DE102021001137A1

DE102021001137A1 - Kassette sowie Probennehmer zur Probenahme von Proben eines flüssigen Metalls

Info

Publication number: DE102021001137A1
Application number: DE102021001137.6A
Authority: DE
Inventors: Harald Fischer
Original assignee: Minkon GmbH
Current assignee: Minkon GmbH
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2022-09-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kassette für einen Probennehmer zur Probenahme von Proben eines flüssigen Metalls, wobei die Kassette ein Oberteil und ein Unterteil aufweist, wobei das Oberteil eine dem Unterteil zugewandte Unterseite aufweist und das Unterteil eine dem Oberteil zugewandte Oberseite aufweist, sowie einen Einlasskanal, über den flüssiges Metall in die Kassette eintreten kann, und eine Probenkammer, in der das flüssige Metall zur Bildung der Probe gesammelt werden soll, wobei der Einlasskanal in die Probenkammer mündet, wobei ein Formkörper gänzlich oder zumindest teilweise in der Probenkammer angeordnet ist, wobei der Formkörper innerhalb der Probenkammer eine Außenoberfläche aufweist, wobei ein Teil der Außenoberfläche des Formkörpers beabstandet zu den nach innen weisenden, die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils und des Unterteils angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kassette für einen Probennehmer zur Probenahme von Proben eines flüssigen Metalls. Ebenso betrifft die Erfindung einen Probennehmer zur Probenahme von Proben eines flüssigen Metalls. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Probennehmers.
Aus EP 3 336 512 B1 ist ein Direktanalyseprobennehmer bekannt. Die dort als „sample chamber assembly“ bezeichnete Kassette weist ein dort als „cover plate“ bezeichnetes Oberteil und ein dort als „housing“ bezeichnetes Unterteil auf. Das Oberteil weist eine dem Unterteil zugewandte Unterseite auf, die in der 5 der EP 3 336 512 B1 mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet wird. Das Unterteil weist eine dem Oberteil zu gewandte Oberseite auf. Die in der 4 der EP 3 336 512 B1 mit dem Bezugszeichen 40 versehene Fläche ist Teil der dem Oberteil zugewandten Oberseite des Unterteils. Bei der aus EP 3 336 512 B1 gezeigten Ausführungsform liegt das Oberteil mit seiner Unterseite an der Oberseite des Unterteils an. Bei der aus EP 3 336 512 B1 beschriebenen Bauform ist ein dort als „first opening 20“ beschriebener Einlasskanal vorgesehen. Ferner weist die aus EP 3 336 512 B1 bekannte Bauform eine dort als „sample cavity“ bezeichnete Probenkammer auf, in der das flüssige Metalle zur Bildung der Probe gesammelt werden soll, wobei der Einlasskanal („first opening 20“) in der Probenkammer („sample cavity“; vgl. 4 der EP 3 336 512 B1 ) mündet.
Bei der aus EP 3 336 512 B1 bekannten Bauform führt der Einlasskanal durch das Unterteil der Kassette. Das dort als Deckel ausgebildete Oberteil schließt die im Unterteil ausgeführte Probenkammer von oben ab.
Bei dem in EP 3 336 512 B1 beschriebenen Vorgehen zur Entnahme der Probe ist es vorgesehen, dass das flüssige Metall derart in der Kassette erstarrt, dass es sich unlösbar mit dem Unterteil der Kassette verbindet (vgl. [0072] der EP 3 336 512 B1 ).
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kassette für einen Probennehmer zur Probenahme von Proben eines flüssigen Metalls sowie einen eine solche Kassette aufweisenden Probennehmer vorzuschlagen, mit der eine Probe erzeugt werden kann, die im Vergleich zum Stand der Technik schneller und/oder genauer analysiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Kassette gemäß Anspruch 1 oder 4 sowie den Probennehmer gemäß Anspruch 10 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 12 und die Verwendung gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der hier nachfolgenden Beschreibung wiedergegeben.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, einen Formkörper gänzlich oder zumindest teilweise in der Probenkammer anzuordnen, wobei der Formkörper innerhalb der Probenkammer eine Außenoberfläche aufweist, wobei ein Teil der Außenoberfläche des Formkörpers beabstandet zu den nach innen weisenden, die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils und des Unterteils angeordnet ist. Der Formkörper kann dazu beitragen, die zu erzeugende Probe dadurch rascher und/oder besser einer Analyse zuführen zu können, dass die Probe der Kassette rascher entnommen werden kann.
Der Formkörper reduziert das Volumen der Probenkammer. Dadurch wird es möglich, in der Probenkammer das flüssige Metall zu einer Probe erstarren zu lassen, deren äußere Form bestimmten Vorgaben entspricht. Beispielsweise kann ein Interesse daran bestehen, dass die Probe einen Oberflächenabschnitt aufweist, der eine bestimmte Form und/oder eine bestimmte Größe aufweist, um an diesem Oberflächenabschnitt Untersuchungen der Probe, beispielsweise mit einem Spektrometer durchzuführen. Gerade bei solchen Untersuchungen - aber auch in anderen Anwendungsgebieten - haben sich teilweise innerhalb der Unternehmen Standards herausgebildet, welche geometrische Form Proben haben sollen, damit sie in den unternehmensinternen Laboren untersucht werden können. Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, die Probe bezüglich ihrer äußeren Geometrien groß zu machen, das Volumen des in der Probe enthaltenen erstarrten Metalls jedoch durch das Vorhandensein des Formkörpers zu reduzieren. Durch die Volumenreduktion muss weniger flüssiges Metall erstarren, wodurch die Probe selbst rascher gebildet wird.
Das Vorhandensein des Formkörpers in der Probenkammer kann ferner dazu genutzt werden, die Erstarrung des flüssigen Metalls zu beeinflussen, insbesondere auch hinsichtlich der Bildung bestimmter Phasen bzw. Metallgitter. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Formkörper nicht dazu eingesetzt wird, Wärme aus dem Inneren des flüssigen Metalls abzutransportieren. In einer solchen Ausführungsform wird die Wärme primär über den Kontakt des flüssigen Metalls mit den die Probenkammer begrenzenden Objekten, also insbesondere über den Kontakt mit den die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils und des Unterteils abtransportiert. In alternativen Ausführungsformen wird der Formkörper dazu genutzt, Wärme aus der Mitte der Probenkammer aufzunehmen und abzutransportieren, beispielsweise dadurch, dass Elemente des Formkörpers in Kontakt mit dem Oberteil oder dem Unterteil sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird durch den Formkörper ein schmaler Spalt zwischen der Außenoberfläche des Formkörpers und den nach innen weisenden, die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils und des Unterteils gebildet, wobei es vorgesehen ist, dass das flüssige Metall in diesen schmalen Spalt eindringt und dort erstarrt. Dadurch wird es möglich, eine Probe mit einer verhältnismäßig großen Oberfläche, die für eine Analyse hinreichend groß ist, zu erzeugen, während zugleich die zu erstarrende Masse durch das Vorhandensein des Formkörpers und das durch den Formkörper reduzierte Volumen der Probenkammer verringert wird und dadurch ein rascheres Erstarren der Masse möglich wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dieser Spalt nur durch die Elemente überbrückt, die benötigt werden, um den Formkörper in seiner Position in der Probenkammer zu halten, beispielsweise Standbeine.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Formkörper lose in die Probenkammer eingelegt. Beispielsweise weist der Formkörper Standbeine auf, mit denen er sich an den nach innen weisenden, die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils und des Unterteils abstützen kann. Dabei liegen die Standbeine in einer bevorzugten Ausführungsform nur an den Oberflächen des Oberteils und des Unterteils an und sind nicht mit diesen verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Formkörper gänzlich in der Probenkammer. Dadurch lässt sich der Formkörper gut aus der Probenkammer entnehmen. Diese Bauform kann auch dazu genutzt werden, die bevorzugte Ausführungsform zu realisieren, bei der möglichst wenig Wärme über den Formkörper aus dem Inneren des flüssigen Metalls abgeführt wird. Ist der Formkörper gemäß der bevorzugten Ausführungsform gänzlich in der Probenkammer angeordnet, ergibt sich eine Möglichkeit der Wärmeübergabe von dem Formkörper an das Oberteil oder das Unterteil nur über die Elemente, beispielsweise Standbeine, die benötigt werden, um den Formkörper in seiner losen Lage in der Probenkammer zu halten. Diese Elemente können jedoch in ihren Querschnitten so schmal gewählt werden, dass nur wenig Wärme über diese Elemente an das Oberteil oder das Unterteil übertragen wird.
In einer alternativen Ausführungsform ragt der Formkörper nur zum Teil in die Probenkammer und ragt mit dem anderen Teil in eine Tasche in dem Oberteil oder in eine Tasche in dem Unterteil oder eine teilweise in dem Oberteil und teilweise in dem Unterteil gebildete Tasche. Diese alternative Ausführungsform kann - je nach Ausführung der Tasche - die Entnahme des Formkörpers im Verhältnis zu einer Ausführungsform, bei der der Formkörper gänzlich in der Probenkammer angeordnet ist, erschweren. Aber durch das Halten eines Endes des Formkörpers in einer Tasche des Unterteils und/oder des Oberteils kann die Übergabe von Wärme an das Unterteil und/oder das Oberteil verbessert werden, wenn dies in einer bevorzugten Ausführungsform gewünscht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Formkörper solide. Insbesondere bevorzugt sind keine Kühlmittelkanäle in dem Formkörper angeordnet. Der Formkörper wird vorzugsweise nicht von einem Kühlmittel durchströmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Formkörper als Hohlkörper ausgeführt. Insbesondere bevorzugt kann der Hohlkörper eine geschlossene Ausnehmung in seinem Inneren aufweisen. Daduch kann das Gewicht des Hohlkörpers weiter reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Formkörper einen Grundkörper auf. Vorzugsweise befindet sich der Großteil der Masse des Formkörpers in dem Grundkörper. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Abstandhalter an dem Grundkörper vorgesehen, die von dem Grundkörper fortweisen und dazu geeignet sind, den Grundkörper beabstandet von den die Probenkammer begrenzenden Oberflächen zu halten.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper eine Oberseite auf, die dem Oberteil zugewandt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind an der Oberseite des Grundkörpers Abstandhalter vorgesehen, die von der Oberseite des Grundkörpers fortweisen und dazu geeignet sind, den Grundkörper beabstandet von der die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils zu halten.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper eine Unterseite auf, die dem Unterteil zugewandt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind an der Unterseite des Grundkörpers Abstandhalter vorgesehen, die von der Unterseite des Grundkörpers fortweisen und dazu geeignet sind, den Grundkörper beabstandet von der die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Unterteils zu halten.
Die Abstandhalter können einstückig mit dem Grundkörper ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Formkörper mit dem Grundkörper und den Abstandhaltern ein Gussstück sein oder ein Körper, der durch ein spanabhebendes Verfahren aus einem Halbzeug hergestellt wurde.
