Прибор для измерения и регулирования температуры



Прибор для измерения и регулирования температуры
Прибор для измерения и регулирования температуры

 


Владельцы патента RU 2481560:

Открытое акционерное общество "Термоприбор" (RU)

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в лабораторной и медицинской практике. Заявлен прибор для измерения и/или регулирования температуры, который включает стеклянный корпус, стеклянный резервуар с капилляром, содержащий ртуть в качестве термометрической жидкости, узел измерения и/или регулирования температуры. По внешней поверхности прибора или его части расположен композиционный материал со слоистой и/или дисперсной структурой на основе, по крайней мере, одного полимера, который содержит N структурно организованных связующих и/или упрочняющих слоев, а также М функциональных слоев, обеспечивающих прочностные и/или физико-химические характеристики, при соблюдении условия 2M-1≤N≤3M+2, где М - выбранное целочисленное значение в интервале 1-8. Толщина композиционного материала и каждого из его слоев выполнена по внешней поверхности прибора равномерной или переменной, границы между смежными слоями имеют диффузную или гетерофазную структуру и светопропускание композиционного материала в зоне узла измерения и/или регулирования температуры находится в интервале 0,75-0,98. Техническим результатом является повышение стойкости прибора к механическим воздействиям. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к приборостроению, к области измерения и регулирования температур, в частности изобретение может быть использовано в лабораторной и медицинской практике.

Известен прибор - термометр, состоящий из стеклянного корпуса, резервуара с жидкостью, стеклянного капилляра, соединенного с резервуаром, термометрической шкалы, укрепленной внутри стеклянного корпуса и механически соединенной с капилляром («Термометры медицинские максимальные стеклянные. Общие технические условия». ГОСТ Р 52921-2008).

Основными недостатками данного прибора являются чрезвычайно низкая механическая прочность и хрупкость, что объясняется свойствами конструкционного материала исполнения - стекла.

Известен также прибор, состоящий из стеклянного заполненного термометрической жидкостью резервуара, соединенного со стеклянным капилляром, пластины, с нанесенной на ней шкалой температур, и стеклянного корпуса, имеющего в верхней части колпак из упругого материала, при этом к резервуару прикреплен дополнительный стеклянный резервуар, покрытый чехлом из упругого материала, а на нижнюю часть кожуха надето кольцо из упругого материала (патент РФ 2123671, МПК G01K 5/22, G01K 1/08).

Недостатками данного прибора также являются низкая механическая прочность и хрупкость. Данная конструкция снижает вероятность разрушения прибора при падении его на плоскость, например на пол, однако не защищает в случае удара по стеклянному корпусу между чехлом и кольцом из упругого материала. Кроме того, конструкция указанного прибора не исключает попадание термометрической жидкости в окружающую среду при разрушении прибора, что может быть опасно в случае использования в качестве последней ртути.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению (прототипом) является прибор для измерения и регулирования температуры, содержащий стеклянный резервуар, наполненный ртутью, запаянный стеклянный капилляр, соединенный с резервуаром, термометрическую шкалу, стеклянный корпус. При этом прибор содержит расположенный на внешней поверхности эластичный ртутенепроницаемый слой из композиционного материала (на основе полимера, например акрилового, фторполимера), прозрачный в зоне шкалы прибора в пределах 0,8-0,98 (патент РФ 2078316, МПК G01K 5/22).

Однако и в этом случае недостатком данного прибора является высокая хрупкость и недостаточно высокая механическая прочность, что является следствием однослойности композиционного материала и конструкционных недостатков исполнения. При падении, например, медицинского термометра на пол из керамической плитки с высоты 1,5 м практически во всех случаях наблюдается разрушение корпуса и/или резервуара прибора.

