RU1774193C - "Печь типа "абсолютно черное тело" - Google Patents

Abstract

Применение: позвол ет ускорить процесс поверки радиационных пирометров излучени  за счет снижени  инерционности печи. Сущность изобретени : печь выполнена в виде двух пр мых цилиндров, внутренн   поверхность дна первого цилиндра представл ет собой сферический отражатель , в фокусе которого расположен источник нагрева, при этом второй цилиндр входит в первый цилиндр с возможностью перемещени  внутри него, дно второго цилиндра  вл етс  излучателем, выполненным в виде диска, закрепленного в обойме из теплоизол ционного материала, и диск со стороны источника нагрева защищен кварцевой пластиной, а пространство междудиском-излучателем и кварцевой пластиной вакуумировано. 1 ил. ч- Ч Ё

Description

Изобретение относитс  к приборостроению в части создани  образцовых приборов дл  поверки радиационных пирометров 1, представл юща  собой трубу с нагревателем в виде спирали, намотанной на ее внешнюю поверхность. Нагреватель состоит из трех секций:основной,центральной и двух крайних - дополнительных. Внутри трубы под центральным нагревателем расположен сплошной металлический цилиндр , по осевой линии которого сделано глухое отверстие диаметром 20 мм,  вл ющеес  излучающей полостью. Степень черноты такой модели АЧТ равна 0,98.

Недостатками такой модели АЧТ  вл ютс  значительна  длительность выхода на стабильный режим при заданной температуре , а также продолжительное врем  выдержки при переходе от одного

температурного интервала измерени  к другому.

Известна образцова  печь типа абсолютно черное тело дл  поверки пиромет-4 ров излучени  2, вз та  за прототип, представл юща  собой излучающую полость в форме цилиндра с утолщенным дном. С внутренней стороны дна цилиндра выполнена конусна  выемка с углом при вершине 120°. На наружной поверхности полости выполнены пазы, в которых уложен нагреватель из танталовой проволоки. Нагреватель состоит из трех секций; донной, тыловой и передней и изолирован от стеною полости, Благодар  специальной термической обработке внутренн   поверхность полости имеет коэффициент излучени , равный 0,8.

VI

Ч

N

-А

О

со

Однако недостаток этой модели АЧТ также  вл етс  значительна  длительность (более 1.5 ч) как при выходе на стабильный режим работы, так и при переходе от одного температурного интервала к другому. Потому в течение рабочего дн  можно провести поверку (градуировку) лишь трех-четырех температурных точек. Это  вл етс  следствием высокой инерционности печи, что обусловлено кондуктивным и конвективным способами нагрева излучающей полости.

Цель изобретени  - ускорение процесса поверки радиационных пирометров излучени  за счет снижени  инерционности печи.

Цель достигаетс  тем, что печь типа абсолютно черное тело, содержаща  нагреватель , термопары и излучатель, в отличие от прототипа выполнена в виде двух пр мых цилиндров, внутренн   поверхность дна первого цилиндра представл ет собой сферический отражатель, в фокусе которого расположен источник нагрева, при этом второй цилиндр со стороны своего дна входит в первый цилиндр с возможностью перемещени  внутри него, дно второго цилиндра  вл етс  излучателем, выполненным в виде диска, закрепленного в обойме из теплоизол ционного материала, и диск со стороны источника нагрева защищен кварцевой пластиной, а пространство между диском и кварцевой пластиной вакууми- ровано.

Сущность устройства печи типа АЧТ по сн етс  чертежом и заключаетс  в следующем . Нагрев излучател  осуществл ют только посредством излучени  от безинер- ционного нагревател  - галогенной лампы накаливани , сам излучатель - тонкий диск, также практически безинерционен, поэтому совокупность такой системы нагреватель- излучатель позвол ет быстро достигать за- данной температуры и переходить от одного ее значений к другому нескольких минут. В известных устройствах 1,2 это достигаетс  за 1,5-2 ч. Дл  того, чтобы поток излучени  от нагревател  был -равномерным на поверхности диска, нить лампы накаливани  устанавливают в фокусе сферического отражател  первого цилиндра. Возможность перемещени  излучател  относительно источника нагрева позвол ет выбирать наиболее оптимальное расположение излучател , при котором температурное поле на поверхности диска становитс  однородным. При этом теплоизол ционна  обойма, закрывающа  кра  диска в двух плоскост х и преп тствующа  стоку тепла к стенкам второго цилиндра, поддерживает однородное тепловое поле по всей плоскости поверхности излучател  при любом уровне температуры. Вместе с тем, чтобы конвективные потоки воздуха от галогенной лампы не искажали тепловое поле диска-излучател  со стороны источника нагрева, нагреваема  поверхность излучател  защищена вакуумным пространством, образованным тонкой кварцевой пластиной, плоскостью излучател  и выступами его боковой поверхности. При этом тонка  кварцева  пластина совершенно не преп тствует прохождению излучени  от источника нагрева, поскольку кварц в области спектра источника нагрева прозрачен.

