CN111282608B - 一种带导流盖的高温共晶点坩埚 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种带导流盖的高温共晶点坩埚，属于辐射测温中的高温共晶点技术领域。本发明包括坩埚盖、导流盖、石墨衬套和坩埚主体。导流盖内锥直径与衬套内径完全一致，根据预留的膨胀裕量计算内锥的高度，同时尽量保持内锥顶角与黑体腔顶角基本一致。本发明在导流盖的引导作用下，熔融态共晶体向上端空隙处流动，减小作用在坩埚盖上的推力，对坩埚主体与坩埚盖连接的位置起到保护。由于熔融态共晶体被引导至黑体腔上端的空隙，减小共晶体熔化后作用在黑体腔处的浮力差，从而在保护坩埚盖与坩埚主体连接处的同时，还能够对黑体腔起到保护作用。本发明具有内部结构简单、加工成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种带导流盖的高温共晶点坩埚，属于辐射测温中的高温共晶点技术领域。
背景技术
现行ITS-90温标在银点以上温区是靠外推得到的，导致辐射温度量传的不确定度随温度升高而迅速增大。由于ITS-90温标在高温区的先天不足，在新一代温标中将加入数个高温共晶点，将外推变为内插，减小量传不确定度。
近年来，世界各主要国家的计量机构均开展了高温共晶点的研究工作，发现高温共晶点普遍存在使用寿命问题，即高温共晶点坩埚容易出现破裂，主要破裂位置为黑体腔根部(黑体腔折断)和坩埚顶端。
由于高温共晶点灌注时坩埚是铅锤姿态，共晶体较为均匀地分布在坩埚黑体腔周围，而复现时是水平姿态，熔化后共晶体具有一定流动性，在黑体腔两侧产生了浮力差，进而折断黑体腔。同时，由于熔融态共晶体流动性较差，在熔化状态下的共晶体触到坩埚盖后，没有按理想状态向上层空隙处流动，而是不断向坩埚盖方向膨胀，并施加推力，最终将坩埚与坩埚盖连接处涨裂。
发明内容
为了解决高温共晶点坩埚黑体腔折断和坩埚顶端破裂的问题，本发明公开的一种带导流盖的高温共晶点坩埚要解决的技术问题是：通过导流盖的引导作用减小共晶体熔化后作用在黑体腔处的浮力差和对坩埚盖的膨胀推力，避免高温共晶点坩埚黑体腔折断和坩埚顶端破裂，提高高温共晶点坩埚使用寿命和效率。本发明具有内部结构简单、加工成本低的优点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明公开的一种带导流盖的高温共晶点坩埚，外形与辐射测温领域的高温共晶点坩埚外形保持一致，包括坩埚盖、导流盖、石墨衬套和坩埚主体。为安装导流盖，略缩短坩埚内部衬套，导流盖与衬套匹配安装。导流盖内锥直径与衬套内径完全一致，根据预留的膨胀裕量计算内锥的高度，同时尽量保持内锥顶角与黑体腔顶角基本一致。
在导流盖的引导作用下，熔融态共晶体向上端空隙处流动，减小作用在坩埚盖上的推力，对坩埚主体与坩埚盖连接的位置起到保护。由于熔融态共晶体被引导至黑体腔上端的空隙，减小共晶体熔化后作用在黑体腔处的浮力差，从而在保护坩埚盖与坩埚主体连接处的同时，还能够对黑体腔起到保护作用。
作为优选，所述辐射测温领域的高温共晶点坩埚为国际温度咨询委员会CCT规定的坩埚。
作为优选，在导流盖外侧设有凹槽，凹槽宽度与衬套厚度一致，使衬套能够插入凹槽中，避免熔融态共晶体粘连在导流盖和石墨衬套连接处。导流盖与石墨衬套在坩埚内形成一个与黑体腔外形相似的空间，所述与黑体腔外形相似的空间用于高温共晶体的灌注。