Другим недостатком данного прибора, в случае если таковым является медицинский термометр, является помутнение и уменьшение прозрачности (светопропускания) слоя из акрилового полимера после дезинфекции в дезинфицирующих растворах, содержащих ионы хлора и атомарный кислород. Значительное помутнение и уменьшение прозрачности наблюдается уже после суммарной выдержки термометров в дезинфицирующем растворе в течение 2 суток. Помутнение происходит вследствие низкой химической стойкости композиционного материала, имеющего один слой. Кроме того, наблюдается набухание полимерного слоя, что приводит к отслаиванию и деформации слоя полимера при использовании термометра вплоть до образования складок пленки и невозможности считывания показаний термометра. Также нарушается целостность прибора и уменьшается его прочность, что увеличивает вероятность попадания ртути в окружающую атмосферу при разрушении прибора. Фторполимеры имеют низкую прозрачность. Поэтому при изготовлении композиционного материала на основе фторполимера с толщиной слоя, обеспечивающей достаточную механическую прочность прибора (0,1 мм и выше), снижается его прозрачность. Кроме того, фторполимеры имеют низкую адгезию, что не позволяет достичь достаточно прочного сцепления полимера со стеклом прибора.

Решаемой задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков и достижение технического результата в отношении повышения технических и эксплуатационных свойств прибора, а именно:

1. Повышение стойкости прибора к механическим воздействиям (повышение механической прочности) и хрупкому разрушению.

2. Снижение вероятности попадания ртути в окружающую атмосферу при разрушении прибора.

3. Повышение химической стойкости прибора при его эксплуатации по отношению к воде и дезинфицирующим растворам.

Кроме того, достигаемым техническим результатом заявляемого изобретения является расширение арсенала технических средств измерения и регулирования температур.

Достижение указанного выше технического результата обеспечивает реализацию назначения изобретения и повышение технических и эксплуатационных характеристик прибора, устраняющих недостатки указанных выше приборов - аналогов.

Достижение указанного технического результата в заявляемом изобретении достигается за счет использования прибора для измерения и/или регулирования температуры, включающего стеклянный корпус, стеклянный резервуар с капилляром, содержащий ртуть в качестве термометрической жидкости, узел измерения и/или регулирования температуры, расположенный по внешней поверхности прибора или его части композиционный материал со слоистой и/или дисперсной структурой на основе, по крайней мере, одного полимера, который содержит N структурно организованных связующих и/или упрочняющих слоев, а также М функциональных слоев, обеспечивающих прочностные и/или физико-химические характеристики, при соблюдении условия 2М-1≤N≤3М+2, где М - выбранное целочисленное значение в интервале 1-8, при этом толщина композиционного материала и каждого из его слоев выполнена по внешней поверхности прибора равномерной или переменной, границы между смежными слоями имеют диффузную или гетерофазную структуру и светопропускание (прозрачность) композиционного материала в зоне узла измерения и/или регулирования температуры находится в интервале 0,75-0,98.

Заявляемое изобретение является техническим решением, т.к. представляет собой решение задачи достижения заявленного технического результата путем создания устройства, представляющего собой изделие, состоящее из конструкционных элементов, технологически и конструктивно связанных между собой.

Заявляемое изобретение - прибор для измерения и/или регулирования температуры характеризуется следующей совокупностью существенных признаков:

- наличием стеклянного корпуса;

- наличием стеклянного резервуара с капилляром, которые содержат ртуть в качестве термометрической жидкости;

- наличием узла измерения и/или регулирования температуры, в качестве которого могут быть использованы различные контактные устройства, реле, а в простейшем случае - термометрическая шкала;

- расположением по внешней поверхности прибора или его части композиционного материала на основе, по крайней мере, одного полимера;

- слоистой и/или дисперсной структурой данного материала, который содержит N структурно организованных связующих и/или упрочняющих слоев, а также М функциональных слоев, обеспечивающих прочностные и/или физико-химические характеристики, при соблюдении условия 2М-1≤N≤3М+2, где М - выбранное целочисленное значение в интервале 1-8, при этом толщина композиционного материала и каждого из его слоев выполнена по внешней поверхности прибора равномерной или переменной, границы между смежными слоями имеют диффузную или гетерофазную структуру;

- светопропускание композиционного материала в зоне узла измерения и/или регулирования температуры находится в интервале 0,75-0,98.

