Устройство для зонной плавки Советский патент 1990 года по МПК C30B13/30 

Изобретение относится к технике получения высокочистых веществ и может быть использовано в химической технологии для глубокой очистки веществ методом зонной плавки.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки за счет стабилизации ширины зоны.

На фиг,1 показано устройство, общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1, на массивной стальной плите 2 которого неподвижно укреплены стойки 3 и 4. В стойке 3 в подшипнике (не показан) помещен цанговый зажим 5, служащий для жесткого крепления одного конца прозрачного контейнера 6. В стойке 4 в зажимном устройстве 7 находится второй подвижный зажим 8 с подшипником скольжения, в котором вращается второй конец контейнера 6. Положение зажима 8 может меняться в зависимости от длины контейнера. На плите 2 неподвижно закреплены на равном расстоянии друг от друга пять разъемных

нагревателей 9 и пять холодильников 10 между ними со стороны заднего торца нагревателя 9 по направлению движения контейнера 6. Нагреватель 9 представляет собой две последовательно соединенные нихромовые спирали, каждая из которых уложена в виде полукольца в канавке асбе- стоцементного корпуса нагревателя. Нижняя часть корпуса закреплена неподвижно, верхняя может подниматься. Холодильник 10 выполнен в виде фетрового валика11, погруженного в резервуар с водой, плотно прилегающего к контейнеру 6 и вращающегося вокруг своей оси 12 при вращении контейнера 6. Охлаждение происходит за счет испарения пленки воды. В верхней части корпуса каждого нагревателя 9 размещена термопара 13 для контроля температурного режима. Для создания четкой границы зоны нагреватели снабжены экранами 14 из полированной жести, отстоящими от корпуса нагревателя 4 мм. На штанге 15 над каждым нагревателем 9 укреплен источник 16 коллимированного

сл

00

00

hO

вета, а с диаметрально противоположной тороны контейнера 6 под соответствуюим отверстием 17 в плите 2 - фотоприемик-фотодиод 18. Положение плиты 2 тносительно горизонтали можно менять с помощью шарнирного механизма 19 и стопорного винта 20, Привод 21 осуществляет вращение контейнера 6 с помощью зубчаой передачи 22. Осевое перемещение конейнера 6 (рабочий ход) происходит за счет взаимодействия установленного на плите 2 пальца 23 и кулачкового механизма 24 в форме спирали Архимеда, насаженного на ось привода 25, с помощью которого можно менять скорость поступательного движения контейнера 6. Для быстрого возврата последнего в исходное положение служит пру- жина (не показана). Нагреватели 9 электрически соединены с системами регулирования мощности (не показаны), с которыми также соединены фотоприемники-фотодиоды 18.

Устройство работает следующим образом,

Устанавливают угол наклона плиты 2 относительно горизонтальной оси с помощью стопорного винта 20. Кварцевый контейнер 6 с очищаемым веществом закрепляют в зажимах 5 и 8. Для удобства крепления контейнера 6 верхние части корпусов нагревателей 9 поднимают. В холодильники 10 подают воду. Включают привод 21 вращения контейнера. Включают нагреватели 9 и систему слежения за положением границы расплавленных зон - источники 16 коллими- рованного света и фотодиоды 18. При включении устройства вещество в контейнере 6 твердое, коллимированный световой поток от источника 16 света не проходит через слой твердого вещества на фотодиод 18. сигнал на систему регулирования мощности не поступает. При этом нагреватели 9 включены. Как только в щели между корпусом нагревателя 9 изкраном 14 образуется жидкая фаза, луч света, пройдя сквозь слой расплава, попадает на фотодиод 18, который подключен к системе регулирования так. что при освещении фотодиода нагреватель 9 выключается. В результате ширина расплавленной зоны уменьшается, на пути луча света образуются кристаллы, освещенность

отодиода 18 уменьшается и нафеватель 9 нова включается. После установления ре- создания четких расплавленных зон определенной ширины .включают привод 25

осевого перемещения контейнера 6 и начинают процесс очистки. Контейнер 6 с очища- емым веществом с малой скоростью перемещается вдоль неподвижной системы нагревателей 9 и холодильниковЮ на расстояние, равное расстоянию между, двумя соседними нагревателями. При зтом кулачковый механизм 24 совершает полный оборот вокруг оси. Расплавленные зоны перехватываются соседними нагревателями при быстром возврате контейнера в исходное положение, а расплавленная зона перемещается дальше вдоль слитка с веществом, а затем перехватывается следующим нагревателем. При движении зон происходит перераспределение примесей в твердой и жидкой фазах в зависимости от их коэффициентов разделения.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет автоматизировать процесс

поддержания заданной ширины расплавленных зон и, тем самым, повысить эффективность очистки и обеспечить возможность полной автоматизации процесса очистки веществ методом зонной плавки.

Формула изобретения

. Устройство для зонной плавки, содержащее коаксиально установленные горизонтальный прозрачный контейнер для очищаемого вещества, снабженный приводами вращения и осевого перемещения, нагреватели с системами регулирования мощности и холодильники, расположенные

со стороны заднего торца каждого нагревателя по направлению движения контейнера, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки за счет стабилизации ширины зоны, устройство

снабжено источниками коллимированного света и фотоприемниками, установленными по разные стороны контейнера между каждым нагревателем и холодильником, и каждый фотоприемник электрически связан с

системой регулирования.

Фие.1

Изобретение относится к технике очистки веществ и обеспечивает повышение эффективности очистки за счет стабилизации ширины зоны. Устройство включает коаксиально установленные прозрачный контейнер с приводами вращения и осевого перемещения, нагреватели с системами регулирования мощности, холодильники, расположенные между нагревателями. Между нагревателями и холодильниками установлены источники света и фотоприемники, которые электрически связаны с системами регулирования. 2 ил.

Фиг.2