Вакуумная дугогасительная камера

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик

«»748552 (6 I ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено 18.08.72(21) 1820568/24-07 (51)NL. Кл. с присоединением заявки ¹

Н 01 Н 33/66

Государственный комитет (53) УДК 621.316. .542(088.8) (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень №26

Дата опубликования описания 17.07.80 (72) Авторы изобретения

В. С. Потокин и Н. Н. Плашенко (71) Заявитель (54) ВАКУУМНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА

Изобретение относится к дугогасительным камерам коммутационных аппаратов, в частности, вакуумных выключателей, Известны вакуумные дугогасительные камеры (BljK), содержащие контакты и экраны, помещенные в вакуумно-плотную оболочку из диэлектрика, закрытую с торцов металлическими фланцами, на каждом из которых укреплены экраны.

В укаэанных конструкциях камер экраны крепятся либо к фланцам, либо к прокладкам с помощью пайки твердыми припоями. Недостаток такого способа крепления экранов заключается в следующем. При изготовлении камер в первую очередь собираются отдельные узлы, состоящие иэ упомянутых фланцев, к которым с помощью пайки прикрепляются экраны. После этого спаивается цели..-ком камера. Каждая последующая пайка должна проводиться припоем с .более низкой температурой плавления, что может привести к ухудшению надежности камер иэ-за снижения температуры обезглаживани я камеры в процессе вакуумно-технологической обработки.

Известна вакуумная дугогасительная камера, в которой укаэанный недостаток устраняется с помощью эакатки экрана кольцевой выступ, составляющей единое целое с фланцем (lj.

Крепление экрана таким способом не может быть жестким, так как при закатке осуществляется механический при10 жим стенок экрана к указанному кольцевому выступу. При этом между экраном и выступом всегда остается зазор из-за естественных микронеровностей поверхности кольцевого выступа.

Кроме того, при механическом воздействии на стенки экрана в процессе закатки в них возникают деформации и усталостные напряжения, за счет которых экран держится на выступе достаточно плотно в первое время после закатки, Эти деформации и напряжения могут частично сниматься самопроизвольно с течением времени. Особенно быстро они

748

3 снимаются в результате нагрева экрана и кольцевого выступа, который обязательно происходит, во-первых, при сварке переходного кольца с внешним цилиндром и, во-вторых, при последующей вакуумнотехнологической обработке собранной

5 камеры на откачном посту. В результате снятия напряжений в металле зазор между стенками экрана и кольцевым выступом увеличивается, что приводит к осевым 10 перемещениям и дребезжанию экрана внутри камеры в процессе работы. Из-за этого вибропрочность камеры резко снижается, что в ряде случаев приводит к ее разрушению. 15

Наиболее близким к изобретению из

° известных технических решений является вакуумная дугогасительная камера, содержащая конгакты, расположенные в изоляционном корпусе с фланцами, по крайней мере один из которых выполнен с проточкой, в которую вставлен ripoмежуточный контактный элемент, к которому жестко прикреплен экран f2)

В этОЙ конструкции прОмежутОчный 25 контактный элемент представлен собой металлическую полоску, приваренную к . экрану с помощью контактной сварки.

Для крепления к фланцу указанная полоска вставляется в проточку (отверстие) зО во фланце, Для крепления экрана по всей его окружности требуется значительное число металлических полос.

Замена закатки на контактную сварку

B этОЙ конструкции позвОляет повысить 35 ее вибраетойкость за счет более жесткого крепления деталей.

< днако такая конструкция нетехнологична и .сложна, при ее изготовлении 4р затрачивается много времени на приваривание металлических полосок по всей окружности экранов.

Цель изобретения — упрощение технологии изготовления. 45

Это достигается тем, что в предлагаемой вакуумной дугогасительной камере указанная проточка на фланце выполнена в виде кольцевой канавки, промежуточный контактный элемент выйолнен в виде кольца с разрезом из материала, упругость которого не меньше, чем у стали.

Кроме того, кольцо с разрезом выполнено из неферромагнитного материала, а крепление экрана к кольцу осуществлено 55 по боковой поверхности кольца.

На фиг. 1 изображен осевой разрез, ВДК, в которой промежуточный контак552 4 тный элемент установлен в кольцевых канавках на наружш.rx боковых поверхностях торцовых и центрального фланцев; на фиг, 2 — торцовая часть ВДК со специальными вырывами в изоляционном корпусе и торцовом экране для покаэа промежуточного контактного элемента, имеющего вид кольца с прорезью, вид сбоку; на фиг, 3 — торцовая часть осевого разреза ВДК, в которой промежуточный контактный элемент установлен в кольцевой канавке на внутренней поверхности торцового фланца;на фиг. 4 — центральная часть осевого разреза ВДК с промежуточным контактным элементом, установленным в кольцевой канавке на внугренней поверхности центрального фла>ща.

