CS229965B1 - Referenční zdroj tepelného záření - Google Patents

Abstract

Lez se týká referenčního zdroje r . n ve záření pro bezdotykové měření ’ ;ebo intezity záření řešeného , -_;c reprímo vyhřívaný zářič, jehož pod- » vc ;e, že teplotní zářič a/nebo topné ~éies' mé. na svém povrchu plazmově stříkaný povlak žáruvzdorného izolantu pevně vázaného k povrchu teplotního zářiče * a/nebo topného tělesa. Povlakyje jednovrstvý a stejnorodý nebo alespoň ze dvou vrstev stejného nebo odlišného složení.

Description

Vynález ee týká referenčního zdroje tepelného záření pro bezdotykové měřeni teploty nebo měření intenzity záření řešeného jako nepřímo vyhřívaný zářič.

Nepřímo vyhřívaným zářičem ee rozumí zdroj tepelného záření, který obsahuje topné těleso, izolant a teplotní zářič·

Teplotní zářič je vyhříván teplem prostupujícím přes izolant z topného tělesa.

Nepřímo vyhřívané zářiče známé konstrukce mají řečený izolant tvořený keramický* tělesem, ktéré nese elektricky zahřívané topné těleso.

Příkladem nepřímo vyhřívaného zářiče je známý dutinový zářič tvořený protáhlým válcovým tělesem ze žáruvzdorné oceli s hlubokou válcovou dutinou na jednom konci otevřenou otvorem v čele válce. V dutině jsou rozmístěny souosé kruhová clony, které zamezují tepelnému záření emitovanému stěnami dutiny v přímém výstupu otvorem dutiny. Těleso jo umístěno v trubkové peci a jo vyhříváno přes keramickou trubku, na níž je navinuto topné odporová vinutí. Tepelné záření vychází otvorem dutiny po mnohonásobném odrazu uvnitř dutiny. Za vyzařující plochu teplotního zářiče se považuje plocha otvoru dutiny.

Dalším příkladem je referenční zdroj tepelného záření podle ČSSR AO 190 760, kde teplotním zářičem je vyzařovací terč ze žáruvzdorného materiálu spojený s elektricky zahřívaným keramickým topným tělesem tvořeným soustavou keramických prvků.

U nepřímo vyhřívaných zářičů dosud známé konstrukce se jen velmi obtížně dosahuje rovnoměrného rozložení teploty po ploše teplotního zářiče pro nízkou tepelnou vodivost keramického tělesa, jakož i špatný přestup tepla z keramického tělesa do teplotního zářiče. V důsledku ztíženého vedení tepla keramikou vzniká mezi vyzařujícím povrchem teplotního zářiče a topný* tělesem velký teplotní spád· Materiál topného tělesa je značně tepelně namáhán, takže například pro referenční zdroj tepelného záření β provozní teplotou teplotního zářiče asi 1200 K a vyšší, je nutno topné

229 965 vinutí zhotovit z drahé slitiny platiny a rhodia.

Keramické těleso většinou obsahuje příměsi, které způsobují, že za teploty asi 1300 K a vyšší je elektricky vodivé a proto dochází ke zkratování topného vinutí a jeho zničeni, k čemuž zároveň přispívají chemické reakce příměsí keramiky s materiálem ‘ topného vinutí.

Uvedené nevýhody odstraňuje referenční zdroj tepelného záření pro bezdotykové měření teploty nebo měřeni intenzity záření, obsahující teplotní zářič, topné těleso a izolant izolující teplotní zářič a/nebo topné těleso a jeho podstata spočívá podle vynálezu v tom, že teplotní zářič a/nebo topné těleso má na svém povrchu plazmově stříkaný povlak žáruvzdorného izolantu, kterým je například kysličník hlinitý, kysličník titaničitý, kysličník zirkoničitý, kysličník chromitý nebo jejich směsi, přičemž pcdak sestává pouze ze žáruvzdorné hmoty izolantu, pevně vázaného k povrchu teplotního zářiče a/nebo topného tělesa a sestávajícího z převládající homogenně rozptýlené fáze a obsahujícího 1 až 20 % otavených zrn výchozí žáruvzdorné hmoty izolantu. Povlak může být jednovrstvý a stejnorodý v celé své tloušlce, anebo může sestávat alespoň ze dvou vrstev stejného nebo odlišného složení.

Použitím plazmově stříkaného povlaku pevně vázaného k povrchu teplotního zářiče a/nebo topného tělesa se zajistí dobrý přestup tepla mezi topným tělesem a teplotním zářičem. Tím se dosáhne zlepšené rovnoměrnosti teplotního pole teplotního zářiče a zabrání se vzniku vysokého teplotního spádu mezi topným tělesem a teplotním zářičem. Nedochází k nadměrnému teplotnímu namáhání topného tělesa, takže například pro zdroj tepelného záření 8 nejvyšší provozní teplotou 1500 K, je možno použít na zhotovení topného tělesa slitin z obecných kovů. Plazmově stříkaný povlak se vyznačuje vysokou dielektrickou pevností, jež například pro plazmově stříkaný povlak kysličníku hlinitého A1₂0.j kV/mm v rozsahu teplot 300 až 1500 K; rovněž měrný elekl£ícký odpor plazmově stříkaného povlaku je v uvedeném rozsahu teplot vysoký, například 5.10^Ji cm při teplotě 1300 K, takže nedochází ke zkratování topného tělesa.

