижении точки Кюри ферромагнитного материала содержащегося в приспособлении 4 ферромагнитный материал обретет ферромагнитные свойства. Физические тела содержащие материал обладающий ферромагнитными свойствами притягиваются к источнику магнитного поля. Приспособление 4 будет притягиваться к источнику магнитного поля 8. Приспособление 4 под действием внешнего магнитного поля оказывает давление на столб жидкости 3 в капилляре 2. Жидкость 3 под давлением перетекает обратно в резервуар 1. В данном варианте реализации реализации изобретения, в капилляре 2 есть сужение 12. При остывании термометра термометрическая жидкость 3 уменьшается в объёме. Наличие сужения 12, способствует разрыву столба жидкости 3 в капилляре 2 и образует разрыв 13 столба жидкости 3. Жидкость 3 под давлением будет преодолевать сужение 12 и разрыв жидкости 13 в капилляре 2, перетекая в резервуар 1.

На Fig. 2 вариант реализации устройства в виде термометра содержащего магнитопровод.

На шкальной пластине 5 неподвижно закреплены два постоянных магнита 8, справа и слева от капилляра 2. К ним прикреплены два стержня 14,15. Стержни 14,15 полностью или частично изготовлены из ферромагнитного материала с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия. Данное изобретение может применяться в любом интервале температур. Как частный случай оно может применяться в качестве медицинского термометра. Сброс показаний медицинского термометра происходит, после прекращения контакта термометра с объектом температуру которого он измеряет. Для температурного интервала измеряемого медицинским термометром температура сброса выбрана от +10 градусов по шкале Цельсия до + 35 градусов по шкале Цельсия. Возможно также применение температурного интервала сброса медицинского термометра от 0 градусов по шкале Цельсия до + 38 градусов по шкале Цельсия. После окончания измерения, происходит охлаждение термометра. При достижении заданной точки охлаждения выбранной в определенном интервале температур, например +34 градусов по шкале Цельсия, стержень 14 имеющий точку Кюри равную +34 градусов по шкале Цельсия, расположенный слева от капилляра 2, обретет ферромагнитные свойства и будет выполнять функцию магнитопровода. Магнитный поток от магнита 8, расположенного слева от капилляра 2, будет распространяться по стержню 14 и будет взаимодействовать с приспособлением 4. Магнитное поле будет притягивать приспособление 4 через стержень 14, к магниту 8, расположенному слева от капилляра 2, и соответственно приспособление 4, будет оказывать давление на жидкость 3, перемещая её в резервуар 1.

Стержень 15, также выполнен из ферромагнитного материала, с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия. При достижении заданной температурной точки охлаждения, например, +34 градусов по шкале Цельсия, стержень 15 обретет ферромагнитные свойства и станет магнитопроводом между постоянным магнитом 8, расположенным справа от капилляра 2 и постоянным подвижным магнитом 16, выполненным в виде кольца и будучи одетым на стержень 14, может перемещаться по стержню 15. Взаимное притяжение магнитов 8 и 16 посредством магнитопровода — стержня 15 усилится и они будут сближаться. Приспособление 4 взаимодействующее посредством магнитного поля с магнитом 16 также будет перемещаться вниз, оказывая давление на жидкость 3, перемещая её в резервуар 1. Как частный случай возможна реализация приспособления 4 в виде постоянного магнита.

На Fig. 3 вариант реализации изобретения в виде приспособления для оказания давления на термометрическую жидкость, находящуюся в капилляре термометра. Приспособление 4 для оказания давления на термометрическую жидкость, находящуюся в капилляре термометра, полностью или частично изготовлено из ферромагнитного материала с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия. Приспособление 4 для оказания давления на термометрическую жидкость, выполнено в виде отдельной детали, в данном варианте, в виде цилиндра 17. Между поверхностью цилиндра 17 и внутренней поверхностью капилляра 2 находится жидкость 3. Возникающий капиллярный эффект [5] препятствует протеканию жидкости 3, через пространство между поверхностью цилиндра 17 и поверхностью капилляра 2, в пространство над цилиндром 17. Ферромагнитные материалы выше точки Кюри не обладают ферромагнитными свойствами, а ниже точки Кюри обладают ферромагнитными свойствами. После окончания измерения, происходит охлаждение термометра. При достижении точки Кюри ферромагнитного материала в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия, содержащегося в приспособлении 4 ферромагнитный материал обретет ферромагнитные свойства. Физические тела содержащие материал обладающий ферромагнитными свойствами притягиваются к источнику магнитного поля. Приспособление 4 будет взаимодействовать с внешним магнитным полем. Приспособление 4 под действием внешнего магнитного поля будет оказывать давление на столб жидкости 3 в капилляре 2.

