Способ осуществления модели ачт при температуре фазового перехода и устройство для его осуществления

Номер патента: 737792

Авторы: Заболотный, Карташов, Телегин, Якубов

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив

Текст

Союз Свескнк Сециалнстическнк Республик)щ т 2 С 01 Ю 5/О 22) ЗвЯвлеио 150977 (21) 2527710/18 динеиием заявки И 9 - ритЕт -ликоваио 300580, Бюллетень И 9 20 сприсо (23) Пр дарственный коинтСССРдедам нзобретеннйя открытнй О УДЯ 621,3. 032 ,3(088,8) Дата опубликования описания 05. 06 . 80 Якуб Телегин, В. К, Карташов, и В. А, Заболотный(71) Заявите Харьковский авиационный институ 54) СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ МОДЕЛИ АБСОЛЮТНО ЧЕРН ТЕЛА ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯвого пере излучател тонкостен материала вого тигл Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано прежде всего в метрологии при осуществлении постоянных (реперных) точек Международной практической температурной щкалЫ (МПТШ) или термодинамической температурной шкалы (ТТШ) и при создании государственных специальнйх эталонов единиц энергетических харак-") теристик непрерывного излучения сплошного спектра как образцовых средств измерений высшей точности, а также при построении прецизионных средств градуировки датчиков (первичных измерительных преобразователей) лучистых потоков, основными элементами которых являются модели абсолютно черного тела, и йри,измерении теплофизических параметров и свойств электро- проводных материалов, когда .требуется переход через точку плавления, со= хранение чистотЫ материала и знание его температуры в жидкой фазе.Известны способы создания моделей 2 абсолютно черного тела (АЧТ) при тем. пературе Фазового перехода электро- проводных материалов, в частности,металлов. Их сущность сводится к реали зации при нагреве в электропечи Фазо хода м ь, ко ной т име я (1)кружающеголнен в видегнеупорногоили графитоеталорыубкющей ла, о выпо иэ о дно Из-за несовпадения материала, образующего излучающую полость, и материала, для которого реализуется фазо- О вый переход, температура стенок полости не совпадает с температурой Фаэово- . го перехода ввиду возникновения перепада температур в стенке трубки илнв стенке тигля. Кроме того, имеет 5 место отличие температуры в верхнейчасти полости, т. е, иэотермична невся полость, моделирукялая черное тело. Прн использовании тугоплавкнхметаллов трудно или невозможно об О печить отсутствие загрязнения метла, которое. приводит к изменениютемпературы его фазового перехода.Создание таким способом моделей притемпературах Фазового перехода туго плавких металлов затруднено также изза термического разрушейия излучате- "лей.Известен способ создания мчерного тела при температуре О о перехода металла, который ес- алоделиФаэовов принтор Т. СквоРцов Редак одписно илиал ППП .фПатентфф г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 2562/7 Тираж 713 ЦНЯИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж, ого комитета СССРий и открытийаушская наб д,. 4/5ципе не отличается от вышеуказанногоспособа, но при котором, как и в предлагаемом способе создания модели АЧТпри температуре Фазового перехода,нагрев осуцестнляется высокочастотнымэлектромагнитньм полем 2), Излучателем служит трубочка из плавленной оки"си тория. Трубочку погружают в платину, находящуюся в стакане, из плавлен"ной окиси тория. Нагрев платины осуществляется обмоткой индукционной вы" сокочастотной дечи. При измерениях платину разогревают до плавления, а затем дают остыть. В течение некоторых интервалов времени, когда происходит плавление и отнердевание платины, температура остается постоянной. Трубочка, внутренняя поверхность ко торой служит источником излучения, принимает температуру окружаюцей ее платины. По сравнению с первйм рассмотренным способом сочетание окиси тория и платины устраняет загрязнение, т. е, изменение температуры Фазового перехода, но все указанные выше недостатки данный способ не устраняет. Следонательно, неравенство температуры внутренней поверхности трубки температуре затвердевания металла получается из-за того, что модель, создаваемая этим способом, не является иидкометаллической.