CN105067123B - 一种高效叠层式高温黑体炉体 - Google Patents

Abstract

一种高效叠层式高温黑体炉体，包括炉管，炉管两端设有端板A、端板B，炉管外侧设有冷却层，冷却层设有进水口、出水口，炉管内侧设有隔热防辐射圈，隔热防辐射圈一端接触端板A，另一端连接石墨环层，石墨环层一端接触端板B，石墨环层连接石墨靶形成黑体腔，石墨靶连接温度传感器，温度传感器贯穿端板A，石墨靶外设有变频感应圈，变频感应圈连接变频加热电极，变频加热电极穿端板A，端板A还设有抽真空接口，端板B设有透辐射窗，整个炉腔构成一个封闭管腔，管腔抽真空，石墨靶通过电磁感应直接加热，确保石墨靶有最佳的热均匀性，具有高效低耗恒定测量快速、性能优异、结构紧凑、操作便利、黑体系数大、大靶面、价格便宜、易于维护的优点。

Description

一种高效叠层式高温黑体炉体

技术领域

本发明属于高温黑体炉技术领域，特别涉及一种高效叠层式高温黑体炉体。

背景技术

黑体炉作为黑体辐射源其主要功能是用来产生在一定温度下的标准辐射，在温度计量中主要用于检定各种辐射温度计，如光学高温计、红外温度计、红外热像仪等，在光学方面已经普遍采用黑体作为标准辐射源和标准背景光源，在测量领域黑体用于测量材料的光谱发射、吸收及反射特点，在温度计量领域用途最为普遍，主要利用黑体辐射和温度的对应关系，因此要求黑体的发射率越高越好，黑体炉的核心是黑体炉炉腔，黑体炉炉腔作为黑体源需要有极高的辐射系数与适当的孔径和目标的形状配合，以及高度的准确性，目前典型高温黑体炉体是一卧式石墨管炉，在石墨发热中有一“靶”，把发热体分成两个对称的黑体腔，管外有石墨隔热屏，屏外还有碳毡及高温绝热材料，炉体下部有水冷系统，黑体炉炉管的加热方式为通过变压器提供的低电压，大电流通过加在炉管两端的电极板加热到石墨体腔腔管的两端，使石墨黑体腔管发热，再把温度传递到靶上，为保护高温热炉管除配置大功率变压器，电源调节控制器外，还需配置相应的庞大冷却系统，隔热阻热及保护性气体（氩气）气源装置，目前炉管有球形及管状型两种，而高温黑体炉其温度范围有800℃至3000℃之间，目前国内外典型的高温黑体炉的结构庞大，功耗高达到45KW，耗电量大，同时国内外高温黑体炉炉管因体积大，功耗大，升温缓慢，而造成检定速度及测量速度缓慢，耗时，操作繁杂的缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高效叠层式高温黑体炉体，通过把高温黑体炉的腔体分离为石墨靶及黑体腔为两个独立的部分组成，仅对靶进行加热，由于靶仅占整个腔体的一小部分，因而有效的降低辐射源黑体腔的功耗，并采用石墨多层叠加结构，提高腔体的黑度系数，具有高效低耗恒定测量快速、性能优异、结构紧凑、操作便利、黑体系数大、大靶面、价格便宜、易于维护的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高效叠层式高温黑体炉体，包括炉管，炉管两端设有端板A、端板B，炉管外侧设有冷却层，冷却层设有进水口、出水口，炉管内侧设有隔热防辐射圈，隔热防辐射圈一端接触端板A，另一端连接石墨环层，石墨环层一端接触端板B，石墨环层连接石墨靶形成黑体腔，石墨靶连接温度传感器，温度传感器贯穿端板A，石墨靶外设有变频感应圈，变频感应圈连接变频加热电极，变频加热电极穿端板A，端板A还设有抽真空接口，端板B设有透辐射窗；

所述的抽真空接口用于将炉管1抽真空，使石墨靶快速受热均匀；

所述的石墨靶与石墨环层分体设计，用于降低高温黑体炉的功耗；

所述的石墨环层用于隔热、阻热并消除了外界进入黑体腔的杂散光；

所述的变频感应圈及变频加热电极用于对石墨靶变频式感应加热。

所述的石墨环层为石墨环A、石墨环B依次叠加，所述的石墨环A、石墨环B外径相同，内径不同，且内环表面为形状、倾角不同的锯齿型。

所述的石墨靶的靶面为90度内锥角。

所述的变频加热电极为2根。

所述的透辐射窗采用石英玻璃。

所述的石墨靶的墨靶直径为40mm。

本发明的有益效果是：

本发明通过把高温黑体炉的腔体分离为石墨靶及黑体腔为两个独立的部分组成，仅对靶进行加热，由于靶仅占整个腔体的一小部分，因而有效的降低辐射源黑体腔的功耗，并采用石墨多层叠加结构，提高腔体的黑度系数，同时腔体抽真空，只对石墨靶通过电磁感应进行直接加热，确保黑体腔有最佳的热均匀性，具有高效低耗恒定测量快速、性能优异、结构紧凑、操作便利、黑体系数大、大靶面、价格便宜、易于维护的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2为本发明的石墨环A截面图。

