DE2949730A1

DE2949730A1 - Vorrichtung zur messung der waermeleitfaehigkeit von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2949730A1
Application number: DE19792949730
Authority: DE
Inventors: Wataru Eguchi; Makoto Harada; Yutaka Tada; Masataka Tanigaki
Original assignee: Kyoto University NUC
Current assignee: Kyoto University NUC
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1979-12-11
Publication date: 1980-09-25
Also published as: GB2044453A; GB2044453B; FR2452103A1; JPS55124053A; FR2452103B1; DE2949730C2; US4283935A; JPS5831543B2

Description

Vorrichtung zur Messung der
Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten unter Erwärmung durch Lichtimpulse von einem Laser (Laserstrahl), welche sich insbesondere zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von heißen Schmelzen eignet.
Bei den herkömmlichen Meßvorrichtungen dieser Art, welche Laserstrahlen zur Beheizung verwenden, wird eine Flüssigkeitsprobe beispielsweise Quecksilber fest in einen Behälter aus Bornitrid eingeschlossen, wobei der Behälter mit einer durchsichtigen Quarzplatte verschlossen ist und die Probe von oben her durch einen Laserstrahl bestrahlt wird, während die Ansprechempfindlichkeit auf den Temperaturanstieg an der Bodenfläche der Quecksilberprobenschicht durch ein Thermoelement gemessen wird, dessen Fühler am Boden des Behälters sitzt.
Bei derartigen herkömmlichen Meßvorrichtungen ergeben sich jedoch folgende Probleme: 1. Die Messung ist einzig und allein mit einer undurchsichtigen Flüssigkeit möglich wie beispielsweise Quecksilber, welches für das Laserlicht undurchlässig ist und die Energie des Laserstrahles an seiner Oberfläche aufnehmen kann, während bei den meisten anderen Flüssigkeiten, welche für das Laserlicht durchlässig sind, Messungen nicht möglich sind.
2. Wenn eine Flüssigkeit mit guter Wärmeleitfähigkeit wie z.B.
flüssiges Metall gemessen werden soll, ist es einfach, ein Behältermaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit zu wählen, welche im Vergleich zu der der Flüssigkeitsprobe niedrig genug ist. Bei vielen anderen Flüssigkeiten gibt es jedoch keinen großen Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem die Probe enthaltenden Behälter, sodaß es schwierig ist, die Wärmeleitfähigkeit und Wärmediffusionsfähigkeit einer Probe aus der Messung ihrer Temperaturempfindlichkeit entnehmen zu können.
3. Es ist äußerst schwierig, die Flüssigkeitsprobe im Behälter -zu versiegeln und es kann sich eine dünne Gasabsorptionsschicht zwischen der Flüssigkeitsprobe und der Wandung des Behälters ausbilden, wodurch ein Kontaktwiderstand entsteht, der nicht übersehbare Fehler der Meßwerte verursacht.
4. Die Dicke der Flüssigkeitsprobenschicht muß bei der Analyse der gemessenen Temperaturempfindlichkeit unbedingt erfaßt werden, sodaß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Behälters für Messungen bei hohen Temperaturen unbedingt genau bekannt sein muß. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, daß infolge des unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten des Behältermaterials und der Flüssigkeitsprobe bei Änderung der Meßtemperatur die Flüssigkeitsprobe aus dem Behälter überfließt oder daß sich ein Leerraum innerhalb des Behälters bildet.
Bei den herkömmlichen Einrichtungen zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von heißen Schmelzen wurden bisher stationäre Einrichtungen, nicht stationäre Heißdraht-Einrichtungen und nicht stationäre Plattenheizer-Einrichtungen vorgeschlagen.
Die stationäre Einrichtung benötigt eine lange Zeit zur Ausbildung des stationären Zustandes und ein hohes Maß an Fachwissen zusammen mit unvermeidbaren Wärmeverlusten an die Umgebung, wodurch größere Meßfehler verursacht werden, wenn die Temperatur erhöht wird.
Die nicht stationäre Heißdraht-Einrichtung wird bei Temperaturen unter 500 K als zuverlässig angesehen, doch hat ihre Meßvorrichtung eine Form, welche die Konvektion in der Flüssigkeitsprobe nicht unterdrücken kann und sich daher für Messungen bei hohen Temperaturen nicht eignet.
Die nicht stationäre Plattenheizer-Einrichtung verwendet eine wagerechte Platte, welche in eine heiße Schmelze eingetaucht wird und an welche stufenweise oder auch in einem vorgegebenen Rythmus Strom angelegt wird, um Joul'sche Wärme zu erzeugen. Die Kurve des Temperaturanstieges der Flüssigkeit wird in einem vorgegebenen Abstand von der Platte gemessen oder es wird die Phasendifferenz zwischen der periodischen Veränderung der Flüssigkeitstemperatur und dem Rythmus des Stromflusses durch die Platte gemessen. Auch in diesem Fall ist es schwierig, die Konvektion zu unterdrücken, wobei sich außerdem das Problem ergibt, daß die Anwendung Joul' scher Erwärmung elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten durch elektrischen Strom spezielle Hilfsmittel für die Isolierung der Heizplatte erfordert.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die aufgezeigten Probleme und Nachteile der bisher üblichen Meßvorrichtungen durch Schaffung einer Vorrichtung zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten zu beheben, welche die Möglichkeit bietet, die Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten oder flüssigen Stoffen einschließlich lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Flüssigkeiten mit normaler oder relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit auf schnelle und leichv Weise absolut zu messen, ohne daß irgendein Bezugsstoff benötigt wird oder ohne daß die Dicke der Schicht der Flüssigkeitsprobe genau erfaßt werden muß. Eine derartige Vorrichtung soll dabei für die Messung der Wärmeleitfähigkeit heißer flüssiger Schmelzen bequem verwendbar sein.