известны устройства для плавки меФ таллов во взвешенном состоянии, которые содержат индуктор, имеющий оснонные и обратные витки, а для предотвращения вытекания расплава в точках, где плотность вихревых токов равна нулю,предложено использовать инерционностьметалла и вращающееся магнитное поле.Установлено, что медленное вращениерасплавленной капли стабилизирует ееФорму и позволяет увеличить массу расплава.Из известных устройств плавленияметаллов во взвешенном состоянии наиболее близким по технической суцнос"ти является устройство, представляющее собой индуктор с нижними основными и .верхними обратными витками 3 .Врацение магнитного поля относительно вертикальной оси осуществляетсямеханическим вращением основных и об"ратных витков. Расплавленный металлв виде капли находится на оси враще"ния индуктора.Недостатком устройства являетсято, что парящий образец увлекаетсявращающимся магнитным полем и начина"ет врацаться синхронно с катушками,после чего, если еще раньше жидкийметалл не был раэбрызган под действием центробежных сил, на его поверхности вновь появляются области с малойнапряженностью магнитного поля. Прирасплавлении в таком устройстве излучателя из токопронодящего материала полость, моделирующая АЧТ, ликвидируется под действием сил поверхност 45 5 О 5 60 45:ного натяжения и сил взаимодействия электромагнитного поля с наведенными вихревыми токами и излучателе из-за того, что величина и направление этих сил относительно наружной поверхности излучатЕля не обеспечивают уравновешинания центробежных сил и сил тяжести, действуюцих на каждый элемен,тарный объем излучателя при переходеего материала в жидкое состояние,Цель изобретения - повышение точности измерения температуры фазового перехода электропроводных материалов и получение более высокотемпературныхмоделей АЧТ.Укаэанная цель достигается тем, что в способе излучатель выполняют непосредственно из электропроводного материала с внутренней и наружной понерхностями н виде параболоидов врацения, затем его удерживают во взвещенном состоянии в индукторе с высокочастотным электромагнитным полем, линии равной напряженности которогоповторяют Форму наружной понерхности излучателя, а перед расплавлением излучатель врацают вращающимся магнитным полем индуктора нокруг оси симметрии излучателя с угловой скоростью,определяемой из уравнения поверхностипараболоида вращения, и устанавливают величину напряженности высокочастотного электромагнитного поля, обеспечивающую динамическое, равновесие каждого элементарного объема жидкого материала излучателя, и, кроме того, индуктор снабжен дополнительными катушками для создания вращающегося магнитного поля и магнитопроводом с полюсными сердечниками, на которых они размещены вместе с катушками для создания высокочастотного электромагнит"ного поля, при этом число полюсных сердечников магнитопровода равно не менее четырем, а Форма концевой части полюсного сердечника такова, что сечения горизонтальными плоскостями по всей высоте сердечника ограничены двумя вертикальными плоскостями, проведенными через ось симметрии магнитопровода, угол между которыми менее ЭОф, и дугами, образующими часть пом верхности параболоида вращения, повторяющего эквидистантно наружную поверхность излучателя.