На Fig. 4 вариант реализации приспособления 4 полностью или частично изготовленого из ферромагнитного материала с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия. Приспособление 4 для оказания давления выполнено в виде ферромагнитной жидкости 18, удерживаемой в капилляре от растекания за счет капиллярного эффекта [5]. Поверхность ферромагнитной жидкости 18 взаимодействует с внутренней поверхностью капилляра 2. Жидкость не растекается по стенке капилляра в следствии явления поверхностного натяжения, удерживающего ферромагнитную жидкость 18 в капилляре 2 и не растекается по стенке капилляра 2. При оказании воздействия на жидкость 18 магнитным полем, жидкость 18 будет оказывать давление на жидкость 3.

Ферромагнитные материалы выше точки Кюри не обладают ферромагнитными свойствами, а ниже точки Кюри обладают ферромагнитными свойствами. После окончания измерения, происходит охлаждение термометра. При достижении точки Кюри ферромагнитного материала в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия, содержащегося в приспособлении 4 ферромагнитный материал обретет ферромагнитные свойства. Физические тела содержащие материал обладающий ферромагнитными свойствами притягиваются к источнику магнитного поля. Приспособление 4 будет взаимодействовать с внешним магнитным полем. Приспособление 4 под действием внешнего магнитного поля будет оказывать давление на столб жидкости 3 в капилляре 2.

На Fig. 5 вариант реализации устройства, в котором приспособление 4 полностью или частично изготовленое из ферромагнитного материала с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия, для оказания давления на термометрическую жидкость, выполнено в виде комбинации детали, по размерам меньшей диаметра капилляра 2, с ферромагнитной жидкостью 18. В данном варианте реализации шарик 19, с ферромагнитной жидкостью 18. Поверхность шарика 19 полностью или частично покрыта ферромагнитной жидкостью 18. Жидкость 18 удерживается на поверхности шарика 19, посредством явления смачивания. Ферромагнитные материалы выше точки Кюри не обладают ферромагнитными свойствами, а ниже точки Кюри обладают ферромагнитными свойствами. После окончания измерения, происходит охлаждение термометра. При достижении точки Кюри ферромагнитного материала в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия, содержащегося в приспособлении 4 ферромагнитный материал обретет ферромагнитные свойства. Физические тела содержащие материал обладающий ферромагнитными свойствами притягиваются к источнику магнитного поля. Приспособление 4, в виде шарика 19, будет взаимодействовать с внешним магнитным полем. Приспособление 4 под действием внешнего магнитного поля будет оказывать давление на столб жидкости 3 в капилляре 2.

Лучший вариант осуществления изобретения

На Fig. 2 лучший вариант реализации изобретения в виде термометра содержащего магнитопровод.

На шкальной пластине 5 неподвижно закреплены два постоянных магнита 8, справа и слева от капилляра 2. К ним прикреплены два стержня 14,15. Стержни 14,15 полностью или частично изготовлены из ферромагнитного материала с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия. Данное изобретение может применяться в любом интервале температур. Как частный случай оно может применяться в качестве медицинского термометра. Сброс показаний медицинского термометра происходит, после прекращения контакта термометра с объектом температуру которого он измеряет. Для температурного интервала измеряемого медицинским термометром температура сброса выбрана от +10 градусов по шкале Цельсия до + 35 градусов по шкале Цельсия. Возможно также применение температурного интервала сброса медицинского термометра от 0 градусов по шкале Цельсия до + 38 градусов по шкале Цельсия.

После окончания измерения, происходит охлаждение термометра. При достижении заданной точки охлаждения выбранной в определенном интервале температур, например +34 градусов по шкале Цельсия, стержень 14 имеющий точку Кюри равную +34 градусов по шкале Цельсия, расположенный слева от капилляра 2, обретет ферромагнитные свойства и будет выполнять функцию магнитопровода. Магнитный поток от магнита 8, расположенного слева от капилляра 2, будет распространяться по стержню 14 и будет взаимодействовать с приспособлением 4. Магнитное поле будет притягивать приспособление 4 через стержень 14, к магниту 8, расположенному слева от капилляра 2, и соответственно приспособление 4, будет оказывать давление на жидкость 3, перемещая её в резервуар 1.