Gekennzeichnet ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen dadurch, daß sie eine wagerecht abgestützte, von einem Laserstrahl beheizbare dünne, kleine Metallscheibe aufweist, $ ferner unter dieser Metallscheibe einen Probenhalteblock, ein mit der Metallscheibe verbundenes Thermoelement und eine Einrichtung zum Anheben des relativen Pegels einer Flüssigkeitsprobe zum Füllen eines Spaltes zwischen Metallscheibe und Probenhalteblock unter Ausbildung einer zylindrischen Flüssigkeitsschicht darin.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung läßt sich die Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten einschließlich lichtdurchlässiger Flüssigkeiten, elektrisch leitender Flüssigkeiten, Flüssigkeiten mit normaler Wärmeleitfähigkeit und flüssiger heißer Schmelzen, welche bisher durch die herkömmlichen Meßvorrichtungen nur schwierig gehandhabt werden konnten im allgemeinen auf schnelle und einfache Weise absolut messen, ohne daß irgend ein Bezugsstoff über einen weiten Temperaturbereich verwendet wird.
Nach einer Besonderheit der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, welche Luftblasen aus der Flüssigkeitsprobe entfernt, um den Spalt zwischen der Metallscheibe und dem die Probe enthaltenden Block zur Ausbildung einer zylindrischen Flüssigkeitsschicht zu füllen.
Bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung wird daher auf unbedingt sichere und einfache Weise eine zylindrische Schicht aus der Flüssigkeitsprobe im Spalt zwischen der Metallscheibe und dem die Probe enthaltenden Block ausgebildet.
Die Erfindung wird des weiteren anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert; es zeigt Fig.1 die allgemeine Anordnung einer erfindungsgemäBen Meßvorrichtung in schematischer Darstellung; Fig.2 die Hauptteile der Vorrichtung in vergrößertem Maßstabe in senkrechtem Schnitt; Fig.3 das Hauptteil in vergrößertem Maßstabe in senkrechtem Schnitt; Fig.4 einen wagerechten Schnitt durch Fig.3 längs der Linie IV-IV; Fig.5 den mit V bezeichneten Ausschnitt aus Fig.3 in vergrößertem Maßstabe; Fig.6a bis 6c senkrechte Schnitte zur Erläuterung der Arbeitsweise; Fig.7 eine Kurve der Temperaturempfindlichkeit an der Rückseite der kleinen Metallscheibe; Fig.8 eine Kurve der Temperaturempfindlichkeit an der Oberseite der kleinen Metallscheibe; Fig.9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise; und Fig. 10 eine schematische Darstellung eines abgewandelten Beispiels der Einrichtung zum Anheben des relativen Oberflächenspiegels der Flüssigkeitsprobe.
Wie Fig.l zeigt, besitzt die erfindungsgemäße Meßvorrichtung eine Probenkammer 1 und oberhalb derselben einen Rubin-Laserstrahlgenerator 3 mit einem diametralen Strahlvergrößerer 2. Der Generator 3 bestrahlt die Probenkammer 1 mit einem impulsweisen Laserlicht von einer monokristallinen Rubinstange, welche durch Entladung der in einem Hochspannungskondensator 4 gespeicherten elektrischen Energie an eine Xenonlampe über einen Fernschalter 5 erregt wird.
Der projizierte Laserstrahl wird durch den Laserstrahlvergrößerer 2 diametral vergrößert, wobei dieser Vergrößerer 2 aus einer Kombination einer konkaven Linse 2a und einer konvexen Linse 2b besteht, wodurch die Probenkammer 1 mit Energie gleichmäßiger Oberflächendichte bestrahlt wird. Wie Fig.2 zeigt, besteht die Probenkammer 1 aus einer warmfesten Pfanne 7 aus transparentem Quarzglas, welche von einem Elektroofen 6 umgeben ist, einem Tragtisch 8, welcher die Unterkante der Pfanne abstützt, und einem Pfannendeckel 10, welcher das obere Ende der Pfanne 7 hermetisch abschließt. In der Pfanne ist ein Probenbehälter 11 aus transparentem Quarzglas und zwischen der Unterkante der Pfanne und dem Tragtisch 8 ist eine O-Ringdichtung und eine Stopfbuchse angeordnet.
Die Temperatur des Elektroofens 6 wird von einem Thermoelement 12 gemessen, welches dem Heizer unter PID-Steuerung durch ein Steuer-; teil 13 Strom zuführt, wodurch die Temperatur der Meßatmosphäre auf eine vorgegebene Höhe gesteuert wird. Ein Sichtfenster 14 ist in der Wandung des Elektroofens 6 ausgebildet, sodaß die Bedingungen innerhalb des Behälters 11 durch die Pfanne 7 hindurch beobachtet werden können (siehe Fig.1).
Um Meßfehler zu vermeiden, handelt es sich bei dem Elektroofen 6 um einen induktionsfreien Ofen.
Der Pfannendeckel 10 besitzt in der Mitte ein kreisrundes Fenster aus optischem Glas 15, durch welches der einfallende Laserstrahl hindurchgehen kann. Dieser Deckel trägt ein koaxiales Führungsteil 16 in Form eines Hohlzylinders, welches einen Durchlaß 16a bildet, um den Laserstrahl, welcher durch das optische Glasfenster 15 hereinkommt, auf eine kleine Metallscheibe 19 zu richten.
Am unteren Ende des Führungsteiles 16 sind drei Stützen 17 bebefestigt, welche jeweils am unteren Ende eine Tragplatte 18 für eine Flüssigkeitsprobe tragen.
Diese Tragplatte 18 ist am Führungsteil 16 dadurch befestigt, daß die Stützen 17 am unteren Ende des Führungsteiles 16 festgeschraubt sind, wie dies in Fig.3 und 4 zu sehen ist. Dadurch hängt die Probenhalteplatte 18 koaxial vom Führungsteil 16 herab.
Die Tragplatte 18 weist in der Mitte einen koaxialen Probenhalteblock 18' auf, welcher eine Vertiefung 18'a in Form einer flachen Pfanne besitzt, wie in Fig.5 zu sehen ist, wobei die Ränder der Pfanne unter Ausbildung einer kreisrunden Rippe 18'b an der Oberkante des Blockes 18' abgeschrägt sind.
