"печь типа "абсолютно черное тело"

 

Применение: позволяет ускорить процесс поверки радиационных пирометров излучения за счет снижения инерционности печи. Сущность изобретения: печь выполнена в виде двух прямых цилиндров, внутренняя поверхность дна первого цилиндра представляет собой сферический отражатель , в фокусе которого расположен источник нагрева, при этом второй цилиндр входит в первый цилиндр с возможностью перемещения внутри него, дно второго цилиндра является излучателем, выполненным в виде диска, закрепленного в обойме из теплоизоляционного материала, и диск со стороны источника нагрева защищен кварцевой пластиной, а пространство междудиском-излучателем и кварцевой пластиной вакуумировано. 1 ил. ч- Ч Ё

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4868652/25 (22) 24.09.90 (46) 07,11,92. Бюл, ¹ 41 (71) Государственный оптический институт им. С,И,Вавилова (72) К.И.Курилин, П.П, Рудакас и В.M. Юрманов (56) Голуб Л.М. Образцовый излучатель для градуировки яркостных пирометров. Измерительная техника, 1981, N. 2, с.52 — 53.

Фудзахара Тэцуо и др, Образцовая печь типа "черное тело" для поверки термометров излучения, "Кэйкоку дзидо гиккай ромбунсю", 1987, 23, N- 6, 558 — 564 (яп), Экспресс-инф. ВИНИТИ, Контрольно-измерительная техника, 1988, N- 16, с.14 — 18. (54) ПЕЧЬ ТИПА "АБСОЛЮТНО ЧЕРНОЕ

ТЕЛО"

Изобретение относится к приборостроению в части создания образцовых приборов для поверки радиационных пирометров (1), представляющая 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, являющееся излучающей полостью, Степень черноты такой модели АЧТ равна 0,98.

Недостатками такой модели АЧТ являются значительная длительность выхода на стабильный режим при заданной температуре, а также продолжительное время выдержки при переходе от одного

„„. Й2„„1774193 А1 (57) Применение: позволяет ускорить процесс поверки радиационных пирометров излучения за счет снижения инерционности печи. Сущность изобретения: печь выполнена в виде двух прямых цилиндров, внутренняя поверхность дна первого цилиндра представляет собой сферический отражатель, в фокусе которого расположен источник нагрева, при этом второй цилиндр . входит в первый цилиндр с возможностью перемещения внутри него, дно второго цилиндра является излучателем, выполненным в виде диска, закрепленного в обойме из теплоизоляционного материала, и диск со стороны источника нагрева защищен кварцевой пластиной, а пространство между диском-излучателем и кварцевой пластиной вакуумировано. 1 ил. температурного интервала измерения к другому.

Известна образцовая печь типа "абсо- ф лютно черное тела" для поверки пиромет-, ров излучения (2}, взятая за прототип, представляющая собой излучающую полость в форме цилиндра с утолщенным дном. С внутренней стороны дна цилиндра выполнена конусная выемка с углом при вершине 1200. На наружной поверхности ъ полости выполнены пазы, в которых уложен нагреватель из танталовой проволоки, Нагреватель состоит из трех секций; донной, тыловой и передней и изолирован от стенок полости, Благодаря специальной термической обработке внутренняя поверхность полости имеет коэффициент излучения, равный 0,8.

1774193

Однако недостаток этой модели АЧТ так>ке является значительная 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 дня можно провести поверку (градуировку) лишь трех-четырех температурных точек. Это является следствием высокой инерционности печи, что обусловлено кондуктивным и конвективным способами нагрева излучающей полости, Цель изобретения — ускорение процесса поверки радиационных пирометров излучения за счет снижения инерционности печи.

Цель достигается тем, что печь типа "абсолютно черное тело", содержащая нагреватель, термопары и излучатель, в отличие от прототипа выполнена в виде двух прямых цилиндров, внутренняя поверхность дна первого цилиндра представляет собой сферический отражатель, в фокусе которого расположен источник нагрева, при этом второй цилиндр со стороны своего дна входит в первый цилиндр с возможностью перемещения внутри него, дно второго цилиндра является излучателем, выполненным в виде диска, закрепленного в обойме из теплоизоляционного материала, и диск со стороны источника нагрева защищен кварцевой пластиной, а пространство между диском и кварцевой пластиной вакуумировано.

Сущность устройства печи типа АЧТ поясняется чертежом и заключается в следующем. Нагрев излучателя осуществляют только посредством излучения от безинерционного нагревателя — галогенной лампы накаливания, сам излучатель — тонкий диск, так>ке практически безинерционен, поэтому совокупность такой системы нагревательизлучатель позволяет быстро достигать заданной температуры и переходить от одного ее значений к другому нескольких минут. В известных устройствах (1,21 это достигается за 1,5-2 ч. Для того, чтобы поток излучения от нагревателя был равномерным на поверхности диска, нить лампы накаливания устанавливают в фокусе сферического отражателя первого цилиндра, Возможность перемещения излучателя относительно источника нагрева позволяет выбирать наиболее оптимальное расположение излучателя, при котором температурное поле на поверхности диска становится однородным. При этом теплоизоляционная обойма, закрывающая края диска в двух плоскостях и препятствующая стоку тепла к стенкам BToporo цилиндра, rI0 8p>KMBBBT однородное тепловое поле по всей плоско40 шую разницу температур между центром и

45, краем излучателя устанавливают переме50

20 !

35 сти поверхности излучателя при любом уровне температуры. Вместе с тем, чтобы конвективные потоки воздуха от галогенной лампы не искажали тепловое поле диска-излучателя со стороны источника нагрева, нагреваемая поверхность излучателя защищена вакуумным пространством, образованным тонкой кварцевой пластиной, плоскостью излучателя и выступами его боковой поверхности. При этом тонкая кварцевая пластина совершенно не препятствует прохождению излучения от источника нагрева, поскольку кварц в области спектра источника нагрева прозрачен.

