Brevet FR2382266A1 — publié le 19780929

La présente invention a pour objet un dispositif permettant de réaliser le tirage de cristaux cylindriques de grande longueur en production continue, à partir d'un bain de matière en fusion. Le procédé de formation du cristal est connu en soi et consiste à tremper un germe dans la matière en fusion qui donne naissance à un monocristal qui croit constamment, à faire tourner le cristal en formation autour d'un axe vertical pour qu'il prenne la forme d'un solide de révolution et à tirer lentement le solide hors du bassin, verticalement suivant l'axe, lorsqu'il atteint le diamètre désiré. Lorsqu'il s'agit d'obtenir des barres cylindriques de faible longueur , l'application du procédé ne présente pas de difficulté ; il suffit de disposer - pour porter le germe d'une broche tournant à vitesse constante autour d'un axe vertical et susceptible de coulisser lentement dans le sens axial. Le problème à résoudre est tout différent quand on veut réaliser des barres cylindriques très longues ou même sortir en continu une barre de longueur non limitée que l'on tronçonne de loin en loin, par exemple tous les mètres, sans interrompre le tirage. La présente invention a précisément pour objet le dispositif comprenant en combinaison les moyens pour résoudre le problème de maintenir la barre dans la position verticale, de lui communiquer une vitesse constante de rotation ajustable dans une petite plage, et de lui communiquer une vitesse lente de déplacement axial continu ajustable manuellement entre la valeur zéro et une valeur maximum de l'ordre de un mètre à l'heure. Selon l'invention, le dispositif comprend un bâti s'étendant principalement en hauteur pour soutenir la barre en deux points espacés, situés à la verticale l'un de l'autre. En chacun des deux points de soutien, la barre est tenue serrée entre trois galets cylindriques dont les axes verticaux sont répartis à 120 degrés l'un de l'autre autour de l'axe de la barre. Les trois galets de chaque groupe sont entraînés en rotation par une courroie unique à partir d'un arbre moteur vertical commun aux deux groupes de galets ; 1' arbre moteur commun est commandé par un moteur synchrone alimenté en courant alternatif depuis un générateur à fréquence réglable, dans ces conditions la barre en formation est soutenue verticale et entrainée en rotation à une vitesse ajustable dans une petite plage. Une commande manuelle consistant en un vernier unique permet avec une liaison mécanique appropriée d'incliner du même angle par rapport à l'axe vertical de la barre les axes de chacun des trois galets de chaque groupe , dans ces conditions, à chaque tout de galet la barre est déplacée dans le sens axial d'une quantité égale au produit de la circonférence du galet par le sinus de l'angle d'inclinaison. L'invention sera mieux oomprise à la lecture de la description qui va suivre avec référence au dessin annexé dans lequel Figure 1 est une vue en élévation avec coupe partielle suivant axe I.I de la figure 2 Figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il II de la figure 1 Figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III III de la figure f Figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV IV de la figure 1. En se reportant aux figures 1 et et, on voit que le dispositif selon l'invention comprend un corps allongé 1 en forme de prisme à base carrée maintenu dans la position verticale par une bride 2 , elle-même fixée à une paroi verticale 3a d'un bâti fixe 3 Le corps est percé suivant son axe longitudinal d'un trou la dans lequel passe le monocristal cylindrique 4 en cours de tirage.A chaque extrêmité, un alésage de grand diamètre lb (visible en coupe partielle à l'extrémité supérieure, fig. 1) est fermé par un flasque 5 présentant sur sa face interne trois crapaudines 5a à 1200 l'une de l'autre pour centrer les pointes de trois pivots 6 portant chacun un qalet 7 muni dune poulie 7a .des pivots - - - L'autre polente/6 est centree dans des crapaudines a d'un contre flasque 8 centré sur un roulement à bille à rotule 9 guidé dans l'alésage lc coaxial aux alésages la lb . Un poussoir 10 et un ressort 11 sollicitent le contre flasque 8 vers le flasque 5. Du fait du roulement à rotule 9, les trois pivots sont maintenus sans jeu axial. Les trois