Oberhalb des Probenhalteblockes 18' ist eine dünne kleine Metallscheibe 19 angeordnet, welche den gleichen Durchmesser wie die .kreisrunde Rippe lt'b besitzt und in wagerechter Lage abgestützt ist, wobei ihre Unterseite von dem Grat der Kreisrunden Rippe lS'b durch einen Spalt 20 von 1-2 m entfernt liegt.
Anders ausgedrückt, der Probenhalteblock 18' ist unterhalb der wagerecht abgestützten Metallscheibe 19 angeordnet.
Wie die Figuren 2 bis 4 zeigen, ist ein Thermoelement 21 mitten auf der Oberseite der Metallscheibe 19 angeschweißt, um die Temperatur an der Oberseite dieser Metallscheibe 19 zu messen, wobei das Thermoelement 21 in einem Isolierrohr 22 liegt, welches durch das Führungsteil 16 und den Pfannendeckel 10 hindurchgeht und mit der abgeschirmten Leitung 23 außerhalb der Probenkammer 1 verbunden ist.
Die kleine Metallscheibe 19 wird in wagerechter Lage durch drei Metalldrähte 24a, 24b und 24c abgestützt, welche mit der Oberseite der Scheibe 19 punktverschweißt sind, wie dies Fig.4 zeigt.
Im unteren Bereich des Führungsteiles 16 sind diese Drähte in kleinen Löchern in den drei Stützen 25a, 25b und 25c, welche an der Platte 1& befestigt sind, durch Schrauben fixiert. Im einzelnen zeigt Fig.5 den Metalldraht 24a, welcher durch das kleine Loch 26a in der Stütze 25a und dann durch ein kleines Loch 27a am unteren Ende des Führungsteiles 16 hindurchgeführt ist und in diesem durch eine Schraube 28a fixiert ist. Die beiden anderen Metalldrähte 24b und 24c sind in der gleichen Weise befestigt.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die Spannung der drei Metalldrahte sorgfältig eingestellt werden sollte, damit die Metallscheibe 19 unbedingt sicher in wagerechter Lage coaxial zum Bloc 18' abgestützt ist.
Zwischen der Metallscheibe 19 und dem Block 18' ist ein Spalt 29 ausgebildet, urì eine zylindrische Flüssigkeitsschicht 53' der Probe zu bilden. Um die Luftblasen zu entfernen, welche das Füllen des Spaltes 29 mit der Flüssigkeitsprobe 52 verhindern, ist eine Einrichtung zur Luftblasenentfernung oder ein Rührwerk mit Rührorgan 30 in Form eines L-förmigen Drahtes vorgesehen, welcher innerhalb des Spaltes 29 angeordnet ist.
Das Rührwerk besitzt außerdem eine senkrechte Welle 31, welche das Rührorgan oder Rührruder 30 trägt. Wie Fig.2 zeigt, ist die vertikale Welle 31 aus der Probenkammer 1 durch das Führungsteil 16 und den Pfannendeckel 10 herausgeführt und trägt eine Handkurbel 32 am oberen Ende. Durch Bedienung der Handkurbel 32 von außen her wird das Rührorgan 30 in dem in Fig.4 dargestellten Winkelbereich 33 hin und hergeschwenkt.
Um die Temperatur innerhalb des Probenbehälters 11 zu messen, geht ein Thermoelement 34 durch den Deckel 10 der Pfanne 7 und das Führungsteil 16 in diesen Behälter 11 hinein, wie Fig.2 zeigt.
Das untere Teil 35 des Thermoelementes 34, das vom unteren Ende des Führungsteiles in den Probenbehälter 11 hineinragt, ist durch ein Quarzrohr geschützt und liegt mit seinem unteren Ende seitlich der kreisrunden Rippe lS'b des Blockes 18'.
Wie Fig.1 zeigt, ist das Thermoelement 34 mit einer Null-Einstellungs-Eisbüchse 36 und einem Digital-Voltmeter 37 über eine abgeschirmte Leitung verbunden.
Mit dem Pfannendeckel 10 sind außerdem eine Gaseinlaßleitung 38, durch welche ein inertes Gas in die Probenkammer 1 geleitet wird, und eine Gasauslaßleitung 39 verbunden, durch welche ein Gas innerhalb der Probenkammer 1 abgesaugt oder entfernt wird, wie Fig.2 zeigt.
Der Pfannendeckel 10 ist durch eine Packung und eine Stopfbüchse hermetisch abgedichtet, wo er das Isolierrohr 22 für das Thermoelement 21 aufnimmt, welches die Temperatur an der Oberseite der kleinen Metallscheibe 19 mißt, ferner an der Stelle, an welcher das Thermoelement 35 hindurchgeht, welches die Temperatur innerhalb des Probenbehälters mißt, sodann am Durchgang der Welle 31 für das Rührwerk 30, und an den Durchgängen für die Gaseinlaßleitung 38 und die Gasauslaßleitung 39.
Nahe dem optischen Glasfenster 15, insbesondere auf einem Fensterrahmen 40, welcher das optische Glas festhält, ist ein kreisringförmiger Hilfsheizer 41 vorgesehen, welcher ein Beschlagen des optischen Glases infolge Dampfkondensation der Flüssigkeitsprobe an der Innenseite des Glases verhindert.
Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, hat der Probenbehälter 11 im allgemeinen zylindrische Form und verjüngt sich im unteren Bereich zu einem ebenen Boden. Er besteht aus einem transparenten Quarznaterial, sodaß man die Bedingungen innerhalb des Behälters durch das Sichtfenster 14 im elektrischen Ofen 6 (Fig.l) beobachten kann.
Der Probenbehälter 11 sitzt in einem Trog 44, welcher am oberen Ende einer Hubsäule 43 befestigt ist, die ihrerseits auf dem Pfannentragtisth 8 auf und niederbewegbar aufgebaut ist und dabei durch eine mechanische Dichtung 42 (Fig.2) hindurchgeht.
