Максимальный жидкостный термометр
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть пользовано в медицине, ветеринарии, метеорологии, гидрологии и др. Цель изобретения -упрощение конструкции. Термометр содержит термобаллон 1, измерительный капилляр 2, снабженный поворотной шкалой 3, и герметичную камеру 4, частично заполненную жидкостью 5. Во внутренней полости 6 термобаллона находится приспособление 7 в виде поршневой пары 8, Э с винтовым приводом 10 и ограничителям 111 и 12 хода поршня, Ручка 13 винта 10 выведена наружу корпуса термобаллона 1. Кроме приспособления 7 внутри термобаллона 1 находится патрубок 14, жестко соединенный через переходник 15 с концом измерительного капилляра 2. Измерительный капилляр изогнут под углом 180° и его свободный конец 17, выполненный суженным, введен внутрь камеры 4. Поворотная шкала 3 выполнена в виде бесконечной ленты 18, надетой на ролики 19, которые закреплены на опорной стойке 20. 4 ил.
союз советских социАлистичЕских
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР Ц ®У ГI.53ij ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 6 (21) 4718512/10 (22) 14.07.89 (46) 23.12.91. Бюл. ЬЬ 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт медицинской техники (72) А.Д.Кузнецов, Л,И.Головенчиц и А.А.Филиппов (53) 536.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 966504, кл. G 01 К 5/22, 1982. Авторское свидетельство СССР М 1213358, кл. G 01 К 5/22, 1986. (54) МАКСИМАЛЬНЫЙ ЖИДКОСТНЫЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в медицине, ветеринарии, метеорологии, гидрологии и др. Цель изоИзобретение относится к контрольноизмерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для точного измерения и фиксации максимальных значений измеряемых температур в различных областях науки и техники, в том числе в медицинской практике для измерения температуры тела человека. Цель изобретения — упрощение конструкции. На фиг.1 представлен термометр, вид спереди; на фиг.2 — то же, вид сбоку; на фиг.3 — то же, вид сбоку (вариант конструктивного исполнения); на фиг,4 — то же, вид „„. Щ„„17GG389 Al бретения — упрощение конструкции. Термометр содержит термобаллон 1, измерительный капилляр 2, снабженный поворотной шкалой 3, и герметичную камеру 4, частично заполненную жидкостью 5. 8о внутренней полости 6 термобаллона находится приспособление 7 в виде поршневой пары 8, 9 с винтовым приводом 10 и ограничителя 11 и 12 хода поршня. Ручка 13 винта 10 выведена наружу корпуса термобаллона 1. Кроме приспособления 7 внутри термобаллона 1 находится патрубок 14, жестко соединенный через переходник 15 с концом измери.тельного капилляра 2. Измерительный капилляр изогнут под углом 180 и его свободный конец 17, выполненный суженным, введен внутрь камеры 4. Поворотная шкала 3 выполнена в виде бесконечной ленты 18, надетой на ролики 19, которые закреплены на опорной стойке 20, 4 ил. спереди (вариант конструктивного исполнения). Термометр (фиг.1 и 2) состоит из термобаллона 1, измерительного капилляра 2, снабженного поворотной шкалой 3, и герметичной камеры 4, частично заполненной индикаторной жидкостью 5. Во внутренней полости 6 термобаллона 1 находится приспособление 7, выполненное в виде цилиндрической гильзы 8, внутри которой помещен уплотненный поршень 9, снабженный винтовым приводом 10 для его перемещения внутри гильзы 8. Ход поршня 9 ограничивается жесткими упорами 11 и 12. 1700389 Ручка 13 винта 10 выведена наружу корпуса термобаллона 1, Приспособление 7 предназначено для удаления индикаторной жидкости из измерительного капилляра 2, Кроме приспособления 7 внутри полости 6 термобаллона 1 находится патрубок 14,жестко соединенный через переходник 15 с концом измерительного капилляра 2. Другой конец 16 патрубка 14 остается открытым внутри полости 6. Патрубок 14 и переходник 15 предназначены для предотвращения попадания воздуха (газа) внутрь / полости 6 при уменьшении температуры окружающей среды ниже 20 С и исключения при этом разрывов термометрической жидкости. Гильза 8 приспособления 7 и патрубок 14, как и сам термобаллон 1, изготовлены из материала с высокой теплопроводностью и одновременно выполняют роль продольных перегородок, предназначенных,для уменьшения тепловой инерции термометра, Измерительный капилляр, изготовленный, например, иэ пластика, изогнут под углом 180 . Его свободный конец 17, выполненный суженным, введен внутрь герметичной камеры 4 с индикаторной жидкостью и опущен в жидкость на глубину, обеспечивающую выход конца 17 из жидкости при поворотах термометра на