Выполнение излучающей полости модели АЧТ непосредственно н электро- проводном материале исключает наличие тонкостенной трубки (излучателя) из огнеупорного материала, образующей излучающую полость, Удерживание излучателя из электропроводного материала в высокочастотном электромагнитном поле во взвешенном состоянии приводит к отсутствию контакта излучателя с чем-либо, а,следовательно, к отсутствию загрязнения злектропроводйого материала после расплавления, в особенности тугоплавких и нысокореакционных737792 металлов, сплавов илиокислов, Выполнение излучающей полостй и наружнойповерхности излучателяв виде поверхности параболоидов вращения, вращениеизлучателя с определяемой из уравнения поверхности параболоида вращенияугловой скоростью в высокочастотномэлектромагнитном поле с линиями равной напряженности, повторяющими наружную поверхность излучателя, и установление такой величины напряженности высокочастотного электромагнитногополя, чтобы его давление на каждый элементарный объем наружного слоя жидкого материала излучателя было. равнопо величине давлениЮ от центробежныхсил и сил тяжести жидкого материала 15излучателя на тот же элементарныйобъем наружного слоя жидкого материала излучателя, позволяют обеспечитьдинамическое равновесие каждого эле-ментарного объема жидкого материала 20излучателя, а, следовательно, и всегоизлучателя в целом и, таким образом,сохранить излучающую полость моделиАЧТ при переходе электропроводногоматериала в жидкое состоя ие, т. е.получить жидкометаллическую или жидкоокисную модель АЧТ, Жидкометаллическая модель имеет полную изотермичность,зеркальность отражения в полости,обеспечивающие возможность большегоприближения эффективной излучательнойспособности по сравнению с диффузнымхарактером отражения к единице, Температура излучающей полости модели совпадает с температурой плавления (фазового перехода) ее материала и можетбыть более высокой, чем последняя, апри использовании тугоплавких металлов, например вольфрама, и выше предельно достижимых значений температуры моделей, создаваемых известными 40 способами, в частности, из жаропрочных материалов, окружаемых металлом при фазовом переходе, и максимальной температуры твердотельной графитовой модели, значение которой равно 3000 К.Предлагаемое устройство для реализации способа создания модели АЧТ притемпературе фазового перехода электропроводных материалов представляет собой индуктор для нагрева, вращения и плавления электропроводных материалов в высокочастотном электромагнитном поле во взвешенном состоянии, содержащий катушки для создания высокочастотного электромагнитного поля.Индуктор дополнительно снабжен катушками для создания вращающегося магнитного поля и магнитопроводом с полюсными сердечниками, на которых размещены катушки для создания высокочастотного электромагнитного поля и катушки для создания вращающегосямагнитного поля. Число полюсных сЕрдеч"ников магнитопровода равно не менее четырем, а форма концевой части полюсного сердечника такова, что сечения 65 бдгоризонтальными плоскостями по всейвысоте сердечника ограничены двумявертикальными плоскостями, проведенными через ось симметрии магнитопровода, причем угол между плоскостямисоставляет менее 90 , и дугами, принадлежащими этому углу и образующимичасть поверхности параболоида вращения, повторяющего эквидистантно наружную поверхность излучателя.Наличие магнитопровода с полюсными наконечниками позволяет сформировать высокочастотное электромагнитноеполе необходимой формы, а именно, чтобы линии одинаковой напряженности поля повторяли наружную поверхность излучателя. Такая форма высокочастотного электромагнитного поля необходимадля того, чтобы силы взаимодействиявысокочастотного электромагнитного поля с индуцируемыми в теле излучателятоками бЫли направлены перпендикулярно к наружной поверхности излучателяи соответствовали по величине, приопределенной напряженности поля, результирующим силам от центробежныхсил и сил тяжести, действующих на излучатель при его вращении во взвешенном состоянии. Кроме того, наличие катушек для создания регулируемого вращающегося магнитного поля позволяет,вращать излучатель с необходимой угловойскоростью, зависящей от размеров излучающей полости,без наличия скользящихконтактов и коммутации цепей неподвижно установленного индуктора.На фиг. 1 изображен общий вид устройства на магнитопроводах для реализации предлагаемого способа; нафиг. 