Жидкометаллический размыкатель

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к жидкометаллическим размыкателям, и может быть использовано для разрыва сильноточных цепей. Цель изобретения - повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей. Жидкометаллический размыкатель содержит неподвижные электроды 1 и 2,разделенные изолятором 3 .Цель достигается за счет того,что полый кольцевой контакт 15 W 1 (Л с 1чЭ со ьо 00 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) А1 (51) 4 Н 01 Н 29/28, 53/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ РАЗМЫКАТЕЛЬ (5?) Изобретение относится к области электротехники, в частности к жидкометаллическим размыкателям, и может быть использовано для разрыва сильноточных цепей. Цель изобретения — повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей. Жидкометаллический размыкатель содержит неподвижные электроды 1и 2,разделенные изолятором 3. Цель достигается за счет того, что полый кольцевой контакт вы(21) 392?168/24-07 (22) 15.07.85 (46) 15.03.87. Бюл. ¹ 10 (72) В.Н. Скрипунов и Б.Г. Карасев (53) 621.316.542(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 440711, кл. Н 01 Н 29/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 495723, кл. Н 01 Н 39/00, Ь976.

Авторское свидетельство СССР № 577576, кл. Н 01 Н 29/02, 1977.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13,.

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЙЕ:,;,,. сл

1297128 полнен в виде отдельных твердометаллических сегментов, одни концы каждого сегмента на эластичных диафрагмах подвешены к верхнему электроду 2 с возможностью их радиального поворота, а их другие концы и электроды 1, в сторону которых обращены укаэанные концы сегментов, герметично охвачены эластичным кольцом 8. Торцовые поверхности сегментов через слои жидкого металла 7 и 9 контактируют с торцовыми поверхностями верхнего 1 и нижнего 2 электродов. На торцовой поверх1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к жидкометаллическим размыкателям, и может быть использовано для разрыва сильноточных цепей. 5

Цель изобретения — повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей.

На фиг.1 показан жидкометаллический размыкатель, разрез, на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1 ; на фиг.3 — размыкатель с дополнительным твердометаллическим электродом, на фиг.4 — размыкатель со вторым дополнительным контактом.

Жидкометаллический размыкатель содержит неподвижный верхний и нижний электроды 1 и 2, разделенные изолято:— ром 3. Между электродами 1 и 2 распо- 20 ложен подвижный твердометаллический контакт, выполненный в виде отдельных секторов 4, расположенных по. окружности и образующих полый цилиндр.

Сектора 4. с помощью эластичных диафрагм 5 подвешены к цилиндрической части 6 верхнего электрода. Торцовые части секторов 4 и электрода смочены жидким металлом 7. Сектора 4 стянуты эластичным кольцом 8. Между нижним торцом секторов 4 и нижним электродом находится слой жидкого металла 9. На нижнем электроде 1 выполнен кольцевой выступ 10. В нижнем электроде выполнена полость 11 с поршнем, соединен- 35 ным с приводом 12. Одна часть полости

13 каналом 14 сообщается с внутренности нижнего электрода 1 выполнен кольцевой выступ 10, взаимодействующий с сегментами. Кольцевые поры 17 расположены в полости между электродами 1 и 2. В нижнем электроде 2 выполнена полость, в которой расположен поршень 11, соединенный с дополнительным приводом 12, одна часть полости соединена с торцом нижнего электрода

1, а другая — с внутренней полостью размыкателя, а привод расположен в полости дополнительного контакта.

3 з.п. ф-лы, 4 ил.

2 ней полостью размыкателя, а другая часть 15 каналом 16 — с торцом электрода 1. Внутри полости размыкателя находится упор 17 и перегородка 18.

Внутри полого цилиндра находится индукционно-динамическая катушка 19.

В другом исполнении (фиг.3) в полости размыкателя находится дополнительный твердометаллический электрод

20, который соединен с приводом 21.