图3为本发明的石墨环B截面图。

其中，1为炉管；2为端板A；3为端板B；4为冷却层；5为进水口；6为出水口；7为隔热防辐射圈；8为石墨环层；9为石墨靶；10为温度传感器；11为变频感应圈；12为变频加热电极；13为抽真空接口；14为透辐射窗；15为石墨环A；16为石墨环B；17为黑体腔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步叙述。

如图1所示，一种高效叠层式高温黑体炉体，包括炉管1，炉管1两端设有端板A2、端板B3，炉管1外侧设有冷却层4，冷却层4设有进水口5、出水口6，炉管1内侧设有隔热防辐射圈7，隔热防辐射圈7一端接触端板A2，另一端连接石墨环层8，石墨环层8一端接触端板B3，石墨环层8连接石墨靶9形成黑体腔17，石墨靶9连接温度传感器10，温度传感器10贯穿端板A2，石墨靶9外设有变频感应圈11，变频感应圈11连接变频加热电极12，变频加热电极12贯穿端板A2，端板A2还设有抽真空接口13，端板B3设有透辐射窗14；

所述的抽真空接口13用于将炉管1抽真空，使石墨靶9快速受热均匀；

所述的石墨靶9与石墨环层8分体设计，用于降低高温黑体炉的功耗；

所述的石墨环层8用于隔热、阻热并消除了外界进入黑体腔17的杂散光；

所述的变频感应圈11及变频加热电极12用于对石墨靶9变频式感应加热。

所述的石墨环层8为石墨环A15、石墨环B16依次叠加，所述的石墨环A15、石墨环B16外径相同，内径不同，且内环表面为形状、倾角不同的锯齿型。

所述的石墨靶9的靶面为90度内锥角。

所述的变频加热电极12为2根。

所述的透辐射窗14采用石英玻璃。

所述的石墨靶9的墨靶直径为40mm。

所述的石墨靶9与黑体腔17设计成两个各自独立的部分，而仅对石墨靶9进行变频式感应加热，由于石墨靶9体只占整个炉管1腔体的一部分，因而这种结构有效的降低黑体炉的功耗，并提高了石墨靶9的热均匀度。

所述的石墨环层8为多个各自独立的外径相同，内径不同，形状，倾角不同，表面成锯齿状的石墨环叠加成筒式的层状结构，从而使石墨环起到阻热，隔热并有效的消除了外界进入黑腔体17的杂散光，因而降低黑体腔的热能耗，提高黑体系数。

Claims (6)

1.一种高效叠层式高温黑体炉体，包括炉管（1），炉管（1）两端设有端板A（2）、端板B（3），其特征在于，炉管（1）外侧设有冷却层（4），冷却层（4）设有进水口（5）、出水口（6），炉管（1）内设有隔热防辐射圈（7），隔热防辐射圈（7）中间设有石墨靶（9），隔热防辐射圈（7）一端接触端板A（2），另一端连接石墨环层（8），石墨环层（8）一端接触端板B（3），石墨环层（8）连接石墨靶（9）形成黑体腔(17)，石墨靶（9）连接温度传感器（10），温度传感器（10）贯穿端板A（2），石墨靶（9）外设有变频感应圈(11)，变频感应圈(11)连接变频加热电极(12)，变频加热电极(12)穿过端板A（2），端板A（2）还设有抽真空接口（13），端板B（3）设有透辐射窗（14）；

所述的抽真空接口（13）用于将炉管1抽真空，使石墨靶（9）快速受热均匀；

所述的石墨靶（9）与石墨环层（8）分体设计，用于降低高温黑体炉的功耗；

所述的石墨环层（8）用于隔热、阻热并消除了外界进入黑体腔(17)的杂散光；

所述的变频感应圈（11）及变频加热电极（12）用于对石墨靶（9）变频式感应加热。

2.根据权利要求1所述的一种高效叠层式高温黑体炉体，其特征在于，所述的石墨环层（8）为石墨环A（15）、石墨环B（16）依次叠加，所述的石墨环A（15）、石墨环B（16）外径相同，内径不同，且内环表面为形状、倾角不同的锯齿型。

3.根据权利要求1所述的一种高效叠层式高温黑体炉体，其特征在于，所述的石墨靶（9）的靶面为90度内锥角。

4.根据权利要求1所述的一种高效叠层式高温黑体炉体，其特征在于，所述的变频加热电极（12）为2根。

5.根据权利要求1所述的一种高效叠层式高温黑体炉体，其特征在于，所述的透辐射窗（14）采用石英玻璃。

6.根据权利要求1所述的一种高效叠层式高温黑体炉体，其特征在于，所述的石墨靶（9）的墨靶直径为40mm。