Устройство для поверки датчиков температуры по реперным точкам затвердевания чистых металлов

Устройство для поверки датчиков температуры по реперным точкам
затвердевания чистых металлов.
Полезная модель относится к моделям абсолютно черного тела, предназначенным для создания эталонов температуры, и может быть использована для поверки фотоэлектрических пирометров, радиометров, термоэлектрических термометров и других датчиков температуры.
Известны устройства поверки датчиков температуры по  точкам затвердевания чистых металлов, описанные в О.А. Геращенко. Справочник «Температурные измерения, издательство «Наукова думка, Киев, 1984 г., с. 41. и А.Н. Гордов «Основы пирометрии, издательство «Металлургия, Москва, 1971 г., с. 190. Они представляют собой вертикальцую трубчатую печь, в центре которой установлен охранный
М. кл.: G01J5/06
колпачок из фарфора для датчика. Этот колпачок устанавливается в тигель с чистым металлом.
Недостатком данного устройства является низкая точность измерения из-за небольшой длительности площадки затвердевания чистого металла (7-8 мин), вызванной неравномерной кристаллизацией металла при вертикальном расположении устройства.
Известно устройство для поверки датчиков температуры по реперным точкам затвердевания чистых металлов, описанное в сборнике «Температура. Измерение и контроль в науке и промышленности. Модель абсолютно черного тела по точкам затвердевания чистых металлов. Ф. Сакума и С. Хаттори. Ибараки 305. Япония.
Данное устройство содержит корпус с расположенным в нем стаканом из нержавеющей стали. В стакане установлена графитовая конструкция, заполненная чистым металлом. На стакан намотан с одинаковым шагом (равномерно) нагреватель, обеспечиваюпщй нагрев металла до его расплавления. Устройство содержит трубку для нейтрального газа, расположенную в торце графитовой конструкции. Нодаваемый газ имеет температуру окружающей среды. Неред излучающей поверхностью установлена апертурная диафрагма. Нространство между корпусом и стаканом заполнено теплоизоляцией.
Недостатком данного устройства является недостаточная точность поверки датчиков температуры. Это объясняется тем, что для обеспечения высокой точности измерения необходимо получить максимальную по
времени площадку затвердевания чистого металла, что возможно лишь при создании равномерного поля температуры по длине графитовой конструкции. В данном устройстве не удается получить равномерное поле температуры, так как остьюание графитовой конструкции интенсивнее происходит по ее краям с сохранением более высокой температуры в центре констр5пщии, а нагрев осуществляется равномерный по всей ее длине. Кроме того, подаваемый нейтральный газ имеет температуру окружающей среды, что способствует скорейщему остыванию металла и также не позволяет получить равномерное поле температуры конструкции и высокую точность поверки датчиков температуры. Наконец, отсутствие в данном устройстве фиксатора для установки датчиков не позволяет обеспечить необходимую одинаковую ориентацию их, что отражается на точности поверки датчиков температуры.
Задачей полезной модели является повышение точности поверки датчиков температуры.
Поставленная задача решается тем, что устройство для поверки датчиков температуры по реперным точкам чистых металлов, содержащее корпус с расположенным в нем металличесюяи стаканом, в котором установлена графитовая конструкция, заполненная чистым металлом, при этом на металлический стакан намотан нагреватель и стакан снабжен трубкой для подачи газа, устройство снабжено фиксатором датчиков, по краям стакана выполнена дополнительная намотка нагревателя, а трубка газа намотана сверху нагревателя.
Для получения равномерного поля температуры графитовой конструкции по ее длине необходимо нагревать края конструкции более интенсивно, чем центр, так как остывание с краев происходит быстрее. Поэтому по краям стакана выполнена дополнительная намотка нагревателя. При получевсни равномерного поля температуры достигается максимальная по времени площадка затвердевания металла, что способствует повышению точности поверки датчиков температуры.
Трубка с подаваемым нейтральным газом намотана сверху нагревателя и, тем самым, газ является дополнительным источником тепла, препятствующим остыванию графитовой конструкции. Это способствует поддержанию равномерного температзфного поля конструкции, в результате чего достигается максимальная по времени площадка затвердевания металла, а это повыщает, в свою очередь, точность поверки датчиков температуры.
Снабжение устройства фиксатором датчиков температуры обеспечивает необходим)то ориентацию их. Тем самым в процессе поверки датчиков достигается наименьшая погрешность измерения.
На фигуре изображен общий вид предлагаемого устройства.
Графитовая конструкция 1 с чистым металлом 2 (например, серебро, медь) помещена в стакан 3 из жаропрочной стали. Графитовая конструкция изготовлена, например, из высокочистого пиролитического графита марки МПГ 7. Излучающая полость графитовой конструкции имеет коническое дно с углом при вершине 120°, способствующее повыщение излучательной способности до 0,999. На стакан 3 намотан нагреватель 4 и стакан 3 снабжен
трубкой 5 для подачи нейтрального газа. Перед входным отверстием графитовой конструкции 1 установлена апертурная диафрагма 6, которая способствует увеличению излучательной способности. Вся конструкция 1 помещена в металлический корпус 7 с теплоизоляцией, например, из ультралегковеса. По краям стакана 3 выполнена дополнительная намотка нагревателя 4, например, с переменным шагом, усиленным по краям стакана 3.
Трубка 5 для подачи нейтрального газа намотана сверху нагревателя 4. В результате этого газ подогревается и не способствует охлаждению металла в графитовой конструкции 1.
Для точной установки датчиков температуры на предлагаемом устройстве разработан фиксатор 8, например, с цанговым креплением датчиков, тем самым обеспечивается многократная установка датчиков в нужном положении.
В результате проведенных исследований определился следующий порядок работы устройства для поверки датчиков температуры по реперным точкам затвердевания чистых металлов.
1.Для предохранения графитовой конструкции 1 от окисления и выгорания его при нагреве, он обдувается нейтральным газом, подаваемым через предусмотренную для этой цели трубку 5.
2.Устанавливают контрольный датчик температуры в фиксаторе 8 для наблюдения за режимом плавления и затвердевания чистых металлов. 3. Питание устройства (нагревателя 4) осуществляется от сети переменного
тока, потребляемая мощность « 0,25 Вт/град.
Сначала разогрев и плавление чистого металла проводились при достижении температуры на 10-15°С выще точки плавления металла. Затем ток снижают и периодически отсчитывают показания контрольного датчика температуры. Через несколько минут показания датчика перестают изменяться. С этого момента отсчитывается время кристаллизащ1и металла. После этого производят поверку исследуемых датчиков температуры.
В результате проведенных исследований установлено, что предлагаемая модель имеет площадку затвердевания чистых металлов 15-20 мин. в отличие от прототипа, где площадка затвердевания около 10 мин. Это вполне достаточно для проведения качественной поверки датчиков температуры, например, фотоэлектрических пирометров, с точностью ± 0,1°С в отличие от прототипа, где точность поверки составляет ± 0,2°С.
6