galets 7 sont revêtus d'une garniture plastique 7b qui est en contact élastique avec le cristal cylindrique 4.Les trois poulies 7a sont reliées par une courroie unique 12 à un arbre moteur 13 , extérieur au corps 1, et supporté à chacune de ses extrêmités par une platine 14 fixée sur chacun des flasques Sur l'une des platines 14 est fixé un moteur réducteur synchrone 15 d'entraînement de l'arbre 13. Ce moteur 15 ayant un encombrement en largeur supérieur à l'encombrement du dispositif selon l'invention, pour pouvoir juxtaposer plusieurs dispositifs cote à cote sur le même bâti fixe 3, le moteur 15 est alternativement ou fixé à la platine 14 superieurefà la platine inférieure 14 comme figuré en pointillé fig. 1.Le contre flasque 8 (fig. 3) est sollicité à tourner dans un sens par un ressort 17 logé dans un dégagement 8b et dans un trou ld du corps 1 et dans le sens inverse par un poussoir 18 logé dans un dégagement 8c du contre flasque 8 et guidé dans un trou le du corps 1. Une action dans un sens ou dans l'autre sur le poussoir 18 a pour effet de faire tourner légèrement le contre flasque 8, les crapaudines 8a ne sont plus à la verticale des crapaudines 5a du flasque fixe 5, les trois axes 6 des galets 7 sont légèrement inclinés du même angle par rapport à l'axe du cylindre 4 qui dès lors est non seulement soutenu et entraîné en rotation par les galets 7 mais subit simultanément un déplacement dans le sens axial proportionnel au sinus de l'angle d'inclinaison des axes 6. Tous les éléments visibles en coupe partielle à la partie supérieure de la figure 1 existent de façon symétrique à la partie inférieure. Sur l'axe de symétrie est placé un bouton de commande 19 avec vernier de repérage actionnant simultanément deux leviers 20 pivotés dans deux chapes 21 fixées au corps l,rappelée par deux ressorts 22. Les leviers 20 portent chacun une vis de réglage individuel 23 avec contre écrou pour agir sur les poussoirs 18. Le réglage initial se fait de la façon suivante : On place le bouton 19 de façon à lire zéro au vernier ; on place une tige de diamètre convenable entre les trois galets 7 du groupe supérieur ; on agit sur la vis de réglage 23 supérieure jusqu'd ce qu'on constate un déplacement axial nul après plusieurs minutes de rotation ; on place la tige de diamètre convenable entre les trois galets 7 du groupe inférieur ; on agit sur la vis de réglage 23 inférieure jusqu'à ce qu'on trouve également un déplacement axial nul. L'appareil est alors prêt à servir : en affichant au vernier du bouton 19 une valeur différente de zéro on aura une avance dans le sens axial avec une vitesse fonction de l'indication du vernier, comprise entre 0 et 1 mètre à l'heure. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour réaliser le tirage de cristaux cylindriques en continu à partir d'un bain de matière en fusion, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison, des moyens pour soutenir en deux points la barre cylindrique en position verticale, des moyens pour l'entraîner en rotation à vitesse constante et des moyens réglables pour la déplacer dans le sens axial suivant une vitesse variable à volonté. 2 - Dispositif, selon revendication 1, dont les moyens pour soutenir en deux points la barre en position verticale se caractérisent par le fait qu'ils consistent en deux ensembles de trois galets,disposés à 1200, en appui sur la barre, chacun d'eux étant pourvu d'une gorge 7a afin de pouvoir les entraîner en rotation au moyen d'une courroie 12 passant autour d'un axe moteur unique 13. 3 - Dispositif, selon revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que, pour déplacer la barre dans le sens axial, les trois galets de chaque ensemble sont montés sur des axes 6 maintenus, par la pression d'un ressort 11, entre une pièce fixe 5 et une pièce 8 pouvant pivoter autour de l'axe de la barre. 4 - Dispositif, selon revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que pour régler la vitesse du déplacement axial de la barre étirée, chacune des deux pièces pivotantes 8 peut étre mue dans les deux sens, au moyen d'un ressort de rappel 17 et d'une barre de liaison 18 en contact avec un levier 20 ; les positions angulaires de ces deux leviers étant simultanément commandées au moyen dtun bouton rotatif 19 faisant office de vernier.