Diese Hubsäule 43 wird durch Drehen einer Handkurbel 45 auf und nieder bewegt, welche mit einem Antriebsmechanismus mit einer Zahnstange 46 am unteren Ende der Hubsäule 43 verbunden ist, wodurch der Probenbehälter 11 innerhalb der Pfanne 7 der Probenkammer aufwärts oder abwärts bewegbar ist.
Der Deckel 47 des Probenbehälters 11 sitzt verschiebbar auf dem Führungsteil 16 und wird daher längs des Führungsteiles 16 verschoben, wenn der Probenbehälter 11 durch die Hubsäule 43 aufwärts oder abwärts bewegt wird, sodaß ein inniger Kontakt mit dem Behälter 11 aufrecht erhalten wird.
Die Einrichtung zum Anheben des relativen Pegels der Flüssigkeitsprobe besteht daher aus dem Führungsteil 16, welches die kleine Metallscheibe 19 und den Probenhalteblock 18' am unteren Ende trägt und dem Probenbehälter, welcher die kleine Metallscheibe 19 und den Probehalteblock 18' aufnimmt und gegenüber dem Führungsteil 16 bewegbar ist.
Das Signal des auf die Mitte der kleinen Metallscheibe 19 aufgeschweißten Thermoelementes 21 wird über die Leitung 23 nach Verstärkung durch einen Vorverstärker 48 einem Digital-Schnellspeicher 49 zugeleitet, wie dies Fig.l zeigt. Dieser Speicher 49 wird durch zwei Speicherkanäle, von dem der eine zur Messung der Empfindlichkeit innerhalb einer kurzen Zeitspanne (0-50 ms) und der andere zur Messung der Empfindlichkeit in einer längeren Zeitspanne (veränderlich im Bereich 0-1 sec oder 0-5 sec) dient, und einen Speicherbereich gebildet.
,Das Triggersignal zum Starten dieses digitalen Schnellspeichers 49 wird von einer Fotodiode 50 erzeugt, welche zwischen der konkaven Linse 2a und der konvexen Linse 2b des Laserstrahlvergrößerers 12 angeordnet ist. Bei Feststellung des einfallenden Laserstrahls überträgt die Fotodiode 50 ein Triggersignal an den Schnell speicher 49.
Die Daten der gemessenen Temperaturempfindlichkeit der kleinen Metallscheibe 19 werden später von einem Aufzeichner 51 aufgezeichnet.
Die kleine Metallscheibe 19, welche der Messung der Temperaturempfindlichkeit unter Erhitzung durch einen Laserstrahl unterworfen werden soll, sollte wärmefest und gut wärmeleitfähig sein und außerdem gegenüber der Flüssigkeitsprobe korrosionsunempfindlich. Außerdem hat die Metall scheibe 19 vorzugsweise eine sehr geringe Dicke, wobei jedoch ihre Ebenheit erhalten bleiben muß, | ohne daß eine durch die Punktschweißung des Thermoelementes 21 und der Metalldrähte 24a bis 24c sich ergebende Verwerfung abgearbeitet werden muß. Zur Messung der Wärmeleitfähigkeit beispielsweise einer Nitratschmelze eignet sich eine Scheibe aus sehr reinem Nickel mit einer Dicke von 0.236 mm.
Vorzugsweise sollte wenn irgend möglich die Verwendung metallischer Bestandteile in der Probenkammer 1 vermieden werden, da es sonst erforderlich ist, jedes Metallteil vollkommen abzuschleifen,' da sonst ein Induktionspotential erzeugt wird, wenn zur Erregung des Laserstrahlgenerators 3 ein starker Strom angelegt wird, wodurch die Meßwerte der Temperaturempfindlichkeit der Metallscheibe 19 durch Störungsrauschen überlagert werden.
Um den Ein- und Ausbau der Probenkammer 1 zu erleichtern, wird der Elektroofen 6 vorzugsweise aus zwei senkrecht teilbaren Hälften hergestellt.
Um die Wärmeleitfähigkeit einer Flüssigkeitsprobe mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung der vorbeschriebenen Art zu messen, wird die Kurbel 45 des Pfannentragtisches 8 zunächst in der Weise b betätigt, daß der Trog 44 in seine tiefste Lage abgesenkt wird, sodaß ein Probenbehälter 11, welcher eine vorgegebene Menge der Probe 52 enthält, aufgesetzt werden kann.
Alsdann wird die Pfanne 7 aus Quarzmaterial aufgesetzt und ihr Unterteil am Tisch 8 mittels der Stopvbuchse 9 befestigt, woraufhin der Deckel 10 zusammen mit dem in ihm eingesetzten Teilen, einschließlich der Tragplatte 18 mit dem Block 18', der Metallscheibe 19, dem Thermoelement 21 zur Messung der Oberflächentemperatur, dem Thermoelement 34 zur Messung der Innentemperatur des Probenbehälters, der Welle 31 mit dem Rührwerk 30, dem Führungsteil 16, der Gaseinlaßleitung 38, der Gasauslaßleitung 39 und dem optischen Glasfenster 15 auf der Pfanne befestigt wird.
Dadurch befindet sich der Innenraum des Probenbehälters 11 in dem in Fig.6 (a) dargestellten Zustand, wobei die einzelnen Teile der Probenkammer 1 derart dimensioniert sind, daß die Unterseite der Platte 18 nicht mit der Probe 52 im Behälter 11 in Berührung kommt.
Nachdem die Pfanne 7 in der vorbeschriebenen Weise befestigt ist, wird der Elektroofen 6 montiert und die Leitungen der Thermoelemente 21 und 34 werden mit den Leitungen des Meßkreises verbunden.
Das Gaseinlaßrohr 38 und das Gasauslaßrohr 39 werden jeweils mit entsprechenden Gaseinlaß- bezw. Gasauslaßleitungen verbunden und ein inertes Gas wird in die Pfanne 7 eingeleitet, um die Pfanne vollkommen damit zu füllen.