Стержень 15, также выполнен из ферромагнитного материала, с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия, до +38 градусов по шкале Цельсия. При достижении заданной температурной точки охлаждения, например, +34 градусов по шкале Цельсия, стержень 15 обретет ферромагнитные свойства и станет магнитопроводом между постоянным магнитом 8, расположенным справа от капилляра 2 и постоянным подвижным магнитом 16, выполненным в виде кольца и будучи одетым на стержень 14, может перемещаться по стержню 15. Взаимное притяжение магнитов 8 и 16 посредством магнитопровода — стержня 15 усилится и они будут сближаться. Приспособление 4 взаимодействующее посредством магнитного поля с магнитом 16 также будет перемещаться вниз, оказывая давление на жидкость 3, перемещая её в резервуар 1. Как частный случай возможна реализация приспособления 4 в виде постоянного магнита.

Промышленная применимость

Возможна реализация как с перепускной, так и без перепускной камеры.

Защитная оболочка, резервуар и капилляр могут быть выполнены из стекла.

Под деталью понимается часть устройства, которое не может быть разобрано на более мелкие.

Под приспособлением понимается предмет при помощи которого совершается какое-либо действие. В данном изобретении это приспособление для оказание давления на столб жидкости в капилляре.

Под деталью в капилляре понимается физическое тело, например, металлическое в форме цилиндра или шарика, имеющее меныпий диаметр, чем диаметр капилляра в термометре. Цилиндр и шарик могут перемещаться по капилляру. Деталь в капилляре может обладать ферромагнитными свойствами.

Ферромагнитная жидкость представляет собой коллоидную систему, она выполняет функцию приспособления для давления на термометрическую жидкость, находясь в капилляре в виде капли взаимодействующей с поверхностями стенок капилляра и термометрической жидкостью посредством сил поверхностного натяжения. Термометрическая жидкость и несущая жидкость в ферромагнитной жидкости, являются не смешивающимися жидкостями, например, этиловый спирт и вазелиновое масло.

Как разновидность приспособления для оказания давления на термометрическую жидкость возможна комбинация металлической детали в виде шарика или цилиндра и ферромагнитной жидкости. Шарик или цилиндр могут быть полностью или частично изготовлены из ферромагнитного материал с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия до +38 градусов по шкале Цельсия.

Ферромагнитная жидкость также быть полностью или частично изготовлена из ферромагнитного материал с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия до +38 градусов по шкале Цельсия. В данном случае под ферромагнитным материалом понимаются ферромагнитные или ферримагнитные частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в несущей жидкости.

Деталь в капилляре, являющаяся приспособлением для давления на жидкость, в данном изобретении выполненная в виде шарика или цилиндра, может быть постоянным магнитом.

Под ферромагнитным материалом понимается магнитный материал обладающий свойствами ферромагнетика [6].

Ферромагнитные материалы характеризуются темп-рой Кюри, ниже которой они являются магнитоупорядоченными и обладают ферромагнитными свойствами [7]. Под точкой Кюри понимается критическая температура, выше которой ферромагнетик становится парамагнетиком[8].

Магнитопровод это элемент магнитной цепи, служащий для увеличения магнитного потока, его локализации в определённой части цепи, а также придания магнитному полю необходимой конфигурации; изготовляется из ферромагнитного материала [9].

Существует множество сплавов с точкой Кюри в заданном интервале температур, например, [10,11].

Магнитная цепь - пространств, последовательность магнетиков, по которым проходит определенный магнитный поток. [12, 13].

Постоянный магнит - изделие определенной формы из предварительно намагниченного материала, способного сохранять значительную магнитную индукцию после устранения намагничивающего поля. Применяется как источник постоянного магнитного поля [14].

После окончания процесса измерения термометр остывает, приспособление для оказания давления на жидкость в капилляре или магнитопровод полностью или частично изготовленные из ферромагнитного материал с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия до +38 градусов по шкале Цельсия, обретают ферромагнитные свойства и образуют магнитную цепь [15, 16], с одним или несколькими источниками магнитного поля.