作为优选，所述膨胀裕量为10％。为了使预留容积达到10％，略减少共晶体灌注量。
所述略缩短坩埚内部石墨衬套指缩短部分满足导流盖匹配安装要求。
所述导流盖锥顶角角度与黑体腔锥顶角基本保持一致指盖锥顶角角度与黑体腔锥顶角关系满足空间保形要求。所述空间保形指坩埚内灌注高温共晶体的空间形状与黑体腔形状相似。
本发明公开的一种带导流盖的高温共晶点坩埚的工作方法为：当进行高温共晶点灌注试验时，坩埚是铅锤姿态，故在重力的作用下共晶体基本均匀分布在黑体腔周围。进行高温共晶点复现试验时，将坩埚水平放置，共晶体熔化后变为具有流动性的熔融态。在导流盖的引导作用下，熔融态共晶体向上端空隙处流动，减小作用在坩埚盖上的推力，对坩埚主体与坩埚盖连接的位置起到保护。由于熔融态共晶体被引导至黑体腔上端的空隙，减小共晶体熔化后作用在黑体腔处的浮力差，从而在保护坩埚盖与坩埚主体连接处的同时，还能够对黑体腔起到保护作用。
有益效果：
1、本发明公开的一种带导流盖的高温共晶点坩埚，通过增加导流盖，在导流盖的引导作用下，熔融态共晶体向上端空隙处流动，减小作用在坩埚盖上的推力，对坩埚主体与坩埚盖连接的位置起到保护。
2、本发明公开的一种带导流盖的高温共晶点坩埚，由于熔融态共晶体被引导至上端空隙，减小共晶体熔化后作用在黑体腔处的浮力差，从而在保护坩埚盖与坩埚主体连接处的同时，还能够对黑体腔起到保护作用。
附图说明
图1为本发明一种带导流盖的高温共晶点坩埚总装示意图。
图2为熔融态共晶体流动及浮力差、膨胀推力示意图。
其中：1-坩埚盖、2-导流盖、3-石墨衬套、4-坩埚主体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步说明。
实施例：
如图1所示，本实例公开的一种带导流盖的高温共晶点坩埚，外形与辐射测量领域的高温共晶点坩埚基本一致，包括坩埚盖1、导流盖2、石墨衬套3和坩埚主体4。所述辐射测量领域的高温共晶点坩埚为国际温度咨询委员会CCT规定的坩埚。为安装导流盖2，略缩短坩埚内部衬套，导流盖2与衬套匹配安装。当黑体腔外径为7mm，长度为35mm；衬套内径为14mm，长度为36mm；共晶体灌注位置为导流盖2下2mm处时，导流盖2设计有120°左右锥顶角，导流盖2锥角高度为4mm，导流盖2厚度设计为5mm，能够保证预留体积为10％左右。导流盖2上的凹槽宽度和深度均为1mm，便于与坩埚内的1mm厚度衬套相连接，避免共晶体将衬套和导流盖2粘连。
导流盖2上的凹槽宽度和深度均为1mm，便于与坩埚内的1mm厚度衬套相连接，避免共晶体将衬套和导流盖2粘连。当水平放置的坩埚进行复现试验时，导流盖2能够为熔融态共晶体提供向上的分力，一方面减小作用在坩埚盖1上的水平方向推力，防止涨裂坩埚顶端，另一方面可引导熔融态共晶体向上流动，快速填补上层空隙，减小作用在黑体腔表面的浮力差，起到对黑体腔的保护。为了保证导流盖2放置在坩埚内有一定的机械强度，导流盖2厚度设计为5mm。
在导流盖2外侧设有凹槽，凹槽宽度与衬套厚度一致，使衬套能够插入凹槽中，避免熔融态共晶体粘连在导流盖2和石墨衬套3连接处。导流盖2与石墨衬套3在坩埚内形成一个与黑体腔外形相似的空间，所述与黑体腔外形相似的空间用于高温共晶体的灌注。
所述膨胀裕量为10％。为了使预留容积达到10％，略减少共晶体灌注量。
所述略缩短坩埚内部石墨衬套33指缩短部分满足导流盖22匹配安装要求。