2 - полюс (вид сбоку); на фиг, 3 полюс (вид сверху); на фиг. 4 - электрическая схема устройства; на фиг. 5 излучатель,с излучающей полостью и наружной поверхностью в виде параболоида вращения, разрез; на фиг. Ь вположение излучателя в рабочей областиустройства, разрез; на фиг. 7 - сечение А А на фиг. 6,На фиг, 5 обозначены:Ь - высота .излучающей полости"к - радиус излучающей полости насрезе, показано необходимое расположение линий равной напряженности высокочастотного электромагнитного поля,действие сил на элементарный объемвеществав трех точках излучателя;Р - давление Электромагнитногополя;Рц - давление центробежной силы;Р - давление силы тяжести.Устройство, (фиг. 1), предназначенное для реализации моделей из легкоплавких материалов, включает в себямагнитопровод, наружная часть которого состоит из четырех контурных сердечников 1, расположенных в виде квадрата, а по диагоналям квадрата установлены четыре полюсных сердечника 2.Сердечники представляют собой пакеты55 66 ния напряженности поля, а так каквысокочастотное электромагнитное поле сформировано с помощью индуктора таким образом, что его линии равной - напряженности повторяют наружную по верхностьизлучателя, то давление одинаковой толщины из электротехнической стали 34 и размещены на одномуровне. Концевйе части полюсных сердечников 2, обращенные к центру квадрата (полюсы) имеют такую форму(Фиг. 2, 3), что сечения горизонтальными плоскостями по всей высоте сер-.дечника ограничены двумя вертикальными плоскостями, проведенными черезось симметрии магнитопровода (фиг. 3),причем угол между плоскостями составляет 45 , и дугами, принадлежащимиэтбму углу, а дуги образуют часть поверхностипараболоида вращения, повторяющего эквидистантно наружную поверхность излучателя. Вышеуказаннаяформа полюсов позволяет образоватьрабочую область, находящуюся междучетырьмя полюсами. На полюсных сердечниках 2 (фйг. 1) размещены обмотки 3,4, 5 и 6 (по одной обмотке на каждомсердечнике), предназначенные для создания высокочастотного электромагнитного поля. Обмотки 3, 4, 5 и Ь изолированы от сердечников 2 диэлектрическими планками. Обмотки 7, 8, 9 и 10; "предназначенные для"создания вращающегося магнитного поля, расположенысверху обмоток 3, 4, 5, 6, соответственно, и изолированы от последних. Обмотки 3, 4, 5, 6, /, Ю, 9 и 10 выполнены из медной трубки и соедийены сверхним коллектором 11 и нижним коллектором 12 при помощи трубок из диэлектрика. Полюсные сердечники 2 в центре"укреплены пОсредством планок13 и 14 и четырех винтов. Наружныйконтур магнитопровода установлен вдиэлектрическЪм корпусе 15. Контурные сердечники 1 поджимаются к полюсным сердечникам 2 винтами 1 Ь черезуголки 17 и закрепляются крышкой 18при помощи винтов 19.Электрическая часть (фиг, 4) состоит из обмоток 3, 4, 5 и б, создающихвысокочастотное электромагнйтное поле,и обмоток 7, 8, 9 и 10, создающихвращающееся магнитное поле. Обмотки3, 4, 5 и б запитывают от источника100 Вр 40001 ц и соединяют между собой последовательно таким образом,чтобы в определенный момент времениот двух противоположно размещенныхобмоток (например 3 и 5) наводилисьв рабочей области одноименные полюсы(например Я), а отдвух других обмоток4 и б - одноименные полюсы Й. Обмотки1, 8, 9 и 10 запитывают от трехфазного источника 36 Й, 1000 Гц и соединяют между собой попарно - 7, 9 и 8,10. Для получения сдвига по фазе на90 . между токами пары обмоток 7, 9и другой пары обмоток 8, 10, используют трехфазный трансформатор 20, вто"рйчные обйотки кОторого "сое 13 ийенывзвезду. Обмотки 7 и 9 запитывают линейным напряжением, а обмотки 8 и 10 Фазным напряжением. Обмотки 7 и 9 со- единяют между собой таким образом,что если в определенный момент времени из обмоткинаводится в рабочейобласти полюс И, то от обмотки 9 -полос 8, а обмотки 8 и 10 соединяютмежду собой таким образом, что, еслиотобмотки В наводится в рабочей области полюс И, то от обмотки 10 - пол 1 ос Я. Первичные обмотки трехфазноготрансформатора 20 подсоединены к источнику Зб В, 1000 Гц треугольником,причем одна обмотка подсоединена не- .