Устройство для измерения излучательной способности твердых материалов при высоких температурах Советский патент 1984 года по МПК G01J5/00 

СО

ю сд

Од

t

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

Известно устройство для определе ния излучательной способности час-тично прозрачных материалов, содержащее вакуз мную камеру, трубчатьй нагреватель с исследуемым образцом в средней части и термопарой, диафрагму и приемник излучения, нагреватель выполнен с соотношением длины к диаметру большем двадцати с зеркальной внутренней поверхность из материала с минимальной излучательной способностью, например платины l1 .

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

Наиболее близким к изобретешш по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения излучательпой способности твердых материалов при высоких температурах, содержащее охлаждаемую вакуумную камеру; расположенную внутри нее индукционную печь с полым графитовым сердечн-и- ком, удерживаегфм в электромагнитных фиксаторах, и оправку 2J .

Недостатки известного устройства для измерения излучательной способности твердых материалов при высоких температурах следующее: недостаточно высокая точность эксперимента,, связанная, во-первых, с уходом параметров электронной аппаратуры-и высокочастотного генератора между измерениями лз истого потока от образца и модехш черного тела, во-вторых, с необходимостью раздельной установки одной и той же температу15ы для образца и модели черного тела (для случая измерения материалов с высокой излучательной способностью) , рг-тре.тьих, с методической погрешностью, вызванной измерением на одной и той же аппаратуре (с одним и тем же усилением) лучистого потока от

1532

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 лчистого потока от модели черного тел& необходимо развакуумировать камеру, вьшуть образец (или установить его внутри графитового сердечника) и вновь создать в ней вакуум с последующим нагревом печи, а во-вторых, из-за необходимости многократного повторения экспериментов, 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 паденииотклоняется от вертикали и ударяет по образцу, это приводит к вьпсоду 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, крьшка вакуумной камеры выполнена из двух частей, одна из которых жестко прикреплена к камере и снабжена двумя вакуумными вводами, в каждый из ко-торых вмонтирован полый шток с возможностью возвратнопоступательного перемещения и пово рота, а электромагнитные фиксаторы вьшолнены в виде зажимного патрона, при этом оправки закреплены на нижней части штоков..

На фиг. 1 схематически показано устройство для измерения излучательной способности твердых мате3риалов; на фиг. 2 - крышка вакуумной камеры устройства. Устройство содержит охлаждаемую вакуумную камеру 1, внутри которой в поле индукционной печи 2 размещен полый графитовый сердечник 3. Графитовый сердечник 3 удерживается электромагнитньп и фиксаторами 4. В жестко прикрепленной к вакуумной камере 1 части 5 крьшгки 6 вьшол нены вакуумные вводы 7. Под графитовым сердечником 3 соосно с ним укреплен с возможностью возвратно-пост5Т1ательного перемещения в вертикальной плоскости лови-тель 8. С помощью вакуумных вводов 7смонтированы 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 прямолинейным 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 сердечника 3 установлены под углом 120 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 графитовьШ сердечник 3 и устанавливали его в электромагнитных фиксаторах 4, обжимая его нижнюю часть боковой поверхности. 8вакуумной камере 1 создавали вакуум 210 мм ртутного, столба, после чего включали высокочастот- ную индукционную печь 2 и нагревали графитовый сердечник 3 до стационар ного состояния. 53 После достижения стационарного состояния измеряли поток лучистой энергии от дна верхней подости графитового сердечника 3 и, затем, не выключая индукционного нагрева, вращая приводы 11, благодаря фиксирующему фигурному пазу с прямолинейным и криволинейным участками обеспечивали поворот оправки 13 на угол 55-65 ° с последующим опусканием полого штока 12 вместе с оправкой 13 вниз и установкой образца 9 вблизи дна верхней полости графитового сердечника 3. После вьщержки образца 9 в нагретой полости графитового сердечника 3 и установлении стационарного состояния включали электромагнитные приводы фиксаторов 4, и графи- товый сердечник 3 падал в ловитель 8. Одновременно с падением графитового сердечника 3 в ловитель 8 измеряли поток лучистой энергии от исследуемрго образца 9 и, срайнивая его с предварительно измеренным лучистым потоком от дна модели черного тела (графитового сердечника 3), получали излучательную способность исследуемого образца. При исследовании излучательной способности образцов слабо излучающих материалов измеряли лучистый поток от образца 9 (при сбрасьшании графитового сердечника 3 в ловитель. 8), а затем с помощью системы подвески образца 9 поднимали его в исходное положение, устанавливали графитовый сердечник 3 внутрь индук1ЩОННОЙ печи 2 (зажимая его в нижней части с помощью электромагнитных фиксаторов 4) и с помощью системы подвески эталона 10, конструктивно вьшолненной аналогично системе подвески образца 9, вводили внутрь полости графитового сердечника 3 эталон 10, вьщерживали 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 лз истым потоком от образца, получали излучательную способность образцов слабо излучающего материала.

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.