Пристрій для контролю положення рівня розплаву

Пристрій для контролю положення рівня розплаву, що містить електродвигун із системою керування, щуп та датчик його лінійних переміщень, який відрізняється тим, що в нього введено блок обробки даних і використано лінійний електродви C2 2 (19) 1 3 78074 4 щуп, та движок вимірювального реохорда. Попеукріплено щупа, що живиться джерелом змінної речка жорстко з'єднана з движком реохорда і зв'янапруги, і електрично зв'язано із схемою визназана з ходовим гвинтом за допомогою гайки, причення контакту щуп - розплав, а пустотілий якір чому зазор між поперечкою та гайкою дорівнює механічно зв'язано з датчиком лінійних перемівеличині меніска розплаву на кінці щупа. щень щупа. Відомий пристрій для контролю положення ріВикористання лінійного двигуна для перемівня розплаву [а.с. СРСР №1093906, G01F23/24], щення щупа в значній мірі спрощує конструкцію і що містить реверсивний двигун із системою зменшує габарити пристрою в порівнянні з аналоуправління, узгоджувальний блок, ходовий гвинт із гами. Спрощено і систему управління електродвикронштейном, з'єднаним із щупом та движком вигуном, тому що вона містить тільки елементи живмірювального реохорда. Система управління вилення його обмоток з універсальним контролером, конана у виді фазового модулятора, з'єднаного з що ними управляє. одним входом перетворювача фазового зсуву, Наявність джерела перемінної напруги для піінший вхід якого з'єднаний з генератором синусоїдігріву щупа виключає налипання розплавленого в дального сигналу, а ви хід перетворювача фазовотиглі матеріалу на його кінці. го зсуву з'єднаний з одним входом комутатора, Усе вищесказане забезпечує збільшення точінший вхід якого з'єднаний із блоком синхронізації. ності контролю положення рівня розплаву. Один вихід комутатора зв'язаний з реверсивним На Фіг. приведена схема пропонованого прилічильником, послідовно з'єднаним з одним вхострою для контролю положення рівня розплаву. дом першої схеми порівняння, інший вхід якої з'єдПристрій містить корпус 1 лінійного електронаний з першим задатчиком, а інший вихід комутадвигуна з феромагнітного матеріалу жорстко і вертора зв'язаний з лічильником імпульсів, з'єднаним тикально встановлений на кришці 2 ростової каз одним входом другої схеми порівняння, інший мери. Усередині корпуса 1 розташовано вхід якої зв'язаний із другим задатчиком. При цьомагнітопровід 3 з центральним отвором з магнітому виходи схем порівняння підключені через пом'якої сталі. слідовно з'єднані тригер управління та узгоджуваМагнітопровід 3 з обмоткою 4 збудження відльний блок до реверсивного двигуна. центровано щодо осі корпусу 1 лінійного двигуна Недоліками відомих пристроїв є складність їхверхнім фланцем 5 з неферомагнітного матеріалу ніх систем управління і конструкції вузла переміі жорстко до нього прикріплений. щення щупа, з'єднання елементів якого мають Пустотілий якір 6 з неферомагнітного матеріалюфти й інерційну реакцію на команди системи лу постачений якірними обмотками 7 і 8 і має моуправління, що знижує точність контролю положливість вертикального переміщення відносно ження рівня розплаву. Слід також зазначити й імомагнітопровода 3 за рахунок жорсткого кріплення вірність налипання розплавленого матеріалу на на рухливому фланці 9, виконаного з немагнітного кінці щупа, що також знижує точність контролю. і токонепроводящого матеріалу. Рухливий флаЯк прототип нами обраний останній з аналогів. нець 9 прикріплено пружиною 10, що проходить по В основу дійсного винаходу поставлена задацентру магнітопровода 3, до верхнього фланця 5 ча спрощення конструкції пристрою для контролю корпуса двигуна. Пр ужина 10 виконана з немагнітположення рівня розплаву та підви щення точності ної сталі і забезпечує компенсацію ваги рухливих контролю. частин у пристрої і вертикальне переміщення вгоРішення задачі забезпечується тим, що в приру п устотілого якоря 6 відносно магнітопровода 3 в строї для контролю положення рівня розплаву, що неробочому стані пристрою. містить електродвигун із системою управління, З протилежної сторони рухли вого фланця 9 щуп та да тчик його лінійних переміщень, відповіджорстко укріплено водоохолоджуваний тримач 11 но до винаходу, в нього введено блок обробки (тому що він знаходиться у високотемпературній даних і використано лінійний електродвигун, жорсзоні розплаву) щупа 12. тко і вертикально встановлений на кришці ростоДля підігріву до потрібної температури щуп 12 вої камери, а система управління двигуном містить живиться джерелом 13 регульованої змінної наконтролер, перший та другий виходи якого підклюпруги. чені до відповідних якірних обмоток, третій його Система управління лінійним двигуном місвихід з'єднано з обмоткою збудження магнітопротить: контролер 14 та схему 15 визначення контакводу з центральним отвором, та схему визначення ту щуп - розплав. Перший та другий виходи контконтакту щуп - розплав, перший та другий виходи ролера 14 підключені, відповідно, до якірних якої підключені, відповідно, до входу контролера і обмоток 7 та 8, а його третій ви хід - до обмотки 4 до другого входу блоку обробки даних, перший збудження магнітопровода 3. Перший вихід схеми вхід якого з'єднано з датчиком лінійних перемі15 підключений до входу контролера 14, а її вхід щень щупа, а ви хід зв'язано із системою управлінелектрично з'єднано із щупом 12. ня ростом монокристалів, при цьому магнітопровід У пристрій введено блок 16 обробки даних, відцентровано щодо осі корпусу лінійного двигуна першим та другим входами підключений, відповідверхнім фланцем корпуса і жорстко до нього прино, до датчика 17 лінійних переміщень щупа 12 і кріплений, а пустотілий якір, що має можливість до другого ви ходу схеми 15, а виходом зв'язано із вертикального переміщення відносно магнітопросистемою управління ростом монокристалів (на воду, жорстко укріплено на рухливому фланці, що Фіг. не приведена). Датчик 17 механічно зв'язано з прикріплено пружиною, що проходить по центру пустотілим якорем 6. магнітопроводу, до верхнього фланця корпуса На Фіг. приведений тигель 18 з розплавом 19. двигуна, з протилежної сторони рухливого фланця Пристрій працює в такий спосіб. 5 78074 6 При виключеному контролері 14 управління дить до зникнення сили F2. рухлива частина пристрою підвішена на пружині Оскільки сила F1 є постійною, то якір 6, а з ним 10 таким чином, що щуп 12 не торкається поверхні і щуп 12, рухаються до поверхні розплаву. розплаву 19, знаходячись поблизу його. Далі процес повторюється в такому ж режимі. Для запуску в роботу пристрою включають поМе ханічне з'єднання рухливого якоря 6 з датслідовно джерело 13 регульованої змінної напруги чиком 17 лінійних переміщень дозволяє фіксувати та контролер 14 для управління електродвигуном. реальні зміни положення рівня розплаву в процесі При включенні контролера 14 управління роботи пристрою. струм у якірній обмотці 8, що управляється по друВихідний сигнал блоку 16 обробки даних викогому виходу контролера 14 по сигналу схеми 15 ристовують у системі управління ростом монокривизначення контакту щуп - розплав, відсутній, тому сталів для зміни теплових режимів нагрівачів, що немає торкання розплаву 19 у ланцюжку щуп швидкості витягування монокристала при рості, розплав. У цей час йде розігрів щупа 12 до темпевключення вузла підживлення розплаву і т.д. ратури на 40-60° С вище температури розплаву Слід зазначити особливості в роботі пристрою. від джерела 13 для виключення налипання розПроцес контролю положення рівня розплаву плаву на кінці щупа. можна вести в дво х режимах. При включенні контролера 14 управління по Перший - з відривом щупа від поверхні розтретьому його виході електричний струм йде по плаву, описано вище. обмотці 4 збудження і наводить магнітний потік Другий - без відриву щупа від поверхні роз(напрямок показаний на фіг. стрільцями) у магніплаву досягається відповідним регулюванням ветопроводі 3. личин струмів в обмотках 7 і 8 якоря і струму в Магнітний потік проходить у повітряному зазообмотці 4 збудження контролером 14 управління рі між магнітопроводом З та корпусом 1, пронизуелектродвигуном, а також настроюванням парамеючи при цьому обмотки 7 і 8 якоря 6. трів схеми 15 визначення контакту щуп - розплав. У цей же час по якірній обмотці 7, що управляУ цьому випадку при торканні щупом 12 повеється по виходу 1 контролера 14 протікає струм, рхні розплаву 19 контролер 14 по другому виходу при цьому виникає електродинамічна сила F1, що подає сигнал на якірну обмотку 8. Щуп 12 відводіє на кожен виток якірної обмотки 7. диться від поверхні розплаву 19, але оскільки Конструктивно напрямок Fj вибирають таким останній має визначену в'язкість, то з'являється чином, щоб якір 6 переміщався в напрямку розменіск між щупом 12 і поверхнею розплаву 19. В плаву (у нашому випадку вниз). міру витягування меніска, тобто зменшення його У такому випадку рухлива система всього припоперечного переріза, опір проходженню електристрою переміщається, переборюючи опір пружини чного струму в ланцюзі щуп - розплав збільшуєть10 доти, поки щуп 12 торкнеться поверхні розплася. При цьому, якщо параметри схеми 15 контакту ву. щуп - розплав, атакож контролера 14 управління При торканні щупа 12 поверхні розплаву 19 настроєні на відстеження середньої величини схема 15 визначення контакту щуп - розплав зміструму в ланцюзі щуп - розплав, то будь-яке віднює свій стан і по першому виходу впливає на конхилення фактичної сили струму від цієї величини тролер 14 управління. викликає зворотно-поступальний рух якоря 6, відНа другому виході контролера 14 управління повідно, і щупа 12. При цьому відстеження половиникає напруга, і струм тече по якірній обмотці 8, ження рівня розплаву буде відбуватися без відривикликаючи появу електродинамічної сили F2 ву щупа 12 від останнього. (Фіг.)· Можливість роботи пристрою без відриву від Конструктивно пристрій виконаний таким чиповерхні розплаву перевірена і підтверджена ексном, що F2>F1 і більш ніж вага рухливих частин периментально. На підставі цього, можна зробити пристрою. висновок про те, що пропонований пристрій може При такому співвідношенні сил якір 6 перемібути використаний для відстеження положення щається вгору до відриву щупа 12 від поверхні рівня не тільки розплаву, але і будь-яких інших розплаву 19. При цьому схема 15 визначення конструмопровідних рідин. такту щуп - розплав змінить свій стан, по другому Таким чином, конструктивне виконання привиході контролера 14 управління відключить настрою, що заявляється, у порівнянні з аналогами є пругу, і струм у ланцюзі якірної обмотки 8 зникне. більш простим, надійним і забезпечує більш точЗміна стану контролера 14 управління привоний контроль положення рівня розплаву. 7 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 78074 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601