Anschließend wird der Elektroofen 6 eingeschaltet und mit ihm die Temperatur in der Pfanne 7 so weit erhöht, bis sie im Probenbehälter 11 den vorgegebenen Meßtemperaturpegel erreicht.
In der Zwischenzeit wird von Zeit zu Zeit die Zufuhr des inerten Gases abgeschaltet und das Gas aus der Pfanne 7 mittels einer Saugpumpe abgesaugt, um den Druck herabzusetzen. Die Saugpumpe wird dann wieder abgeschaltet und inertes Gas erneut in die Pfanne 7 eingeleitet, bis der vorgegebene Druck für die Messung erreicht ist. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt.
Diese wiederholte Druckbeaufschlagung und Druckverminderung dient dazu, das atmosphärische Gas in der Pfanne 7 durch das inerte Gas zu ersetzen und gleichzeitig die Flüssigkeitsprobe zu entlüften, indem kleine Luftblasen entfernt werden, welche entstehen, wenn eine Materialprobe in Form von bei Raumtemperatur festem Pulver durch Erhöhung der Temperatur im Probenbehälter in flüssigen Zustand übergeführt wird.
Das bei der Entlüftung der Schmelze im Probenbehälter 11 entstehende Gas wird durch Anheben des Behälterdeckels 47, welcher auf das Führungsteil 16 aufgepaßt ist, entspannt.
Schließlich werden die nicht dargestellten Ventile im Gaseinlaßrohr 38 und im Gasauslaßrohr 39 vollkommen geschlossen und die Meßvorrichtung wird einige Zeit in Ruhe gelassen, nachdem die Ofentemperatur mittels des Steuerteiles 13 auf eine gewünschte Meßtemperatur eingestellt wurde.
Der Hilfsheizer 41, welcher unmittelbar über dem optischen Glasfenster 15 eingebaut ist, wird dann angeschaltet, wenn das Fenster durch Kondensation der Flüssigkeitsprobe an der Innenseite beschlagen sein sollte.
Infolge dieser vorbereitenden Maßnahmen wird im oberen Raum der Probenkammer 1 eine inerte Gasatmosphäre geschaffen, welche mit Dämpfen der Flüssigkeitsprobe gesättigt ist.
Als nächstes wird der Laserstrahlgenerator 3 auf die Probenkammer 1 derart aufgesetzt, daß seine Strahlrichtung durch das optische Fenster 15 auf die kleine Metallscheibe 19 im Probenbehälter 11 trifft. Dann wird der Fernschalter 5 betätigt, um den Rubin-Laserstrahlgenerator 3 durch die im Hochvoltkondensator 4 gespeicherte elektrische Energie zu erregen, sodaß ein impulsweises Laserlicht erzeugt wird.
Das einfallende Laserlicht wird durch die Fotodiode 50 festgestellt und ein Triggersignal dem digitalen Schnellspeicher 49 zugeleitet.
In diesem Augenblick wird das vom Generator 3 herkommende Laserlicht durch den Vergrößerer 2 diametral vergrößert, sodaß lediglich der Mittelbereich des Strahles mit gleichmäßiger Flächendichte durch das Fenster 15 der Probenkan:mer 1 hindurchgeht und die Oberseite der Metallscheibe 19 bestrahlt.
Durch einen Versuch wurde bestätigt, daß der Mittelbereich des diametral vergrö3erten Laserstrahles eine gleichmäßige Flächenenergiedichte besitzt. Der Versuch richtete sich auf das Studium der Temperaturempfindlichkeit an der Rückseite der vom Laserstrahl bestrahlten Metallscheibe 19. Als Resultat ergab sich eine Empfindlichkeitskurve (Fig.7), welche bis zu einem Maximalwert gleichmäßig anstieg, ohne daß lokal irgendwelche Spitzenwerte auftraten.
Aus der Kurve ergibt sich, daß die einfallende Energiedichte im Mittelbereich des Laserstrahles gleichförmig ist und es wird dadurch möglich, eine Datenanalyse auf Basis des Meßprinzips eines dimensionalen Wärmeflusses zu erstellen, der noch im einzelnen zu erläutern sein wird.
Die Oberseite der Metallscheibe 19 wird bei Bestrahlung durch das Laserlicht mit gleichmäßiger Oberflächendichte der Energie augenblicklich erhitzt, doch verteilt sich die Wärme schnell über den gesamten Körper der Metallscheibe 19. Infolgedessen sinkt die Oberflächentemperatur der Metallscheibe 19 schnell und die Scheibe 19 erhält innerhalb einer äußerst kurzen Zeitspanne von weniger als 10 ms eine gleichmäßige Temperatur. Infolgedessen kann die Wärmestrahlung der Metallscheibe 19 auf die umgebende Atmosphäre während einer derart kurzen Zeitspanne ignoriert werden.
Alsdann wird die in der Metallscheibe 19 angesammelte Wärme an die umgebende Atmosphäre sehr langsam abgestrahlt, wobei die Temperatur der Scheibe 19 ganz allmählich absinkt.
Die Veränderungen in der Oberflächentemperatur der Metallscheibe 19 nach der Bestrahlung mit dem Laserlicht werden durch das Thermoelement 21 gemessen, welches auf die Oberseite der Metallscheibe 19 punktweise aufgeschweißt ist. Die Meßsignale werden dann durch den Vorverstärker 48 verstärkt und im Schnellspeicher 49 digital gespeichert. Die gespeicherte Temperaturempfindlichkeit wird auf dem Aufzeichner 51 aufgezeichnet.
Die obere Kurve a in Fig.8 zeigt die Aufzeichnungen einer fortlaufenden Messung bei Verwendung einer Metallscheibe aus sehr reinem Nickel mit einem Durchmesser von 6,55 mm und einer Dicke von 0,236 mm.