На чертеже представлена схема печи типа АЧТ, где 1 — первый цилиндр, дно которого является сферическим отражателем, 2 — источник нагрева (галогенная лампа накаливания), нить лампы установлена в фокусе сферического отражателя, 3 — второй цилиндр, который входит в первый цилиндр, 4 — излучатель, являющийся дном второго цилиндра, 5 — обойма из теплоизоляционного материала, в которую зачеканен диск-излучатель, 6 — кварцевая пластина, установленная на излучателе со стороны источника нагрева, являющаяся стенкой вакуумной камеры, 7 — 1ермопары, зачеканенные в тело излучателя, 8 — диафрагма, установленная на открытом конце второго цилиндра и oIраничивающая поток излучения от краев излучателя.

Печь типа АЧТ работает следующим образом, На источник 2 нагрева — галогенную лампу накаливания подается напря>кение от тиристорного регулятора напря>кения, котоpbIA управляет высокоточным регулятором температуры Р-133. Контроль уровня температуры и разницы ее между центром излучателя 4 и его краями ведут с помощью термопар 7 и потенциометра P-300, Регулирование уровня температуры осуществляют регулированием напряжения, а наименьщением излучателя вдоль первого цилиндра

1, перемещая второй цилиндр 3. Время выхода на стационарный режим максимальной температуры поверки, равной 400 С, составляет 20 мин, а переход от одной калибровочной температуры к другой — 10-12 мин, Разница температуры ме>кду центром и краем по показанию термопар не превыо шала 0,5 С, Поверку однородности температурного поля на повсрхности излy Iàòåëÿ осуществляли с помощью тепловизора AGA

780М (Швеция), при этол показания тепловизора совпадали с показаниями тсрмоггар. зачеканенных в диске излучателя.

1774193

Конструкция модели АЧТ, изображенная на чертеже, помещалась в закрытый кожух, препятствующий тепловыделению в окружающее пространство (на чертеже не показан). Сферический отражатель первого цилиндра 1 выполнен с оребрением для лучшего отвода тепла. Материал цилиндра— алюминий марки А-1, Внутренняя поверхность цилиндра и сферический отражатель полированы до 10 кл.чистоты, Нить накаливания гало ген ной лами ы типа КГМ220-750 расположена в фокусе сферического отражателя, благодаря чему параллельный поток излучения равномерно падает на нагреваемую поверхность излучателя 4. Излучатель представляет собой медный диск диаме ром 80 мм и толщиной 10 мм, по краю которого имеется выступ-ребро, пространство между кварцевой пластиной 6 и нагреваемой поверхностью излучателя 4 вакуумируется, В тело диска со стороны нагревателя зачеканиваются и привариваются две термопары 7, одна в его центре, другая в 10 мм от края, Соотношение длины второго цилиндра 3 и диаметра излучателя

4 составляет 4:1 и по литературным данным коэффициент излучения такой цилиндрической полости составляет 0,995 +. 0,001. Излучатель 4 вместе с кварцевой пластиной 6 заключен в обойму 5 из стекловолокнистого теплоизоляционного материала, что дает возможность получить однородное тепловое поле на рабочей поверхности излучателя 4, Пример, Поверка пирометра типа

ИФ-176. Показатель визирования пирометра 1:125 для расстояния до объекта 1 м, Устанавливали пирометр ИФ-176 соответственно его параметрам строго по продольной центральной оси печи типа АЧТ.

Подавали напряжение на нагреватель(галогенная лампа типа КГМ220-750) и с помощью регулятора P-133 и потенциометра

P-300 устанавливали температуру на излучателе, равную 200 С по показанию центральной термопары. После стабилизвации этой температуры измеряли температуру на краю излучателя, Она составляла 199 "С. После этого второй цилиндр вместе с излуча5 телем перемещали в направлении от нагревателя, при этом температуру 200 С (по показанию центральной термопары) поддерживали постоянной. Перемещения излучателя заканчивали, когда разница по10 казаний двух термопар составляла 0.1 . После этого производили отсчет показаний пирометра ИФ-176, Продолжительность во времени от момента включения до полной стабилизации температуры излучателя со15 ставляла 17 мин. Затем на место пирометра

ИФ-176 устанавливали образцовый пирометр "Термопойнт-80" фирмы AGEMA(LUaeция) и его показания сопоставлялись с показаниями термопар АЧТ и пирометра

20 ИФ-176. Затем температуру на излучателе поднимали и стабилизировали на уровне

220 С за 10 мин, и процесс поверки повторялся до температуры 400 С.

Формула изобретения

25 Печь типа "абсолютно черное тело", содержащая нагреватель и излучатель с зеделанными в него термопарами, о т л и ч а ющ а ю щ а я с я тем, что, с целью ускорения процесса поверки пирометров, модель вы30 полнена в виде двух цилиндров, внутренняя поверхность дна первого цилиндра представляет из себя сферический отражатель, в фокусе которого расположен источник нагрева, при этом второй цилиндр со стороны

35 своего дна входит в первый цилиндр с возможностью перемещения внутри него, а дно второго цилиндра является излучателем, выполненным в виде диска, закрепленного в обойме из теплоизоляционного материа40 ла, и диск со стоооны источника нагрева защищен кварцевой пластиной, а пространство между диском и кварцевой пластиной вакуумировано.

1774193 о 5

Ф

Составитель К. Курилин

Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова

Редактор С. Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г; Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3920 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5