На чертеже представлена схема печи типа АЧТ, где 1 - первый цилиндр, дно которого  вл етс  сферическим отражателем, 2

-источник нагрева (галогенна  лампа накаливани ), нить лампы установлена в фокусе

сферического отражател , 3 - второй цилиндр , который входит в первый цилиндр, 4

-излучатель,  вл ющийс  дном второго цилиндра , 5 - обойма из теплоизол ционного материала, в которую зачеканен диск-излучатель , 6 - кварцева  пластина, установленпа  на излучателе со стороны источника нагрева,  вл юща с  стенкой вакуумной камеры , 7 - термопары, зачеканенные в тело излучател , 8 - диафрагма, установленна  на открытом конце второго цилиндра и ограничивающа  поток излучени  от краев излучател .

Печь типа АЧТ работает следующим образом .

На источник 2 нагрева - галогенную

лампу накаливани  подаетс  напр жение от гиристорного регул тора напр жени , который управл ет высокоточным регул тором температуры Р-133. Контроль уровн  температуры и разницы ее между центром излучател  4 и его кра ми ведут с помощью термопар 7 и потенциометра Р-300, Регулирование уровн  температуры осуществл ют регулированием напр жени , а наименьшую разницу температур между центром и

. краем излучател  устанавливают перемещением излучател  вдоль первого цилиндра 1. перемеща  второй цилиндр 3. Врем  выхода на стационарный режим максимальной температуры поверки, равной 400°С,

составл ет 20 мин, а переход от одной калибровочной температуры к другой - 10-12 мин. Разница температуры между центром и краем по показанию термопар не превышала 0,5°С, Поверку однородности температурного пол  на поверхности излучател  осуществл ли с помощью тепловизора АСА 780М (Швеци ), при этом показани  тепловизора совпадали с показани ми термопар.

зачеканенных в диске излучател .

Конструкци  модели АЧТ, изображенна  на чертеже, помещалась в закрытый кожух , преп тствующий тепловыделению в окружающее пространство (на чертеже не показан). Сферический отражатель первого цилиндра 1 выполнен с оребрением дл  лучшего отвода тепла. Материал цилиндра - алюминий марки А-1. Внутренн   поверхность цилиндра и сферический отражатель полированы до 10 кл.чистоты Нить накаливани  галогенной лампы типа КГМ220-750 расположена в фокусе сферического отражател , благодар  чему параллельный поток излучени  равномерно падает на нагреваемую поверхность излучател  4. Излучатель представл ет собой медный диск диаметром 80 мм и толщиной 10 мм, по краю которого имеетс  выступ-pebpo, пространство между кварцевой пластиной 6 и нагреваемой поверхностью излучател  А вакуумируетс , В тело диска со стороны нагревател  зачеканиваютс  и привариваютс  две термопары 7, одна в его центре, друга  в 10 мм от кра , Соотношение длины второго цилиндра 3 и диаметра излучател  4 составл ет 4:1 и по литературным данным коэффициент излучени  такой цилиндрической полости составл ет 0,995 ± 0,001. Излучатель 4 вместе с кварцевой пластиной 6 заключен в обойму 5 из стекловолокнистого теплоизол ционного материала, что дает возможность получить однородное тепловое поле на рабочей поверхности излучател  4.

Пример. Поверка пирометра типа ИФ-176. Показатель визировани  пирометра 1:125 дл  рассто ни  до объекта 1 м, Устанавливали пирометр ИФ-176 соответственно его параметрам строго по продольной центральной оси печи типа АЧТ. Подавали напр жение на нагреватель (галогенна  лампа типа КГМ220-750) и с помощью регул тора Р-133 и потенциометра Р-300 устанавливали температуру на излучателе , равную 200°С по показанию центральной термопары. После стзбилизвации этой температуры измер ли температуру на краю излучател . Она составл ла 199°С. После этого второй цилиндр вместе с излучателем перемещали в направлении от нагревател , при этом температуру 200°С (по показанию центральной термопэры) поддерживали посто нной. Перемещени  излучател  заканчивали, когда разница показаний двух термопар составл ла 0.1°. После этого производили отсчет показаний пирометра ИФ-176. Продолжительность во времени от момента включени  до полной стабилизации температуры излучател  составл ла 17 мин. Затем на место пирометра ИФ-176 устанавливали образцовый пирометр Термопойнт-80 фирмы AGEMA (Швеци ) и его показани  сопоставл лись с показани ми термопар АЧТ и пирометра

ИФ-176. Затем температуру на излучателе поднимали и стабилизировали на уровне 220°С за 10 мин, и процесс поверки повтор лс  до температуры 400°С.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Печь типа абсолютно черное тело, содержаща  нагреватель и излучатель с зеде- ланными в него термопарами, отличаю- щающа с  тем, что, с целью ускорени  процесса поверки пирометров, модель выполнена в виде двух цилиндроэ, внутренн   поверхность дна первого цилиндра представл ет из себ  сферический отражатель, в фокусе которого расположен источник нагрева , при этом второй цилиндр со стороны

   своего дна входит в первый цилиндр с возможностью перемещени  внутри него, а дно второго цилиндра  вл етс  излучателем, выполненным в виде диска, закрепленного в обойме из теплоизол ционного материала , и диск со стороны источника нагрева защищен кварцевой пластиной, а пространство между диском и кварцевой пластиной вакуумировано.