CS213177B1

CS213177B1 - Apparatus for transferring the axial and rotational movement of the ingot holder in an inert medium! through magnetic binding

Info

Publication number: CS213177B1
Application number: CS766080A
Authority: CS
Inventors: Jan Petrzela; Josef Petrasek; Jaroslav Rambousek; Miroslav Metlicka
Original assignee: Jan Petrzela; Josef Petrasek; Jaroslav Rambousek; Miroslav Metlicka
Priority date: 1980-11-12
Filing date: 1980-11-12
Publication date: 1982-03-26

Abstract

Předmětem vynálezu je zařízeni pro přenos rotačního^a axiálního pohybu držáku ingotu v inertním prostředí prostřednictvím magnetické vazby, které je vhodné zejména pro aparaturu zonální tavby. Zařízení podle vynálezu sestává ze dvou hlavic z magnetického materiálu, z nichž první pozůstává ze sekce pro přenos axiálního póhybů a ze sekce pro přeno*rotačního pohybu a je uložena uvnitř nosného tělesa. Druhá hlavice sestává opět ze sekce pro přenos axiálního pohybu a ze sekce pro přenos rotačního pohybu a je uložena vně nosného tělesa. Jedna z těchto hlavic je poháněna jak ve směru axiálním tak rotačně, zatímco druhá vždy unáěí držák ingotu.The subject of the invention is a device for transmitting the rotational and axial movement of an ingot holder in an inert environment by means of a magnetic coupling, which is particularly suitable for zonal melting apparatus. The device according to the invention consists of two heads made of magnetic material, the first of which consists of a section for transmitting axial movement and a section for transmitting rotational movement and is placed inside the supporting body. The second head again consists of a section for transmitting axial movement and a section for transmitting rotational movement and is placed outside the supporting body. One of these heads is driven both in the axial direction and rotationally, while the second always carries the ingot holder.

Description

Vynález se týká zařízení pro přenos axiálního a rotačního pohybu držáku Ingotu v inertním prostředí prostřednictvím magnetické vazby, vhodného zejména pro aparaturu zonální tavby.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for transmitting axial and rotational movement of an Ingot holder in an inert environment by means of a magnetic coupling, particularly suitable for a zone melting apparatus.

V některých případech řešeni pohybových mechanismů nastává situace, kdy je třeba zavést přímočarý nebo rotační pohyb do míst těžko přístupných, prostorově omezených a míst s podstatně odlišnými tlakovými poměry od vnější atmosféry, např. do vakua.In some cases the solution of the movement mechanisms occurs when it is necessary to introduce a linear or rotational movement to places difficult to access, space restricted and places with substantially different pressure ratios from the external atmosphere, eg vacuum.

Příkladem jsou aparatury zonální tavby pro taženi monokrystalů metodou visuté zóny ve vakuu nebo argonu, které sestávají zpravidla z vakuově těsné komory, v níž je ve svislé poloze ve dvou držácích upnut zpracovávaný ingot, ohřívaný v jednom místě souose umístěným induktorem. Držáky se během procesu posunuji svisle dolů a induktorem protavené pásmo - zóna se pohybuje v podélném směru ingotu. Současně se zavádí rotace držáku ingotu, čímž se dosáhne 1'ovnoměmého natavování v horní části zóny, míchání taveniny a centrováni růstu monokrystalu. Posuv držáků zpracovávaného ingotu a jejich rotace se do komory zavádí pohyblivými tyčemi, procházejícími vakuově těsnými průchodkami, které bývají po určité době provozu častým zdrojem netěsnosti.An example is the zonal melting apparatus for drawing single crystals by the vacuum or argon suspension zone method, which generally consists of a vacuum-tight chamber in which a workpiece ingot is heated vertically in two holders, heated in one place by a coaxially positioned inductor. The holders move vertically downwards during the process and the zone melted by the inductor - the zone moves in the longitudinal direction of the ingot. At the same time, rotation of the ingot holder is introduced, thereby achieving 1 'uniform melting at the top of the zone, melt mixing and single crystal growth centering. The movement of the ingot holders and their rotation is introduced into the chamber by movable rods passing through vacuum-tight bushings, which are often a source of leakage after a certain period of operation.

