Устройство для измерения излучательной способности твердых материалов при высоких температурах

Устройство для измерения излучательной способности твердых материалов при высоких температурах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЬЮОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ, содержащее oxлaждae fyю вакуумную камеру , расположенную внутри нее индукционнз цепь с. полым графитовым сердечником, удерзшваемым в электромагнитных фиксаторах, и оправку, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения и ускорения измерения, оно содержит дополнительную оправку, крьЕпка вакуумной камеры выполнена из двух частей, одна из которых жестко прикреплена к камере и снабжена двумя вакуумными вводами, в каждый из которых вмонтирован полый шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения и поворота, а электромагнитные фиксаторы выполi нены в виде зажимного патрона, при этом оправки закреплены на нижней части штоков.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3640398/24-25 (22) 06.09.83 (46) 10.12.84 . Бюл. ¹ 48 (72) В.Ю. Резник, В.А. Петров, В.С. Дождиков и M.Г. Ефимов (7 1) Институт высоких температур

АН СССР (53) 536.35(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 282702, кл. G 01 J 5/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 219248,,кл. G 01 К 12/05, 1967 (IIDOTOTHII), (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ТВЕРДЫХ

МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ, содержащее охлаждаемую вакуумную камеру, расположенную внутри нее ин„SU„„1132153 А дукционную цепь с. полым графитовым сердечником, удерживаемым в электромагнитных фиксаторах, и оправку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и ускорения измерения, оно содержит дополнительную оправку, крышка вакуумной камеры выполнена иэ двух частей, одна из которых жестко прикреплена к камере и снабжена двумя вакуумными вводами, в каждый из которых вмонтирован полый шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения и поворота, а электромагнитные фиксаторы выполнены в виде зажимного патрона, при этом оправки закреплены на нижней части штоков.,1132 153

Недостатки известного устройства для измерения излучательной способности TBердых материалов при высоких температурах следующие: недостаточно высокая точность эксперимента, связанная, во-первых, с уходом параметров электронной аппаратуры и высокочастотного генератора между измерениями лучистого потока от образца и модели черного тела, во-вторых, с необходимостью раздельной установки одной 50 и той же температуры для образца и модели черного тела (для случал измерения материалов с высокой излучательной способностью), в-третьих, с методической погрешностью, у вызванной измерением на одной и той же аппаратуре (с одним и тем же усилением) лучистого потока от

Изобретение относится к физике, в частности к теплофизическим исследованиям свойств твердых материалов.

Известно устройство для определе-. ния излучательной способности час-тично прозрачных материалов, содержащее вакуумную камеру, трубчатый нагреватель с исследуемым образцом в среднеИ части и термопарой, диафрагму и приемник излучения, нагреватель выполнен с соотношением длины к диаметру большем двадцати с зеркальной внутренней поверхностью из материала с минимальной излучательной способностью, например пла- 1 тины (1) .

Недостатком данного устройства является возможность попадания рассеянного и отраженного излучения печи в приемник излучения из-за влия- р0 ния диффузной составляющей отраженного и рассеянного излучения исследуемых образцов, что не дает возможность исследовать в известном устройстве образцы материалов, 25 обладающих рассеянием или диффузным отражением.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения излучательной способности твердых материалов при высоких температурах, содержащее охлаждаемую вакуумную камеру,, расположенную внутри нее индукционную печь с полым графитовым сердечником, удерживаемьг в электромагнитных фиксаторах, и оправку )2j . модели черного тела, служащего эталоном, и лучистого потока от слабо излучающего образца, отличающихся в некоторых экспериментах более, чем на порядок, и, в-четвертых увеличением случайной погрешности изза нестабильного падения графитового сердечника, большая длительность измерений, обусловленная, во-первых, тем, что при переходе от измерений лучистого потока от образца к измерению лучистого потока от модели черного тела необходимо развакуумировать камеру, вынуть образец (или установить его внутри графитового сердечника) и вновь создать в ней ва-куум с последующим нагревом печи . а во-вторых, из-за необходимости многократного повторения экспери— ментов, в связи с тем, что графитовый сердечник в прототипе установлен на трех электромагнитных фиксаторах и при несогласованной работе хотя бы одного из них графитовый сердечник при падении отклоняется от вертикали и ударяет по образцу, это приводит к выходу образца из поля зрения приемника излучения и искажает результаты измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерения и ускорения измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения излучательной способности твердых материалов при высоких температурах, содержащее охлаждаемую вакуумную камеру, расположенную внутри нее индукционную печь с полым графитовым сердечником, удерживаемым в электромагнитных фиксаторах, и оправку, содержит дополнительную оправку, крышка вакуумной камеры выполнена из двух частей, одна из которых жестко прикреплена к камере и снабжена двумя вакуумными вводами, в каждый из которых вмонтирован по- . лый шток с возможностью возвратнопоступательного перемещения и пово рота, а электромбгнитные фиксаторы выполнены в виде зажимного патрона, при этом оправки закреплены на нижней части штоков..

На фиг. 1 схематически показано устройство для измерения излучательной способности твердых мате3 1 риалов; на фиг. 2 — крышка вакуум— ной камеры устройства.

