Модель черного тела
Патент 1124682
Авторы
Классы МПК
Модель черного тела
Реферат
МОДЕЛЬ ЧЕРНОГО ТЕЛА, содержащая трубчатый излучатель, установленный в охлаждаемые токоподводы, охлаждаемый корпус, окна с стеклами, пропускающими излучение, и шторками, отличающаяся тем, что, с целью достижения предельных рабочих температур при улучшении радиационных характеристик и повышении эксплуатационной надежности модели черного тела, токоподводы выполнены в виде пружин, заканчивающихся сферическими втулками, установленными через вкладыши в фиксаторах осевого положения, а в корпусах окон стеклами и шторками образованы полости с установленными в них распределительными втулками с отверстиями, обеспечивающими схождение струй газа на оптических осях поверхностей стекол.
Изобретение относится к радиационной пирометрии, а именно к источникам теплового излучения, в частности к модели черного тела, и может быть использовано для градуировки приемников излучения. Известна модель черного тела с резистивным нагревом графитового излучателя для работы при температурах до 2700 К. Недостатками этой модели являются невысокие предельные рабочие температуры из-за термического разрушения излучателя, неудовлетворительные радиационные характеристики и низкая эксплуатационная надежность, т.к. отсутствует защита смотрового окна, а для замены излучателя новым требуется демонтаж устройства. По технической сущности наиболее близкой к предложенной является модель черного тела, содержащая трубчатый излучатель, установленный в охлаждаемые токоподводы, охлаждаемый корпус, окна со стpелками, пропускающими излучение, и шторками. Недостатками устройства являются невысокие предельные температуры из-за термического разрушения излучателя вследствие того, что на излучатель при его нагревании передаются усилия не только от элементов, обеспечивающих электрический контакт, но и от компенсаторов подвода охлаждающей воды; нагрузки, связанные с монтажом устройства; неудовлетворительные радиационные характеристики и низкая эксплуатационная надежность, т.к. отсутствует защита поверхности стекол в процессе измерения и боковых стенок, а замена излучателя невозможна без демонтажа устройства и его систем. Цель изобретения достижение предельных рабочих температур при улучшении радиационных характеристик и обеспечение высокой эскплуатационной надежности модели черного тела. Указанная цель достигается тем, что в модели черного тела, содержащей трубчатый излучатель, установленный в охлаждаемые токоподводы, охлаждаемый корпус, окна с стеклами, пропускающими излучение, и шторками, токоподводы выполнены в виде пружин, заканчивающихся сферическими втулками, установленными через вкладыши в фиксаторах осевого положения, а в корпусах окон стеклами и шторками образованы полости с установленными в них распределительными втулками с отверстиями, обеспечивающими схождение струй газа на оптических осях поверхностей стекол. Общий вид предложенной модели черного тела представлен на чертеже. Модель черного тела состоит из водоохлаждаемого корпуса 1 с фланцами 2, набора теплоизоляционных экранов-отражателей 3, трубчатого графитового излучателя 4 и токоподводов 5, 6. Токоподводы монтируются на фланцах и представляют собой витые водоохлаждаемые сдвоенные медные трубки 7, имеющие форму пружины. Токоподводы заканчиваются сферическими водоохлаждаемыми втулками 8, в которые устанавливается графитовый излучатель 4 с двумя излучающими полостями 9, 10. Сферические втулки 8 через вкладыши 11 установлены в фиксаторах осевого положения 12, выполненных в виде цилиндрических втулок, закрепленных на фланцах 2. На фланцах 2 корпуса расположены окна 13, пропускающие излучение. Третье смотровое окно расположено на корпусе и предназначено для замера поля температур по длине излучателя 4. В корпусах окон имеются полости 14, через отверстия в распределительных втулках 15 подается инертный газ (например, аргон) для обдува стекол 16. При световом диаметре стекла, например, 30 мм отверстия расположены под углом 25о к плоскости стекла и наклонены в сторону защитных шторок. С внутренней стороны полости окна расположены двухслойные защитные штоки 17, убираемые в процессе проведения градуировки приемников излучения. Конструкция уплотнений на фланцах и смотровых окнах выполнена на рабочее давление в корпусе от 0,005 до 1 МПа. При замене трубчатых излучателей 4 новый трубчатый излучатель поджимается втулкой 18 через токоподвод 6. Устройство работает следующим образом. В процессе нагрева трубчатый графитовый излучатель 4 расширяется. Его удлинение воспринимается водоохлаждаемыми сдвоенными медными трубками 7 через сферические водоохлаждаемые втулки 8. Сферическая форма последних позволяет устранять нагрузки, возникающие при монтаже излучателя. Расположение излучателя относительно оптической оси модели черного тела обеспечивается с помощью вкладыша 11 с помощью фиксаторов осевого положения 12. Нагретый излучатель активно сублимирует. Однако организованный обдув газом в полостях 14 с двухслойными защитными шторками 17 (чтобы не нарушать тепловой режим излучателя, открытыми только в процессе измерения) через отверстия 15 в распределительных втулках, обеспечивающих схождение струй газа на оптической оси стекла до расположения шторки, не позволяет продуктам сублимации оседать на поверхности стекол. При замене трубчатых графитовых излучателей 4 в модели снимается окно 13, расположенное напротив токоподвода 5, выворачивается втулка и удаляется излучатель, на его место устанавливается новый в токоподвод 6, поджимается втулкой 18 и окно 13 возвращается на место. Предлагаемая конструкция токоподводов и окон может быть использована во всех камерах, где производится резистивный нагрев образцов до температур, близких к температуре плавления материала образца. Конструкция токоподводов позволяет существенно ускорить смену вышедшего из строя излучателя (по крайней мере, в десятки раз производят смену излучателя за 10-15 мин), что дает значительные преимущества при использовании модели в экспериментальных установках, в которых модель черного тела применяется для автоматического периодического контроля характеристик приемников излучения. Конструкция окон, пропускающих излучение, позволяет работать модели при температурах, близких температуре плавления материала излучателя, без замены или протирки внутренней поверхности стекол до сотен часов, сохраняя постоянной точность градуировки приемников излучения, в то время как в модели черного тела без защиты окон при температурах излучателя 3000 К стекла загрязняются через 10-15 мин (практически срок работы стекол без замены определяется работоспособностью самого стекла). Уровень рабочих температур, достигнутых в настоящее время, равен 3700 К.
Формула изобретения
МОДЕЛЬ ЧЕРНОГО ТЕЛА, содержащая трубчатый излучатель, установленный в охлаждаемые токоподводы, охлаждаемый корпус, окна с стеклами, пропускающими излучение, и шторками, отличающаяся тем, что, с целью достижения предельных рабочих температур при улучшении радиационных характеристик и повышении эксплуатационной надежности модели черного тела, токоподводы выполнены в виде пружин, заканчивающихся сферическими втулками, установленными через вкладыши в фиксаторах осевого положения, а в корпусах окон стеклами и шторками образованы полости с установленными в них распределительными втулками с отверстиями, обеспечивающими схождение струй газа на оптических осях поверхностей стекол.РИСУНКИ
Рисунок 1