Die Abstandhalter können separat zum Grundkörper ausgeführte Elemente sein, die mit dem Grundkörper verbunden werden. Beispielsweise können die Abstandhalter Teil einer Klammer sein, die den Grundkörper teilweise umgreift und sich an diesem durch Klammerung hält. Ebenso können die Abstandhalter Standfüße sein, die von einer Stützplatte abstehen, wobei die Stützplatte an einer Oberfläche des Grundkörpers anliegt. An der Stützplatte können in Richtung auf den Grundkörper weisende Vorsprünge vorgesehen sein, die seitliche Verschiebungen zwischen Grundkörper und Stützplatte verhindern.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Grundkörper scheibenförmig, insbesondere kreisscheibenförmig, oder als Rechteck oder als Kugel oder als Ellipsoid ausgeführt, wobei insbesondere bei der Bauform als Scheibe oder Rechteck die Ränder und Kanten abgerundet oder angefast sein können.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abstandhalter Standbeine. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Standbeine an den jeweils zueinander entferntesten Punkten des Formkörpers angeordnet. Dadurch lässt sich zwischen den Standbeinen ein besonders großer zusammenhängender Abschnitt der Probe erzeugen, der sich für eine Analyse besonders gut eignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper eine Oberseite auf, die dem Oberteil zugewandt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind an der Oberseite des Grundkörpers Abstandhalter vorgesehen, die von der Oberseite des Grundkörpers fortweisen und dazu geeignet sind, den Grundkörper beabstandet von der die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abstandhalter als Standbeine ausgeführt, wobei insbesondere bevorzugt mindestens 3, vorzugsweise 3 oder 4 Standbeine vorgesehen sind, die von der Oberseite des Grundkörpers fortweisen und dazu geeignet sind, den Grundkörper beabstandet von der die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils zu halten. Diese Standbeine können einstückig mit dem Grundkörper ausgeführt sein oder aber auch als Teile eines eigenständigen Elements ausgeführt sein, wie beispielsweise als Teile einer Klammer oder von einer Stützplatte abstehend ausgeführte Teile sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper eine Unterseite auf, die dem Unterteil zugewandt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind an der Unterseite des Grundkörpers Abstandhalter vorgesehen, die von der Unterseite des Grundkörpers fortweisen und dazu geeignet sind, den Grundkörper beabstandet von der die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Unterteils zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abstandhalter als Standbeine ausgeführt, wobei insbesondere bevorzugt mindestens 3, vorzugsweise 3 oder 4 Standbeine vorgesehen sind, die von der Unterseite des Grundkörpers fortweisen und dazu geeignet sind, den Grundkörper beabstandet von der die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Unterteils zu halten. Diese Standbeine können einstückig mit dem Grundkörper ausgeführt sein, oder aber auch als Teile eines eigenständigen Elements ausgeführt sein, wie beispielsweise Teile einer Klammer oder von einer Stützplatte abstehende Teile sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Abstandhalter schräg zum Oberteil und/oder schräg zum Unterteil, so dass die Abstandhalter den Grundkörper sowohl in Richtung auf das Oberteil und/oder in Richtung auf das Unterteil von den die Probenkammer begrenzenden Oberflächen beabstandet halten können, aber auch seitwärts beabstandet von Begrenzungswänden der Ausnehmung halten können.
Die Erfindung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung (Anspruch 1) sieht vor, dass der Formkörper innerhalb der Probenkammer eine Außenoberfläche aufweist, wobei ein Teil der Außenoberfläche des Formkörpers beabstandet zu den nach innen weisenden, die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils und des Unterteils angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehr als 50%, insbesondere mehr als 75%, insbesondere mehr als 80%, insbesondere mehr als 85%, insbesondere mehr als 90%, insbesondere mehr als 95%, der Außenoberfläche des Formkörpers beabstandet zu den nach innen weisenden, die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils und des Unterteils angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform stehen nur die Enden von Abstandselementen eines einen Grundkörper und Abstandselemente aufweisenden Formkörpers im Kontakt mit den nach innen weisenden, die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils und des Unterteils.
Ergänzend oder alternativ geht die Erfindung von dem weiteren Grundgedanken aus, die durch die Kassette (nachstehend teilweise auch „cartridge“ genannt) zu erzeugende Probe dadurch rascher und/oder besser einer Analyse zuführen zu können, dass die Probe der Kassette rascher entnommen werden kann. Das wird zum einen dadurch erreicht, dass die Probe in der erfindungsgemäßen Kassette rascher erstarren kann, als dies in Kassetten des Standes der Technik möglich ist. Ferner wird dies dadurch erreicht, dass die Kassette derart ausgeführt ist, dass sich die erstarrte Probe gut aus der Kassette lösen lässt. Das durch die Erfindung ermöglichte rasche Abkühlen der Schmelze kann auch dazu führen, dass sich an den Grenzflächen der Probe zur Cartridge eine besonders homogene Gefüge- und/oder Oberflächenstruktur einstellt. Dies wirkt sich positiv auf die Analysegenauigkeit aus. Beispielsweise kann in besonders bevorzugter Anwendung der Erfindung darauf verzichtet werden, die Oberflächen der Probe vor der Analyse zeitaufwändig mechanisch zu präparieren.
Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, den Einlasskanal so auszuführen, dass er durch eine Begrenzungswand begrenzt wird, wobei die Begrenzungswand einen oberen Wandabschnitt aufweist, der durch eine Oberfläche des Oberteils gebildet wird, und die Begrenzungswand einen unteren Wandabschnitt aufweist, der durch eine Oberfläche des Unterteils gebildet wird. Dadurch wird eine gute Teilbarkeit der Kassette geschaffen, bei der die Probe auch im Bereich des Einlasskanals derart getrennt wird, dass ein unmittelbarer Zugriff auf die Teile der Probe, die im Einlasskanal erstarrt sind bzw. ein unmittelbarer Zugriff auf ein in dem Einlasskanal befindliches Einlassröhrchen möglich wird. Dies kann dazu dienen, die Entnahmemöglichkeit der Probe zu verbessern.
In einer bevorzugten Ausführungsform grenzen der oberen Wandabschnitt und der untere Wandabschnitt zur Bildung der Begrenzungswand unmittelbar aneinander. Diese Ausführung des Einlasskanals bewirkt, dass bei einem Abnehmen des Oberteils vom Unterteil der Einlasskanal den oberen Teil seiner Begrenzungswand verliert und somit nach oben offenliegt. Damit kommen Teile des Metalls, die möglicherweise in dem Einlasskanal erstarrt sind, in den Zugriff des Betreibers. Ferner begünstigt diese Konstruktion den Einsatz eines Einlassröhrchens, das in dem Einlasskanal angeordnet werden kann. Insbesondere wird es möglich, ein derart in dem Einlasskanal angeordnetes Einlassröhrchen nach dem Abnehmen des Oberteils vom Unterteil nach oben aus dem Einlasskanal herauszunehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Probenkammer durch eine sich von einer oberen Ausnehmungsöffnung in der Unterseite in das Oberteil erstreckenden oberen Ausnehmung und durch eine sich von einer unteren Ausnehmungsöffnung in der Oberseite in das Unterteil erstreckenden unteren Ausnehmung gebildet wird, wobei die obere Ausnehmungsöffnung und die untere Ausnehmungsöffnung sich zumindest teilweise überlappen, vorzugsweise miteinander fluchten. Das Volumen der Probenkammer wird bei dieser Ausführungsform somit durch mindestens zwei Teilvolumen gebildet, nämlich durch das Volumen der oberen Ausnehmung und durch das Volumen der unteren Ausnehmung. Ist bei der EP 3 336 512 B1 das Gesamtvolumen der Probenkammer in dem Unterteil ausgeführt, ist es bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Probenkammer sich in das Oberteil und in das Unterteil erstreckt. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die obere Ausnehmung ein Volumen hat, das zumindest der Hälfte des Volumens der unteren Ausnehmung entspricht. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein wesentlicher Teil der Probenkammer in dem Oberteil vorgesehen ist. Wird nun das Oberteil von dem Unterteil getrennt, so gelangt zumindest der Teil des in der Probenkammer erstarrten Metalls in unmittelbaren Zugriff des Bedieners, der sich in der oberen Ausnehmung befand und in der oberen Ausnehmung erstarrt ist.
Dadurch, dass die obere Ausnehmungsöffnung und die untere Ausnehmungsöffnung sich zumindest teilweise überlappen, vorzugweise miteinander fluchten, wird mit der erfindungsgemäßen Kassette eine einstückige Probe erzeugt, bei der ein Teil aus der oberen Ausnehmung und deren andere Teil aus der unteren Ausnehmung stammt.
Die Erfindung richtet sich auf eine Kassette für einen Probennehmer zur Probenahme von Proben eines flüssigen Metalls. Die Kassette ist dafür gedacht, dass die zu entnehmende Probe in ihr erzeugt wird, nämlich dass das flüssige Metall in die Kassette eintritt und dort erstarrt.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kassette ist insbesondere bevorzugt ein eigenständig handhabbarer Körper. Wie im Kontext des erfindungsgemäßen Probennehmers im Detail ausgeführt wird, weisen Probennehmer in der Regel eine Sonde, beispielsweise ein Papprohr auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kassette an einem Ende der Sonde und zumindest teilweise in der Sonde angeordnet ist. Dabei sind Ausführungsformen denkbar, bei denen zumindest einige Teile der erfindungsgemäßen Kassette als einstückige Teile der Sonde ausgeführt werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Unterteil der Kassette einstückig mit der Sonde gebildet wird. Insbesondere bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Kassette ein eigenständig handhabbares Teil ist, das auch von der Sonde getrennt werden kann.
Die Kassette weist ein Oberteil und ein Unterteil auf. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Oberteil und Unterteil so ausgeführt, dass sich bei zusammengesetzter Kassette, also wenn das Oberteil an das Unterteil angesetzt ist, ein lang gestreckter, im Querschnitt senkrecht zur Längsachse polygoner Körper ergibt. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Kassette bei zusammengesetztem Oberteil und Unterteil im Querschnitt senkrecht zur Längsachse einen kreisförmigen, elliptischen, rechteckigen oder mehreckigen, beispielsweise sechseckigen oder achteckigen Querschnitt. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die zusammengesetzte Kassette gesamthaft im Wesentlichen zylinderförmig ist. Bei der weiteren Gestaltung des Oberteils bzw. bei der weiteren Gestaltung des Unterteils können auch sich funktional ergebende Notwendigkeiten der die Kassette umgebenden weiteren Bauteile des Probennehmers berücksichtigt werden. Weist der Probennehmer beispielsweise eine rohrförmige Sonde auf, in dessen Inneren die Kassette angeordnet werden soll, so kann die äußere Form des Oberteils und/oder die äußere Form des Unterteils so gewählt werden, dass sich die Kassette gut in die rohrförmige Sonde einbringen lässt.
Eine im Querschnitt zur Längsachse polygone, vorzugsweise im Querschnitt zur Längsachse sechseckige oder achteckige Kassette bietet in den Ausführungsformen, in denen der Probennehmer eine als Papprohr ausgeführte Sonde aufweist, besondere Vorteile. Zum einen können die sich aus dem polygonen Querschnitt im Unterschied zu einem zylindrischen Querschnitt ergebenden Kanten dazu genutzt werden, ein Klemmen und/oder eine Verdrehsicherung der Kassette im Papprohr zu verbessern. Zum anderen kann der Kontakt zwischen den Kanten und dem Papprohr als gezielter Ort des Wärmeübergangs genutzt werden. In manchen Ausführungsformen brennt sich die Kassette mit ihren Kanten regelrecht in die Innenoberfläche des Papprohrs ein, wenn das flüssige Metall in die Kassette eintritt und damit Wärme in die Kassette einbringt.
