Пристрій для вимірювання температури

1. Пристрій для вимірювання температури, що містить стаціонарно встановлений у футерівці печі монокристалічний корундовий світловод і оптично 3 значні методичні і інструментальні похибки світловодної термометрії за рахунок зменшення первинного сигналу детектора випромінювання і посилення впливу температури футерівки на результати вимірювань. Крім того, при орієнтації світловодів 20-60° і без відповідної, зв'язаною з механічною обробкою, їх термічної обробки не досягаються максимально можливі механічні властивості. Це також веде до руйнування світловодів і відповідно до зростання похибок вимірювання температури. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення пристрою для вимірювання температури, у якому шляхом використання монокристалічного корундового світловоду з заданими характеристиками забезпечуються максимально можливі механічні характеристики світловоду при його максимальному пропусканні у оптимальному діапазоні світловодної пірометрії випромінювання. За рахунок цього виключається руйнування світловоду, стабілізується високе пропускання і, відповідно, зменшуються похибки світловодних вимірювань температури. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для вимірювання температури, що містить стаціонарно встановлений у футерівці печі монокристалічний корундовий світловод і оптично зв'язаний з ним пірометр випромінювання, згідно з корисною моделлю, світловод виконаний з лейкосапфірового механічно і потім термічно послідовно у вакуумі і водні обробленого стержня, причому геометрична вісь стержня орієнтована відносно головної кристалографічної осі С монокристалу під кутом 90±3°. Також світловод, у відповідності з корисною моделлю, може бути виконаний з вирощеного зі швидкістю від 5 до 10 мм/год., а потім обробленого термічно у вакуумі лейкосапфірового стержня з ростовою бічною поверхнею. У запропонованому пристрої світловод виконаний з лейкосапфірового механічно і термічно обробленого стержня з кристалографічною орієнтацією 90±3°. Лейкосапфір (чистий монокристал  -корунда) не вміщує спотворюючих ефективне пропускання світловода і впливаючих на термометричні похибки домішок, у тому числі, домішок хрому. Механічна обробка бічної поверхні забезпечує потрібну у деяких конструкціях світловодних пристроїв циліндричну форму і розмірну підгонку діаметра світловода під внутрішній діаметр захисної труби. Але після механічної обробки на бічній поверхні залишаються мікротріщини, які значно понижують механічні властивості світловоду. У значній мірі ці властивості зростають після послідовної у вакуумі і у водні термообробки світловодів. Наприклад, вихідна після механічної обробки межа міцності на згинання 454 мПа для світловодів з діаметром 3 мм, виготовлених з вирощених за методом Степанова стержнів, після послідовної у вакуумі і у водні термообробки зростає до 700 мПа. Механічні властивості світловодів значно залежать від їхньої кристалографічної орієнтації. Наприклад, при її зміні від 0° до 90° межа міцності на вигинання для зразків без і з термообробкою збільшується відповідно на 28 % і 38 %. Тому геометрична вісь стержня орієнтована відносно голо 65909 4 вної кристалографічної осі С монокристалу під кутом 90±3°. Орієнтація у 90° складна для технічної реалізації і збільшує вартість світловодів. У межах 90±3° зміна механічних властивостей незначна і цілком придатна для світловодної термометрії. Крім того, ці границі перекриваються межами для максимального пропускання світловодів 90±5°. Максимально можливі механічні властивості мають світловоди, виготовлені із вирощених зі швидкістю від 5 до 10 мм/год. з подальшою термообробкою у вакуумі стержнів з ростовою бічною поверхнею. Зі зменшенням швидкості вирощування зменшується кількість включень і, відповідно, зростають механічні властивості і необхідне направлене пропускання світловодів. Наприклад, для світловодів, вирощених із сировини RSA (Франція) методом Степанова зі швидкістю від 5 до 10 мм/год. з діаметром 3 мм і орієнтацією 90±3°, межа міцності на згин звичайно складає біля 1127 мПа. Наступний випал у вакуумі, що пропонується, додатково покращує ці механічні властивості на кілька процентів. Таким чином, ростова бічна поверхня підвищує механічні властивості світловодів майже у два рази. Зі зменшенням швидкості вирощування механічні властивості зростають по експоненті і у межах від 5 до 10 мм/год. практично не змінюються. Збільшення швидкості більше 10 мм/год. приводить до різкого зниження механічних властивостей, а зниження менше 5 мм/год. при слабому впливі на механічні властивості значно знижує продуктивність процесу вирощування і збільшує вартість світловодів. Крім того, швидкісний діапазон 5-10 мм/год., що пропонується для забезпечення необхідних механічних властивостей, з запасом перекривається необхідними для максимального пропускання світловодів швидкостями вирощування від 5 до 20 мм/год. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображена схема пристрою. Пристрій містить стаціонарно встановлений у футерівці 1 імерсійним кінцем 2 у контакт з розплавом 3 лейкосапфіровий циліндричний світловод 4 з захисною арматурою 5 і пірометр випромінювання 6. Пристрій працює наступним чином. Випромінювання імерсійного кінця 2, термометричні параметри якого однозначно пов'язані з вимірюваною температурою розплаву 3, світловодом 4 передається через футерівку 1 на пірометр 6. Арматура 5 захищає бічну поверхню світловоду від впливу футерівки 1 і проникаючих через неї продуктів плавки. Світловод 4 виконаний з лейкосапфірового вирощеного під кутом до головної кристалічної осі С 90±3° і потім механічно і термічно послідовно у вакуумі і водні обробленого стержня. Механічна обробка бічної поверхні потрібна для підгонки діаметра світловода під внутрішній діаметр західного армування 5. Така механічна обробка значно спрощує виготовлення світловодних пристроїв, але при цьому знижує механічні властивості світловоду практично у два рази. Після послідовної у вакуумі і водні термообробки механічні властивості у значній мірі відновлюються. Вказані орієнтація і термообробка забезпечують механічні властивості, які виключають руйнування світловодів у багатьох випадках і, перш за все, на термічно інерцій 5 них печах. Проте, на печах з високою температурною динамікою, наприклад, на плавильних печах, реальна неузгодженість теплофізичних властивостей захисної арматури 5 і світловода 4 приводить до руйнування останнього. Тому для таких умов світловод 5 виконаний з вирощеного зі швидкістю від 5 до 10 мм/год., а потім обробленого термічно у вакуумі лейкосапфірового стержня з ростовою бічною поверхнею. Максимально можливі механічні властивості цих світловодів виключають їхнє руйнування на печах з високою, а тим більше на печах з низькою температурною динамікою. За рахунок цього стабілізується високе пропускання світловоду і знижуються похибки світловодних вимірювань температури. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 65909 6 Згідно з заявленою корисною моделлю, відповідність критерію "Промислове використання" підтверджується тим, що наведені у цьому описі технічні рішення реалізовані у виготовлених для ЗАТ "Ровенський ливарний завод" світловодних системах безперервного контролю температури рідкого чавуну у індукційних міксерних і розливних печах. Використання корисної моделі дозволяє виключити механічне руйнування світловодів за рахунок підвищення їх механічних властивостей і відповідно зменшуються методичні і інструментальні похибки світловодних вимірювань температури. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601