Устройство содержит охлаждаемую вакуумную камеру 1, внутри которой в поле индукционной печи 2 размещен полый графитовый сердечник 3. Графитовый сердечник 3 удерживается электромагнитными фиксаторами 4., В жестко прикрепленной к вакуумной камере 1 части 5 крьш ки 6 выполнены вакуумные вводы 7.

Под графитовым сердечником 3 соосно с ним укреплен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости лови-. тель 8. С помощью вакуумных вводов

7 смонтированы системы подвески образца 9 и эталона 10. Каждая система подвески содержит снабженный приводом 11 полый шток 12 для подвода охлаждающей среды и кольцевую оправку 13, на которой на нитях 14 подвешен образец 9 и эталон 10.

Полый шток 12 в каждой системе подвески выполнен с резьбой и фиксирующим фигурным пазом с прямолиней= ным и криволинейным участками, расположенными на его образующей, благодаря чему последний может совершать возвратно-поступательные перемещения в вертикальной плоскости и поворот в горизонтальной плоскости.

Фиксаторы 4 графитового сердеч- ника 3 установлены под углом 120С друг к другу в одной плоскости над нижним рабочим уровнем графитового сердечника 3 и благодаря пружинам

15, закрепленным в каждом электромагнитном приводе фиксатора, образуют зажимной патрон.

Устройство для измерения излучательной способности твердых материалов при высоких температурах работает следующим образом.

Предварительно в открытую камеру

1 помещали исследуемый образец 9 и эталон 10. После закрытия вакуумной камеры 1 с помощью ловителя 8 поднимали графитовый сердечник 3 и устанавливали его в электромагнитных фиксаторах 4, обжимая его нижнюю часть боковой поверхности.

В вакуумной камере 1 создавали вакуум 2 10 5 мм ртутного, столба, после чего включали высокочастотную индукционную печь 2 и нагревали графитовый сердечник 3 до стационарного состояния.

132153 4

После достижения стационарного состояния измеряли поток лучистой энергии от дна верхней полости графитового сердечника 3 и, затем, не

55 выключая индукционного нагрева, вращая приводы 11, благодаря фиксирующему фигурному пазу с прямолинейным и криволинейным участками обеспечивали поворот оправки 13 на угол

55-65 о с последующим опусканием полого штока 12 вместе с оправкой

13 вниз и установкой образца 9 вблизи дна верхней полости графитового сердечника 3.

После выдержки образца 9 в нагретой полости графитового сердечника 3 и установлении стационарного состояния включали электромагнитные приводы фиксаторов 4, и графитовый сердечник 3 падал в ловитель

8. Одновременно с падением графитового сердечника 3 в ловитель 8 измеряли поток лучистой энергии от исследуемого образца 9 и, срав- нивая его с предварительно измеренным лучистым потоком от дна модели черного тела (графитового сердечника 3), получалй излучательную способность исследуемого образца.

При исследовании излучательной способности образцов слабо излучающих материалов измеряли лучистый поток от образца 9 (при сбрасывании графитового сердечника 3 в ловитель

8), а затем с помощью системы подвески образца 9 поднимали его в исходное положение, устанавливали графитовый сердечник 3 внутрь индукционной печи 2 (зажимая его в нижней части с помощью электромагнитных фиксаторов 4) и с помощью системы подвески эталона 10, конструктивно выполненной аналогично системе подвески образца 9, вводили внутрь полости графитового сердечника 3 эталон 10, выдерживали в ней до установления стационарного состояния, а затем включали электромагнитные приводы фиксаторов 4 и .графитовый сердечник 3 вновь падал в ловитель 8.

Одновременно с паданием графитового сердечника 3 в ловитель 8 измеряли поток лучистой энергии от эталона и, сравнивая его с лучистым потоком от образца, получали излучательную способность образцов слабо излучающего материала.

1132 153

ВНИИПИ

Тирш 822

Заказ 9755/34

Подписное

В предложенном техническом реше-: нии благодаря использованию систем подвески образца и эталона, которые могут быть введены внутрь графитового сердечника без раскрытия вакуумной камеры, исключаются методические, погрешности, связанные с уходом электронной аппаратуры (изменение коэффициента усиления регистрирующей системы) нестабильного высокочастотного генератора (ухудшает точность поддержания температуры).

Возможность введения внутрь печи эталона и образца обеспечивает возможность измерения излучательной способности слабо излучающих материалов, а также ускоряет процесс измерения из-за исключения необходимости развакуумирования камеры.

Этому также способствует и выполнение фиксаторов в виде зажимного патрона. В этом случае неодновременность срабатывания электромагнитных приводом фиксаторов не приводит к отклонению от вертикали гра5 фитового сердечника, т.е, обеспечивается строго вертикальное падение сердечника, что, в свою очередь, предотвращает удар графитового сердечника по образцу и исключает выбросы экспериментальных данных, тем самым повышая точность измерений и ускоряя эксперимент.

Установка систем подвески образца и эталона в неподвижном фигурном -верхнем днище обеспечивает точную установку образца и эталона внутри нагреваемого графитового сердечника и предотвращает изменение

2о положения их при открывании верхнего фланца вакуумной камеры.

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4