посредственно к источнику, а две другие - через автотрансформаторы 21 и 22. С целью проверки способа (см. актиспытаний) был изготовлен излучательиэ алюминия с высотой излучающей до 15 лости 14 мм и диаметром на срезе 8 мм(фиг. 5) . Внутреннюю полость излучателя, а именно ее форму, определяютиз уравнения поверхно"ти параболоидавращения, которое справедливо при вра 20 щении жидкого металла вокруг вертикальной оси )1 аг,Ядгде и - высота подъема металла;Ю - угловаяскорость вращающегося25 металла;г - перемечный радиус;ускорение силы тяжести.Сначала определяют величину угловой скорости, с которой необходимовращать излучатель при высоте излучающей полости 14 мм и диаметре на срезе 8 мм. Величина угловой скоростиравняется 131 рад/с. Затем определяют величину переменного радиуса приизменении высоты подъема металла от0 до 14 мм (величина угловой скорости при этом равна 131 рад/с). Послеэтого рассчитанную излучающую полостьвыполняют в виде поверхности параболоида вращения в электропроводном ма 40 териале механическОй обработкой, литьем или каким-либо другим способом,Наружную поверхность излучателя также выполняют в виде поверхности параболоида вращения так, чтобы стенкаимела утолщение в нижней части излучателя, а диаметр на уровне срезаприближался к диаметру внутренней полости. Утолщение стенки излучателя внижней части необходимо для соответствия характера распределения давления от центробежных сил и сил тяжести на наружный слой жидкого материалаизлучателя характеру распределениядавления-вйсокочастотного электромагнитного поля потенциальной ямы на тот же слой материала излучателя. Давлениевысокочастотного электромагнитногополя действует на излучатель в направлении, перпендикулярном линиям одинаковой напряженности, в сторону убываполя на излучатель будет направленнымпо нормали к его наружной поверхности, Величину давления электромагнитного поля на излучатель определяют поуравнению где Р - давление поля на излучатель;Н - эффективное значение напряженности магнитного поля снаружной стороны стенки из- (Олучателя;ро - магнитная проницаемость свободного пространства;К - коэффициент, определяемый иэграфиков глубины проникновения магнитного потока в металл, причем его значениеизменяется от 0 до 1.Данление электромагнитного поля вышеуказанной конфигурации на наружный слой жидкого материала излучателя равно по величине на большей части. излучателя, если толщина его стенки одинаковая по всей высоте, а если учесть отношение радиуса наружной поверхности к глубине проникновения 25 магнитного потока, то в нижней части излучателя давление несколько меньше. С другой стороны, давление от центробежных сил и сил тяжести такого тонкостенного излучателя на его наружный ЗО слой жидкого материала значительно больше по величине и верхней части излучателя по сравнению с его нижней частью, так как центробежные силы изменяются пропорционально радиусу. При )5 таком характере распределения давления от центробежных сил и сил тяжести уравновесить его давлением электромагнитного поля по всей высоте излучателя невозможно. Для того, чтобы дей стнующее на наружный слой жидкого материала излучателя давление от центробежных сил и сил тяжести также было ранньм на большей части наружного слоя материала излучателя и несколько уменьшалось в его нижней части, необходимо стенки излучателя утолщать н его нижнейчасти (фиг. 5). Но при толщине стенки излучателя меньшей, чем глубина проникновения магнитного потока, давление высокочастотного поля на - 50 стенку излучателя зависит от ее тблшины й уменьшается при уменьшении толщины стенки, следонательно, давление поля будет унеличинаться от верхней части излучателя к его нижней части 5 по мере утолщения стенки излучателяВ данном случае стенки излучателя необходимо утолщать к его нижней части до тех пор, пока давление от центробежных сил и сил тяжести также