Указанные существенные признаки во всей своей совокупности позволяют достичь заявленного технического результата, а именно:

1. Повышение стойкости прибора к механическим воздействиям (повышение механической прочности) и хрупкому разрушению, что достигается за счет расположения по внешней поверхности корпуса или его части прочного композиционного полимерного материала.

2. Снижение вероятности попадания ртути в окружающую среду при разрушении прибора, что достигается химической и механической стойкостью композиционного полимерного материала.

3. Повышение химической стойкости прибора при его эксплуатации по отношению к воде и дезинфицирующим растворам, что достигается химической стойкостью композиционного полимерного материала.

Также достигаемым техническим результатом заявляемого изобретения является расширение арсенала технических средств измерения и регулирования температур.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков, позволяющая достичь заявленного технического результата, не известна из уровня техники, т.е. не известно применение данной совокупности существенных признаков с получением заявленного технического результата. Таким образом, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна».

Все существенные признаки заявляемого технического решения являются конструкционными элементами, характеризующимися определенным исполнением, взаимосвязями между собой и материалами изготовления, следовательно совокупность существенных признаков представляет собой устройство. Таким образом, заявляемое техническое решение может относиться к объектам, охраняемым в качестве изобретения.

Заявляемое изобретение является промышленно применимым, т.к. может быть применено в медицине, лабораторной практике, промышленности, других сферах экономики, а также в домохозяйствах. Его применение и использование не вызывает никаких трудностей и может быть осуществлено любым человеком без специального обучения. При изготовлении и использовании данного прибора используются предметы и материалы, выпускаемые промышленностью и находящиеся в открытой продаже. Методами осуществления изобретения являются стеклодувная работа, штамповка, пайка стеклянных изделий, заполнение резервуаров жидкостью, градуировка, методы нанесения покрытий - напыление, окунание. Средствами осуществления являются обычные средства, применяемые в стекольной промышленности: стекловаренные печи, горелки, приспособления для стеклодувных работ, устройства для штамповки стеклоизделий.

Отличным от прототипа, существенным признаком заявляемого изобретения является структура композиционного материала на основе полимера/полимеров, а именно слоистая и/или дисперсная структура композиционного материала, который содержит N структурно организованных связующих и/или упрочняющих слоев, а также М функциональных слоев, обеспечивающих прочностные и/или физико-химические характеристики, при соблюдении условия 2М-1≤N≤3М+2, где М - выбранное целочисленное значение в интервале 1-8, а толщина композиционного материала и каждого из его слоев выбрана по внешней поверхности прибора равномерной или переменной, при этом границы между смежными слоями имеют диффузную или гетерофазную структуру.

Указанный отличительный от прототипа существенный признак обеспечивает (наряду с использованием других существенных признаков изобретения, указанных в описании) повышение технических и эксплуатационных свойств прибора по отношению к прототипу и аналогам.

Слоистая и/или дисперсная структура композиционного материала на основе полимеров позволяет варьировать свойства материала в широких пределах. Сочетание функциональных слоев, имеющих различные физико-химические свойства, позволяет создавать материал с необходимыми прочностными характеристиками и высокой химической стойкостью. Дисперсная структура слоев также способна расширить возможности получения материалов с заданными свойствами. Наличие в материале связывающих слоев позволяет еще более укреплять материал за счет организации ориентированных и тонких слоев, имеющих значительную прочность. В ряде случаев для получения только эффекта упрочнения корпуса и резервуара прибора достаточно использование только одного функционального слоя и соответственно одного связующего слоя.