Plazmově stříkaný povlak umožňuje dosáhnout malé tepelné setrvačnosti zdroje tepelného záření, cožgUsnadňuje regulaci a zkracuje dobu potřebnou k ustálení na žédaé provozní teplotě. Příklad 1

Referenční zdroj tepelného záření konstruovaný jako nepřímo

229 995 vyhřívaný zářič, jehož teplotní zářič je tvořen niklovou deskou rozměru 80 x 80 x 4 mm, které má na jedné z ploch 80 x 80 mm plazmově stříkaný povlak homogenně rozptýleného kysličníku hlinitého Al₂0^ obsahujícího asi 15 % otavených zrn výchozťjho kysličníku hlinitého · Povlak má tloušlku 0,5 mm. Protilehlé ploch® desky je vyzařujícím povrchem. K povlaku přiléhá topné těleso tvořené meandrovitě vinutým topným drátem o průměru 0,8 mm, ze slitiny KANIBAL A, 8 mezerou mezi dráty rovnou dvojnásobku průměru drátu. Plocha vyzařujícího povrchu teplotního zářiče je omezena clonou na 75 x 75 mm. Prostor mezi okrajem teplotního zářiče a clonou je vyplněn zvlékněným kysličníkem hlinitým AlgO^; tepelné ztráty topného tělesa jsou omezeny rovněž vrstvou zvlákněného kysličníku hlinitého.

Teplota teplotního zářiče je měřena termočlánky přivařenými k vyzařovacímu povrchu. Představu o rozložení teploty na vyzařujícím povrchu podává tato „tabulka :

Jmenovitá teplota teplotního zářiče

T [Kj

Rozdíl mezi teplotou na prostředku a na okraji

373

770 <0,2

1300

Příklad 2

Referenční zdroj tepelného záření se liší od příkladu 1 tím, že niklové deska je opatřena povlakem 80 % Ni + 20 % Cr o tloušťce 0,2 mm, na němž je plazmově stříkaný povlak 97 % AlgQ^ + ®·θ2 o tloušťce 0,26 až 0,27 mm .

Příklad 3

Referenční zdroj tepelného záření se liší od příkladu 2 tím, že topné těleso je tvořeno drátem o průměru 0,35 naa. Topné těleso je přiloženo k plazmově stříkanému povlaku a je aamo opatřeno plazmově stříkaným povlakem téhož složení, jako povlak teplotního zářiče a má tloušíku 0,2 až 0,4 mm, přičemž v mezerách mezi dráty je pevně vázán s povlakem teplotního zářiče, takže teplotní zářič, izolant a topné těleso tvoří nerozebíratelný celek.

Příklad 4

Referenční zdroj tepelného záření konstruovaný jako dutinový zářič tvořený trubkou o světlosti 35 mm ze Žáruvzdorné oceli.

Trubka je na jednom konci tak zaslepena, že válcové díra trubky přechází v kužel s vrcholovým úhlem 120°. Celková délka této válcové

229 965 dutiny s kuželovým zakončením je 180 mm· Vhější povrch trubky je opatřený plazmově dtříkaným povlakem 97 % AlgO^ ⁺ % TiOg ⁰ tloušťce 0,3 mm, na němž je se stoupáním 1 mm navinutý topný odporový drát ae slitiny KANIHAL A o průměru 0,35 mm· Topné vinutí má na evém povrchu plazmově stříkaný povlak téhož složení o tloušťce 0,2 až 0,4 mm, který je v mezerách mezi závity drátu pevně vázaný a povlakem vnějšího povrchu trubky. Celý zdroj tepelného záření je tepelně izolovaný vrstvou z vlákněného AlgOg.

Referenční zdroje tepelného záření podle příkladů 1 až 4 lze použít ke kontrole funkce provozních pyrometrů. Zdroje podle příkladů 1 až 3 lze použít jako referenční body teploty pro měření termovizí v případě, kdy snímané scéna je velká a termovizní kamera je umístěna daleko od měřeného objektu, například při měření teplotního pole chladníku válcovny. Déle lze referenční zdroje podle příkladů použít jako zdroje infračerveného záření při měření odrazivosti materiálů a podobně·

Claims (2)

1. Referenční zdroj tepelného záření pro bezdotykové měření teploty nebo intenzity zářeni, obsahující teplotní zářič, topné těleso a izolant izolující teplotní zářič a/nebo topné těleso, vyznačený tím, že teplotní zářič a/nebo topné těleso mé na svém povrchu plazmově stříkaný povlak žáruvzdorného izolantu, kterým je například kysličník hlinitý, kysličník zirkoničitý, kysličník chromítý, kysličník titaničitý nebo jejich směsi, přičemž povlak sestává pouze ze žáruvzdorné hmoty izolantu, pevně vázaného k povrchu teplotního zářiče a/nebo topného tělesa a sestávajícího z převládající homogenně rozptýlené fáze a obsahujícího 1 až 20 % otavených zrn výchozí žáruvzdorné hmoty izolantu.

2. Referenční zdroj tepelného záření podle bodu 1, vyznačující se tím, že povlak je jednovrstvý a stejnorodý v celé své tloušťce, axnebo sestává alespoň ze dvou vrstev stejného nebo odlišného složení.