Erfindungsgemäß weist das Oberteil eine dem Unterteil zugewandte Unterseite auf. Das Unterteil wiederum weist eine dem Oberteil zugewandte Oberseite auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Oberteil mit seiner Unterseite an der Oberseite des Unterteils an. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Unterseite des Oberteils einen ebenen Abschnitt auf. In einer bevorzugten Ausführungsform umgibt der ebene Abschnitt der Unterseite des Oberteils die obere Ausnehmungsöffnung. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Oberseite des Unterteils einen ebenen Abschnitt auf. In einer bevorzugten Ausführungsform umgibt der ebene Abschnitt der Oberseite des Unterteils die untere Ausnehmungsöffnung. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Unterseite Vorsprünge aufweist oder stufig ausgeführt ist, ebenso wie Ausführungsformen denkbar sind, bei denen die Oberseite des Unterteils Vorsprünge aufweist bzw. stufig ausgeführt ist. Derartige Gestaltungsmerkmale können dafür verwendet werden, das Oberteil und das Unterteil gut relativ zueinander anzuordnen, insbesondere zu verhindern, dass sich das Oberteil relativ zum Unterteil bewegt, beispielsweise verschiebt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Unterseite und/oder die Oberseite mehrheitlich, vorzugsweise überwiegend, vorzugsweise gänzlich eben ausgeführt, um eine klare Trennebene in dem Oberteil und dem Unterteil zu definieren, also eine klare Ebene zu definieren, an der das Oberteil von dem Unterteil getrennt wird. Außerdem lassen sich das Oberteil und das Unterteil leichter herstellen, wenn die Unterseite bzw. die Oberseite mehrheitlich eben ausgeführt sind. Dadurch kann das Einarbeiten von Hinterschneidungen, Stufen oder Absätzen vermieden bzw. reduziert werden.
Alternativ zu einer Ausführungsform, bei der das Oberteil mit seiner Unterseite an der Oberseite des Unterteils anliegt, ist es bei einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform möglich, zwischen dem Oberteil und dem Unterteil ein Zwischenstück, vorzugsweise ein Zwischenstück mit einem Loch vorzusehen. Die Kassette wäre dann ein Sandwich aus Oberteil, Zwischenstück, Unterteil. In einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Zwischenstück ein Loch ausgeführt, das an der dem Oberteil zugewandten Seite des Zwischenstücks mit der oberen Ausnehmungsöffnung teilweise überlappt, vorzugsweise fluchtet, und an der dem Unterteil zugewandten Seite des Zwischenstücks mit der unteren Ausnehmungsöffnung teilweise überlappt, vorzugsweise fluchtet. Insbesondere bevorzugt weist das Zwischenstück eine weitere Ausnehmung auf, deren sie begrenzenden Oberflächen des Zwischenstücks Teil der den Einlasskanal begrenzenden Begrenzungswand sind.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Oberteil ohne obere Ausnehmungsöffnung ausgeführt und das Unterteil ohne untere Ausnehmungsöffnung, wobei zwischen dem Oberteil und dem Unterteil ein Zwischenstück angeordnet ist, das ein Loch aufweist. Die Probenkammer wird durch das Loch gebildet und oben durch die Unterseite des Oberteils und unten durch die Oberseite des Unterteils begrenzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann beim Zusammenfügen der Kassette zwischen dem Oberteil und dem Unterteil bzw. zwischen dem Oberteil und dem Zwischenteil und zwischen dem Zwischenteil und dem Unterteil ein Klebstoff, ein Zement oder eine Dichtung angeordnet werden. Der Klebstoff muss nicht zwingend die Einsatztemperaturen des Probennehmers aushalten, sondern kann allein dazu eingesetzt werden, die Kassette zusammenzuhalten, wenn die Kassette in eine Ausnehmung einer Sonde, bspw. in ein Papprohr, eingeschoben wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Klammer vorgesehen, die das Oberteil und das Unterteil umklammert und zusammenhält.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen einige, insbesondere die Mehrzahl der, vorzugsweise alle Oberflächen des Oberteils und des Unterteils und soweit vorhanden des Zwischenstücks, die mit anderen Oberflächen der Kassette in Kontakt stehen, eine geringe Oberflächenrauhigkeit auf, vorzugsweise einen Mittenrauwert Ra von weniger als 1,0 µm. Je geringer die Oberflächenrauhigkeit, desto besser der Wärmeübertrag von dem einen Bauteil der Kassette zu einem anderen Bauteil der Kassette.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen einige, insbesondere die Mehrzahl der, vorzugsweise alle ebenen Oberflächen der Oberseite und der Unterseite und soweit vorhanden des Zwischenstücks eine Planheit von weniger als 0,1 mm, vorzugsweise von weniger als 0,06mm auf.
Die erfindungsgemäße Kassette weist einen Einlasskanal auf, über den das flüssige Metall in die Kassette eintreten kann. Der Einlasskanal erstreckt sich insbesondere bevorzugt entlang einer Einlasskanalachse. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Einlasskanal zumindest entlang seiner überwiegenden Länge (zumindest entlang 75% seiner Länge) einen konstanten Querschnitt. Das vereinfacht das Einsetzen eines Einlassröhrchens.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist am Übergang vom Einlasskanal zur Probenkammer also am Probenkammer-seitigen Ende des Einlasskanals eine Stufe vorgesehen. Eine solche Stufe kann dazu verwendet werden, ein Einlassröhrchen, das in einer bevorzugten Ausführungsform in dem Einlasskanal angeordnet wird, gut zu positionieren. Das Einlassröhrchen kann soweit in den Einlasskanal eingeschoben werden, bis sein Ende an der Stufe des Einlasskanals anliegt.
Die erfindungsgemäße Kassette weist eine Probenkammer auf, in der das flüssige Metall zur Bildung der Probe gesammelt werden soll, wobei der Einlasskanal in die Probenkammer mündet.
Der Einlasskanal wird durch eine Begrenzungswand begrenzt. Der Einlasskanal ist mithin alles, was sich innerhalb der Begrenzungswand befindet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Begrenzungswand einen oberen Wandabschnitt und einen unteren Wandabschnitt aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Begrenzungswand aus dem oberen Wandabschnitt und dem unteren Wandabschnitt, was gleichbedeutend damit ist, dass der oberen Wandabschnitt unmittelbar an den unteren Wandabschnitt angrenzt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der obere Wandabschnitt durch eine Oberfläche des Oberteils gebildet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche des Oberteils, die den oberen Wandabschnitt bildet, ein Abschnitt der Innenoberfläche eines Hohlzylinders, vorzugsweise die Hälfte der Innenoberfläche des Hohlzylinders, also die Innenoberfläche, die sich ergibt, wenn man einen Hohlzylinder entlang einer Ebene, die die Längsachse des Hohlzylinders enthält, schneidet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der untere Wandabschnitt durch eine Oberfläche des Unterteils gebildet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche des Unterteils, die den unteren Wandabschnitt bildet, ein Abschnitt der Innenoberfläche eines Hohlzylinders, vorzugsweise die Hälfte der Innenoberfläche des Hohlzylinders, also die Innenoberfläche, die sich ergibt, wenn man einen Hohlzylinder entlang einer Ebene, die die Längsachse des Hohlzylinders enthält, schneidet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Probenkammer zumindest durch ein erstes Volumen gebildet, das das Volumen der oberen Ausnehmung im Oberteil ist, und durch ein zweites Volumen gebildet, das das Volumen der unteren Ausnehmung im Unterteil ist. Das Volumen der Probenkammer kann bei Ausführungsformen, bei denen ein Zwischenstück vorgesehen ist, ferner durch ein drittes Volumen komplettiert werden und würde sich dann aus dem ersten Volumen, das das Volumen der oberen Ausnehmung im Oberteil ist, und dem zweiten Volumen, das das Volumen der unteren Ausnehmung im Unterteil ist, und dem dritten Volumen, das in dem Zwischenstück, beispielsweise in einem Durchgangsloch des Zwischenstücks, gebildet wird, ergeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist kein Zwischenstück vorgesehen, so dass die Probenkammer durch ein erstes Volumen, das das Volumen der oberen Ausnehmung im Oberteil ist, und durch ein zweites Volumen gebildet, das das Volumen der unteren Ausnehmung im Unterteil ist.
Die obere Ausnehmung erstreckt sich von der Unterseite in das Oberteil. In der Unterseite des Oberteils ist eine obere Ausnehmungsöffnung vorgesehen. Diese obere Ausnehmungsöffnung bildet das Unterseiten-seitige Ende der oberen Ausnehmung. Die obere Ausnehmung erstreckt sich von der oberen Ausnehmungsöffnung der Unterseite in das Oberteil.
Die untere Ausnehmung erstreckt sich von der Oberseite in das Unterteil. In der Oberseite des Unterteils ist eine untere Ausnehmungsöffnung vorgesehen. Diese untere Ausnehmungsöffnung bildet das Oberseiten-seitige Ende der unteren Ausnehmung. Die untere Ausnehmung erstreckt sich von der unteren Ausnehmungsöffnung der Oberseite in das Unterteil.