Контакты 1 закреплены в неподвижном 2 и подвижном 3 токовводах. Подвижный токоввод 3 движется без нарушения герметичности благодаря наличию сильфона 4, вакуумно-плотно соединенного как с подвижным токовводом, так и с торцовым фланцем 5.

Неподвижный токоввод вакуумно-плотно соединен с металлическим, предпочтительно медным, торцовым фланцем 6.

Трубка со штенгелем 7 для присоединения камеры к откачному агрегату может быть вакуумно-плотно закреплена в отверстии, которое выполнено или в неподви>кном токовводе 2, или в торцовом фланце.

5, или, как показано на фиг. 1, в торцовом фланце 6. После отпайки штенгель и сильфон закрываются специальной крышкой 8, которая одновременно является установочным фланцем для крепления в аппаратуре.

Изоляционный корпус ВДК, выполненный, например, из вакуумно-йлотной керамики, разделен на ряд секций 9 и 10, имеющих вид цилиндров. Число секций зависит от напряжения, при котором работает камера. Наружная поверхность секций 9 и 10 может быть как гладкой, так и ребристой, и может быть по- крыта глазурью или лаком. Диэлектрические секции 9 и 10 вакуумно-плотно соединены ме кду собой через металлическую прокладку 11, играющую роль уплотнения. Подобные уплотнения 12 и 13 проложены между цилиндрами и компенсаторами 14 и 15 температурных расширений. На фиг, 1 показано, что компенсаторы 14 и 15 имеют в сечении квадратную форму и выполнены из того же материала, что и цилиндрические секции

5 48

9 и 10. Подобная форма и материал компенсаторов являются предпочтительны. ми, но компенсаторы могут изготавливаться из любого другого материала, у которого коэффициент термического расширения (KTP) близок к КТР материала цилиндра. Такими материалами могут быть молибден, ковар и т.п., если цилиндры изготовлены из керамики 22хС.

Каждое иэ уплотнений 11-13 сое- 16 динено с наружными кольцевыми утолщениями 1 6-18, выступающими из цилиндрических секций 9 и 10 и закрывающими места соединений диэлектрика с металлическими уплотнениями, что IS снижает напряженность электрического поля в этом месте у поверхности цилиндрических секций, Желательно, чтобы наружные утолщения имели закругленную, например, овальную поверхность для еще 20 большего снижения напряженности электрического поля вне оболочки камеры.

Каждое из уплотнений 12 и 13 вакуумно-плотно соединено с торцовыми фланцами 5 и 6. Уплотнение 11 соединено с центральным фланцем 19, который таким образом оказывается изолированным от токовводов 2 и 3. Фланпы 5, 6 и 19 изготавливаются из неферромагнитного материала, предпочтительно из меди, для 30 повышения номинального тока и уменьшения собственной индуктивности камер, На внешней (см. фиг. 1 и 2) цилиндрической поверхности каждого из фланцев

5, 6 и 19 выполнены кольцевые выточ- з5 ки, расположенные на небольшом расстоянии (1-5 мм) от края фланца, обращенного внутрь ВДК. Для того, чтобы в указанные канавки можно было вставить промежуточные элементы (коль- . 40 ца)20-23, к которым прикреплены экраHbI 24-27, промежуточные элементы выполнены в виде невысоких тонкостенных колец с разрезом 28, например параллельно оси кольца. Материал колец должен 45 обладать упругостью не меньшей, чем упругость стали, Наличие в промежуточных элементах разреза 28, а также их . упругость позволяют защелкивать про- межуточные элементы 20-23 в канавках 50 на фланцах 5, 6 и 19 как своеобраз< ные браслеты. Чтобы промежуточные элементы не выпадали из канавок на фланцах, размеры канавок должны соответствовать размерам промежуточных элементов, Так, >> высота канавок должна превышать высоту промежуточных элементов предпочтительно на 0,01 — 0,1 мм, чтобыпредотвратить 2 6 опасные перемещения промежугочных элементов вдоль оси камеры при вибрациях, возникающих в процессе эксплуатации.

Желательно, чтобы внутренний диаметр каждого из промежуточных контактных элементов 20-23 был немного (например, на 3-8 мм) меньше внутреннего диаметра выточки на фланце. Укаэанная разница в диаметрах в совокупности с упрогостью разрезанного кольца обеспечивает после эащелкивания плотное прилегание любого иэ промежуточных элементов 20-23 к телу каждого иэ фланцев 5,6 и 19.

Желательно, чтобы толщина каждого из промежуточных элементов 20-23 была больше глубины канавки, например на

0,1-0,5 мм, что, во-первых, обеспечивает плотное прилегание наружной поверхности каждого из промежуточных контактных элементов к внутренней поверхности соответствующего экрана 24-27 и, во-вторых, создает зазор между экранами и фланцами. Предлагается выполнять промежуточные контактные элементы иэ материала, контактное сопротивление которого больше, а теплопроводность меньше, чем у материалафланца, Желательно, чтобы материал промежуточных элементов был неферромагнитным. Предлагаемое сочетание свойств материала, из которого нужно изготавливать каждый из промежуточных элементов 20-23, в совокупности с тесным сопрокосновением с внутренней поверхностью соответствующих экранов

24-27 существенно облегчает сварива ние указанных деталей с помощью стандартного оборудования.

Изолированный экран, укрепленный на центральном фланце 19, может состоять из двух частей 26 и 27, как показано на фиг. 1, или составлять единое целое (экран 29), как показано на фиг. 4. В зависимости от этого как центральный фланец 19, так и промежуточные элементы, установленные на нем, имеют разную форму. B обоих случаях центральный фланец имеет кольцевой выступ 30, высота которого больше его толщины в 3-10 раз, а образующая параллельна оси камеры. В том случае, когда изолированный экран состоит из двух частей 26 и 27, конструкция указанного узла зависит от соотношения диаметров экранов и центрального фланца.

Когда наружный диаметр экрана 25 меньше внутреннего диаметра отверстия во фланце 6, как показано на фиг. 3, так.

748552 8 готовления при сохранении высокой надежности крепления, 7 же как и в случае, когда наружный диаметр экрана 29 или его составных частей меньше внутреннего диаметра кольцевого выступа 30, как показано на фиг. 4, необходимо, чтобы наружный

5 диаметр каждого иа элементов 21 и 31 был меньше внешних диаметров соотг ветствующих канавок на фланцах 6 и 19 на 3-8 мм, Требования к соотношениям других размеров промежуточных элемен- 1о тов и канавок во фланцах (высота, толщина стенки элемента и глубина выточки) остаются прежними. Чтобы вставить промежуточный элемент в соответствующую канавку на внутренней поверхности 15 фланца, его сначала обжамают по .диаметру и вводят внутрь фланца, фиксируя на высоте канавки. После снятия обжимающего усилия промежуточный элемент (KQJlbBQ) расширяется до прежнего 2g размера и входит в соприкосновение с внутренней поверхностью канавки, выполненной, например, во фланце 19. Канавка, размеры которой соответствуют размерам промежуточного кольцевого 25 элемента 31, необходима для того, чтобы предотвратить его перемещение по внутренней поверхности кольцевого выступа 30. Экран 29 при сборке вставляют внутрь промежуточного элемента 31 и gg прочно прикрепляют к нему, например, с помощью контактной сварки. Таким же образом осуществляется сборка узла центрального фланца в том случае, когда изолированный экран 29 состоит из

35 отдельных частей, как показано на фиг. 1, Предложенные крепления экранов сокращают время, затрачиваемое на приварку экранов, и упрощают технологию изФор мула изобретения

1. Вакуумная дугогасительная камера, содержащая контакты, расположенные в изоляционном корпусе, с фланцами, по крайней мере один из которых выпол- . нен с проточкой, в которую вставлен промежуточный контактный элемент, к которому жестко. прикреплен экран, . о т— личающийся тем,что, сцелью упрощения технологии изготовления при сохранении высокой электрической прочности, указанная проточка на фланце выполнена в виде кольцевой канавки, промежуточный контактный элемент выполнен в виде кольца с разрезом из материала, упругость которого не меньше, чем у стали.

2. Вакуумная дугогасительная камера по и. 1, отличающаяся тем, что указанное кольцо с разрезом выполнено из неферромагнитного матери-

GJIG»

3. Вакуумная дугогасительная камера попп. 1и2, отличающаяся тем, что крепление экрана к кольцу с разрезом осуществлено по боковой поверхности кольца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 421061, кл. Н 01 Н ЗЗ/66, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

% 445082, кл. Н 01 Н 33/66, 1972.