увели чивается от верхней части излучателя к его нижней части в соответствии с изменением давления высокочастотногоэлектромагнитного поля. Таким образом наружную поверхность излучателя рассчитывают иэ вышеизложенных предпоаылок. Для этого разбивают тело излучателя горизонтальными плоскостями на участки; Количество участков принима- ют равным 10. Толщину стенки излучателя на срезе принимают равной 0,5 мм. Сначала определяют давление от центро- бежных сил и сил тяжести на наружный слой жидкого материала излучателя на каждом участке по зависимостир нт :Р =Б где Р - давление от центробежных сил и сил тяжести материала излучателя на его наружный слой; Рц - центробежная сила; Р, - сила тяжести; Б - площадь наружной поверхности участка.Для достижения динамического равновесия жидкого матеоиала излучателя необходимо, чтобыР=Р Поэтому необходимую величину напряженности высокочастотного магнитного поля на наружной поверхности излучателя определяют иэ уравнения давления поля на излучатель при замене Р на Ро о.к) Значение коэффициента к определяют по вертикальной оси графика спадания плотности потока от поверхности н глубь металла. Глубина проникновения магнитного потока в жидкий алюминий при частоте электромагнитного поля 4 кГц равняется 2,7 мм:Утолщение стенки излучателя должно быть таким, чтобы величина напряженности высокочастотного магнитного поля была одинакова на всех участках поверхности излучателя, так как индуктор формирует высокочастотное электромагнитное поле такой конфигурации, что еголинии равной напряженности повторяют наружную поверхность излучателя. Таким образом, получают излучатель с общей высотой Й = 20 мм и радиусомН наружной поверхности 1 на срезе 4,5 мм. Высота излучающей полости П равна 14 мч, радиус излучающей полости г на срезе равен 4 мм, Масса излучателя равна 1,6 г. Затем выполненный вышеуказанным образом излучатель удерживают во взвешенном состоянии в нысокочастотном электромагнитном поле индуктора. Для этогоподключают обмотки 3, 4, 5 и 6 к источнику 100 В, 4 кГц и опускают излучатель н рабочую область индуктора, образованную четырьмя полюсными сердечниками 2, отверстием излучающей полости внерх (фиг. 6) . При подключении обмоток 3, 4, 5 и 6 к источнику 100 В, 4 кГц ( фиг, 4) в рабочей области возникает высокочастотное электромагнитное поле, линии равной напряженности которого повторяют, наружную поверхностьизлучателя, охватывая излучатель повысоте и большей частью горизонтального сечения (фиг. 7). Потенциальнаяяма имеет области с малой напряженностью поля на небольших участкахмежду полюсами магнитопровода по всейее высоте и н нижней части. При до-.статочно большой силе взаимодействиямежду токами,индуцированными в излучателе, и высокочастотным электромаг" нитным полем возникает состояние парения излучателя в пространстве. Приэтом излучатель ныталкинается из зоны с большей напряженностью высокочастотного электромагнитного поля" изанимает зону с минимальной напряженностью электромагнитного поля, т. е. (5находится в потенциальной яме,причем ось симметрии излучателя совпадает с осью симметрии магнитопровода. Уровень подъема излучателя регулируют изменением возбуждения источника 100 В, 4 кГц, что в конечномсчете приводит к изменению подъемнойсилы, действующей на излучатель. Таким образом, излучатель находится вовзвешенном состоянии и нагреваетсяот высокочастотного электромагнитно 25го поля, Начальное значение тока156 А, По мере нагрева излучателяудельное электросопцотивление егоматериала увеличивается, а,следовательно, уменьшаются токи, индуцируемые в излучателе, и уменьшается подьемная сила, действующая на излучатель,Поэтому, для поддержания излучателяно взвешенном состоянии и на определенном уровне, необходимо изменитьвозбуждение йсточника питания 100 В,4 кГц, что, н конечном счете, приводит к возрастанию напряженности электромагнитного поля в рабочей областии увеличению подъемной силы, действующей на излучатель. Обмотки 3, 