Так, например, были выполнены приборы (медицинские термометры) габаритными размерами 125×12×8 мм с функциональным слоем из полиакрилата толщиной 0,1 мм с целью увеличения прочности прибора. Значение светопропускания данных приборов в зоне термометрической шкалы (вариант исполнения узла измерения и/или регулирования температуры) составляло 0,98. При падении данных приборов на пол из керамической плитки с высоты 1,5 м термометры разрушались или в стекле образовались трещины в 30% случаев, выделение ртути в окружающую среду было у 30% термометров. Также были выполнены приборы с функциональным слоем из полиакрилата толщиной 0,1 мм и с функциональным слоем из полиуретана толщиной 0,1 мм, имеющим высокое относительное удлинение при разрыве. Между слоями полиакрилата и полиуретана был нанесен связующий слой из композиции на основе акрилуретанового лака толщиной 0,01 мм для обеспечения прочного соединения функциональных слоев, имеющих существенное различие в физико-химических и механических характеристиках. Значение светопропускания этих приборов в зоне термометрической шкалы составляло 0,92. При падении данных приборов на пол в тех же условиях стекло разрушилось у 20% приборов, выделение ртути в окружающую среду отсутствовало. Однако эти термометры имели тот недостаток, что сформированные на поверхности стекла слои полимеров набухают при дезинфекции термометров в водных дезинфицирующих растворах, отслаиваются от стекла, деформируются при использовании термометра. Для преодоления этого недостатка были выполнены термометры, имеющие связующий слой на основе аминосилана толщиной 0,005 мм, обеспечивающий увеличение адгезии функционального слоя из полиакрилата к стеклу. Значение светопропускания данных приборов в зоне термометрической шкалы также составляло 0,92. Однако композиционный материал в данном случае терял прозрачность при многократных циклах дезинфекции в дезинфицирующих растворах, реагируя с хлором и кислородом до значений светопропускания 0,6-0,7. Для устранения этого недостатка были выполнены термометры, имеющие внешний функциональный слой из фторполимера толщиной 0,03 мм, обеспечивающего увеличение химической стойкости прибора. При этом, так как фторполимеры имеют низкую адгезию к различным материалам, на слой полиуретана был нанесен связующий слой толщиной 0,01 мм из композиции на основе фторполимерного лака, модифицированного эпоксидными олигомерами, что обеспечивает прочное соединение функциональных слоев. При этом значение светопропускания таких приборов в зоне термометрической шкалы составило 0,90. Также может быть осуществлено дополнительное увеличение количества слоев полимерных композиций, обеспечивающее увеличение механической прочности и химической стойкости прибора.

Увеличение количества слоев композиционного материала до 5 связующих и 5 функциональных слоев (при выполнении функциональных слоев на основе полиуретана толщиной 0,04 мм и соединительных слоев на основе аминосилана толщиной 0,005 мм) повышает стойкость прибора к механическим воздействиям. Значение светопропускания этих приборов в зоне термометрической шкалы составляло 0,86. Падение таких приборов с высоты 1,5 м на пол из керамической плитки приводит к их разрушению в 10-12% случаев, выделение ртути в окружающую среду не наблюдается. Увеличение количества связующих слоев (из указанных выше материалов и при указанных выше толщинах) до 8 и функциональных слоев до 8 позволяет снизить долю разрушения термометров до 4-5%. Значение светопропускания этих приборов в зоне термометрической шкалы составляло 0,75. Дальнейшее увеличение количества связующих слоев до 10-12 и функциональных слоев до 10-12 не приводит к снижению доли разрушаемых термометров при их падении с высоты 1,5 м. Надо также учитывать, что увеличение количества слоев композиционного материала приводит к снижению светопропускания. В этом случае толщину материала и слоев в зоне термометрической шкалы необходимо снижать до значений светопропускания 0,75 - 0,98.