угол, близкий к 180, Это необходимо для сообщения измерительного капилляра с газовой полостью над жидкостью в индикаторной камере 4 с целью надежного удаления из него индикаторной жидкости, Поворотная шкала 3 выполнена в виде гибкой бесконечной ленты 18, надетой на ролики 19 с ручкой, закрепленной на оси одного из них, которые закреплены на опорной стойке 20, жестко связанной с термобаллоном 1, Верхняя часть термобаллона закрыта защитным кожухом 21, который выполнен съемным и изготовлен иэ прозрачного материала. В варианте конструктивного исполнения термометра, представленного на фиг.3 и 4, корпус термобаллона 1 выполнен в виде цилиндрической камеры 22, внутри которой находится приспособление 7 и патрубок 14, предназначенные для той же цели, что и в первом варианте термометра, представленном на фиг,1 и 2. В этом варианте шкала 3 выполнена круговой также, как и камера 4 с индикаторной жидкостью, а измерительный капилляр 2 изогнут в виде спирали 23, имеющей два винта с целью увеличения масштаба измерений. В остальном конструкция термометра аналогична конструкции по первому варианту (фиг.1, 2), 5 Термометр работает следующим образом. Термобаллон 1 термометра помещают в гнездо прибора или другое место, температуру которого требуется измерить (например, подмышкучеловеку при использовании термометра в качестве медицинского термометра). При этом термометрическая жидкость, находящаяся в его полости 6, начнет расширяться и будет подниматься по измерительному капилляру 2 до тех пор, пока температура термобаллона 1 не станет равной температуре в месте измерения (в данном случае тела человека). Одновременно при подьеме термометрической жидкости е измерительном капилляре гаэ (воздух), находящийся в его канале, начнет выходить пузырьками через отверстие на суженном конце 17 капилляра, введенном в индикаторную жидкость ниже уровня в камере 4. Процесс выхода пузырьков газа из капилляра также будет происходить до тех пор, пока уровень термометрической жидкости в капилляре 2 не перестанет изменяться. При уменьшении температуры термобаллона (после удаления термометра иэ места измерения) термометрическая жидкость начнет возвращаться к исходному положению, В результате того, что часть воздуха вышла из капилляра 2, в него начнет засасываться индикаторная жидкость 5, На основании закона неразрывности обьемное количество индикаторной жидкости, затянутой внутрь измерительного капилляра, будет близко к объему воздуха, вышедшего иэ него, поскольку очевидно, что сжимаемостью воздуха при его малых объемах и малых значениях изменения давления (разре>кения), имеющих место в данном случае, можно практически пренебречь. Поворачивая шкалу 3 с помощью ручки вокруг роликов 19 до тех пор, пока отметка нуля шкалы не установится на границе уровня термометрической жидкости в измерительном капилляре 2, и снимая при этом показание шкалы, приходящееся на границу уровня индикаторной жидкости, затянутой в измерительный капилляр, мы получим значение максимальной температуры, которую имел термобаллон в момент его удаления из места измерения, а значит и температуру объекта в месте измерений (в нашем случае тела человека). Следует отметить, что оцифровка пово.— ротной шкалы, произведенная, например, непосредственно в градусах температуры, должна быть обратной, т.е. наименьшему расстоянию между уровнями жидкостей (термометрической и индикаторной) в изме1700389 ЬU = i 4 рительном капилляре будет соответствовать значение верхнего предела шкалы измеряемых температур, а наибольшему, наоборот, значение нижнего предела, Измеренное значение максимальной температуры будет сохраняться в течение любого промежутка времени до тех пор, пока это необходимо, Для приведения термометра в исходное состояние(для новых измерений) необходимо удалить индикаторную жидкость 5 из измерительного капилляра 2. С этой целью необходимо повернуть термометр в вертикальной плоскости на угол 180 так, чтобы конец 17 измерительного капилляра 2 вышел из индикаторной жидкости, находящейся внутри камеры 4. Затем с помощью приспособления 7, поворачивая ручку 13 винта 10, перемещают поршень 9 до тех пор, пока вся индикаторная жидкость не выйдет снова в камеру 4. После этого возвращают поршень 9 в исходное положение до нижнего упора 11, следя при этом за тем, чтобы в капилляр не попала индикаторная жидкость. Наличие нижнего упора 11 предотвращает изменение установленного нулевого положения уровня термометрической жидкости в измерительном капилляре, а значит и исключает возможность появления систематической