4, 5,б, 7, 8, 9 и 10 охлаждают водой, проходящей внутри трубок, из которых ониизготовлены. Вода подводится к нижнему коллектору 12 (фиг. 1), проходитчерез обмотки и отводится с верхнего45коллектора 11. При возрастании температуры излучателя и приближении ее ктемпературе плавления излучатель начинают вращать вращающимся магнитнымполем индуктора вокруг нертикальнойоси с угловой скоростью, определяемой из уравнения параболоида вращения. Для этого подключают обмотки 7,8, 9 и 10 к источнику 36 В, 1 кГц,ив рабочей области возникает вращающееся магнитное поле, которое увлекает за собой излучатель. Необходимую скорость вращения излучателя относительно вертикальной оси определяют йз вышеуказанной зависимости 60в гЬ= при внктоте излучающей полости 14 мм и-диаметре на срезе 8 мм. Необходимая б 5 углоная скорость вращения равняется 131 рад/с, Скорость вращения излучателя регулируют автотрансформаторами 21 и 22 и выдерживают в соответствии с расчетным значением. Величина тока в каждой паре обмоток ссставляет 87 А. Затем перед расплавлением устанавливают такую величину напряженности вы- Фсокочастотного электромагнитноГо псля, чтобы его давление на каждый элементарный объем наружного слоя жидкого материала излучателя было равно по величине давлению от центробежных сил и сил тяжести жидкого материала излучателя на тот же элементарный объем наружного слояжидкого материала излучателя. Для этого изменяют возбуждение источника 100 В, 4 кГц, увеличивая напряженность поля до рассчитанной ранее неличины 15000 А/м. Вели. - чина тока в обмотках 3, 4, 5 и б составляет 180 А. При расплавлении излучателя силы тяжести и центробежные силы, действующие на каждый его элементарный объем, уравновешиваются силами взаимодействия электромагнитного поля с индуцированными в теле излучателя токами, а инерционность материала и вращение его относительно вертикальной оси обеспечивают прохождениематериала излучателя через области малой напряженности потенциальной ямы без разбрызгивания.Таким образом, наступает динамическое равновесие каждого элементарного объема излучателя, которое обеспечинает сохранение излучающей полости модели АЧТ при переходе ее материала в.жидкое состояние, т. е. реализуют жидкометаллическую модель АЧТ. При выдерживании скорости вращения излучателя и величины высокочастотного электромагнитного поля н соответствии с расчетными значениями получают заданные размеры излучающей полости модели АЧТ. Использование предлагаемого способа создания модели абсолютно черного тела при температуре фазового перехода и устройства для его реализации, которые позволяют получить жидкометаллические и жидкоокисные модели черного тела, когда поверхности излучателя, включая полость, являются поверхностями расплавленного металла, сплава или окисла, не находящегося в контакте с чем-либо, кром воздуха или инертного газа, обеспечивает следующие преимущества: реализуемая модель черного тела по сраннению с сущестнующими прецизионными моделями имеет иэбтермичность всех поверхностей и всего объема электропроводного материала излучателя; позволяет получать модели ,". более высоким качеством, а именно, лучшим приближением к единице эффективной иэлучательной способности;737792 13 Формула изобретения 55 электропроводный материал модели и материал излучателя совпадают, а не раздельны, как при существующих применяющихся способах, что ликвидирует разницу температуры фазового перехода электропроводного материала и температуры излучающей полости5Эти преимущества вместе обеспечивают более высокую точность измерения и воспроизведения температур фазового перехода, что имеет большое значение для построения и использования модели АЧТ как эталонов единиц енергетических характеристик непрерывного излучения сплошного спектра, эталонов энергетической освещенности, элементов устройства для воспроизве дения постоянных, реперных точек температурных шкал и при проведении высокотемпературных теплофизических экспериментов. В настоящее время наиболее точным из существующих способов, недостатки которого были отмече-. ны выше, нельзя реализовать в модели АЧТ при температуре фазового перехода тугоплавких металлов, например, иридия и -вольфрама, хотя считается, что именно модели при температуре фазового перехода являются наиболее прецизионными, Наиболее точно температура фазового перехода вольфрама определяется в настоящее время методом термографического исследования быстро протекающих процессов кристаллизации тугоплавких металлов.