Da die Probenkammer 1 auf einer vorgegebenen konstanten Temperatur gehalten wird, kehrt die Temperatur der kleinen Metalischeibe 19 bald auf den gleichen Wert wie die Probenkammer 1 zurück.
Als nächstes wird die Handkurbel 45 für die Hubsäule 43 verdreht, um den Probenbehälter 11 langsam in die in Fig.6b dargestellte Position anzuheben, in welcher der Spiegel der flüssigen Schmelze gerade die Unterseite der kleinen Metallscheibe 19 erreicht, sodaß die Flüssigkeitsprobe 42 in den Spalt 29 zwischen der Metallscheibe 19 und dem Block 18' einströmen kann und ihn füllen kann.
Dabei wird das L-förmige Rührorgan 30 in dem Winkelbereich gemäß Fig.4 hin und hergeschwenkt, um die Flüssigkeitsprobe 52 einwandfrei in den Spalt 29 hineinzubringen, was manchmal infolge der Oberflächenspannung der Flüssigkeitsprobe nicht ohne dieses Hilfsmittel gelingt, und um gleichzeitig kleine Lurtblasen, welche sich an der Unterseite der kleinen Metallscheibe 19 festsetzen können, fortzuwischen, sodaß der Spalt 29 vollkommen mit der Flüssigkeitsprobe 52 gefüllt wird.
Sobald der Spalt 29 vollkommen mit der Flüssigkeitsprobe 52 gefüllt ist, wird das Rührorgan 30 in Ruhelage an der einen Seite des Winkelbereiches oder in einer Position außerhalb des Spaltes 29 zurückgeführt.
Alsdann wird die Kurbel 45 der Hubsäule 43 langsam derart gedreht, daß der Probenbehälter 11 in die in Fig.6c dargestellte Position abgesenkt wird, wodurch eine zylindrische Flüssigkeitsschicht 53 im Spalt 29 zwischen der Metallscheibe 19 und dem Block 18 ausgebildet wird.
Der vorbeschriebene Arbeitsgang zur Ausbildung der zylindrischen Flüssigkeitsschicht 53 im Spalt 29 durch Anheben und Absenken des Probenbehälters 11 läßt sich durchführen, während die Bedingungen innerhalb des Probenbehälters 11 in der Pfanne 7 durch das Sichtfenster 14 im Elektroofen 6 sorgfältig beobachtet werden, sodaß während dieses Arbeitsganges innerhalb des Probenbehälters 11 kein Temperaturwechsel erfolgt.
Nach Ausbildung dieser zylindrischen Flüssigkeitsschicht 53 zwischen der Scheibe 19 und dem Block 18', welcher den gleichen Durchmesser wie die Metallscheibe besitzt, wird die Metallscheibe 19 erneut durch den Laserstrahl impulsweise bestrahlt, um die Temperaturempfindlichkeit an der Oberseite der Scheibe 19 zu messen.
Die untere Kurve b in Fig.8 zeigt die Temperaturempfindlichkeit bei impulsweiser Bestrahlung einer Nickelscheibe 19 der gleichen Ausbildung wie bei Erstellung der Kurve a, jedoch mit einer zylindrischen Schicht aus geschmolzenem Natriumnitrat unterhalb der Scheibe 19.
Die Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit 52, welche den Spalt 29 füllt, ergibt sich aus der Differenz der beiden Empfindlichkeitskurven a und b.
Die Wärmeleitfähigkeit von Natriumnitrat, welche aus der Analyse der Empfindlichkeitskurven a und b errechnet wird, zeigt die nachstehende Tabelle im Vergleich zum empfohlenen Wert.
Probe Meß- Metall- Wärmeleitfähigkeit (cal/(cm.s.K.j temp.(K) scheibe Tatsächlicher Empfohlener Wert Wert Natrium- 603 Sehr nitrat reines 1,30 x 10-3 1,32 x 10-3 nitrat Nickel Nachstehend wird ein praktisches Verfahren zur Feststellung der Wärmeleitfähigkeit einer Flüssigkeit beschrieben, wobei der Wärmefluß als ein Problem einer dimensionalen Diffusion behandelt wird.
Wenn, wie Fig.9 zeigt, die Metallscheibe 19 als eine erste i Schicht angesehen wird, ist der Abstand von der Oberseite der Metallscheibe 19 nach unten gemessen x und die Dicke der Metallscheibe 19 (i ). Die zylindrische Flüssigkeitsschicht wird als zweite Schicht und die Gasschicht über der ersten Schicht als eine dritte Schicht angesehen. Dadurch erhält man die Gleichungen für die Temperaturempfindlichkeiten an aer Ober- und Unterseite der ersten Schicht (Metallscheibe 19) oder bei x=O und aus der Gleichung der Wärmedlffusion, des ursprünglichen Zustandes und des Grenzzustandes wie folgt: wobei In vorstehenden Formeln ist T1 (x, t) der Unterschied zwischen der Temperatur der ersten Schicht im Abstand x im Zeitpunkt t und der Temperatur vor der Messung #1, #2 und #3 sind jeweils die Wärmeleitfähigkeit der ersten bis zur dritten Schicht, α 1, « 2 und q 3 sind jeweils die Wärmeleitfähigkeit der ersten bis dritten Schicht und f(t) ist eine Funktion für die Energiemenge, welche pro Flächeneinheit der Oberseite der ersten Schicht absorbiert wird.
Außerdem stehen Cp1, Cp2 und Cp3 jeweils für die spezifische Wärmekapazität der ersten bis dritten Schicht, #1, #2 und #3 für die Dichte der ersten bis dritten Schicht und T0 für den Temperaturanstieg, welcher unter der Annahme erfolgt, daß der Wärmeeingang in die erste Schicht gleichmäßig darin gespeichert wird, ohne daß eine Streuung auftritt.