Popsaná nevýhoda je odstraněna zařízením přo přenos axiálního a rotačního pohybu držáku ingotu v inertním prostředí prostřednictvím magnetické vazby podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že prvni hlavice z magnetického materiálu, sestávajíc! vždy ze sekce pro přenos axiálního pohybu a ze sekce pro přenos rotačního pohybu je uložena uvnitř nosného tělesa z nemagnetického materiálu a druhá hlavice z magnetického materiálu sestávající ze sekce pro přenos axiálního pohybu a ze sekce pro přenos rotačního pohybu je uložena vně nosného tělesa. Jedna z těchto hlavic je poháněna jak ve směru axiálním tak rotačně, přičemž druhá hlavice unáší vždy držák ingotu.The described disadvantage is eliminated by a device for transmitting the axial and rotational movement of the ingot holder in an inert environment by means of a magnetic coupling according to the invention, which is characterized in that the first head consists of a magnetic material consisting of a magnetic head. each of the axial transmission section and the rotary movement section is housed inside the non-magnetic material support body and the second magnetic material head consisting of the axial movement section and the rotary motion section is mounted outside the support body. One of these heads is driven both axially and rotationally, the other head always carries the ingot holder.

Sekce pro přenos axiálního pohybu prvni hlavice z magnetického materiálu je tvořena plochými magnety, přiloženými souhlasnými póly k sobě prostřednictvím pólových nástavců, umístěnými v horizontálních rovinách nad sebou a sekce pro přenos rotačního pohybu prvni hlavice je tvořena, prstencem složeným z magnetů a pólových nástavců uspořádaných rovnoběžně s osou otáčeni. Sekce pro přenos axiálního pohybu druhé hlavice je tvořena objímkou z magnetického materiálu, opatřenou na svém vnitřním průměru prstencovými výstupky o rozteči pólových nástavců sekce pro přenos axiálního pohybu první hlavice, přičemž sekce pro přenos rotačního pohybu druhé hlavice je tvořena rotačním tělesem z magnetického materiálu, opatřeným na vnějším obvodu výstupky ve směru jeho podélné osy a rozteči, odpovídající rozteči pólových nástavců sekce pro přenos rotačního pohybu prvni hlavice. V ose rotačního tělesa je upevněn hřídel, spojený s držákem ingotu a točně uložený v suportu, který je pevně spojen s objímkou.The section for transmitting the axial movement of the first head of magnetic material is formed by the flat magnets applied to each other by means of pole pieces placed in horizontal planes one above the other and the section for transmitting the rotational movement of the first head is formed by a ring composed of magnets and pole pieces arranged parallel. with axis of rotation. The axial movement transmission section of the second head comprises a magnetic material sleeve having annular protrusions on its inner diameter with a pitch of the pole pieces of the axial movement transmission section of the first head, the rotational movement section of the second head comprising a rotary body of magnetic material provided on the outer periphery of the projections in the direction of its longitudinal axis and the pitch corresponding to the pitch of the pole pieces of the section for transmitting the rotational movement of the first head. In the axis of the rotary body there is fixed a shaft connected to the ingot holder and rotatably mounted in the support, which is firmly connected to the sleeve.

Zařízení podle vynálezu umožňuje zavést axiální a rotační pohyb do míst s odlišnými tlakovými poměry bez vakuotěsných průchodek a pohyblivých dílů a navíc zmenšuje potřebnou konstrukční délku aparatury.The device according to the invention makes it possible to introduce axial and rotational movement in places with different pressure ratios without vacuum-tight grommets and movable parts, and in addition reduces the required construction length of the apparatus.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněno zařízení pro přenos axiálního a rotačního pohybu držáku ingotu v inertním prostředí podle vynálezu. Vakuovou komorou 1 prochází svisle uložené nosné těleso 2, které tvoři vodici trubka z nemagnetického materiálu např, nerezavějící oceli. Vnitřek vodicí trubky neni s vakuovým prostorem spojen a je vThe attached drawing schematically shows a device for transmitting axial and rotational movement of an ingot holder in an inert environment according to the invention. A vertically mounted support body 2, which forms a guide tube of non-magnetic material, e.g. stainless steel, passes through the vacuum chamber 1. The inside of the guide tube is not connected to the vacuum space and is in