Общий эффект от применения внародном хозяйстве предлагаемого способа создания модели АЧТ при температуре Фазового перехода и устройства для его осуществления заключается в значительном повышении точности образцовых средств измерений и соответст- . венно точности измерений температур 40 и характеристик теплового излучения с повышением верхнего уровня воспроизводимых температур воспроизводимыми образцовыми и другими средствами. 1. Способ осуществления модели абсолютно черного тела при температуре фазового перехода и более высокой. электропроводных материалов, включающий выполнение излучателя из твердого материала с последующим нагревом и расплавлением электропроводного материала высокочастотным электромагнитным полем, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры фазового перехода. злектропроводных материалов и получения более высокотемпературных моделей АЧТ, излучатель выполняют непосредственно из электропроводного материала с внутренней и наружной поверхностями в виде параболоидов вращения, затем его удерживают во взвешенном со-стоянии в индукторе с высокочастотным электромагнитным полем, линии равной напряженности которого повторяют Форму наружной поверхности излучателя, а перед расплавлением излучатель вращают вращающимся: магнитным полем индуктора вокруг оси симметрии излучателя с угловой скоростью, определяемой из уравнения пойерхности парабо. - лоида вращения и устанавливают величину напряженности вйсокочастотного электромагнитного поля, обеспечивающую динамическое равновесие каждого элементарного объема жидкого материа" ла излучателя.2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее индуктор для нагрева и вращения электропроводных материалов с катушками для создания высокочастотного электромагнитного поля, отличающееся тем, что индуктор снабжен дополнительными катушками для создания вращающегося магнитного поля и магнитопроводом с полюсными сердечниками, на которых они размещены вместе с катушками для создания высокочастотного электромагнитного поля, при этом число полюсных сердечников магнитопровода равно не менее четырем, а форма концевой части полюсного сердечника такова, что сечения горизонтальными плоскостями по всей высоте сердечника ограничены двумя вертикальными плоскостями, проведенными через ось симметрии магнитопровода; угол между которыми менее 90 , и дугами, об 9разующими часть поверхности параболоида вращения, повторяющего эквидистан- тно наружную поверхность излучателя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Юм.-Розери В. и др. Диаграммыравновесия металлических систем,М.,Металлургиэдат, 1956, с. 112-113рис. 58;2. Тиходеев П, М. Новый;государственный световой эталон СССР.М.-Л.,Изд-во АН СССР, 1949, с. 24-253. Патент США Р 2686864,кл. 219-1, 1954.

Смотреть

Заявка

2527710, 15.09.1977

ХАРЬКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

ТЕЛЕГИН АЛЬБЕРТ АРКАДЬЕВИЧ, КАРТАШОВ ВИКТОР КИРИЛЛОВИЧ, ЯКУБОВ БОРИС СИДЖИЛИЛОВИЧ, ЗАБОЛОТНЫЙ ВИТАЛИЙ АНИСИМОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01J 5/02

Метки: ачт, модели, перехода, температуре, фазового

Опубликовано: 30.05.1980

Код ссылки

<a href="https://patents.su/11-737792-sposob-osushhestvleniya-modeli-acht-pri-temperature-fazovogo-perekhoda-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ осуществления модели ачт при температуре фазового перехода и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты