Высоковольтный вакуумный переключатель

 

О П И С А Н И. Е <1,826443

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск ил

Социапистичесиин

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (5l)N. Кл.

Н 01 Н 33/66 (22) Заивлеио 30. 08. 79 (21) 2811801/24-07 с присоедииеиием заявки М—

Гааударстеенный камнтет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано, 30. 04.81,, Бюллетень 1те 16

Дата опубликования описания 10.05.81 аа делам изобретений и аткрытий (53) УДК 621. 316, . 54 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.С.Бочкарев, В.П.Буц, P.Ï.Ãîëîâà и Ю.Б.Криштеб

I с 2

4 (71) Заявитель (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВАКУУМНЫЙ ПЕРЕКЛОЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к высоковольтным вакуумным переключателям, предназначенным для коммутации электрических и радиотехнических цепей, Данный вакуумный переключатель может найти применение в стационарной передвижной и бортовой электро- и радиотехнической аппаратуре для подключения источников питания и нагрузок, для переключения антенных цепей, 10 отводов катушки высокочастотного контура, конденсаторов высоковольтных цепей, в антенно-согласующих устройствах и т. д.

Известны вакуумные переключатели

1S и вакуумные реле на переключение в металлокерамическом исполнении 11.

К недостаткам вакуумного реле на переключение в металлокерамическом исполнении относится то, что использование подвижного контакта с раздвоением на конце увеличивает путь прохождения тока, а следовательно, ведет к повьппению потерь мощности высокой частоты, идущей .на нагрев, и к повьппению собственной индуктивности, т. е. к снижению собственной резонансной частоты. Сочленение якоря с помощью установленного в него сферического элемента с подвижным контактом сложно и ненадежно, так как сферический элемент не имеет жесткой

4 фиксации в якоре. Кроме того, использование оболочки в виде двух сваренных между собой металлических частей, с одной иэ которых через промежуточные изоляционные втулки соединены высоковольттеае выводы, вызывает значительные технологические трудности при сборке и пайке укаэанных элементов.

Указанные недостатки в основном устранены в конструкции вакуумного реле Г2 .

К недостаткам данной конструкции следует отнести сложность сочленения якоря с подвижным контактом, а также наличие штенгеля для откачки, распо8264 ложенного на торцовой поверхности керамической оболочки, на которой для него специально выполнено отверстие. Это ведет к увеличению вакуумноплотных металлокерамических спаев, т. е. к снижению долговечности, усложнению конструкции и к снижению надежности работы.

Наиболее близким техническим решением по устранению этого недостатка является конструкция вакуумного переключателя f33, в которой штенгель для откачки расположен в отверстии сердечника электромагнита. Расположение штенгеля для откачки в отверстии l5 сердечника электромагнита позволило уменьшить количество вакуумноплотных металлокерамических швов на торцовой поверхности оболочки и повысить тем самым долговечность и надежность рабо- 20 ты этого реле..

Однако расположение в отверстии сердечника штенгеля привело к значительному увеличению его диаметра, а

25 следовательно, к значительному увеличению габаритов, массы и всего реле в целом. Кроме того, это привело к усложнению конструкции реле.

Цель изобретения — повышение дол30 говечности и надежности работы без увеличения массы, габаритов и без усложнения конструкции предлагаемого вакуумного переключателя.

Указанная цель достигается тем, 35 что в отличии от известных вакуумных реле на переключение, в предлагаемом вакуумном переключателе один из неподвижных контактов закреплен на штенгеле, при этом штенгель использован

40 одновременно для откачки и в качестве высоковольтного вывода заКрепленного на нем контакта.

Закрепление одного из неподвижных контактов на штенгеле позволяет совместить функции двух элементов в одном, т. е. испольэовать штенгель одновременно для откачки газов из внутренней полости оболочки и в качестве высоковольтного вывода электричес50 кой энергии.

На фиг. 1 изображен предлагаемый вакуумный переключатель, общий вид; на фиг, 2 и 3 — то же, вид сбоку (частично в разрезе); на фиг. 4 — то же, вид сверху.

Вакуумный переключатель состоит из вакуумноплотной металлокерамической оболочки, узла подвижного контак43 4 та, корпуса электромагнитной системы управления и катушки электромагнита.

Металлокерамическая оболочка включает в себя керамический корпус 1, вакуумноплотно спаянный с медными выводами в виде стержней 2 и 3, и трубчатым штенгелем 4, используемым одновременно в качестве вывода. В .нижней части корпус 1 спаян с тонкостенным переходным кольцом 5 из меди. Пайка указанных деталей к металлизированным поверхностям керамического корпуса

1 производится по боковым поверхностям с помощью твердого медносеребрянного припоя. К внутренним концам выводов 2 и 4 механически прочно прикреплены неподвижные контакты 6 и 7 пуклевочными выступами строго навстречу друг другу. Неподвижные контакты

6 и 7 расположены друг относительно друга под углом 120 . В выводе 3 имеются два диаметрально расположенных сферических углубления для шарнирной посадки на вывод 3 подвижного контакта 8 иэ молибдена. Выводы 2 и

3 выполнены наполовину их длины полыми для обеспечения пайки без разрушения оболочки из-за различных значений KTP керамики к меди, Конструк— ция охватывающих спаев 2, 3 и 4, переходного кольца 5 с керамическим корпусом 1 обеспечивает получениенадежных швов с высокой механической прочностью. Использование щтенгеля

4 одновременно в качестве штенгеля для откачки и высоковольтного вывода исключает один вакуумноплотный спай керамики с металлом, Для получения минимальной емкости между контактами и корпусом электромагнита и между контактами, внутренняя поверхность керамического корпуса выполнена конической. Ось шарнирного соединения расположена перпендикулярно продольной оси подвижного контакта 8, что позволяет наиболее оптимально сориентировать подвижный контакт между пуклевками неподвижных контактов 6 и 7.

Узел подвижного контакта включает в себя подвижный контакт 8,который пуклевочными выступами входит. в углубления на выводе 3 и защелкивается на нем при сборке эа счет упругих свойств материала подвижного контакта. Такое шарнирное соединение типа

"защелки обеспечивает простоту сборки, достаточно надежное сцепление подвижного контакта 8 с выводом 3 и

826443 свободное вращение подвижного контакта на выводе 3. В отверстия ушек подвижного контакта 8 входит ось 9,которая выполнена из изоляционного материала, например, из стекла или ис- кусственного минерала, и выполняет одновременно роль оси вращения подвижного контакта и изолятора высоковольтной цепи контактов от низковольтной цепи управления. Ось 9 эакрепле- 10 на в якоре 10, который имеет на одном конце изогнутую под углом часть для сочленения с возвратной пружиной

11.

Корпус электромагнитной системы 15 управления состоит из корпуса 12 электромагнита, спаянного с основанием

13 из магнитомягкого металла, которое в свою очередь вакуумноплотно спаяно с сердечником 14,из магнитомягкого gp металла и шайбой 15. На корпусе 12 выполнена резьба, служащая для крепления переключателя на рабочем шесте.

Шайба 15 выполняет роль разделителя среды атмосферы и вакуума и выполнена из диамагнитного материала для исключения шунтирования силовых линий магнитного поля. На основании

13 закреплена таблетка газопоглотителя 16, служащая для сохранения и поддержания рабочего давления внутри переключателя в течение заданного срока службы.

Катушка электромагнита состоит из каркаса 17 катушки, расположенной

35 на нем .обмотки 18, изоляционного цилиндра 19 и изолятора 20 с выводами

21, которые собраны в корпусе 22 ка-. тушки из магнитомягкого металла и жестко скреплены между собой, например, с помощью эпоксидного клея. К выводам 21 подпаяны концы намоточного провода обмотки 18. Наружные концы выводов 21 служат для подпайки в схеме проводников от источника питания обмотки управления.

При сборке подвижный контакт 8 располагается в зазоре между неподвижными контактами 6 и 7 и сочленяется шарнирно с выводом 3. Затем на изогнутую часть якоря 10 одевается возвратная пружина .11, для чегоу нее на конце имеется паз. Пружина 11 имеет 0 -образную форму для обеспеSS чения ее высокой циклической износостойкости. На собранную с узлом подвижного контакта металлокерамическую оболочку устанавливается корпус электромагнита, и они соединяются между собой вакуумноплотно с помощью сварки ° По завершению вакуумно-технологической обработки в зазор между сердечником 14 и корпусом 12 устанавливается катушка электромагнита и закрепляется с помощью винта 23, входящего в реэьбовое отверстие сердечника 14.

Крепление переключателя в аппаратуре обеспечейо наличием резьбы на корпусе 12, двух крепежных гаек 24 и шайбы 25. Для подсоединения вывода 3 к схеме служит лепесток 26, механически прочно спаянный со штенгелем 4.

Из внутреннего объема переключателя через вывод-штенгель 4 откачивают воздух и газы, выделяющиеся в процессе вакуумно-технологической обработки.

По окончании ее вывод-штенгель вакуумноплотно пережимается с обеспечением при этом диффузионной сварки места пережима, а затем устанавливается защитный колпачок 27, 1

Для повышения электрической прочности внешняя поверхность керамического корпуса, а также места пайки выводов и переходного кольца, покрыты кремнийорганическим лаком.

Переключатель работает следующим образом.

Контактная система переключателя состоит из двух неподвижных и одного подвижного контактов, размещенных с определенным зазором относительно друг друга внутри металлокерамической оболочки, в объеме которой создан высокий вакуум, служащий рабочим диэлектриком переключателя. Переключение подвижного контакта на нормально-разомкнутый контакт обеспечивается благодаря применению в конструкции электромагнитной системы управления. При отсутствии напряжения на обмотке управления электромагнита пружина 11 отжимает якорь !О электромагнита от сердечника 14. Якорь 10 подвижно связанный.через ось 9 с подвижным контактом 8, прижимает при этом подвижный контакт 8 к неподвижному контакту 6. При подаче напряжения питания на обмотку управления под действием созданного ею магнитного поля якорь 10 электромагнита, перекатываясь по линии опоры на основании

13, притягивается к сердечнику 14 и сжимает при этом возвратную пружину

ll. Так как якорь 10 через ось 9 вращения соединен с подвижным контактом

826443

Формула изобретения

- 8, то якорь заставляет перемещаться подвижный контакт в направлении замыкания со вторым неподвижным контактом. После снятия напряжения питания с обмотки управления возвратная пружина 11 отжимает якорь 10 и возвращает тем самым подвижный контакт 8 в первоначальное положение °

Совмещение штенгеля с выводом неподвижного контакта (функций двух !о элементов в одном) позволяет уменьшить количество вакуумноплотных швов металла с керамикой, следствием чего является снижение проникновения газов из атмосферы внутрь оболочки и увели- !5 чение за счет этого надежности и долговечности работы переключателя. Кроме того, при этом упрощается конструкция переключателя, снижается расход металла, припоя и. трудоемкость изго- го товления, что в совокупности снижает стоимость его изготовления. Покрытие поверхностн керамического корпуса и местпайки его с металлическими деталями кремнийорганическим лаком позволя- >> ет повысить электропрочность без увеличения габаритов переключателя.

Высоковольтный вакуумный переключатель, содержащий расположенные в вакуумированной оболочке неподвижные контакты и средний подвижный контакт, расположенные на торцовой поверхности оболочки выводы, электромагнитную систему управления клапанного типа и штенгель для откачки, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения долговечности и надежности работы, снижения стоимости изготовления без увеличения массы и габаритов, один из контактов закреплен на штенгеле-, при этом штенгель использован одновременно в качестве высоковольтного вывода закрепленного на нем контакта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3238324, кл, 20087, 1966.

2, Патент США У 3296568, кл. 33514, 1967.

3. Патент США - 3443046, кл. 200144, !969.

826443

Составитель В.Попова.

Редактор Е.Папп Техред Е.Гаврилешко Корректор В.Синицкая

Закаэ 2525 73 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д 4/5

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