所述导流盖2锥顶角角度与黑体腔锥顶角基本保持一致指盖锥顶角角度与黑体腔锥顶角关系满足空间保形要求。所述空间保形指坩埚内灌注高温共晶体的空间形状与黑体腔形状相似。
如图2所示，本实施例公开的一种带导流盖的高温共晶点坩埚的工作方法为：当进行高温共晶点灌注试验时，坩埚是铅锤姿态，故在重力的作用下共晶体基本均匀分布在黑体腔周围。进行高温共晶点复现试验时，将坩埚水平放置，共晶体熔化后变为具有流动性的熔融态。在导流盖2的引导作用下，熔融态共晶体向上端空隙处流动，减小作用在坩埚盖1上的推力，对坩埚主体4与坩埚盖1连接的位置起到保护。由于熔融态共晶体被引导至黑体腔上端的空隙，减小共晶体熔化后作用在黑体腔处的浮力差，从而在保护坩埚盖1与坩埚主体4连接处的同时，还能够对黑体腔起到保护作用。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种带导流盖的高温共晶点坩埚，其特征在于：外形与辐射测温领域的高温共晶点坩埚外形保持一致，包括坩埚盖(1)、导流盖(2)、石墨衬套(3)和坩埚主体(4)；为安装导流盖(2)，略缩短坩埚内部衬套，导流盖(2)与衬套匹配安装；导流盖(2)内锥直径与衬套内径完全一致，根据预留的膨胀裕量计算内锥的高度，同时尽量保持内锥顶角与黑体腔顶角基本一致；
在导流盖(2)的引导作用下，熔融态共晶体向上端空隙处流动，减小作用在坩埚盖(1)上的推力，对坩埚主体(4)与坩埚盖(1)连接的位置起到保护；由于熔融态共晶体被引导至黑体腔上端的空隙，减小共晶体熔化后作用在黑体腔处的浮力差，从而在保护坩埚盖(1)与坩埚主体(4)连接处的同时，还能够对黑体腔起到保护作用。
2.如权利要求1所述的一种带导流盖的高温共晶点坩埚，其特征在于：所述辐射测温用的坩埚为国际温度咨询委员会CCT规定的坩埚。
3.如权利要求2所述的一种带导流盖的高温共晶点坩埚，其特征在于：在导流盖(2)外侧设有凹槽，凹槽宽度与衬套厚度一致，使衬套能够插入凹槽中，避免熔融态共晶体粘连在导流盖(2)和石墨衬套(3)连接处；导流盖(2)与石墨衬套(3)在坩埚内形成一个与黑体腔外形相似的空间，所述与黑体腔外形相似的空间用于高温共晶体的灌注。
4.如权利要求3所述的一种带导流盖的高温共晶点坩埚，其特征在于：所述膨胀裕量为10％；为了使预留容积达到10％，略减少共晶体灌注量。
5.如权利要求4所述的一种带导流盖的高温共晶点坩埚，其特征在于：所述导流盖(2)锥顶角角度与黑体腔锥顶角基本保持一致指盖锥顶角角度与黑体腔锥顶角关系满足空间保形要求；所述空间保形指坩埚内灌注高温共晶体的空间形状与黑体腔形状相似。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的一种带导流盖的高温共晶点坩埚，其特征在于：工作方法为，当进行高温共晶点灌注试验时，坩埚是铅垂姿态，故在重力的作用下共晶体基本均匀分布在黑体腔周围；进行高温共晶点复现试验时，将坩埚水平放置，共晶体熔化后变为具有流动性的熔融态；在导流盖(2)的引导作用下，熔融态共晶体向上端空隙处流动，减小作用在坩埚盖(1)上的推力，对坩埚主体(4)与坩埚盖(1)连接的位置起到保护；由于熔融态共晶体被引导至黑体腔上端的空隙，减小共晶体熔化后作用在黑体腔处的浮力差，从而在保护坩埚盖(1)与坩埚主体(4)连接处的同时，还能够对黑体腔起到保护作用。
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