Значительного увеличения упрочнения прибора можно достичь при увеличении количества связующих/упрочняющих слоев. Так были изготовлены приборы с композиционным материалом из указанных выше материалов, имеющим 8 функциональных слоев с толщиной каждого 0,05 мм и 26 связующих/упрочняющих слоев с толщиной каждого 0,005 мм. Значение светопропускания данных приборов в зоне термометрической шкалы составляло 0,75. Падение таких приборов с высоты 1,5 м приводило к их разрушению в 1-2% случаев, выделения ртути в окружающую среду не наблюдалось.

Исполнение прибора со светопропусканием композиционного материала в зоне узла измерения и/или регулирования температуры выше 0,98 ограничивается физическими свойствами светопропускания стекла и композиционного материала. При исполнении прибора со светопропусканием композиционного материала в зоне узла измерения и/или регулирования температуры ниже 0,75 ухудшается видимость и затрудняется возможность снятия показаний.

В ходе изучения уровня техники приборов для измерения и/или регулирования температур не выявлены технические решения, существенные признаки которых совпадают с отличительным существенным признаком заявляемого изобретения и позволяют достичь заявляемого технического результата. Таким образом, подтверждено отсутствие известности влияния отличительного существенного признака заявляемого изобретения на заявленный технический результат.

С другой стороны использование указанной совокупности существенных признаков, а также отличительного признака для получения заявленного технического результата не следует для специалистов явным образом из уровня техники, т.к. не является объединением, изменением или совместным использованием сведений, содержащихся в уровне техники и/или общих знаний специалиста.

На основании изложенных выше аргументов относительно отличительных признаков изобретения и их влияния на достигаемый технический результат следует констатировать, что заявляемое техническое решение соответствует условиям изобретательского уровня.

Повышение эффективности заявленного технического результата достигается в следующих нижеперечисленных модификациях прибора, характеризующих частные случаи его выполнения (номера модификаций прибора соответствуют пунктам формулы, в которых отражены данные модификации):

1. Заявляемый и описанный выше прибор, в котором каждый из слоев композиционного материала выполнен на основе полиметилметакрилата или полихлорвинила или полистирола или полимера, выбранного из группы: полиуретаны, полиолефины, фторполимеры, поликарбонаты, кремнийорганические полимеры, а также композиций на их основе.

Опытным путем показано, что выполнение слоев композиционного материала на основе указанных полимеров позволяет достичь заявляемого технического результата при соответственном исполнении других существенных признаков изобретения. Так были изготовлены и испытаны приборы с композиционными материалами, функциональные слои которых выполняли из полиметилметакрилата, поливинилхлорида, полистирола, а также представителей указанных выше групп полимеров. В качестве представителя группы полиуретанов использовали лак «Тисром» производства ООО «Краско». В качестве представителя группы полиолефинов - полиэтилен. В качестве фторполимеров использовали лак Ф-32Л производства ЗАО «Ост». Из поликарбонатов был использован материал торговой марки Makrolon. В качестве представителя кремнийорганических полимеров использовали поливинилтриметилсилан. Во всех указанных случаях достигался заявленный технический результат.

2. Заявляемый и описанный выше прибор, в котором молекулы связующего и/или упрочняющего слоя/слоев или части этих молекул преимущественно ориентированы параллельно или перпендикулярно или под углом относительно внешней поверхности прибора или поверхности композиционного материала или поверхности раздела соседнего слоя с гетерофазной структурой, при этом толщина слоя/каждого из слоев выбрана из интервала 1×10-8-0,20 мм.

Толщина каждого связующего и/или упрочняющего слоя зависит от материала, из которого выполнен слой, а также способа его получения и обработки. Практически показано, что для выполнения связывающих и упрочняющих поверхность функций с учетом применения упомянутых выше материалов достаточна толщина слоев в интервале 1×10-8-0,20 мм. При толщине ниже 1×10-8 мм связывающий и упрочняющий эффект не достигается, что выражается в отслоении функциональных слоев или снижении прочности при механических или химических воздействиях на прибор. При толщине выше 0,20 мм не происходит практического увеличения связующего и/или упрочняющего эффекта.

