Вакуумный выключатель

 

4

О П И (, : А 1 И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

26l513

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 22 1У.1968 (№ 1236737!24-7) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 13.1.1970. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 12Х.1970

Кл. 21с, 35/09

Комитет по делам изооретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК Н 0111

УДК 621.316.542,064.26 (088.8) Авторы изобретения

В. С. Потокин и В. И. Раховский

Заявитель

ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Известны вакуумные выключатели, содержащие вакуумированную дугогасительную камеру, выполненную из изоляционного материала и закрытую с торцов металлическими фланцами, внутри которой расположены электрические контакты и система металлических экранов. Однако эти выключатели имеют недостаточную величину предельно отключаемого тока. Отключающая способность вакуумных выключателей зависит не только от контактов, но и от размеров и конфигурации экранов и от материала, из которого они выполнены.

Предложенный выключатель отличается от известных тем, что с целью повышения его отключающей способности экран, окружающий межконтактный промежуток, выполнен, например, в своей центральной части из металла, обладающего теплоемкостью большей, чем у меди, и атомным весом меньшим, чем атомный вес металла контактов, например из бериллия.

Периферийные части экрана выполнены из металла, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности которого выше, чем у металла центральной части экрана, например из меди.

Центвальная часть (пояс) экрана выполнена утолщенной, например, в 3 — 10 раз, по сравнению с периферийными частями экрана.

На фиг. 1 изображен описываемый выключатель, поперечный разрез; на фиг. 2,а, би в— различные конструкции экрана, попеоечный разрез.

Дугогасительная вакуумная камера I выключателя представляет собой отпаянный герметичный сосуд, состоящий из цилиндров, изготовленных из изоляционного материала, например из стекла. С торцов сосуд закрыт металлическими крышками-фланцами 2 и 3, 10 выполненными, например, из меди. Стеклянные цилиндры одним из своих торцов вакуумплотно соединены с фланцами 2 и 8 при помощи ножевых спаев 4 и 5, а другим — с поомежуточным металлическим. например мед15 ным, кольцом б при помощи ножевого спая 7.

Внутри камеры 1 расположены неподвижный

8 и подвижный 9 электрические контакты. На фланцах 2 и 8 укреплены металлические экраны 10 и 11, закрывающие изнутри места сое20 динения металла с диэлектриком в спаях 4 и

5, а на внутренней поверхности колец 6 — экраны 12 и 18, помогающие более равномерно распределять напряжение внутри выключателя. На центральном кольце, соединяющем ци25 линдр, расположен центральный металлический экран 14, состоящий из двух симметричных частей 15 и 16; который охватывает контакты и защищает внутренние стенки изоляпионньхк цилиндров от металлизации продук30 таМИ ЭутоЗИИ, СОЗдаЮщИМИСя ПрИ ГОРЕНИИ дЧГИ.

26Ы13

Пары металла контактов попадают в основном íà ту часть экранов, которая расположена напротив межконтактного промежутка.

Энергия, которую приносят пары, нагревает экран до температуры, при которой пачинается интенсивное выделение газов, содержащихся в металле экранов. Чтобы не допустить повышения температуры до опасного предела, экран в центральной части выполнен со специальным утолщением 17, аккумулирующим подводимую энергию. Для еще более эффективного предотвращения перегрева экран изготовлен из металла, обладающего большой теплоемкостью, например из бериллия, теплоемкость которого, примерно, в четыре раза больше, чем у меди. Любая конструкция, имеющая определенные размеры, обладает ограниченной теплоемкостью. Поэтому, чтобы уменьшить нагрев центральной части экрана 14, необходимо обеспечить интенсивный отвод подводимого тепла, Для этого периферийные части 18 и 19 экрана выполнены толщиной 5 — б л я.

