Устройство для измерения опти-ческих свойств расплавов окисловметаллов и металлоидов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцмалистическмх

Реслублик

{iiI8.07170

Ф1

K 4ВЗОВСВОМУ В ВТВЛЬСЗЗУ (61) Дополнительное и авт. санд-ву (22) Заявлено 09.11.78 (21) 26834б9/18-25 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 2302.81, Бюллетень 89 7

Датаопублнкованияописания 23 ° 02. 81

G 01 N 21/85

Государствеииый комитет

СССР

Ао делам. изобретеиий и открытий (53)УДК 543.4 (088. 8) А. А. Ананьев, Д. Б. Вафин, I0, В. Зык в и А. Б. Шигапов, I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт им. A. Н. Туполева

Каз нский" авиационный (54) УСТРОЙТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

РАСПЛАВОВ ОКИСЛОВ METAJIJIOB И МЕТАЛЛОИДОВ

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов н может быть использовано для измерения прозрачности и излучательной способности расплавов тугоплавких окислов металлов и металлоидов, содержащихся в виде конденсата в продуктах сгорания металлизированных ракетнЫх топлив.

1О

Известно устройство для измерения прозрачности образцов окислов металлов при температурах ниже их температуры плавления, состоящее из молибденового трубчатого нагревателя, заключенного в вакуумированный объем 11). 15

Однако это устройство не позволяет измерять оптические свойства исследуемых образцов при температурах, превышающих их температуры плавления.

Наиболее близким по технической 20 сущности к предлагаемому является устройство для измерения оптических свойств расплавов окислов металлов и металлоидов, содержащее нагревательную подложку с углублением для размещения образца, заключенную в вакуумироваиный объем (2 ).

Недостатком известного устройства является использование пластины 30 ослабленного внутреннего отражения и вакуумированном объеме при измерении оптических свойств образцов и ИК-области, что вносит дополнительную погрешность, позволяет исследовать лишь образцы, разлагающиеся при нагреве с образованием продуктов пиролиэа,т.е. »е позволяет измерять оптические свойства расплавов веществ при высоких температурах.

Цель изобретения — повышение точности измерений оптических свойств расплавов окислов металлов и металлоидов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве углубление для размещения образца снабжено неполно смачиваемым сквозным отверстием, удерживающим расплав.

На фиг. 1 представлен вариант конструктивного выполнения устройстгi для измерения оптических свойств исследуемых образцов; на фиг.2 одна из форм выполнения нагревательной подложки с углублением и сквозным отверстием для исследуемого образца соответствующего сечения.

807170

Устройство содержит вакуумирован. ную рабочую камеру 1, водоохлаждаемые электроды 2, соединенные с источником питания, нагревательную подложку 3 с исследуемым расплавом.

Рабочая камера 1 снабжена штуцером

4 для вакуумирования и оптическими окнами 5 из материала, прозрачного в инфракрасной области спектра. Углубление б в нагревательной подложке имеет сквозное отверстие, заполняемое исследуемым расплавом.Для измерения оптических свойств предусмотрены источник 7 излучения и приемник 8.

Устройство работает следующим образом.

В водоохлаждаемую рабочую камеру

1 помещается на нагревательную подложку 3 исследуемый образец. Нагревательная подложка 3 соединяется с электродами 2. Объем рабочей камеры 1.вакуумируется путем откачки воздуха через штуцер 4. Затем включают источник питания, соединенный с электродами 2 и нагревательной подложкой 3. По достижении температуры плавления исследуемый образец пе— реходит из твердого состояния в расплав и заполняет сквозное отверстие в углублении б. В этом состоянии на расплав действуют гравитационные силы, сила поверхностного натяжения и силы давления, возникающие вследствие кривизны поверхности расплава. Уравнение сил, действующих на расплав, находящийся в сквозном отверстии подложки, имеет вид

26 з(!Я2+ и(б 2П1+ 2б э2 /К3 где о — коэффициент поверхност— ного натяжения расплава окисла металла;

R — радиус от верстия в подложке;

R — радиус кривиз ны поверхности верхней части расплава;

Й вЂ” радиус кривизны поверхности

3 нижней части расплава;

5 — площадь поверхности верхней

1 части расплава;

S — - площадь поверхности нижней 1 части расплава;

q — ускорение свободного падения.

Отсюда находят крьгическое значениеие массы расплава, которая при данной температуре надежно удерживается в сквозном отверстии углубления нагревателей подложки

t0

После заполнения сквозного отверстия в углублеиии нагревательной подЛОЖКИ РаСПЛаВОМ МаССОй 1 С ГИ„р, КОТОрый надежно удерживается в ней, производят непосредственное измерение оптических свойств расплава при данной температуре. Например, для измерения прозрачности световой поток от источника 7 излучения пропускается через исследуемый расплав и фиксируется приемником 8 излучения по отношению интенсивностей световых потоков, падающего на образец и прошедшего через него,и определяют значение коэффициента пропускания расплава на данной длине волны излучения. Иэлучательная способность расплава определяется отношением излучения расплава на данной длине волны к излучению абсолютно черного тела при той же температуре.

Данное изобретение позволяет уменьшить погрешность при измере.нии прозрачности и излучательной способности расплавов окислов металлов и металлоидов, находящихся в трактах высокотемпературных энергетических установок, более точно рассчитывать тепловые потоки от продуктов сгорания металлизированных твердых топлив, что позволяет улучшить проектирование теплозащитных покрытий высокотемпературных энергетических установок и системы их охлаждения.

Формула изобретения

Устройство для измерения оптических свойств расплавов окислов металлов и металлоидов, содержащее нагревательную подложку с углублением для размещения образца, заключенную в вакуумированный объем, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, углубле— ние для размещения образца снабжено неполно смачиваемым сквозным отверстием, удерживающим расплав.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ванюшин А. В. и Петров В. А.

Экспериментальное исследование спектрального коэффициента поглощения кварцевых стекол в области спектра

0,25-1,25 мкм при высоких температурах. — "Теплофизика высоких температур", 1976, 9 2, с.87.

2. Патент США Р 3508836, кл. G 01 и 1/10, опублик. 1970 (прототип).

80 7170

Фиг. Р

Составитель К. Рогожин

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Голинка Корректор В. Синицкая

Заказ 274/67 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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