Die obere Ausnehmungsöffnung und die untere Ausnehmungsöffnung überlappen sich zumindest teilweise. Insbesondere bevorzugt sind die obere Ausnehmungsöffnung und die untere Ausnehmungsöffnung miteinander fluchtend ausgeführt. Dadurch kann bewirkt werden, dass durch die obere Ausnehmung und die untere Ausnehmung eine durchgängige Probenkammer gebildet wird. Je mehr die obere Ausnehmungsöffnung mit der unteren Ausnehmungsöffnung überlappt, desto mehr kann sich das in die Probenkammer eintretende flüssige Metall ohne Strömungshindernisse in der Probenkammer verteilen. Außerdem wird durch eine fluchtend mit der unteren Ausnehmungsöffnung ausgeführte obere Ausnehmungsöffnung mit der erfindungsgemäßen Kassette ein Probenkörper bildet, der zumindest am Übergang der unteren Ausnehmung zur oberen Ausnehmung keine Stufenkante aufweist. Je durchgängiger, gleichmäßiger die geometrische Form der Probenkammer ist, desto leichter lässt sich die erstarrte Probe aus der Probenkammer entnehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die obere Ausnehmung ein Volumen, das zumindest der Hälfte des Volumens der unteren Ausnehmung entspricht. Bei dieser Ausführungsform soll ein wesentlicher Teil der Proben durch das Volumen gebildet werden, das im Wege der oberen Ausnehmung im Oberteil bereitgestellt wird. Diese Ausführungsform wendet sich insbesondere von einer Ausführungsform, wie sie aus EP 3 336 512 B1 bekannt ist, ab, wo dem Oberteil die Funktion eines Deckels zukommt und die Probenkammer gesamthaft in dem Unterteil ausgeführt ist. Diese hier beschriebene Ausführungsform macht sich zu Nutze, dass die so gebildete Probenkammer beim Trennen des Oberteils vom Unterteil ein Bereich der erstarrten Probe freigibt, der deutlich über das Unterteil herausragt, nämlich der Teil der erstarrten Probe, der in der oberen Ausnehmung erstarrt ist. Dieser deutlich über das Unterteil vorstehende Teil der erstarrten Probe kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Proben aus dem Unterteil zu entnehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die obere Ausnehmung ein Volumen, das zumindest 75%, insbesondere bevorzugt zumindest 80%, insbesondere bevorzugt zumindest 85%, insbesondere bevorzugt zumindest 90% des Volumens der unteren Ausnehmung entspricht. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform haben die obere Ausnehmung und die untere Ausnehmung im Wesentlichen das gleiche Volumen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die obere Ausnehmung durch eine umlaufende Begrenzungswand seitlich begrenzt, wobei sich die Begrenzungswand in einem Winkel zwischen 75° und 105°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel zwischen 80° und 100°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel zwischen 85° und 95°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel von 90° zu einem ebenen Abschnitt der Unterseite erstreckt. Die derartig ausgeführte umlaufende Begrenzungswand vereinfacht die Entnahme der erstarrten Probe aus der Probenkammer. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die obere Ausnehmung seitlich durch die umlaufende Begrenzungswand sowie durch die untere Ausnehmungsöffnung einerseits und eine der unteren Ausnehmungsöffnung gegenüberliegende Grundfläche andererseits begrenzt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Grundfläche eben ausgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die untere Ausnehmung durch eine umlaufende Begrenzungswand seitlich begrenzt, wobei sich die Begrenzungswand in einem Winkel zwischen 75° und 105°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel zwischen 80° und 100°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel zwischen 85° und 95°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel von 90° zu einem ebenen Abschnitt der Oberseite erstreckt. Die derartig ausgeführte umlaufende Begrenzungswand vereinfacht die Entnahme der erstarrten Probe aus der Probenkammer. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die untere Ausnehmung seitlich durch die umlaufende Begrenzungswand sowie durch die obere Ausnehmungsöffnung einerseits und eine der oberen Ausnehmungsöffnung gegenüberliegende Grundfläche andererseits begrenzt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Grundfläche eben ausgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die die obere Ausnehmung begrenzende umlaufende Begrenzungswand spiegelsymmetrisch zu der die untere Ausnehmung begrenzenden umlaufenden Begrenzungswand bezüglich einer Ebene, die den ebenen Abschnitt der Unterseite und den an dem ebenen Abschnitt der Unterseite anliegenden ebenen Abschnitt der Oberseite enthält, ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Oberteil spiegelsymmetrisch zum Unterteil bezüglich einer Ebene, die den ebenen Abschnitt der Unterseite und den an dem ebenen Abschnitt der Unterseite anliegenden ebenen Abschnitt der Oberseite enthält, ausgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die obere Ausnehmung in einem Querschnitt parallel zu einem ebenen Abschnitt der Unterseite eine Form auf, wie sie sich ergibt, wenn man an ein Rechteck an einem ersten Ende einen Kreisabschnitt ansetzt und an ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegendes Ende des Rechtecks ebenfalls einen Kreisabschnitt ansetzt. Passfedern haben in bestimmten Ausführungsformen eine derartige Form.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die untere Ausnehmung in einem Querschnitt parallel zu einem ebenen Abschnitt der Oberseite eine Form auf, wie sie sich ergibt, wenn man an ein Rechteck an einem ersten Ende einen Kreisabschnitt ansetzt und an ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegendes Ende des Rechtecks ebenfalls einen Kreisabschnitt ansetzt. Passfedern haben in bestimmten Ausführungsformen eine derartige Form.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die obere Ausnehmung in einem Querschnitt parallel zu einem ebenen Abschnitt der Unterseite eine Form auf, wie sie sich ergibt, wenn man an ein Rechteck an einem ersten Ende einen Kreisabschnitt ansetzt und an ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegendes Ende des Rechtecks nichts weiter ansetzt. Insbesondere bevorzugt ist das freie Ende des Rechtecks das Ende, an dem der Einlasskanal in die Probenkammer mündet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die untere Ausnehmung in einem Querschnitt parallel zu einem ebenen Abschnitt der Oberseite eine Form auf, wie sie sich ergibt, wenn man an ein Rechteck an einem ersten Ende einen Kreisabschnitt ansetzt und an ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegendes Ende des Rechtecks nichts weiter ansetzt. Insbesondere bevorzugt ist das freie Ende des Rechtecks das Ende, an dem der Einlasskanal in die Probenkammer mündet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die obere Ausnehmung in einem Querschnitt parallel zu einem ebenen Abschnitt der Unterseite die Form einer Kreisscheibe auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die untere Ausnehmung in einem Querschnitt parallel zu einem ebenen Abschnitt der Unterseite die Form einer Kreisscheibe auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Probenkammer ein Formkörper angeordnet. Vorzugsweise ist ein Teil der Außenoberfläche des Formkörpers, vorzugsweise ein wesentlicher Teil der Außenoberfläche (über 50% der Außenoberfläche des Formkörpers), insbesondere bevorzugt der überwiegende Teil der Außenoberfläche (über 75% der Außenoberfläche des Formkörpers) beabstandet zu den nach innen weisenden, die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils und des Unterteils angeordnet.
Der Formkörper kann Stützbeine aufweisen, mit denen er sich am Grund der Probenkammer, insbesondere bevorzugt auf der Grundfläche der oberen Ausnehmung und/oder auf der Grundfläche der unteren Ausnehmung abstützt und durch die Stützbeine aufgeständert in der Probekammer gehalten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Formkörper ein Volumen auf, das mindestens 20%, insbesondere bevorzugt mindestens 30% des Volumens der Probenkammer, insbesondere bevorzugt mindestens 40% des Volumens der Probenkammer (gemessen ohne in der Probenkammer befindlichen Formkörper) entspricht. Der Formkörper kann dazu verwendet werden, das Volumen der Probenkammer zu reduzieren. Dadurch wird die Wandstärke der Probe reduziert, so dass die Probe rascher auskühlen kann. Das in die Probenkammer eintretende flüssige Metall gelangt in den Zwischenraum zwischen Außenoberfläche des Formkörpers und den nach innen weisenden, die Probenkammer begrenzenden Oberflächen des Oberteils und des Unterteils und erstarrt dort. Der Formkörper kann dazu genutzt werden, das Volumen des flüssigen Metalls und mithin des erstarrten Metalls im Vergleich zu dem Volumen des flüssigen Metalls bzw. des erstarrten Metalls in einer Probenkammer ohne Formkörper zu reduzieren und mithin dessen Erstarren zu beschleunigen. In einer bevorzugten Ausführungsform steht der Formkörper in körperlichem Kontakt mit dem Oberteil und/oder dem Unterteil. Durch den körperlichen Kontakt mit dem Oberteil und/oder dem Unterteil kann der Formkörper Wärme aus der Mitte der Probe in das Oberteil und/oder das Unterteil ableiten und damit zur raschen Abkühlung der Probe beitragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Formkörper lose in der Probenkammer angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Formköper innerhalb der Probenkammer verschoben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Formkörper aus dem Unterteil entnommen werden, wenn das Oberteil vom Unterteil abgenommen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ragt der Formkörper mit einem Ende in die Probenkammer. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Formkörper eine Passfeder. In einer bevorzugten Ausführungsform ragt der Formkörper mit einem ersten Ende in die Probenkammer und wird mit seinem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende in einer Tasche der Kassette gehalten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Tasche durch eine sich von einer oberen Taschenausnehmungsöffnung in der Unterseite in das Oberteil erstreckenden oberen Taschenausnehmung und durch eine sich von einer unteren Taschenausnehmungsöffnung in der Oberseite in das Unterteil erstreckenden unteren Taschenausnehmung gebildet, wobei die obere Taschenausnehmungsöffnung und die untere Taschenausnehmungsöffnung miteinander fluchten. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die obere Taschenausnehmung ein Volumen, die dem Volumen der unteren Taschenausnehmung entspricht.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die obere Taschenausnehmung durch eine Begrenzungswand seitlich begrenzt, wobei sich die Begrenzungswand in einem Winkel zwischen 75° und 105°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel von 90° zu einem ebenen Abschnitt der Unterseite erstreckt. Ferner wird die obere Taschenausnehmung vorzugsweise durch eine der unteren Taschenausnehmungsöffnung gegenüberliegende Taschengrundfläche begrenzt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Taschengrundfläche eben ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tiefe der oberen Taschenausnehmung, wobei als Tiefe der oberen Taschenausnehmung der Abstand zwischen der unteren Taschenausnehmungsöffnung und der Taschengrundfläche verstanden wird, kleiner als die Tiefe der oberen Ausnehmung, wobei als Tiefe der oberen Ausnehmung der Abstand zwischen der unteren Ausnehmungsöffnung und der Grundfläche der oberen Ausnehmung verstanden wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tiefe der oberen Taschenausnehmung kleiner als 75%, insbesondere bevorzugt kleiner als 60%, insbesondere bevorzugt kleiner als 50% der Tiefe der oberen Ausnehmung.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die untere Taschenausnehmung durch eine Begrenzungswand seitlich begrenzt, wobei sich die Begrenzungswand in einem Winkel zwischen 75° und 105°, insbesondere bevorzugt in einem Winkel von 90° zu einem ebenen Abschnitt der Oberseite erstreckt. Ferner wird die untere Taschenausnehmung vorzugsweise durch eine der oberen Taschenausnehmungsöffnung gegenüberliegende Taschengrundfläche begrenzt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Taschengrundfläche eben ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tiefe der unteren Taschenausnehmung, wobei als Tiefe der unteren Taschenausnehmung der Abstand zwischen der oberen Taschenausnehmungsöffnung und der Taschengrundfläche verstanden wird, kleiner als die Tiefe der unteren Ausnehmung, wobei als Tiefe der unteren Ausnehmung der Abstand zwischen der oberen Ausnehmungsöffnung und der Grundfläche der unteren Ausnehmung verstanden wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tiefe der unteren Taschenausnehmung kleiner als 75%, insbesondere bevorzugt kleiner als 60%, insbesondere bevorzugt kleiner als 50% der Tiefe der unteren Ausnehmung.
In einer bevorzugten Ausführungsform ragt mehr als die Hälfte, insbesondere bevorzugt mehr als 75%, insbesondere bevorzugt mehr als 80% des Volumens des Formkörpers in die Probenkammer, während der übrige Teil des Formkörpers in der Tasche der Kassette gehalten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Formkörper zumindest mehrheitlich (zu mehr als 50% seines Volumens), vorzugsweise überwiegend (zu mehr als 75% seines Volumens) aus einem Material, dessen Temperaturleitfähigkeit mindestens 10mm²/s, vorzugsweise mindestens 50mm²/s, vorzugsweise mindestens 75mm²/s ist. Vorzugsweise ist der Formkörper aus Kupfer oder aus einer Legierung, die mehrheitlich Kupfer enthält. Das Ausführen des Formkörpers aus Kupfer führt dazu, dass der Formkörper eine hohe Temperaturleitfähigkeit hat. Das in die Probenkammer einströmende flüssige Metall wird sich in der Probenkammer um den Formkörper anordnen. Aufgrund der bevorzugten Materialwahl kann der Formkörper die Wärme des flüssigen Metalls gut aufnehmen und gut an das Ende weiterleiten, das in der Tasche der Kassette gehalten wird. Von dort kann die Wärme gut in die weitere Umgebung der Kassette weitergeleitet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Formkörper zumindest mehrheitlich (zu mehr als 50% seines Volumens), vorzugsweise überwiegend (zu mehr als 75% seines Volumens) aus einem Material, dessen Temperaturleitfähigkeit weniger als 2mm²/s, vorzugsweise weniger als 1mm²/s ist. Vorzugsweise ist der Formkörper aus einer Keramik. Das Ausführen des Formkörpers aus Keramik führt dazu, dass der Formkörper Wärme nur im geringen Maße, und langsam aufnimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Oberteil zumindest mehrheitlich (zu mehr als 50% seines Volumens), vorzugsweise überwiegend (zu mehr als 75% seines Volumens) aus einem Material, dessen Temperaturleitfähigkeit mindestens 10mm2/s, vorzugsweise mindestens 50mm²/s, vorzugsweise mindestens 75mm²/s ist. Vorzugsweise ist das Oberteil aus Kupfer oder aus einer mehrheitlich Kupfer enthaltenden Legierung. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Unterteil zumindest mehrheitlich (zu mehr als 50% seines Volumens), vorzugsweise überwiegend (zu mehr als 75% seines Volumens) aus einem Material, dessen Temperaturleitfähigkeit mindestens mindestens 10mm²/s, vorzugsweise mindestens 50mm²/s, vorzugsweise mindestens 75mm²/s ist. Vorzugsweise ist das Unterteil aus Kupfer oder aus einer mehrheitlich Kupfer enthaltenden Legierung. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Oberteil und das Unterteil aus Kupfer oder einer mehrheitlich Kupfer enthaltenden Legierung.
Ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Zwischenstück vorgesehen, so besteht das Zwischenstück in einer besonders bevorzugten Ausführungsform zumindest mehrheitlich (zu mehr als 50% seines Volumens), vorzugsweise überwiegend (zu mehr als 75% seines Volumens) aus einem Material, dessen Temperaturleitfähigkeit mindestens mindestens 10mm²/s, vorzugsweise mindestens 50mm²/s, vorzugsweise mindestens 75 mm²/s ist. Vorzugsweise ist das Zwischenstück aus Kupfer oder aus einer mehrheitlich Kupfer enthaltenden Legierung.
Ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Zwischenstück vorgesehen, so besteht das Zwischenstück in einer besonders bevorzugten Ausführungsform zumindest mehrheitlich (zu mehr als 50% seines Volumens), vorzugsweise überwiegend (zu mehr als 75% seines Volumens) aus einem Material, dessen Temperaturleitfähigkeit weniger als 2mm²/s, vorzugsweise weniger als 1mm²/s ist. Vorzugsweise ist das Zwischenstück aus Keramik.
Das Ausführen des Oberteils und/oder des Unterteil aus einem Material, dessen Temperaturleitfähigkeit mindestens 50mm²/s beträgt, insbesondere aus Kupfer oder einer mehrheitlich Kupfer enthaltenden Legierung macht es möglich, dass die in dem in die Probenkammer einströmenden flüssigen Metall enthaltene Wärme von dem flüssigen Metall sehr schnell abgeführt werden kann, sodass das flüssige Metall rasch erstarren kann. Je rascher die Temperatur des Metalls sinkt und unter eine bestimmte Temperatur fällt, desto weniger oxidiert das Material, so dass die Analyse des Materials nicht durch eine Oxidation, die erst in der Probenkammer stattfindet, verfälscht wird. Je schneller die Analyseoberfläche erstarrt, desto besser sind die Homogenität und Oberflächengestalt und Oberflächenhomogenität der Probe und damit die Analysepräzision. Je rascher das Metall erstarrt, desto rascher kann mit der Analyse der Probe begonnen werden. Wenn das Oberteil und/oder das Unterteil und/oder die Passfeder aus Kupfer gebildet werden, wird verhindert, dass das flüssige Metall im Erstarren in der Probenkammer oxidiert.
Erfindungsgemäß wird es als möglich gehalten, dass das in der Probenkammer befindliche flüssige Metall im Erstarren einer Schwindung unterliegt, also in seinem Volumen geringer wird. Durch die Materialwahl des Oberteils und des Unterteils kann dabei bewirkt werden, dass durch die gute Wärmeabfuhr im Oberteil und im Unterteil das Material an seinen an dem Oberteil bzw. dem Unterteil anliegenden Flächen zuerst abkühlt und erstarrt. Durch das Hinzutreten der Schwindung kann dann erreicht werden, dass sich das erstarrende Metall von dem Kontakt mit dem Oberteil bzw. dem Unterteil löst und nach innen hin zusammenzieht. Das ermöglicht es, die Probe besser aus der Probenkammer zu entnehmen, wenn Oberteil und Unterteil voneinander getrennt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Oberteil und das Unterteil aus dem gleichen Material.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Einlassröhrchen in dem Einlasskanal angeordnet, wobei der innere Kanal des Einlassröhrchens dafür vorgesehen ist, dass das flüssige Metall durch diesen inneren Kanal des Einlassröhrchens in die Pumpenkammer strömt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einlassröhrchen aus Glas, insbesondere bevorzugt aus Quarzglas. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einlassröhrchen länger als der Einlasskanal und ragt an der der Probenkammer abgewandten Seite des Einlasskanals aus dem Einlasskanal heraus.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einlassröhrchen in dem Einlasskanal eingeklebt, vorzugsweise mit Kernkleber.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Einlassröhrchen einen Innendurchmesser aus dem Bereich von 4 bis 7mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Probenkammer eine maximale Länge von weniger als 100mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 90mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 80mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 70mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 60mm auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Probenkammer eine maximale Breite von weniger als 30mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 25mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 20mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 15mm auf, beispielsweise 13mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Probenkammer eine Höhe von weniger als 10mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 7mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 4mm auf, beispielsweise von 3mm.
Nach den Erfahrungen der Patentanmelderin werden bei aus dem Stand Technik bekannten Probennehmern verhältnismäßig massive Proben gebildet, beispielsweise solche, die 100 bis 150 gr (0,1 bis 0,15 kg) wiegen. Je größer das Volumen der Probenkammer, desto länger dauert nach der Einschätzung der Patentanmelderin das Erstarren der Probe. Dabei ist zu bedenken, dass häufig ein Bereich an oder knapp unter der Oberfläche (die dann zur Analysefläche wird) für die Untersuchung der Probe herangenommen wird, beispielsweise ein Bereich von 1mm unterhalb der Oberfläche, so dass eine gute Erstarrung, insbesondere in dem Bereich knapp unterhalb der Oberfläche, wünschenswert ist. Nach den Erkenntnissen der Patentanmelderin ist es jedoch bereits bei einer verhältnismäßig kleinen Probenkammer mit der erfindungsgemäßen Kassette gut möglich, einen Probenkörper zu bilden, der sich dann weiter analysieren lässt. Ein solcher Probenkörper ist deutlich weniger massiv als ein mit herkömmlichen Probennehmern erzeugter Probenkörper und weist bspw. ein Gewicht von ca. 15 gr (0,015 kg) auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kassette mindestens einen Entgasungskanal auf, der von der Probenkammer zu dem dem Einlasskanal gegenüberliegenden Ende der Kassette führt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kassette zwei parallel zueinander geführte Entgasungskanäle auf. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der jeweilige Entgasungskanal durch eine Nut im Oberteil und durch eine Nut im Unterteil gebildet, die miteinander fluchtend angeordnet sind, um dadurch den jeweiligen Entgasungskanal zu bilden. Der Entgasungskanal hat vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 5mm, vorzugsweise von weniger als 3mm. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Entgasungskanal eine Länge aus dem Bereich von 10mm bis 40mm, vorzugsweise aus dem Bereich von 20mm bis 30mm.
Alternativ zu einem Entgasungskanal ist es denkbar, die Oberseite und/oder die Unterseite rauh zu gestalten, und dem Gas auf diese Weise die Möglichkeit zu geben, aus der Probenkammer auszutreten.
Der erfindungsgemäße Probennehmer zur Probenahme von Proben eines flüssigen Metalls weist eine Sonde auf, wobei die erfindungsgemäße Kassette an einem Ende der Sonde angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Kassette lösbar an dem Ende der Sonde angeordnet.
In einer bevorzugt Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Probennehmer eine als Papprohr ausgeführte Sonde auf, in dem die Kassette angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Papprohr ein Hohlzylinder.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kassette unmittelbar von einem Ende in die Sonde, vorzugsweise in die als Papprohr ausgeführte Sonde, eingeschoben. Es sind aber auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Kassette Teil einer übergeordneten Baugruppe, beispielsweise eines Sandkopfes, ist, wobei die übergeordnete Baugruppe in der Sonde angeordnet ist, vorzugsweise von einem Ende in die Sonde, vorzugsweise in die als Papprohr ausgeführte Sonde eingeschoben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Kassette an einem Ende der Sonde angeordnet, aber nicht in die Sonde eingeschoben. Es sind Bauformen denkbar, bei denen eine Lanze mit einer Sonde vorgesehen wird, bei der in der Sonde eine Messvorrichtung, beispielsweise eine Temperaturmessvorrichtung, vorgesehen ist, und außen an der Sonde, beispielsweise wie eine Art Rucksack, ein Sandkopf angebracht ist, wobei in dem Sandkopf die erfindungsgemäße Kassette angeordnet ist. In einer solchen Ausführungsform wäre die Kassette von außen an dem Ende der Sonde angebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Probennehmer einen Abschlussstopfen auf, der das Papprohr endseits verschließt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Abschlussstopfen eine Durchgangsöffnung auf, in der sich das Einlassröhrchen befindet und, insbesondere bevorzugt, durch die das Einlassröhrchen ragt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abschlussstopfen aus Keramik hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Papprohr einen Außendurchmesser von weniger als 50mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 45mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 40mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 38mm auf, beispielsweise von 37mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Papprohr als Hohlzylinder ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser der inneren Öffnung des Hohlzylinders kleiner als 25mm, insbesondere bevorzugt kleiner als 20mm, beispielweise von 18mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform sitzt die Kassette mit einer Presspassung in der inneren Öffnung des Papprohrs. Ergänzend oder alternativ kann die Kassette mit Klammern oder Kleber in dem Papprohr gehalten werden.
Der erfindungsgemäße Probennehmer kann ein Probennehmer sein, der allein zum Entnehmen der einen Probe mit der Kassette eingesetzt wird. Der Probennehmer kann jedoch auch eine so genannte „Kombisonde“ sein, bzw. eine „Kombisonde“ enthalten, die neben der erfindungsgemäßen Kassette noch weitere Analyseelemente, wie beispielsweise Temperatursensoren, Gasanalysesensoren, optische Sensoren oder aber auch noch weitere Probenkammern aufweist. Der Probennehmer kann auch Teil einer so genannten „Sublanzensonde“ sein, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie in automatisierten Verfahren eingesetzt wird. „Sublanzensonden“ werden regelmäßig in Magazinen vorgehalten und durch eine automatisiert gesteuerte Lanze aus dem Magazin entnommen, in dem die Lanze von hinten in die Sublanzensonde einfährt, sich die Sublanzensonde auf der Lanze verklemmt und durch Rückfahren der Lanze auf der Lanze sitzend aus dem Magazin entnommen wird. „Sublanzensonden“ und/oder „Kombisonden“ haben in einigen Ausführungsformen Längen von bis zu 2m oder mehr und/oder Durchmesser von 80mm oder mehr.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Probennehmer eine Sonde und eine Lanze auf. Als Lanze wird häufig der Teil eines Probennehmers bezeichnet, der wieder verwertet wird. Häufig handelt es sich bei der Lanze um ein langes Metallrohr, häufig ein langes Metallrohr, das als Hohlzylinder ausgeführt ist. Die Lanze weist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Länge von mehr als 2m, insbesondere bevorzugt von mehr als 3m auf. Je länger die Lanze, desto weiter kann sich der Werker von der Schmelze entfernt aufhalten, wenn er die Probe nehmen möchte. Bei überlangen Lanzen besteht jedoch das Problem, dass die Lanze sich durchbiegt, wenn der Probennehmer bei der Entnahme der Probe nicht vertikal gehalten wird, sondern in einem Winkel. Außerdem hat die Länge der Probe Einfluss auf das Gewicht und ist somit insbesondere bei Probennehmern, die durch den Werker von Hand getragen und gehalten werden, zu berücksichtigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sonde ein von der Lanze trennbares Element. Häufig ist die Sonde als Hohlzylinder ausgeführt, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Lanze oder aber in der Lage ist, eine Presspassung mit dem Außendurchmesser der Lanze zu bilden. Ergänzend oder alternativ können zwischen dem Innendurchmesser der Sonde und dem Außendurchmesser der Lanze im Querschnitt keilförmige Hülsen vorgesehen werden. Je weiter die Sonde auf die keilförmige Hülse aufgeschoben wird, desto mehr wird sie im Wege einer Presspassung gehalten. Alternativ zu einer auf den Außenumfang der Lanze aufgeschobenen konusförmigen Hülse kann auch der Außenumfang der Lanze in einem gewissen Bereich konusförmig ausgeführt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Sonde allein durch eine Presspassung auf dem Außenumfang der Lanze gehalten. Ergänzend und alternativ kann die Sonde durch Klammern oder durch Kleben auf dem Außenumfang der Lanze gehalten werden. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen auf der Außenoberfläche der Lanze Noppen vorgesehen sind. Mit diesen Noppen kann insbesondere bei einer als Papprohr ausgeführten Sonde ein Bajonetteffekt erzeugt werden. Die als Papprohr ausgeführte Sonde kann auf die auf dem Außenumfang der Lanze angebrachten Noppen aufgeschoben werden, wobei sich die Noppen in den Innenumfang der Sonde eingraben. Ist die Sonde soweit auf die Lanze aufgeschoben, wie gewünscht, können Papprohr und Lanze relativ zueinander in Umfangsrichtung verdreht werden, womit sich die auf dem Außenumfang der Lanze vorgesehenen Noppen in Umfangsrichtung in das Papprohr einschneiden. Dadurch wird eine Art Bajonetteffekt erreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lanze als Hohlrohr ausgeführt. Dies erlaubt es, ein Gas (bevorzugt Inertgas) zur Spülung des Probennehmers durch die Lanze in die Sonde zu führen. Ebenso erlaubt es eine als Hohlzylinder ausgeführte Lanze, Gas aus der Sonde zu saugen und somit das Einbringen von flüssigem Metall in eine in der Sonde angeordneten Kassette zu unterstützen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sonde als Hohlzylinder ausgeführt, dessen Innendurchmesser gleich bleibt. Mithin ist in dieser bevorzugten Ausführungsform der Innendurchmesser der hohlzylinderförmigen Sonde in dem Bereich, in dem die Sonde in einer bevorzugten Ausführungsform auf die Lanze aufgeschoben wird, gleich groß, wie der Innendurchmesser der Sonde in dem Bereich, in dem die Kassette in die Sonde eingeschoben wird. Eine derartige Ausführungsform erleichtert die Herstellung der Sonde. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sonde zwischen dem Bereich, in dem sich die Kassette befindet und dem Bereich, in dem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Lanze in die Sonde ragt, keine Einschnürung auf. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn selbst der Bereich innerhalb der Sonde zwischen dem Ende der in die Sonde eingeschobenen Lanze und dem Ende der Kassette möglichst großvolumig ausgeführt wird. Bei einer besonders bevorzugten Art des Einsatzes des erfindungsgemäßen Probennehmers wird der Probennehmer zunächst mit Argon gespült (also ein Gas durch die Lanze in das Innere der Sonde eingebracht), wonach dann bei der tatsächlichen Probennahme Gas aus dem Inneren der Sonde über die Lanze abgezogen wird. Es hat sich gezeigt, dass sich diese Umkehr des Gasstroms von einem Einblasen von Gas in die Sonde zu einem Abziehen von Gas aus der Sonde besonders gut und effizient durchführen lässt, wenn innerhalb der Sonde gleichmäßig große Volumina vorgesehen sind und möglichst keine oder nur geringe Einschnürungen vorgesehen sind, die zu erhöhten Druckverlusten führen.
In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich zwischen dem in der Sonde befindlichen Ende der Lanze und dem der Lanze zugewandten Ende der Kassette keine weiteren Bauteile in der Sonde, so dass in diesem Bereich innerhalb der hohlzylinderförmigen Sonde ein Raum für das Gas gebildet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich - wie ausgeführt - kein weiteres Bauteil in diesem Raum. Alternativ befindet sich lediglich ein weiteres Bauteil in diesem Raum, nämlich eine Scheibe aus Feuerfeststein, die zwar für Gas durchgängig ist, aber einen Durchtritt von flüssigem Metall verhindert. Eine solche Feuerfestscheibe kann an dem dem Ende der Lanze zugewandten Ende der Kassette angeordnet sein. Eine solche Scheibe dient als Sicherheitselement und kann einen Strom von flüssigem Metall, der möglicherweise entlang eines Entgasungskanals entlangströmt, am Austritt aus der Kassette hindern.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich auf dem der Kassette abgewandten, freien Ende des Einlassröhrchens eine Verschlusskappe. Die Verschlusskappe ist insbesondere bevorzugt aus einem Material, das bei einem Kontakt mit flüssigem Metall schmilzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich innerhalb des Einlassröhrchens ein Aluminiumkörper, insbesondere bevorzugt eine Aluminiumfolie.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Probe mit dem erfindungsgemäßen Probennehmer wie folgt genommen: Zu Beginn der Probenahme ist in einer bevorzugten Ausführungsform das freie Ende des Einlassröhrchens durch eine Verschlusskappe verschlossen. In diesem Zustand wird der Probennehmer durch Zuführen von Argon über die Lanze mit Argon gespült. Der Einsatz von Argon kann dazu beitragen, die Oberflächenoxidation der Analysefläche zu verhindern oder zu reduzieren, um ohne weitere Probenpräparation eine genaue Analyse der Schmelze zu erreichen. Vorzugsweise wird der gesamte Luftsauerstoff aus der Probenkammer ausgetragen. Ferner wird durch die Zufuhr von Argon innerhalb der Sonde und damit auch innerhalb der in der Sonde befindlichen Kassette ein Überdruck aufgebaut. Der Überdruck lässt sich aufbauen, weil das Einlassröhrchen durch die Verschlusskappe verschlossen ist. In dem Zustand des Überdrucks wird der Probennehmer mit der Sonde in das flüssige Metall getaucht. Die Verschlusskappe schmilzt und gibt das der Kassette gegenüberliegende Ende des Einlassröhrchens frei. In einer bevorzugten Ausführungsform ist es denkbar, für eine sogenannte Nachblaszeit weiterhin Argon über die Lanze zuzuführen, auch wenn sich die Sonde bereits im flüssigen Metall befindet. Alternativ ist es denkbar, die Argonzufuhr nach Aufbau des Überdrucks abzuschalten. Indem sich der Überdruck aufgebaut hat bzw. die Nachblaszeit endet, tritt das flüssige Metall durch das Einlassröhrchen in die Sonde ein und strömt durch das Einlassröhrchen in die Probenkammer. Dabei drückt das einströmende flüssige Metall das in der Probenkammer befindliche Gas über den Entgasungskanal aus der Kassette. Es ist denkbar, dass das flüssige Metall teilweise selbst in den Entgasungskanal eintritt. Vorzugsweise ist die Länge des Entgasungskanals und der Durchmesser des Entgasungskanals jedoch so gewählt, dass das flüssige Metall, selbst wenn es in den Entgasungskanal eintritt, auf dem Weg entlang des Entgasungskanals erstarrt und dadurch selbst einen Stopfen erzeugt, der einen weiteren Eintritt von flüssigem Metall in den Entgasungskanal verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, dass allein der ferrostatische Druck des flüssigen Metalls der Schmelze flüssiges Metall in das Einlassröhrchen und in die Probenkammer drückt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Eintritt des flüssigen Metalls in das Einlassröhrchen und in die Probenkammer jedoch durch ein Saugen unterstützt. Hierzu wird über die Lanze Gas aus der Sonde abgesaugt. Dadurch entsteht innerhalb der Sonde und somit auch innerhalb der Kassette ein Unterdruck, mit dem das flüssige Metall besser in die Probenkammer eintreten kann. Die Eintrittsbedingungen können über den Innendurchmesser des Einlassröhrchens und/oder über die Höhe des Unterdrucks, der durch die Gasentnahme aus der Sonde erzeugt wird, gesteuert werden.
Für das Umschalten von einem Einblasen von Gas zu einem Entnehmen von Gas kann beispielsweise auch eine Überwachung des Druckabfalls genutzt werden. Wenn die Verschlusskappe am freien Ende des Einlassröhrchens schmilzt und dadurch der in der Sonde erzeugte Überdruck abgebaut wird, kann dieser Druckabfall ermittelt werden, beispielsweise über einen Drucksensor in der Lanze oder einer der Lanze vorgeschalteten Argonzufuhr. Es sind Ausführungsformen möglich, bei denen von einem Einblasen von Gas zu einem Absaugen von Gas unmittelbar dann umgeschaltet wird, wenn ein Druckabfall festgestellt wird. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen das Feststellen des Druckabfalls als Startpunkt für eine zeitlich vorbestimmte Nachlaufzeit genommen wird und erst nach Ablauf der Nachlaufzeit umgeschaltet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform strömt das flüssige Metall über das Einlassröhrchen in die Probenkammer und erstarrt in der Probenkammer. So kann es von Vorteil sein, wenn die Probenkammer möglichst klein gehalten wird, weil dann das flüssige Metall rasch erstarren kann. In einer bevorzugten Ausführungsform wird durch die Anordnung eines Formkörpers in der Probenkammer das Volumen der Probenkammer reduziert. Das freie Volumen der Probenkammer wird auf den schmalen Raum zwischen der Außenoberfläche des Formkörpers und der Innenoberfläche der die Probenkammer begrenzenden Wandungen reduziert. Diese Volumenverringerung kann dazu beitragen, die Probe schneller erstarren zu lassen. Häufig wird bei der Analyse solcher Proben lediglich ein Bereich knapp unterhalb der Oberfläche oder an der Oberfläche der Probe analysiert. Material weiter ab von der Oberfläche der Probe ist somit bei vielen Analyseverfahren „totes Material“, das für die Analyse nicht benötigt wird. Durch das Vorsehen des Formkörpers wird das Sammeln von „totem Material“ reduziert und zugleich die Möglichkeit geschaffen, den Teil des Materials, an dem man für die Analyse interessiert ist, schnell eine Erstarrung zuzuführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Lanze oder in einem der Lanze vorgeschalteten Leitungsteil ein Volumenstrommesser oder ein Massenstrommesser vorgesehen. Das Vorsehen eines Volumenstrommessers bzw. eines Massenstrommessers erlaubt es sowohl während des Einblasens von Gas in die Sonde, aber auch bei der Entnahme von Gas aus der Sonde gewünschte Massenströme einzuhalten.