Между контактом 20 и верхним электродом 2 находится жидкометаллический скользящий контакт 22. Секторы 4 под- . вешены к контакту 20. В следующем исполнении (фиг.4) на нижнем электроде 1 установлен с помощью диафрагм:

23 (аналогичных диафрагмам 5) допол- нительный подвижной контакт, выполненный из сегментов 24, в которых выполнены отверстия 25, соединяющие отверстия 16 с торцом сегментов.

Жидкометаллический размыкатель работает следующим образом.

В исходном положении верхний и нижний электроды замкнуты с помощью сект..ров 4. На торцах секторов 4 находятся жидкометаллические прослойки

7 и 9. Для размыкания электродов 1 и

2 подается импульс тока (например от емкостного накопителя энергии) в индукционно-динамическую катушку 19.

Под действием индукционно-динамического привода (ИД) сектора 4 начинают перемещаться. Так как верхний торец секторов 4 с помощью диафрагм 5 закреплен на верхнем электроде 1, то

3 12971 сектора 4 поворачиваются относительно нижнего электрода, отделяется от него, осуществляя, разрыв электродов

1 и 2. Это положение размыкателя .показано на фиг.1 пунктиром. При дальнейшем движении секторов они доходят до упора 17. Затем под действием упругих сил эластичного кольца 8 и диафрагм 5 сектора 4 возвращаются в иснему электроду 1, образуя с ним уплотнение. С помощью привода 12 перемещают поршень 11 вправо, подавая жидкий металл, находящийся в полости

15 по каналу 16, между торцом электрода и секторами. Размыкатель снова готов к работе.

Для увеличения времени разомкнутого состояния размыкателя (фиг.3) слу-20 жит подвижный электрод 20, к которому подвешивают сектора 4. В этом случае одновременно с радиальным перемещение секторов под действием ИД-при25 вода с помощью привода 21 перемещают их и вверх. Поэтому при возврате секторов в исходное цилиндрическое положение между ними и нижним электродом остается межэлектродный зазор.

Для замыкания электродов 1 и 2 по30 движный электрод 20 вместе с секторами перемещают вниз до соприкосновения секторов .4 с нижним электродом.

Для увеличения скорости размыкания электродов размыкатель (фиг.4) 35 снабжают дополнительной нижней системой секторов 24 аналогичной указанной, которая имеет разъемное контактное соединение с верхней системой секторов 4. Для заполнения жидким металлом зазора между ними в секторах

24 выполнены отверстия 25, которые сообщаются с каналами 16. Линию контактного, разъема секторов размещают симметрично относительно ИД-привода.

Под действием ИД-привода обе системы секторов одновременно поворачиваются в радиальном направлении относительно электродов 1 и 2, (разомкнутое положение секторов показано на фиг.4

50 пунктиром, справа).

Перегородка 18 совместно с упором

17 служат для защиты изолятора 3 от загрязнения жидким металлом, выбрасы-55 ваемым при разведении секторов. Излишки жидкого металла по каналу 14 стекают в полость 13 и 15 (при крайнем левом положении поршня 11), а эаходное положение, прижимаясь к высту- 10

rry 10. Диафрагма 8 прижимается к ниж28 4 тем с помощью поршня 11 жидкий металл подается в межконтактный зазор

9. Жидкий металл используется многократно небольшими порциями. B кон-. тактном зазоре между верхним торцом секторов и верхним электродом также находится слой жидкого металла 7. Это дает возможность осуществить контактное соединение при радиальном повороте секторов. Удержание здесь жидкого металла осуществляется за счет смачивания контактных поверхностей, а так— же с помощью кольцевых диафрагм 5.

Эластичное кольцо 8 создает равномерную нагрузку на каждый сектор, что улучшает условия формирования цилиндрического полого цилиндра.

Выступ 10 выполнен кольцевым, что исключает утечки жидкого металла 9.

Размещение эластичного кольца 8 на торце секторов и совмещение его функций с уплотнением также способствует удержанию жидкого металла 9.

Наличие подвижного контакта в виде полого цилиндра, составленного из отдельных секторов с возможностью их поворота в радиальном направлении, обеспечивает электродинамическую устойчивость контактного узла при больших токах, эффективное разрушение его в режиме размыкания и восстановление после завершения всего процесса, что повышает надежность работы.