погрешности в показаниях термометра, обусловленной этим фактором. Следует отметить, что в качестве индикаторной жидкости в термометре с успехом может быть использована та же термометрическая жидкость, которой заполнен термобаллон 1 (например, трансформаторное масло). Единственным ограничением при этом является необходимость исключения возможности их соединения между собой, для чего служит верхний упор 12. Действие термометра в круговом варианте, представленном на фиг. 3 и 4, ничем не отличается от описанного выше, Для оценки точности измерений, проводимых с помощью термометра, рассмотрим основные факторы, влияющие на его погрешность. Как показал анализ, основным из них является фактор, характеризуемый соотношением объема пузырьков воздуха, выходящих из суженного конца измерительного капилляра, и объемом индикаторной жидкости, достаточным для визуальной оценки величины смещения ее уровня в измерительном капилляре. Указанные объемь: выражаются следующими простыми зависимостями; 40 (2) где Л U1, 6U2 — объемы индикаторной жидкости и воздушного пузырька соответственно; d<, d2 — диаметры канала измерительного капилляра и отверстия в его суженном конце, Л! — отрезок длины измерительного капилляра, характеризующий разрешающую способность глаза наблюдателя и равный половине цены наименьшего деления шкалы. Для обеспечения требуемой точности измерений необходимо и достаточно, чтобы обьем пуэыоьков газа (воздуха), выходящих. из конца измерительного капилляра, был всегда меньше или в крайнем случае равен объему индикаторной жидкости на участке длиной Л i, т,е. чтобы выполнялось следующее неравенство: Л&:- AU< или з 2 (3) 6 4 Как показали расчеты, для обеспечения измерения максимальной температуры, например, для случая использования термометра в качестве медицинского максимального термометра с погрешностью + +0,1 "С в диапазоне температур 32 — 42 С при диаметре d1 канала в измерительном капйлляре, равном 0,1 см (1 мм), необходимо, чтобы диаметр d2 отверстия в суженном конце его был не более d2 0,8 мм, Что касается таких влияющих факторов, как возможное изменение температуры окружающей среды в процессе измерений и упомянутая выше сжимаемость газа (воздуха), то, как показал анализ, погрешности, обусловленные этими факторами, будут на порядок меньше первого из них. Поскольку воздух находится в замкнутых полостях над термометрической жидкостью в измерительном капилляре 2 и над индикаторной жидкостью в камере 4, то давления в них будут всегда одинаковы, а значит никаких нежелательных перемещений уровня индикаторной жидкости происходить не будет, Что касается влияния сжимаемости газа (воздуха), которое будет иметь место только для первого варианта термометра, поскольку "îëüêî в этом варианте имеется вертикальный участок у измерительного. капилляра, на котором действует сила веса индикаторной жидкости, затянутой внутрь измерительного капилляра, то при небольших длинах этого участка (не более 100 — 120 мм) величина нелинейности шкалы, обусловленная этим фактором, как показывают 1700389 1 расчеты, не будет превышать.1 . Следует отметить, что это значение может быть уменьшено путем создания повышенного начального давления газа (воздуха) внутри индикаторной камеры 4 и в.газовой полости 5 над термометрической жидкостью в измерительном капилляре 2, Формула измерения Максимальный жидкостный термометр, 10 содержащий размещенные в прозрачном корпусе капилляр со шкалой, соединенный одним концом с заполненным термометрической жидкостью резервуаром, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения кон- 15 струкции, в него введены два ролика с осями, две ручки, камера, установленная на резервуаре и частично заполненная индикаторной жидкостью, и соединенная с резервуаром поршневая. пара с ограничителями хода поршня и винтовым приводом, один конец которого закреплен на поршне, а на другом его конце установлена первая ручка, при этом капилляр выполнен изогнутым на 180 с заостренным вторым концом, размещенным в индикаторной жидкости, а шкала — в виде гибкой бесконечной ленты, размещенной с натяжением на роликах. устанволенных с возможностью вращения на осях, закрепленных в корпусе, торец одной из которых с закрепленной на нем второй ручкой выведен из корпуса. 1700389 4 17 Ж 75 17 70 Й г. Ф Составитель Л.Балянина Техред M.Moðãåíòàë Корректор Э.Лончакова Редактор Т.Куркова Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Заказ 4460 Тираж. Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР l13035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5