In einem mit dem erfindungsgemäßen Probennehmer durchführbaren Probenahmeverfahren wird der Probennehmer nach dem Eintauchen in die flüssige Schmelze aus der flüssigen Schmelze entnommen. Nachdem der Probennehmer aus der flüssigen Schmelze entnommen wurde, ist in der Regel in der Probenkammer bereits eine feste Außenschale der Probe entstanden (Stranggusseffekt); die Probe also bereits kurzzeitig nach dem Entnehmen aus der flüssigen Schmelze zumindest an ihrem Außenumfang erstarrt. Meist ist die Probe völlig erstarrt, wenn der Probenehmer neben dem Schmelztiegel auf der Bühne ankommt. Die Kassette kann dann aus der Sonde entnommen werden, beispielsweise durch leichte Hammerschläge auf das ausgeglühte Papprohr oder mittels einer Stange, die vom hinteren offenen Ende in das Papprohr geführt wird und mit der die Kassette nach vorne ausgeschlagen wird. Dabei fällt die Kassette meist auf den Fußboden. Durch den Aufprall trennen sich Oberteil und Unterteil und legen die Probe frei. Das ebenfalls freigelegte Einlassröhrchen kann in einer bevorzugten Ausführungsform zerstört werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Probe ohne weitere Oberflächenbearbeitung einer Analyse, beispielsweise einer Spektralanalyse, zugeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Probennehmers sieht vor, dass eine erfindungsgemäße Kassette an einem Ende der Sonde angeordnet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sonde am Ende einer Lanze angeordnet. Das Verfahren bringt dabei zum Ausdruck, dass die Lanze eines Probennehmers für eine Vielzahl von Einsätzen wiederverwertet werden kann und nur die erfindungsgemäße Kassette und ggf. die Sonde am Ende der Lanze für die jeweilige Probenahme ausgetauscht werden muss.
Die erfindungsgemäße Kassette und der erfindungsgemäße Probennehmer werden besonders bevorzugt zum Entnehmen einer Probe aus einem Metallbad verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung in der Form verwendet, dass die Masse der Kassette im Verhältnis zur Masse der Probe im Verhältnis von m(Kassette)/m(Probe) = 2 bis 3 ist; diese bietet sich insbesondere an, wenn die Kassette aus Aluminium und die Probe aus Stahl ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung in der Form verwendet, dass die Masse der Kassette im Verhältnis zur Masse der Probe im Verhältnis von m(Kassette)/m(Probe) = 7 bis 9 ist; diese bietet sich insbesondere an, wenn die Kassette aus Kupfer und die Probe aus Stahl ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung in der Form verwendet, dass die Temperaturleitfähigkeit der Kassette im Verhältnis zur Temperaturleitfähigkeit der Probe im Verhältnis von a(Kassette)/a(Probe) = 0,115 bis 0,125, vorzugsweise bei 0,12 liegt; diese bietet sich insbesondere an, wenn die Kassette aus Aluminium und die Probe aus Stahl ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung in der Form verwendet, dass die Temperaturleitfähigkeit der Kassette im Verhältnis zur Temperaturleitfähigkeit der Probe im Verhältnis von a(Kassette)/a(Probe) = 0,095 bis 0,15,vorzugsweise bei 0,10 liegt; diese bietet sich insbesondere an, wenn die Kassette aus Kupfer und die Probe aus Stahl ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung zur Entnahme von Metallproben aus Kohlenstoffstählen, vorzugsweise in der Primärmetallurgie verwendet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Probennehmers mit einer erfindungsgemäßen Kassette;
2 eine perspektivische Ansicht einer mit der erfindungsgemäßen Kassette aus der Metallschmelze entnehmbaren Probe;
3 eine Draufsicht auf das Unterteil einer erfindungsgemäßen Kassette;
4 eine perspektivische Ansicht des Unterteils gemäß 3;
5 eine geschnittene Seitenansicht des Unterteils gemäß 3 entlang der in 3 dargestellten Schnittlinie F-F;
6 eine perspektivische Ansicht des Unterteils gemäß 3 mit eingelegter Passfeder;
7 eine perspektivische Ansicht des Unterteils gemäß 3 mit eingelegter Passfeder;
Flg. 8 eine Draufsicht auf das Unterteil einer erfindungsgemäßen Kassette gemäß einer weiteren Ausführungsform;
9 eine perspektivische Ansicht des Unterteils gemäß 8;
10 eine geschnittene Seitenansicht des Unterteils gemäß 8 entlang der in 8 dargestellten Schnittlinie A-A;
11 eine Frontalansicht des Unterteils gemäß 8;
12 eine geschnittene Ansicht des Unterteils gemäß 8 entlang der in 8 dargestellten Schnittlinie D-D;
13 eine geschnittene Ansicht des Unterteils gemäß 8 entlang der in 10 dargestellten Schnittlinie B-B;
14 eine perspektivische Ansicht des Unterteils gemäß 8 mit eingelegtem Formkörper;
15 eine Draufsicht auf das Unterteil gemäß 8 mit eingelegtem Formkörper;
16 eine geschnittene Seitenansicht entlang der Line A-A in 17 einer Kassette mit dem Unterteil gemäß 8 mit eingelegtem Formkörper und einem Oberteil;
17 eine Rückansicht der Kassette gemäß 16;
18 eine Schnittansicht des vorderen Teils eines erfindungsgemäßen Probennehmers mit Kassette, Sonde und Lanze;
19 eine perspektivische Ansicht einer Messplatte;
20 eine weitere Probenkammer;
21 eine weitere Probenkammer in einer perspektivischen Ansicht;
22 die Probenkammer aus 21 in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht;
23 die Probenkammer aus 21 in einer Seitenansicht;
24 die Probenkammer aus 21 in einer geschnittenen Seitenansicht gemäß der Schnittlinie C-C in 23;
25 die Probenkammer aus 21 in einer weiteren Seitenansicht;
26 eine als Papprohr ausgeführte Sonde mit einer Probenkammer gemäß einem der 21 bis 25, die an einem Ende der Sonde zumindest teilweise in der Sonde angeordnet ist;
27 eine schematische perspektivische Ansicht eines Formkörpers;
28 eine schematische perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht des Formkörpers gemäß 27;
29 eine schematische perspektivische Ansicht eines Formkörpers;
30 eine schematische perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht des Formkörpers gemäß 29.

1 zeigt einen Probennehmer 1 zur Probenahme von Proben eines flüssigen Metalls. Der Probennehmer weist eine Lanze 2 auf. Ferner weist der Probennehmer 1 als Sonde ein Papprohr 4 auf, in dem eine mehrteilige Kassette 3 angeordnet ist. Ferner weist der Probennehmer 1 einen Abschlussstopfen 5, der das Papprohr 4 endseits verschließt, wobei der Abschlussstopfen 5 eine Durchgangsöffnung aufweist, durch die ein Einlassröhrchen 15 ragt.
In 1 ist ferner ein Röhrchen 6 dargestellt, das einen in der Lanze 2 ausgeführten Kanal mit einem Entgasungskanal 24 der Kassette 3 verbindet.
In 1 und in 2 ist die mittels der Kassette 3 aus der Metallschmelze entnehmbare Probe 7 dargestellt.
Die in 1 gemäß einer ersten Ausführungsform und in den 3 bis 7 und 8 bis 17 gemäß weiterer Ausführungsformen dargestellte Kassette 3 weist ein Oberteil 10 und ein Unterteil 11 auf. Das Oberteil 10 weist eine dem Unterteil 11 zugewandte Unterseite 12 auf. Das Unterteil 11 weist eine dem Oberteil 10 zugewandte Oberseite 13 auf. Im zusammengebauten Zustand liegt das Oberteil 10 mit seiner Unterseite 12 an der Oberseite 13 des Unterteils 11 an.
Die Kassette 3 weist einen Einlasskanal 14 auf, über den flüssiges Metall in die Kassette eintreten kann, nämlich durch ein Einlassröhrchen 15, das in dem Einlasskanal 14 angeordnet ist (nur in 1 und 18 dargestellt).
Die Kassette 3 weist eine Probenkammer 16 aufweist, in der das flüssige Metall zur Bildung der Probe gesammelt werden soll. Der Einlasskanal 14 mündet in die Probenkammer 16.
Der Einlasskanal 14 wird durch eine Begrenzungswand begrenzt. Die Begrenzungswand weist einen oberen Wandabschnitt, der durch eine Oberfläche des Oberteils 10 gebildet wird, und einen unteren Wandabschnitt 17 auf, der durch eine Oberfläche des Unterteils 11 gebildet wird.
Die Probenkammer 16 wird durch eine sich von einer oberen Ausnehmungsöffnung in der Unterseite 12 in das Oberteil 10 erstreckenden oberen Ausnehmung und durch eine sich von einer unteren Ausnehmungsöffnung 18 in der Oberseite 13 in das Unterteil 11 erstreckenden unteren Ausnehmung 19 gebildet, wobei die obere Ausnehmungsöffnung und die untere Ausnehmungsöffnung 18 miteinander fluchten.
Die obere Ausnehmung hat ein Volumen, das zumindest der Hälfte des Volumens der unteren Ausnehmung 19 entspricht, vorzugsweise dem Volumen der unteren Ausnehmung 19 gleicht.
Zur Bildung der Kassette 3 bei den Ausführungsbeispielen der 3 bis 7 und 8 bis 17 wird vorzugsweise ein Oberteil 10 genommen, das im auf das Unterteil 11 aufgesetzten Zustand bezüglich der Ebene, die die Oberseite 13 des Unterteils 11 enthält, spiegelsymmetrisch zum Unterteil 11 ausgeführt ist.
Bei den Ausführungsformen der 3 bis 7 und 8 bis 17 wird die untere Ausnehmung 19 durch eine umlaufende Begrenzungswand 20 seitlich begrenzt. Zudem ist der unteren Ausnehmungsöffnung 18 gegenüberliegend eine Grundfläche 21 vorgesehen, die die untere Ausnehmung 19 begrenzt. Die Begrenzungswand 20 erstreckt sich in einem Winkel von 90° zu einem ebenen Abschnitt der Oberseite 13.
Bei den Ausführungsformen der 3 bis 7 und 8 bis 18 weist die untere Ausnehmung 19 in einem Querschnitt parallel zu einem ebenen Abschnitt der Oberseite 13 eine Form auf, wie sie sich ergibt, wenn man an ein Rechteck an einem ersten Ende einen Kreisabschnitt ansetzt und an ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegendes Ende des Rechtecks ebenfalls einen Kreisabschnitt ansetzt. Bei der Ausführungsform der 1 weist die untere Ausnehmung 19 in einem Querschnitt parallel zu einem ebenen Abschnitt der Oberseite 13 eine Form auf, wie sie sich ergibt, wenn man an ein Rechteck an einem Ende einen Kreisabschnitt ansetzt.
Bei der Ausführungsform der 3 bis 7 ragt eine Passfeder 22 mit einem Ende in die Probenkammer 16. Das andere Ende der Passfeder 22 wird in einer Tasche 23 gehalten. Die Tasche 23 wird durch eine sich von einer oberen Taschenausnehmungsöffnung in der Unterseite 12 in das Oberteil 10 erstreckenden oberen Taschenausnehmung und durch eine sich von einer unteren Taschenausnehmungsöffnung in der Oberseite 13 in das Unterteil 11 erstreckenden unteren Taschenausnehmung gebildet, wobei die obere Taschenausnehmungsöffnung und die untere Taschenausnehmungsöffnung miteinander fluchten. Die obere Taschenausnehmung hat ein Volumen, das dem Volumen der unteren Taschenausnehmung entspricht.