213 177 nim posuvně uložena první hlavice £ z magnetického materiálu složená ze sekce pro přenos axiálního pohybu a ze sekce pro přenos rotačního pohybu b. Sekce pro přenos axiálního pohybu a první hlavice £ se skládá z plochých magnetů 8 a tenkých pólových nástavců £, umístěných v horizontálních rovinách nad sebou. Ploché magnety 8 jsou sestaveny tak, aby ae střídala jejich orientace, tj. aby souhlasné póly dvou sousedních plochých mag- ί netů £ byly přiloženy na jeden pólový nástavec £. Sekce pro přenos rotačního pohybu b první hlavice £ je tvořena prstencem složeným z magnetů 10 a pólových nástavců 11, uspořádaných rovnoběžně s osou otáčeni. Magnety 10 a pólové nástavce 11 jsou opět složeny tak. aby se střídala jejich orientace tj., aby souhlasné póly dvou sousedním magnetů 10 byly ¹přiloženy na jeden pólový nástavec 11. Posuv prvni hlavice £ je umožněn pohybovým šroubem; 2 a perem 4, které hlavici prochází a je zakotveno v dolním otočném vlku £ a horním otočném vlku 6.The first magnetic head 8 is displaceably supported therefrom and comprises an axial movement section and a rotary movement section b. horizontal planes above each other. The flat magnets 8 are configured to alternate their orientations, i.e. the matching poles of two adjacent flat magnets 8 are applied to one pole piece 8. The rotational movement section b of the first head 6 is formed by a ring composed of magnets 10 and pole pieces 11 arranged parallel to the axis of rotation. Again, the magnets 10 and the pole pieces 11 are folded together. in alternate their orientation i.e. that the like poles of two adjacent magnets 10 are attached ^one for one pole piece eleventh moving said first head is allowed £ motion screw; 2 and a tongue 4, which extends through the head and is anchored in the lower rotary wolf 6 and the upper rotary wolf 6.

Druhá hlavice £' se skládá ze sekce pro axiální pohyb c, která je tyořena objímkou 1£ z magnetického materiálu suvně uloženou na vodici trubce a opatřenou na vnitřním průměru prstencovými výstupky 14, jejioh rozteč odpovídá rozteči pólových nástavců 9 sekce pro přenos axiálního pohybu a prvni hlavice £. Sekce pro přenos rotačníhó pohybu d druhé : hlavice £* je tvořena rotačním tělesem 15 z magnetického materiálu, opatřeným na vnějším obvodu výstupky 16 ve směru jeho podélné osy, o rozteči odpovídající rozteči pólových nástavců 11 sekce pro přenos rotačního pohybu b první hlavice £. S rotačním tělesem 15 je pevně spojen hřídel 17. spojený s držákem ingotu 18 a točně uložený v suportu 13. který je pevně spojen s objímkou 12.The second head 8 'consists of an axial movement section c, which is thyrated by a magnetic material sleeve 10 slidably mounted on the guide tube and provided with annular protrusions 14 on its inner diameter, the pitch of which corresponds to the pitch of the pole pieces 9 of the axial movement section. hlavice £. The rotary movement section d of the second head 6 is formed by a rotary body 15 of magnetic material provided with protrusions 16 on its outer circumference in the direction of its longitudinal axis, with a pitch corresponding to the pitch of the pole extensions 11 of the rotary movement section b of the first head. The shaft 17 connected to the ingot holder 18 and rotatably mounted in the slide 13, which is fixedly connected to the sleeve 12, is fixedly connected to the rotary body 15.

Rotační pohyb je prvni hlavici £ udělován soustavou· tvořenou horním otočným víkem 6, perem 4 a dolním otočným víkem 5, Přenos točivého momentu ze sekce pro přenos rotačního pohybu £ první hlavice £ na rotační těleso 15 zajišťuji ty pólové nástavce 11 této sekce a výstupky 16 rotačního tělesa 15. které mají v daném okamžiku nejtěsnějši vazbu. Axiálního posuvu držáku ingotu 18 bez současné rotace je dosaženo zavedením rotace pohybového šroubu 2· přičemž soustava tvořená horním otočným vlkem 6, perem 4 a dolním otočným vlkem £ je v klidu.The rotational movement is provided by the first head 6 by a system consisting of a top pivot lid 6, a tongue 4 and a bottom pivot lid 5. The torque transmission from the rotary motion transmission section 6 of the first head 6 to the rotary body 15 secures the pole pieces 11 of this section and the projections 16 of the rotating body 15, which at the moment have the closest bond. The axial displacement of the ingot holder 18 without simultaneous rotation is achieved by introducing rotation of the movement screw 2, wherein the assembly formed by the upper rotary wolf 6, the tongue 4 and the lower rotary wolf 6 is at rest.

Uspořádáni prvni hlavice £ umožňuje dokonalou magnetickou vazbu s objímkou 12 a tím účinný přenos Bil. Velký počet xkých pícctýcb pólových nástavců £ zmenšuje na minimum skluz mezi prvni hlavici £ a objímkou 12.The arrangement of the first head 6 allows for a perfect magnetic coupling with the sleeve 12 and thus an efficient transmission of B11. A large number of X-shaped pole pieces 6 minimize the slip between the first head 6 and the sleeve 12.

Rotačního pohybu držáku ingo’·· W bez současného posuvu je dosaženo pouze zavedením současné rotace pohybového šroubu 2 ^a s.^i^ta ^' tvořené horním otočným víkem 6, perem 4 a dolním otočným vík·» £, stejnou rychlostí a souhlasným směrem.The rotational movement of the holder ingo '' W without simultaneous displacement is achieved only by introducing simultaneous rotation of the movement screw 2 ^a s. .

áxiál&i posuv držáku ingotu ta současná rotace se docílí zavedením rotace pohybového šroubu 2 · soustavy tvořené horním otočným vlkem £, perem £ a dolním otočným vlkem £ různou ryohlosti, přičemž rychlost otáčeni držáku ingotu 18 je dána rychlosti otáčeni soustavy tvořené horním otočným víkem £, perem 4 a dolním otočným víkem £ a rychlost axiálního posuvu držáku ingotu 18 je dána rozdílovou rychlosti otáčeni pohybového šroubu 2 a soustavy tvořené horním otočným vlkem 6, perem ± a dolním otočným vlkem £.The current rotation of the ingot holder is achieved by introducing the rotation of the movement screw 2 of the assembly formed by the upper rotating wolf 4, the tongue 4 and the lower rotating wolf 4 at different speeds, the rotational speed of the ingot holder 18 being given 4 and the lower pivot lid 6 and the axial displacement speed of the ingot holder 18 is given by the differential rotational speed of the motion screw 2 and the assembly formed by the upper pivot wolf 6, the tongue ± and the lower pivot wolf 6.

Claims

1. An apparatus for transmitting axial and rotational movement of an ingot holder ▼ to an inert environment by means of a magnetic coupling, characterized in that the beer head (3) of magnetic material, each consisting of an axial movement transmission section (a) and a rotational movement transmission section ρτς ( b) is housed inside the non-magnetic material support body (2) and the second magnetic material head (3 '), consisting of an axial movement transmission section (c) and a rotary motion section (d), is mounted outside the support body (2) and further one of these heads (3, 3 *) is driven both axially and rotationally, the other head always carrying the ingot holder (18).

Device for transmitting axial and rotational movement of the ingot holder in an inert environment by means of a magnetic coupling according to claim 1, characterized in that the axial movement transmitting section (a) of the first head (3) of magnetic material is formed by flat magnets (8); the matching poles are connected to each other by means of pole extensions (9) placed in horizontal positions one above the other and the section for transmitting rotational movement (b) of the first head (3) is formed by a ring composed of magnets (10) and pole extensions (11) arranged parallel to the axial movement section (o) of the second head (3 *) is formed by a sleeve (12) of magnetic material, provided on its inner diameter with annular projections (14) with a pitch of the pole extensions (9) of the axial movement section (a) a first head (3), wherein the rotary motion transmission section (d) of the second head (3 ') is formed by a company a magnetic body (15) provided on the outer periphery of the projections (16) in the direction of its longitudinal axis with a pitch corresponding to the pitch of the pole pieces (11) of the rotary movement section (b) of the first head (3); (15) is fixed a shaft (17) coupled to the Ingot holder (18) and rotatably mounted in a slide (13) which is rigidly connected to the sleeve (12).