Жидкометаллический коммутатор для устройства бездуговой коммутации

 

ЖИДКОМЕТАШ1ИЧЕСКИЙ КОММУТАТОР ДЛЯ УСТРОЙСТВА БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИИ , содержащий корпус, на внутренней боковой поверхности которого расположена контактная система и жидкий металл в нижней его части, элемент подъема жидкого металла, расположенный внутри корпуса, и приводэлемента подъема прямого действия, соединенньй жесткой связью с элементом подъема, отличающийс я тем, что, с целью улучшения условий коммутаи;ии и уменьшения габаритов устройства, элемент подъема вьшолнен в виде цилиндрического плунжера , усеченного поверхностью, образующая которой расположена наклонно к вертикальной геометрической ., оси устройства, при этом внутренняя боковая часть корпуса снабжена наклонным выступом, поверхносто которого конгруэнтна поверхности, секущей элемент подъема так, что между ука (Л эaнны ш поверхностями имеется полость , а элемент подъема жидкого металла расположен,внутри корпуса с зазором, величина которого недостаточна для проникновения в него а«дкогэ металла. 4 01 со а 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Н 01 Н 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3630083/24-07 (22) 29.07.83 (46) 15.03.85. Бюл. У 10 (72) В.А.Шулико и В.А.Леонтьев (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А.А.Скочинского (53) 621.316.524(088 ° 8) (56) 1; Патент США В 3330992, кл. 200-11, 1964.

2. Авторское свидетельство. СССР

В 329622, кл. Н 01 Н 9/30, 1971. (54)(57) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОММУТАТОР ДЛЯ УСТРОЙСТВА БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИИ, содержащий корпус, на внутренней боковой поверхности которого расположена контактная система и жидкий металл в нижней его части, элемент подъема жидкого металла, рас„„SU„„1145368 A положенный внутри корпуса, и привод элемента подъема прямого действия, соединенный жесткой связью с элементом подъема, отличающийс я тем, что, с целью улучшения условий коммутации и уменьшения габаритов устройства, элемент подъема выполнен в виде цилиндрического плунжера, усеченного поверхностью, образующая которой расположена наклонно к вертикальной геометрической оси устройства, при этом внутренняя боковая часть корпуса снабжена нак лонным выступом, поверхносто которого конгруэнтна поверхности, секущей элемент подъема так, что между указанными поверхностями имеется полость, а элемент подъема жидкого металла расположен внутри корпуса с зазором, величина которого недостаточна для проникновения в него жидког з металла.

С:

4:ь

Сп

СО

Cb

1145368

Изобретение относится к коммутационной технике и предназначено для коммутации мощных потребителей тока.

Известны аппараты для бездуговой коммутации, содержащие силовые и вспомогательные контакты, бесконтактные полупроводниковые коммутаторы и схему управления Щ . Однако эти аппараты не обеспечивают хороших условий коммутации. 10

Наиболее близким техническим решением к изобретению является жидкометаллический коммутатор для устройств бездуговой коммутации, содержащий корпус, на внутренней боковой поверхности-которого расположена контактная система и жидкий металл в нижней его. части, элемент подъема .,жидкого металла, расположенный внут-, ри корпуса и привод элемента подъема 2п прямого действия, соединенный жесткой Связью и элементом подъема.

Недостатками данного устройства являются: большое количество жидкого проводника, обусловленное тем, 25 что величина хода элемента подъема жидкого проводника не влияет на ве1 личину объема подлежащей заполнению им полости, большие габариты устройства. Устройство характеризуется недостаточной скоростью перемещения .жидкого проводника, ухудшающей условия коммутации.

Цель изобретения — улучшение условий коммутации и уменьшение габаритов устройства.

Цель достигается тем, что в жидкометаллическом коммутаторе для устройства бездуговой коммутации, содержащем корпус, на внутренней боковой поверхности которого расположе.на контактная система и жидкий металл в нижней его части, элемент подъема жидкого металла, расположенный внутри корпуса, и привод элемен45 та подъема прямого действия, соеди ненный жесткой связью с элементом подъема, элемент подъема выполнен в виде .,цилиндрического плунжера, усеченного поверхностью„ образующая которой расположена наклонной к вертикальной геометрической оси устройства, при этом внутренняя боковая часть корпуса снабжена наклонным выступом, поверхность l которого конг- 5 р9энтна поверхйости, секущей элемент подъема так, что между указанными поверхностями имеется полость, а элемент подъема жидкого металла расположен внутри корпуса с зазором, величина которого недостаточнй для проникновения в него жидкого металла.