3. Заявляемый и описанный выше прибор, в котором, по крайней мере, один связующий и/или упрочняющий слой и/или, по крайней мере, один функциональный слой композиционного материала содержат в своем составе дисперсные модифицирующие добавки в количестве 0,1-35 объемн.%.

Дисперсные модифицирующие добавки способны значительно влиять на свойства матрицы, т.е. на физические и химические свойства слоя, в который они введены. В слои материала вводили частицы SiO2, ТiO2, СаСО3, CaSO4 размером 0,0001-0,005 мм. Практически показано, что при введении добавок в указанных пределах наблюдается увеличение прочности полимерной композиции без существенного ухудшения других физико-механических и технологических параметров материала.

4. Заявляемый и описанный выше прибор, а также приборы по любому из п.п.1-3, представляющий собой термометр для измерения температуры тела, в котором узел измерения и/или регулирования температуры представлен термометрической шкалой, а композиционный материал содержит, по крайней мере, один функциональный слой, обеспечивающий механическую прочность и/или обеспечивающий химическую стойкость, а также связующие слои, расположенные по границам раздела функциональных слоев, в том числе между функциональным слоем и внешней поверхностью прибора.

Данное исполнение прибора предназначено для медицинских нужд, а именно для измерения температуры тела. В данном исполнении прибор для приведения в исходное состояние измерения необходимо стряхивать. Кроме того, такие термометры подлежат периодической дезинфекции, поэтому необходима химическая стойкость материала к дезинфицирующим растворам. Заявленная модификация прибора отвечает данным требованиям.

5. Прибор по п.4, в котором композиционный материал имеет прочность на растяжение, изменяющуюся в интервале 10-80 МПа, относительное удлинение при разрыве, изменяющееся в интервале 1-700%, твердость по Шору (вдавливание), изменяющуюся в интервале 20A-80D.

Заявленные пределы свойств установлены опытным путем. При изготовлении композиционного материала со значениями прочности на растяжение, относительного удлинения при разрыве и твердости по Шору вне указанных пределов наблюдается снижение прочностных характеристик материала, приводящее к повышению вероятности попадания ртути в окружающую среду при разрушении прибора в результате механического воздействия.

6. Прибор по п.4, в котором композиционный материал или его внешний слой выполнен из материала на основе фторполимера или кремнийорганического соединения и имеет повышенную химическую стойкость к воде и дезинфицирующим растворам, содержащим окислители.

Термометры с одним функциональным слоем из полиуретана толщиной 0.15 мм и одним функциональным слоем из фторполимерного лака толщиной 0,05 мм, помещенные в 4% раствор хлорамина, показали устойчивость после 50 суток замачивания в растворе.

7. Прибор по п.4, в котором толщина композиционного материала на внешней поверхности прибора в зоне резервуара Sr составляет Sr=(1,25-3,00)S, где S, мм - средняя толщина композиционного материала по поверхности прибора.

Выбирали S в интервале 0,10-0,30 мм. При этом Sr варьировали в интервале 0,13-0,90 мм. Такой толщины композиционного материала достаточно для получения достаточной механической прочности и защиты от попадания ртути в окружающее пространство. Так при исполнении термометра с одним связующим слоем из полиуретана (с толщиной 0,005 мм) и одним функциональным слоем из поликарбоната при S=0,15 мм и Sr=0,19 мм и его падении с высоты 1,5 м на пол из керамической плитки разрушение наблюдается во всех случаях, а выделение ртути в окружающую среду в 12% случаев. В случае исполнения термометра при S=0,30 мм и Sr=0,90 мм и его падении с высоты 1,5 м разрушение наблюдается во всех случаях, а выделение ртути в окружающую среду не отмечается.