В случае реализации приспобления для оказания давления на жидкость в капилляре полностью или частично изготовленного из ферромагнитного материал с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия до +38 градусов по шкале Цельсия магнитная цепь будет образовываться между одним или несколькими источниками постоянного магнитного поля и приспособлением для оказания давления на жидкость в капилляре после обретения им ферромагнитных свойств.

В случае реализации одного или нескольких магнитопроводов полностью или частично изготовленного из ферромагнитного материал с точкой Кюри в интервале от 0 градусов по шкале Цельсия до +38 градусов по шкале Цельсия магнитная цепь будет образовываться между одним или несколькими источниками постоянного магнитного поля, соединенными с ними одним или несколькими магнитопроводами и приспособлением для оказания давления на жидкость в капилляре после обретения им ферромагнитных свойств.

Приспобления для оказания давления на жидкость в капилляре в образовавшихся магнитных цепях будет оказывать давление на жидкость в капилляре.

Все основные понятия магнетизма, магнитных явлений и существующих устройств использующих явления магнетизма, объясняющих взаимодействие между собой составных частей устройства, известны из существующего уровня техники, например, [17,18,19,20,21,22].

Источники информации:

1. 2038575 RU

2. 4785824 US

3. 2629718 RU

4. 4627741 US 5. Современная теория капиллярности. Русанов А.И., Чудрич Ф.Ч.,-1980

6. Политехнический терминологический толковый словарь. Составление: В. Бутаков, И. Фаградянц. 2014.

7. Зверев В. И., Тишин А. М. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ // Большая российская энциклопедия. Том 18. Москва, 2011, стр. 377-378

8. ГОСТ 19693-74 Материалы магнитные. Термины и определения

9. МАГНИТОПРОВОД // Большая российская энциклопедия. Том 18. Москва, 2011, стр. 396

10. Прецизионные сплавы. Справ, изд. под редакцией д.т.н., проф. Б.В.Молотилова. 2-е изд., переработ. и дополн. - М.: Металлургия, 1983. 439 с., стр.137-144.

И. 2 383 652 RU

12. Калашников С. Г., Электричество, 5 изд., М., 1985;

13. Поливанов К. М., Ферромагнетики, М.- Л., 1957.

14. Большой Энциклопедический словарь. 2000.

15. Электрические и магнитные цепи : Основы электротехники / И. П. Жеребцов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л. : Энергоатомиздат : Ленингр. отд-ние, 1987. - 256 с. : ил.; 21 см.;

16. Шленов, Георгий Васильевич. Теоретические основы электротехники [Текст] : Учеб, пособие / Ленингр. ордена Ленина кораблестроит. ин-т. - Ленинград : [б. и.], 1967-1970. - 4 т.; 19 см.

Ч. 1: Электрические и магнитные цепи постоянного тока. Ч. 1. - 1967. - 108 с.

17. Вонсовский, С. В. Магнетизм: магнитные свойства диа-, пара-, ферро-, антиферро-, и ферримагнетиков / С. В. Вонсовский. - Москва : Наука, 1971. - 1032 с. МОНОГРАФИЯ

18. Элементарный учебник физики. Т.2 Электричество и магнетизм ... Ландсберг Г.С. Издательство: Издательство "Физматлит"; ISBN: 978-5- 9221-1255-0; Год: 2011 ...

19. Карпов Ю. Г. Электричество и магнетизм : учебное пособие для студентов, обучающихся по программе бакалавриата и специалитета всех инженерно-технических специальностей / Ю. Г. Карпов, А. Н. Филанович, А. А. Повзнер ; [науч. ред. Ф. А. Сидоренко] ; Урал, федер. ун-т им. первого Президента России Б. Н. Ельцина . — Екатеринбург : УрФУ, 2013 . — 163 с. : ил. — Библиогр.: с. 126 (15 назв.).

20. Электричество и магнетизм : учебное пособие / Н.Я. Молотков, В.Е. Иванов, О.В. Ломакина. - Тамбов : Изд-во ФГБОУ, ВПО «ТГТУ», 2013.

21. Зильберман, Г. Е. Электричество и магнетизм / Г. Е. Зильберман. - Москва : Наука, 197О. - 379 с

22. Кузнецов. А.В. Элементарная электротехника/ А.В. Кузнецов.- Москва: ДМК Пресс, 2014. - 897 с.