Die obere Taschenausnehmung wird durch eine Begrenzungswand seitlich begrenzt, wobei sich die Begrenzungswand in einem Winkel von 90° zu einem ebenen Abschnitt der Unterseite 12 erstreckt. Ferner wird die obere Taschenausnehmung durch eine der unteren Taschenausnehmungsöffnung gegenüberliegende Taschengrundfläche begrenzt. Die Taschengrundfläche ist eben ausgeführt. Die Tiefe der oberen Taschenausnehmung, wobei als Tiefe der oberen Taschenausnehmung der Abstand zwischen der unteren Taschenausnehmungsöffnung und der Taschengrundfläche verstanden wird, ist kleiner als die Tiefe der oberen Ausnehmung, wobei als Tiefe der oberen Ausnehmung der Abstand zwischen der unteren Taschenausnehmungsöffnung und der Grundfläche der oberen Ausnehmung verstanden wird.
Die untere Taschenausnehmung wird durch eine Begrenzungswand seitlich begrenzt, wobei sich die Begrenzungswand in einem Winkel von 90° zu einem ebenen Abschnitt der Oberseite 13 erstreckt. Ferner wird die untere Taschenausnehmung durch eine der oberen Taschenausnehmungsöffnung gegenüberliegende Taschengrundfläche begrenzt. Die Taschengrundfläche ist eben ausgeführt. Die Tiefe der unteren Taschenausnehmung, wobei als Tiefe der unteren Taschenausnehmung der Abstand zwischen der oberen Taschenausnehmungsöffnung und der Taschengrundfläche verstanden wird, ist kleiner als die Tiefe der unteren Ausnehmung, wobei als Tiefe der unteren Ausnehmung der Abstand zwischen der oberen Ausnehmungsöffnung und der Grundfläche der unteren Ausnehmung verstanden wird.
Die Passfeder 22 und das Oberteil 10 und das Unterteil 11 sind aus Kupfer.
Bei den Ausführungsformen gemäß 1 und 8 bis 17 ist ein Entgasungskanal 24 vorgesehen; bei der Ausführungsform der 3 bis 7 sind zwei Entgasungskanäle 24 vorgesehen.
Die in den 8 bis 13 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den 3 bis 7 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass bei der Ausführungsform der 8 bis 13 nur ein Entgasungskanal 24 vorgesehen ist. Ferner wird bei der Ausführungsform der 8 bis 13 der Formkörper (Passfeder 22 im Ausführungsbeispiel der 3 bis 7) nicht in einer Tasche 23 endseits gehalten, sondern weist, wie in den 14 bis 17 gezeigt, einen Formkörper 25 auf, der auf Füßchen 26 in der Probenkammer 16 steht.
18 zeigt den erfindungsgemäßen Probennehmer 1 mit einer Lanze 2 und einer auf die Lanze 2 aufgeschobenen Sonde in Form eines Papprohrs 4 und einer in die Sonde eingeschobenen Kassette 3. Im Einlasskanal 14 der Kassette 3 ist ein Einlassröhrchen 15 angeordnet. Die Kassette 3 ist mit einer Presspassung in das Papprohr 4 eingeschoben. Das Papprohr 4 ist mit einer Presspassung auf einen Lanzenkonus 27, der auf der Lanze 2 sitzt, aufgeschoben. Der Innenraum des Papprohrs 4 zwischen dem Ende der Lanze 2 und einer Feuerfest-Scheibe 28 ist leer. Das Papprohr 4 weist einen durchgängig gleichbleibenden Querschnitt auf. In dem Einlassröhrchen 15 ist eine Aluminiumfolie 29 angeordnet. Das freie Ende des Einlassröhrchens 15 ist durch eine Kappe 30 abgedeckt. Die Sonde wird endseits durch einen keramischen Abschlusstopfen 5 verschlossen.
19 zeigt eine Messplatte 40, auf die die Probe 7 zur Untersuchung mit einem Spektrometer gelegt werden kann. Dabei weist die Messplatte 40 eine Grundplatte 41 und Positionierhilfen 42, 43 auf. Die Positionierhilfen 42, 43 können auf die Grundplatte 41 geschraubt werden. Hierzu sind Gewindelöcher 44 vorgesehen. Die Löcher 45 in der Grundplatte 41 können dazu genutzt werden, die Messplatte 40 in einem Spektrometer zu positionieren.
20 zeigt eine weitere Probenkammer 50. Die Probenkammer 50 wird oben durch eine flache Kühlplatte 51 und unten durch eine flache Kühlscheibe 52 begrenzt. Zwischen der Kühlplatte 51 und der Kühlscheibe 52 ist eine Keramikplatte 53 vorgesehen, die eine runde Ausnehmung 54 zum Formen der Probe aufweist. In der Ausnehmung 54 sitzt ein runder Formkörper 55, der sich mit Füßchen 56 nach unten an der Kühlscheibe 52 und mit Füßchen 57 nach oben an der Kühlplatte 51 abstützt. Neben der Probenkammer 50 ist ein Kanal 58 vorgesehen, durch den flüssiges Metall strömen kann. Ein Durchlass 59 führt vom Kanal 58 in die Probenkammer 50.
Die in den 21 bis 26 gezeigte Ausführungsform weist als Besonderheit insbesondere die kreisscheibenförmige Ausführung des Formkörpers 25 auf. Ferner ist dort eine Klammer 70 vorgesehen, die das Oberteil 10 und das Unterteil 11 klammernd zusammenhält. Auch ist die Probenkammer 16 kreisscheibenförmig ausgeführt und auch das zusammengesetzte Oberteil 10 und Unterteil 11 ergeben in den Bereichen abseits des Einlasskanals 14 eine Kreisscheibe. Die Teile des Oberteils 10 und des Unterteils 11, die den Einlasskanal 14 umgeben, werden durch ein Rohr 71 zusammengehalten.
Die 27 und 28 zeigen, dass der Formkörper 25 einen Grundkörper 80 aufweisen kann. An beiden Seiten des Grundkörpers 80 sind Metallspangen 81 vorgesehen. An den Metallspangen 81 sind Füßchen 82 ausgeführt.
Die 29 und 30 zeigen, dass der Formkörper 25 einen Grundkörper 80 und zwei Metallspangen 81 aufweisen kann, wobei in der Ausführungsform der 29 und 30 die jeweilige Metallspange 81 eine Stützplatte 83 aufweist, die an dem Grundkörper 80 anliegt, wobei die Füßchen 82 an der Stützplatte ausgeführt sind. An der Stützplatte 83 können in Richtung auf den Grundkörper 80 weisende Vorsprünge 84 vorgesehen sein, die seitliche Verschiebungen zwischen Grundkörper 80 und Stützplatte 83 verhindern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3336512 B1 [0002, 0003, 0004, 0030, 0054]

Claims

Kassette (3) für einen Probennehmer (1) zur Probenahme von Proben (7) eines flüssigen Metalls, wobei die Kassette (3) • ein Oberteil (10, 51) und ein Unterteil (11, 52) aufweist, wobei das Oberteil (10, 51) eine dem Unterteil (11, 52) zugewandte Unterseite (12) aufweist und das Unterteil (11, 52) eine dem Oberteil (10, 51) zugewandte Oberseite (13) aufweist, • einen Einlasskanal (14, 59) aufweist, über den flüssiges Metall in die Kassette (3) eintreten kann, und • eine Probenkammer (16, 50) aufweist, in der das flüssige Metall zur Bildung der Probe (7) gesammelt werden soll, wobei der Einlasskanal (14, 59) in die Probenkammer (16, 50) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formkörper (22, 25, 55) gänzlich oder zumindest teilweise in der Probenkammer angeordnet ist, wobei der Formkörper (22, 25, 55) innerhalb der Probenkammer eine Außenoberfläche aufweist, wobei ein Teil der Außenoberfläche des Formkörpers (22, 25, 55) beabstandet zu den nach innen weisenden, die Probenkammer (16, 50) begrenzenden Oberflächen des Oberteils (10, 51) und des Unterteils (11, 52) angeordnet ist.
Kassette (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (22, 25, 55) lose in die Probenkammer (16, 50) eingelegt ist.
Kassette (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (22, 25, 55) ein Volumen aufweist, das mindestens 30%, insbesondere bevorzugt mindestens 40% des Volumens der Probenkammer (16, 50) (gemessen ohne in der Probenkammer (16, 50) befindlichen Formkörper (22, 25, 55)) entspricht.
Kassette (3) für einen Probennehmer (1) zur Probenahme von Proben (7) eines flüssigen Metalls, wobei die Kassette (3) • ein Oberteil (10) und ein Unterteil (11) aufweist, wobei das Oberteil (10) eine dem Unterteil (11) zugewandte Unterseite (12) aufweist und das Unterteil (11) eine dem Oberteil (10) zugewandte Oberseite (13) aufweist, • einen Einlasskanal (14) aufweist, über den flüssiges Metall in die Kassette (3) eintreten kann, und • eine Probenkammer (16) aufweist, in der das flüssige Metall zur Bildung der Probe (7) gesammelt werden soll, wobei der Einlasskanal (14) in die Probenkammer (16) mündet, insbesondere Kassette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass • der Einlasskanal (14) durch eine Begrenzungswand begrenzt wird, wobei die Begrenzungswand einen oberen Wandabschnitt, der durch eine Oberfläche des Oberteils (10) gebildet wird, und einen unteren Wandabschnitt (17) aufweist, der durch eine Oberfläche des Unterteils (11) gebildet wird, und • die Probenkammer (16) zumindest durch eine sich von einer oberen Ausnehmungsöffnung in der Unterseite (12) in das Oberteil (10) erstreckenden oberen Ausnehmung und durch eine sich von einer unteren Ausnehmungsöffnung (18) in der Oberseite (13) in das Unterteil (11) erstreckenden unteren Ausnehmung (19) gebildet wird, wobei die obere Ausnehmungsöffnung und die untere Ausnehmungsöffnung (18) sich zumindest teilweise überlappen, vorzugsweise miteinander fluchten, • wobei die obere Ausnehmung ein Volumen hat, das zumindest der Hälfte des Volumens der unteren Ausnehmung (19) entspricht.
Kassette (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Ausnehmung ein Volumen hat, das zumindest 75% des Volumens der unteren Ausnehmung (19) entspricht.
Kassette (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (22, 25, 55) zumindest mehrheitlich (zu mehr als 50% seines Volumens) aus einem Material besteht, dessen Temperaturleitfähigkeit mindestens 10mm²/s ist.
Kassette (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (22, 25, 55) zumindest mehrheitlich (zu mehr als 50% seines Volumens) aus einem Material besteht, dessen Temperaturleitfähigkeit weniger als 2mm²/s ist.
Kassette (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (10, 51) und/oder das Unterteil (11, 52) zumindest mehrheitlich (zu mehr als 50% seines Volumens) aus einem Material besteht, dessen Temperaturleitfähigkeit mindestens 50mm²/s ist.
Kassette (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Entgasungskanal (24), der von der Probenkammer (16) nach außen führt.
Probennehmer (1) zur Probenahme von Proben (7) eines flüssigen Metalls mit einer Sonde, wobei eine Kassette (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 an einem Ende der Sonde zumindest teilweise in der Sonde angeordnet ist.
Probennehmer (1) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Abschlussstopfen (5), der die Sonde endseits verschließt, wobei der Abschlussstopfen (5) eine Durchgangsöffnung aufweist, durch den das Einlassröhrchen (15) ragt.
Verfahren zur Herstellung eines Probennehmers (1) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kassette (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 an einem Ende der Sonde zumindest teilweise in der Sonde angeordnet wird.
Verwendung einer Kassette (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder eines Probennehmers (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12 zum Entnehmen einer Probe (7) aus einem Metallbad.