Beim Anfangswert können die Gleichungen (1-a), (l-b), (2-a) und (2-b) unter der Bedingung von (8-b) und (9-b) durch die Gleichungen (8-a) und (9-a) angenähert werden.
wobei wobei Nach dem Anfangswert läßt sich für die Gleichungen (1) und (2) die nachstehende Näherungsgleichung aufstellen.
wobei Die vorstehende Näherungsanalyse zeigt, daß die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Flüssigkeitsschicht durch Messung des Temperaturgefälles T1 (O, t) an der Oberseite der zweiten Schicht und Einsetzen des gemessenen Wertes in die Gleichung (10) berechnet werden kann.
Bei Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit A2 durch die Gleichung (10) wird die Wärmeleitfähigkeit t1 der ersten Schicht nicht benötigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der Wärmeleitfähigkeit einer Flüssigkeit zeigt nachstehende Wirkungen und Vorteile: (1) Die der Messung zu unterwerfende Flüssigkeitsprobe befindet sich in Form einer zylindrischen Flüssigkeitsschicht 53 in einem 1-2 mm breiten Spalt 29 zwischen der kleinen Metallscheibe 19 und dem Block 18i mit dem gleichen Durchmesser wie die Metallscheibe 19, und ihr oberer Bereich erfährt innerhalb der Meßzeit von weniger als 1 sec maximal einen Temperaturanstieg von 2 K über der Temperatur der Umgebung, sodaß man die Konvektion innerhalb der die Flüssigkeitsprobe bildenden Schicht während der Messung vollkommen ignorieren kann und infolgedessen Messungen von extrem hoher Genauigkeit erreicht. Dies steht im Gegensatz zu den konventionellen HeiXdraht- und Plattenheizern, bei denen die Messung durch die Konvektion infolge der Form der Flüssigkeitsprobe und ihrer Temperaturverteilung beeinflußt werden kann.
(2) Der Umfang der dünnen zylindrischen Schicht 53 aus der unter der Metallscheibe 19 gebildeten Flüssigkeitsprobe ist von dem inerten Gas umgeben, welches mit den Dämpfen der Flüssigkeitsprobe gesättigt ist, was im Gegensatz zu den herkömmlichen Einrichtungen steht, bei denen Flüssigkeitsprobe in einem Behälter dicht eingeschlossen werden muß. Bei den herkömmlichen Einrichtungen ergibt sich insofern eine Schwierigkeit, als die Meßfehler infolge des Wärmeverlustes durch die Behälterwandungen geschätzt werden müssen. Demgegenüber ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Wärmeverlust an die die Flüssigkeitsprobe umgebende Gasphase recht gering.
(3) Die Meßfehler infolge des Wärmeverlustes lassen sich sehr genau aus den Ansprechdaten der Metallscheibe 19 auf den Laserblitz erkennen, da diese Scheibe einfach in dem atmosphärischen Gas aufgehängt ist, ohne die Flüssigkeitsschicht darunter zu bilden, sodaß sich die Messung mit hoher Genauigkeit ausführen läßt.
(4) Bei der der Messung zu unterwerfenden Probe handelt es sich um eine äußerst geringe Flüssigkeitsmenge, welche sich in dem Spalt 29 zwischen der Metallscheibe 19 und dem Block 18' befindet, sodaß die Probe sich ohne weiteres gleichmäßig auf einer gewünschten Temperatur halten läßt, bevor die Messung durch den Laserblitz durchgeführt wird.
(5) Es ist möglich, absolute Messungen durchzuführen, ohne daß die Konstante der Vorrichtung in Bezug auf ein Bezugsmaterial bestimmt werden muß.
(6) Die erfindungsgemäße Konstruktion eignet sich insbesondere für die Messung der Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen, und sie ist bei höheren Temperaturen einsetzbar als die bisher üblichen Meßeinrichtungen.
(7) Die der Messung zu unterwerfende Probe befindet sich im Probenbehälter 11, welcher innerhalb der Pfanne 7 auf und nieder bewegbar ist und von der Atmosphäre abgeschirmt ist. Andererseits sind die Metallscheibe 19, welche durch den Laserblitz erwärmt werden soll, und der Block 18' unter der Metallscheibe 19 durch das Führungsteil 16 fest mit dem Pfannendeckel 10 verbunden. Durch diese Konstruktion wird eine zylindrische Flüssigkeitsschicht 53 aus dem Probenstoff unbedingt sicher in dem Spalt 29 zwischen der Metallscheibe 19 und dem Block 18' durch Anheben und Senken des Probenbehälters 11 und Betätigung des Rührorganes 30 innerhalb des Spaltes 29 ausgebildet.
(8) Es ist möglich, die Wärmeleitfähigkeit der verschiedensten flüssigen Stoffe, einschließlich einer heißen Schmelze einer Substanz zu messen, welche bei Raumtemperatur fest ist, während außerdem auch die Messung der Wärmeleitfähigkeit von flüssigen Stoffen möglich ist, welche normalerweise bei Temperaturen nahe der Raumtemperatur flüssig sind.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Einrichtung zum Anheben des relativen Oberflächenpegels der Flüssigkeitsprobe aus einem feststehenden Führungsteil 16 und einem diesem gegenüber bewegbaren Probenbehälter 11. Andererseits ist es auch möglich, die Beziehung dieser beiden Bauteile in der Weise umzukehren, daß das Führungsteil gegenüber dem Probenbehälter, welcher fest steht, vertikal bewegbar ist.
Alternativ kann, wie Fig.10 zeigt, ein erster Behälter 55 mit einem Steuerventil 54 vorgesehen werden, welcher als Einrichtung für die Zufuhr einer Flüssigkeitsprobe 52 zum Behälter 11 und zum Anheben des Spiegels dieser Flüssigkeitsprobe dient, sowie ein zweiter Behälter 57 mit einem Steuerventil 56, welcher als Einrichtung zur Entnahme der Flüssigkeitsprobe 52 aus dem Behälter 11 zwecks Senkung des Flüssigkeitsspiegels dient.