Заявляемые модификации изобретения являются техническими решениями, т.к. представляют собой решение задачи достижения заявленного технического результата путем создания прибора, состоящего из конструкционных элементов, технологически и конструктивно связанных между собой.

Все признаки заявляемых частных и развивающих технических решений являются конструкционными элементами, характеризующимися определенным исполнением и материалом. Совокупности этих признаков представляют собой устройства. Таким образом, заявляемые частные и развивающие технические решения относятся к объектам, охраняемым в качестве изобретения.

Заявляемые модификации изобретения являются промышленно применимыми, т.к. могут быть применены в медицине, лабораторной практике, промышленности, других сферах экономики, а также в домохозяйствах. Их применение и использование не вызывает никаких трудностей и может быть осуществлено любым человеком без специального обучения. При изготовлении и использовании данного прибора используются предметы и материалы, выпускаемые промышленностью и находящиеся в открытой продаже. Методами осуществления модификаций изобретения являются стеклодувные работы, штамповка, пайка стеклянных изделий, заполнение резервуаров жидкостью, градуирование, методы нанесения покрытий - напыление, окунание. Средствами осуществления являются обычные средства, применяемые в стекольной промышленности - стекловаренные печи, горелки, приспособления для выдува стеклоизделий, устройства для штамповки стеклоизделий.

Выполнение прибора для измерения и/или регулирования температуры проиллюстрировано на фигурах 1, 2:

фиг.1 - общий вид прибора;

фиг.2 - выполнение композиционного материала.

Прибор состоит из следующих конструктивных элементов (фиг.1): стеклянного корпуса 1, стеклянного резервуара 2 с ртутью 3 и с капилляром 4, узла измерения и/или регулирования температуры 5 и композиционного материала 6. При этом стеклянные корпус и резервуар выполнены заодно, резервуар является продолжением корпуса и отделен от корпуса перегородкой, из которой вытянут капилляр.

Композиционный материал 6 выполнен (фиг.2) на стеклянном корпусе 1 и состоит из связующих и/или упрочняющих слоев 7, а также функциональных слоев 8.

Осуществление изобретения происходит следующим образом. Из стеклянной трубки изготавливают корпус 1, стеклянный резервуар 2 и капилляр 4 и соединяют (спаивают) их. Из комплектующих изготавливают узел измерения и/или регулирования температуры 5, представляющий собой контактное устройство, реле или в простейшем случае термометрическую шкалу и помещают в корпус. Стеклянный резервуар и капилляр заполняют ртутью, после чего стеклянный корпус закрывают (запаивают). На полученный полуфабрикат методом окунания или напыления наносят связующий и/или упрочняющий слой 7 и функциональный слой 8. Операции нанесения слоев повторяют до получения заданной структуры композиционного материала 6.

Полученный таким образом прибор используют для измерения и регулирования температуры. Например, для регулирования температуры жидкости в лабораторной практике. Для этого прибор нижним концом, содержащим ртуть, помещают в нагреваемую жидкость, к контактам узла регулирования подсоединяют реле нагревательного прибора и осуществляют нагрев. При достижении заданной температуры столбик ртути замыкает контакт цепи, на реле подается соответствующий сигнал и нагрев прекращается.

Для измерения температуры тела используют приборы (термометры) с термометрической шкалой в качестве узла измерения и регулирования. В данном случае измерение температуры происходит путем размещения термометра на определенном участке тела. После измерения температуры тела термометр стряхивают для приведения в исходное для измерения состояние.

В обоих случаях приборы защищены от внешних механических воздействий композиционным материалом, расположенным на поверхности корпуса и резервуара прибора. Данный композиционный материал также предотвращает попадание ртути во внешнюю среду при разрушении прибора.

Из приведенного выше описания результатов проведенных экспериментов, примеров осуществления устройства следует, что достижение заявленного технического результата может быть обеспечено и обеспечивается только неразрывно взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленного устройства, отраженных в формуле изобретения.