Выполнение разрушаемого контакта многократного использования в виде полого цилиндра позволяет разместить внутри него привод и создать компактную конструкцию.

Радиальный поворот сегментов обеспечивает размыкание электродов и опе1 ративное восстановление подвижного контакта, а наличие эластичных диафрагм снижает ударные нагрузки в узле поворота диафрагм и удерживает в нем жидкий металл, что повышает надежность подвижного контактного узла.

Жицкий металл используется минимальными порциями и многократно благодаря наличию кольцевого упора и полости с поршнем на нижнем электроде, а также уплотнения с помощью эластичного кольца, охватывающего все сектора.

Время подготовки размыкателя к работе сведено к минимуму и определяется в основном скоростью перемещения поршня, подающего новую порцию жидкого металла.

12971

Наличие дополнительного контакта с приводом позволяет увеличить время разомкнутого состояния коммутатора и производить также быстрое замыкание электродов, что расширяет функциональ-5 ные возможности размыкателя.

Наличие двух систем секторов повышает быстродействие размыкателя.

Технический эффект предложенного устройства заключается в многократности использования твердометаллического контакта с жидким металлом в сочетании с быстродействием подготовки размыкателя к последующему циклу работы, а также в расширении его эксплуатационных возможностей, позволяющих использовать коммутатор как размыкатель и как замыкатель сильно-точных цепей с токами порядка 100 кА и более ° 20

Экономический эффект предложенного устройства заключается в сокращении времени на подготовку размыкателя к работе и расходов на его эксплуатацию, благодаря минимальной порции жидкого металла необходимой для процесса размыкания контактов.

Применение системы сдвоенных секторов, расположенных на верхнем и нижнем электродах, обеспечивает также и более быстрый выброс порции жидкого металла из контактной зоны, находящейся в зоне максимального воздействия электродинамических сил ИД-привода. 35

Для повышения эффективности воздействия ИД-привода на жидкий металл

9, выступ 10 выполняют из диэлектрика. Сектора 4 могут быть выполнены из материала с различной плотностью . и эл.проводимостью, что расширяет . коммутационные возможности размыкателя.

Таким образом, предложенный размыкатель обладает более надежной кон45 струкцией для коммутации сильноточных цепей.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Жидкометаллический размыкатель, содержащий неподвижные электроды, 28 6 разделенные изолятором, жидкий металл и привод, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения эксплуатационных возможностей, он снабжен полым кольцевым контактом, эластичным кольцом, эластичной диафрагмой, кольцевым упором, поршнем и дополнительным приводом, дополнительный полый кольцевой контакт выполнен в виде отдельных твердометаллических сегментов, одни концы каждого сегмента на эластичных диафрагмах подвешены к верхнему электроду с возможностью их радиального поворота,, а их другие концы и электроды, в сторону которых обращены указанные концы сегментов, герметично охвачены эластичным кольцом, торцовые поверхности сегментов через слой жидкого металла контактируют с торцовыми поверхностями верхних и нижних электродов, на торцовой поверхности нижнего электрода выполнен кольцевой выступ, взаимодействующий с сегментами, кольцевые упоры расположены в полости между электродами, и нижнем электроде выполнена полость, в которой расположен поршень, соединенный с дополнительным приводом, одна часть полости соединена с торцом нижнего электрода, а другая — с внутренней полостью размыкателя, а привод расположен в полости дополнительного контакта.

2. Размыкатель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что он снабжен расположенным между верхним ..электродом и сегментами дополнительным подвижным электродом.

3. Размыкатель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что он снабжен вторым полым кольцевым контактом, выполненным аналогично первому, установленным между первым дополнительным полым кольцевым контактом и нижним электродом, в каждом сегменте второго дополнительного полого кольцевого контакта выполнены осевые отверстия, расположенные симметрично отверстиям нижнего электрода, а привод расположен симметрично относительно стыка сегментов.

1297128

1297128

Составитель Н. Кухарева

Техред В.Кадар Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Горват

Заказ 786!56 Тираж б99 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4