Кроме того, эти части могут быть выполнены из металла, обладающего температуропроводностью большей, чем у металла, из которого изготовлены центральные части экранов. Так, например, если центральные части экранов изготовлены из бериллия, то периферийные части могут быть изготовлены из меди или серебра (фиг. 2,a)

Атомы металла, приходящие в парообразном состоянии на поверхность экрана, частично оседают (конденсируются на стенке), частично отражаются и уходят обратно в межконтактный промежуток, где могут способствовать повторному зажиганию дуги. Для того чтобы предотвратить это нежелательное явление, необходимо повысить коэффициент конденсации путем подбора соответствующих металлов, из которых изготовлены экраны и контакты, а внутреннюю поверхность экрана выполнить таким образом, чтобы направить поток отраженных атомов мимо межконтактного промежутка.

При конденсации паров металла на стенке приходящий свободный атом взаимодействует с атомов, входящим в состав кристаллической решетки, т. е. обладающим ограниченной подвижностью. Энергия, которую способен воспринять атом, находящийся в решетке, зависит от его подвижности, т. е. от энергии связи в решетке и соотношения атомных весов соударяющихся атомов. Если приходящий атом более тяжелый, то он сможет сдвинуть более легкий атом решетки на большее расстояние.

Таким образом кристаллическая решетка поглощает часть энергии приходящего атома. Эта часть энергии тем больше, чем меньше энергия связи в решетке металла, из которого изготовлен экран, и чем более тяжелым является атом конденсирующегося металла по сравнению с атомом, находящимся на поверхности, воспринимающей столкновение.

Для контактов вакуумных выключателей обычно выбираются очень разнородные ме5

65 таллы (от вольфрама до сурьмы), для экранов — металлы с наименьшим возможным атомным весом и низкой энергией связи в решетке, например бериллий.

Внутренняя поверхность экрана 14 может быть выполнена с выступами 20 (фиг. 2,б), имеющими вид тел вращения вокруг оси выключателя, В поперечном сечении образующие 21 выступов 20 должны иметь вид полупарабол с общей вершиной на стыке экранов.

В общем случае образующие 21 в поперечном сечении могут образовать сферу, эллипс и т. д.

Для увеличения конденсирующих возможностей экрана на его внутренней поверхности укреплена мелкая сетка 22, выполненная из проволоки, толщина которой не более нескольких десятков микрон, Сетка в один или несколько слоев прикрепляется к экрану точечной сваркой, на заклепках, или винтами.

Чтобы направить атомы после отражения мимо межконтактного промежутка, внутреннюю поверхность экрана можно выполнить с выемкой 28 (фиг. 2,в), образующие которой могут иметь вид параболы, эллипса, сферы и т. п. На поверхность экрана может быть нанесена не только мелкая сетка 22, но и мелкая насечка. Увеличивая общую площадь внутренней поверхности экранов, что в, свою очередь, увеличивает поверхность конденсации паров, сетка или насечка, или же их сечение дробят напыляющийся слой металла на отдельные мелкие участки, размер которых тем меньше, чем мельче ячейки сетки или насечки. Благодаря этому предотвращается такое вредное явление, как отслаивание напыленного металла большими кусками, которые могут закоротить части выключателя, находящиеся под разными потенциалами.

Предмет изобретения

1. Вакуумный выключатель, содержащий вакуумированную дугогасительную камеру, выполненную из изоляционного материала и закрытую с торцов металлическими фланцами, внутри которой расположены электрические контакты и система металлических экранов, отличающийся тем, что, с целью повышения его отключающей способности, экран, окружающий межконтактный йромежуток, выполнен, например, в своей центральной части из металла, обладающего теплоемкостью большей, чем у меди, и атомным весом меньшим, чем атомный вес металла контактов, например из бериллия.

2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что периферийные части экрана выполнены из металла, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности которого выше, чем у металла центральной части экрана, например из меди.

3. Выключатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что центральная часть (пояс) экрана выполнена утолщенной, например, в 3 — 10 раз, по сравнению с периферийными частями экрана,