Um in diesem Fall die Flüssigkeitsprobe 52 zwecks Anhebung des Flüssigkeitsspiegels in den Behälter einzubringen, wird das Steuerventil 54 geöffnet, sodaß die Flüssigkeitsprobe 52 aus dem ersten Behälter 55 unter ihrem Eigengewicht in den Behälter 11 fließen kann. Wenn es andererseits erwähnt ist, die Flüssigkeitsprobe 52 aus dem Behälter 11 zwecks Senkung des Flüssigkeitsspiegels teilweise zu entfernen, wird das Steuerventil 56 geöffnet, sodaß die Flüssigkeitsprobe 52 aus dem Behälter 11 infolge ihres Eigengewichtes in den zweiten Behälter 57 fließen kann. Aus dem zweiten Behälter 57 wird die Flüssigkeitsprobe 52 dann mittels einer Pumpe 58 in den ersten Behälter 55 zurückgepumpt.
Die in Fig.10 dargestellte Ausbildung eignet sich vor allem zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten, die nahe der Raumtemperatur flüssig sind.
L e e rse t e

Claims

Patentansprüche: 7).. Vorrichtung zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von Flüssigten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie eine wagerecht abgestützte, von einem Laserstrahl beheizbare dünne, kleine Metallscheibe (19) aufweist, ferner unter dieser Metallscheibe einen Probenhalteblock (1&'), ein mit der Metallscheibe verbundenes Thermoelement (21) und eine Einrichtung zum Anheben des relativen Pegels einer Flüssigkeitsprobe (52) zum Füllen eines Spaltes (29) zwischen Metallscheibe und Probenhalteblock unter Ausbildung einer zylindrischen Flüssigkeitsschicht (53) darin.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebeeinrichtung aus einem Führungsteil (16) mit der Metallscheibe (19) und dem Halteblock (18') am unteren Ende sowie einem diese Metallscheibe und den Halteblock umschließenden und gegenüber dem Führungsteil (16) auf und nieder bewegbaren Probenbehälter (11) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter (11) in einer hitzebeständigen Pfanne (7) angeordnet ist, welche von einem Elektroofen (6) zwecks Schmelzung einer Stoffprobe (52) im Behälter (11) erhitzbar ist, und daß das Führungsteil (16) mit einem Deckel (10) der Pfanne (7) fest verbunden ist und von diesem herabhängt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne () und der Probenbehälter (11) aus transparentem Quarzmaterial hergestellt sind und der Elektroofen (6) die Pfanne umgibt und ein Sichtfenster (14) aufweist, durch welches der Innenraum des Probenbehälters (11) durch die Pfanne (7) hindurch einer Sichtkontrolle unterziebar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter (11) auf einem Huborgan (45) befestigt ist, welches innerhalb der Pfanne (7) auf und nieder bewegbar und am unteren Ende mit einem entsprechenden Antriebsmechanismus verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter (11) als Zulieferquelle für die Füllung des Spaltes (29) mit der Flüssigkeitsprobe (52) dient und daß um die Metallscheibe (19) und den Halteblock (18') herum ein mit Dämpfen der Flüssigkeitsprobe (52) zu sättigender Raum vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne (7) im Deckel (10) am oberen Ende ein optisches Glas fenster (15) aufweist, durch welches ein Laserstrahl einfallen kann, und daß das Führungsteil (16) einen Durchgang (16a) aufweist, durch welchen der einfallende Laserstrahl auf die Metallscheibe (19) lenkbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem optischen Glasfenster (15) ein das Beschlagen desselben verhindernder Hilfsheizer (41) angeordnet ist.

9. Vorrichtung zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wagerecht abgestützte, dünne und kleine Metallscheibe (19) aufweist, welche von einem Laserblitz beheizbar ist, ferner einen unter dieser Metallscheibe angeordneten Probenhalteblock (18'), ein mit dieser Metallscheibe verbundenes Thermoelement (21) und eine Einrichtung zur Entfernung von Luftblasen aus einer Flüssigkeitsprobe (52), welche einen Spalt (29) zwischen der Metallscheibe und dem Halte-, block unter Ausbildung einer zylindrischen Flüssigkeitsschicht (53) ausfüllt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Entfernung von Luftblasen aus einem Rührorgan (30) besteht, welches verdreh- oder verschwenkbar durch den Spalt (29) zwischen der Metallscheibe (19) und dem Probenhalteblock (18') führbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührorgan (30) am unteren Ende einer senkrechten Welle (31) befestigt ist, welche an ihrem oberen Ende einen frei liegenden Betätigungshebel (32) trägt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenhalteblock (18') eine Vertiefung (18'a) in Form einer kleinen Pfanne auf einer der Metallscheibe (19) gegenüberliegenden Fläche aufweist und der Randbereich in dieser Vertiefung (18'a) derart angefast ist, daß eine kreisringförmige Rippe (18'b) entsteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisringförmige Rippe (18'b) den gleichen Durchmesser wie die Metallscheibe (19) besitzt und koaxial mit derselben verläuft.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahlvergrößerer (2) vorgesehen ist, welcher aus einer konkaven und einer konvexen Linse (2a und 2b) besteht, durch welche der auf die Metallscheibe (19) zu richtende Laserstrahl diametral vergrößerbar ist und dadurch die Dichte der einfallenden Energie vergleichmäßigbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebeeinrichtung aus einem Probenbehälter (11), einer Zufuhreinrichtung für die Flüssigkeitsprobe (52) zum Probenbehälter (11) zwecks Erhöhung des Flüssigkeitsspiegels und aus einer Entnahmeeinrichtung für die Flüssigkeitsprobe (52) aus dem Behälter (11) zur Senkung des Flüssigkeitsspiegels besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebeeinrichtung aus einem ersten Behälter (55) mit einem Steuerventil (54) für die Zufuhr der Flüssigkeitsprobe (52) unter' ihrem Eigengewicht zum Probenbehälter (11) und die Entnahmeeinrichtung aus einem zweiten Behälter (57) mit einem Steuerventil (56) zur Entnahme von Flüssigkeit infolge ihres Eigengewichtes aus dem Probenbehälter (11) besteht.