Такое выполнение корпуса и элемента подъема позволяет значительно увеличить скорость движения жидкого металла в наклонной полости, поскольку объем последней нелинейно уменьшается с ходом элемента подъема при движении последнего вниз при включении устройства, а количество жидкого металла, вытесняемого элементом подъема, практически линейно зависит от хода элемента подъема.

Это позволяет улучшить условия коммутации за счет уменьшения длительности работы полупроводникового блока в переходных режимах и облегчить, таким образом, тепловой режим полупроводников, а также увеличить коммутационную способность устройства и частоту его включений в час, Кроме того, уменьшается количество жидкого металла и общие габариты устройства, так как в зазор между боковыми поверхностями элемента подъема и корпуса жидкий металл не попадает из-sa большого значения коэффици".íòа поверхностного натяжения, заполняет лишь небольшую по

oGüåìó наклонную полость.

Угол наклона. полости к геометрической вертикальной осН устройства определяется соотношением геометрических размеров внутренней части корпуса и зависит от величины хода элемента годъема, а также от принятых начальной и конечной величин зазора в полости.

На фиг. 1 схематически показан коммутатор; на фиг. 2 — то же, сечение вертикальной плоскостью, на фиг. 3 — то же, вид сверху.

Устройство состоит из корпуса i, 1 внутренняя поверхность которого имеет форму прямого цилиндра. В нижней части корпуса находится жидкий металл 2. Внутрь корпуса помещен элемент подъема жидкого металла 3, соединенный жесткой связью 4 с приводом прямого действия 5, расположенным в верхней части корпуса и выполненным, например, в виде втяжного электромагнита. Элемент подъема выполнен в виде цилиндрического плунжера, усеченного поверхностью, образующая которой расположена нак3 11 .лонно к вертикальной геометрической оси устройства, а внутренняя боковая часть корпуса снабжена наклонным выступом 6, поверхность которого конгруэнтна поверхности, секущей элемент подъема, так что между указанными поверхностями имеется полость

7. Коммутация полупроводникового блока осуществляется с помощью кон-. тактов 8, расположенных на наклонном выступе 6 внутренней боковой поверхности корпуса. Зазор 9, имеющийся между внутренней поверхностью корпуса и.наружной поверхностью элемента подъема, достаточен для свободного перемещения элемента подъема, но мал для проникновения в него жидкого металла при тех усилиях, которые имеют место в реальных устройствах. Для большинства жидких металлов, например ртути и ее сплавов с калием, натрием, галлием и других, при комнатной температуре величина зазора практически не превышает нескольких десятых долей миллиметра.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства привод прямого действия 5 срабатывает и че45368 4 рез жесткую связь 4 передает движение элементу подъема 3, который, в свою очередь, вытесняет жидкий ме,талл 2 из нижней части корпуса 1 в полость 7 ° Поднимаясь в полости, жидкий металл последовательно замыкает контакты 8, соединенные с полупроводниковым блоком (не показан) и таким образом осуществляет комму10 тацию полупроводников. В установившемся режиме контакты шунтируют полупроводниковый блок.

При отключении устройства привод и элемент подъема возвращаются в исходное положение. При этом полость освобождается от жидкого металла.

При опускании жидкого металла в полости происходит размыкание контактов в последовательности, обратной замы2б канию. В отключенном положении элемент подъема находится вверху, удерживаемый, например, пружиной (не показана), жидкий металл - в нижней части корпуса, при этом полость ос д вобождена от жидкого проводникаметалла, за счет чего обеспечивается видимый разрыв между контактами.

При коммутациях указанный порядок работы устройства повторяется.

1145368

Составитель В.Попова

Техред З.Палий Корректор M.Ðoçìàí

Редактор М. Недолуженко

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1178/37 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5