1. Прибор для измерения и/или регулирования температуры, включающий стеклянный корпус, стеклянный резервуар с капилляром, содержащий ртуть в качестве термометрической жидкости, узел измерения и/или регулирования температуры, расположенный по внешней поверхности прибора или его части композиционный материал со слоистой и/или дисперсной структурой на основе, по крайней мере, одного полимера, который содержит N структурно организованных связующих и/или упрочняющих слоев, а также М функциональных слоев, обеспечивающих прочностные и/или физико-химические характеристики, при соблюдении условия 2M-1≤N≤3M+2, где М - выбранное целочисленное значение в интервале 1-8, при этом толщина композиционного материала и каждого из его слоев выполнена по внешней поверхности прибора равномерной или переменной, границы между смежными слоями имеют диффузную или гетерофазную структуру и светопропускание композиционного материала в зоне узла измерения и/или регулирования температуры находится в интервале 0,75-0,98.

2. Прибор по п.1, в котором каждый из слоев композиционного материала выполнен на основе полиметилметакрилата или полихлорвинила или полистирола или полимера, выбранного из группы: полиуретаны, полиолефины, фторполимеры, поликарбонаты, кремнийорганические полимеры, а также композиций на их основе.

3. Прибор по п.1, в котором молекулы связующего и/или упрочняющего слоя/слоев или части этих молекул преимущественно ориентированы параллельно или перпендикулярно или под углом относительно внешней поверхности прибора или поверхности композиционного материала или поверхности раздела соседнего слоя с гетерофазной структурой, при этом толщина слоя/каждого из слоев выбрана из интервала 1×10-8-0,20 мм.

4. Прибор по п.1, в котором, по крайней мере, один связующий и/или упрочняющий слой и/или, по крайней мере, один функциональный слой композиционного материала содержат в своем составе дисперсные модифицирующие добавки в количестве 0,1-35 об.%.

5. Прибор по любому из пп.1-4, представляющий собой термометр для измерения температуры тела, в котором узел измерения и/или регулирования температуры представлен термометрической шкалой, а композиционный материал содержит, по крайней мере, один функциональный слой, обеспечивающий механическую прочность и/или обеспечивающий химическую стойкость, а также связующие слои, расположенные по границам раздела функциональных слоев, в том числе между функциональным слоем и внешней поверхностью прибора.

6. Прибор по п.5, в котором композиционный материал имеет прочность на растяжение, изменяющуюся в интервале 10-80 МПа, относительное удлинение при разрыве, изменяющееся в интервале 1-700%, твердость по Шору (вдавливание), изменяющуюся в интервале 20A-80D.

7. Прибор по п.5, в котором композиционный материал или его внешний слой выполнен из материала на основе фторполимера или кремнийорганического соединения и имеет высокую химическую стойкость к воде и дезинфицирующим растворам, содержащим окислители.

8. Прибор по п.5, в котором толщина композиционного материала на внешней поверхности прибора в зоне резервуара Sr составляет Sr=(1,25-3,00)S, где S, мм - средняя толщина композиционного материала по поверхности прибора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сплавам на основе галлия. .

Термометр // 2123671
Изобретение относится к области медицины и может применяться для измерения температуры тела человека. .

Изобретение относится к приборостроению, медицинской и лабораторной технике и может быть использовано при производстве термометров и переработке термометров, находящихся в эксплуатации.

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии. .

Изобретение относится к области термометрии, конкретно к медицинским термометрам для измерения температуры в зоне действия радиочастотного электромагнитного поля, и предназначено, преимущественно, для контроля внутритканевой температуры в сеансах радиочастотной (ВЧ и СВЧ) гипертермии при лечении онкологических заболеваний.

Термометр // 1728676
Изобретение относится к приборам для измерения температуры. .

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть пользовано в медицине, ветеринарии, метеорологии, гидрологии и др. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Наверх