Жидкометаллический замыкатель

Жидкометаллический замыкатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЗАМЫКАТЕЛЬ , содержащий разделеннвш изолятором центральный электрод и охватывающий его наружный электрод, полость которого разделена на.две части эластичной диафрагмой, нижняя часть заполнена жидкостью,, в которой расположёны взрывные электроды, а верхняя часть заполнена жидким металлом и в-ней расположены подвиж ньй кольцевой контакт, состоящий из клнновьп вкладышей, и поршень с толкателями , установленный над цент .ральным электродом с возможностью возвратно-поступательного перемещения , о тличаю. щийся тем, что, с целью повьшения надежности работы, он снабжен кольцом из эластичного материала, дополнительным кольцевым контактом, возвратной пружиной , и дополнительной замкнутой эластичной диафрагмой полостью, заполненной жидкостью и с расположенными в ней взрывными электродами и установленной на центральном электроде так, что взаимодействует через диафрагму с поршнем, дополнительный кольцевой контакт вьтолнен аналогично первому и установлен с зазором на внутренней поверхности наружного W электрода с возможностью радиального перемещения, при этом в указанный зазор залит жидкий металл, подвижный кольцевой контакт охватывает центральный электрод, его вкладьши стянуты указанным кольцом и жестко связаны с толкателями и возвратной пру .жиной..

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SU 107265 д11 4 Н 01 Н 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Х ". !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3451 359/24-07 (22) 11. 06. 82 (46) 15,05.89. Бюл. У 18 (72) Г.А.Баранов, Б.Г..Карасев и В.Н.Скрипунов (53) 621.316.542 .9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 442522, кл. Н 01 h 29/02, 1975.

Авторское свидетельство СССР

11 436405, кл. Н 01 Н 39/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

В 780722, кл.. Н 01 Н 29/00, 1980. (54)(57) ЖИДКОИЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЗАМЫКАТЕЛЬ, содержащий разделеннйе изолятором центральный электрод и охватывающий его наружный электрод, полость которого разделена на две части эластичной диафрагмой, нижняя часть заполнена жидкостью, в которой расположены взрывные электроды, а верхняя часть заполнена жидким металлом и в.ней расположены подвижный кольцевой контакт, состоящий из клиновых вкладьппей, и поршень с толкателями, установленный над центИзобретение относится к коммутации электрических цепей и может быть использовано в электрических аппаратах с подвижным жидкометаллическим

/ контах том.

Известны жидкометаллические замыкатели, содержащие твердометалличес- . кие контакты, коммутируемые жидким металлом, перемещаемым энергией электровзрыва в жидкости, Недостатком их является кратко.временность замкнутого состояния кон2 ральным электродом с возможностью возвратно-по ступательного перемещения, о тличающийся тем; что, с целью повьппения надежности работы, он снабжен кольцом из эластичного материала, дополнительным кольцевым контактом, возвратной пружиной.и дополнительной замкнутой эластичной диафрагмой полостью, saполненной жидкостью и с расположенными в ней взрывными электродами и установленной на центральном электроде так, что взаимодействует через диафрагму с поршнем, дополнительный кольцевой контакт выполнен аналогично первому и установлен- с зазором на внутренней поверхности наружного электрода с возможностью радиального перемещения, при этом в указанный зазор залит жидкий металл, подвижный кольцевой контакт охватывает центральный электрод, его вкладьнпи стянуты указанным кольцом и жестко свя" заны с толкателями и возвратной пружиной. тактов, так как жидкий металл под действием силы тяжести вытекает из межэлектродного промежутка.

Наиболее близким по технической,сущности и достигаемому результату к изобретению является жидкометаллический замыкатель, содержащий разделенные изолятором центральный электрод и охватывающий его наружный электрод, полость которого разделена на две части эластичной диафрагмой, нижняя часть заполнена жидкостью, в!

072659 которой расположены взрывные электроды, а верхняя часть заполнена жидким металлом и в ней расположены подвижный кольцевой контакт, состоя.щий из клиновых вкладышей, и поршень с толкателями, установленный над центральным электродом с возможностью возвратно-поступательного перемещения.

Такая конструкция имеет следующие недостатки: электродинамические силы коммутируемого тока стремятся вытолкнуть вкладыши из межконтактного зазора, что ограничивает величину коммутируемого тока, требует повышения заклинивающего эффекта вкладышей и снижает надежность коммутации; дополнительный привод используется только на прямое преодоление эаклинивающего эффекта, что связано с увеличением его мощности; жесткая конструкция наружного контакта повышает требования к точности изготовления, сборки и соосности вкладышей и контактной, системы в целом и снижает надежность контактирования..

Цель изобретения — повышение надежности работы замыкателя, Это достигается тем, что известный жидкометаллический замыкатель снабжен кольцом из эластичного материала, дополнительным кольцевым контактом, возвратной пружиной и дополнительной замкнутой эластичной диафрагмой полостью, заполненной жидкостью и с расположенными в ней взрывными электродами и установленной на центральном электроде так, . что взаимодействует через диафрагму с поршнем, дополнительный кольцевой контакт выполнен аналогично первому, и установлен с зазором на внутренней поверхности наружного электрода с возможностью радиального перемещения, при этом в указанный зазор залит жидкий металл, подвижный кольцевой контакт охватывает центральный электрод, его вкладыши стянуты указанным кольцом и жестко связаны с толкателями и возвратной пружиной.

На фиг. 1 изображен замыкатель в незамкнутом состоянии, общий вид; на фиг. 2 — то же, в замкнутом состоянии»

Жидкометаллический замыкатель содержит центральный электрод 1 и на— ружный электрод 2, разделенные изолятором 3. Центральный электрод 1 охватывает подвижный кольцевой контакт, выполненный из отдельных цент/ ральных вкладышей 4, стянутых элас5 тичным кольцом 5. С помощью пружин 6 вкладыши 4 подпружинены к тягам 7, на которые опирается поршень 8. Поршень 8 подпружинен с помощью пружины 9 к эластичной диафрагме 10 отделяющей его от полости 11 с жидкостью, в которую погружены разрядные электроды 12. Наружный электрод 2 содержит кольцевой контакт, выполненный из вкладышей 13 с выступами

14, подвижных в радиальном направлении. Зазор 15 между вкладышами 13 и наружным электродом 2 заполнен жидким металлом. Во вкладышах 13 выполнена полость 16, в которой с за20 зором расположена головка 17 винта

18. Напротив выступов 14 находятся выступы 19 на наружном электроде 2.

В полости электрода 2 расположена эластичная диафрагма 20, на которую

25 залит слой жидкого металла 21. Под диафрагмой 20 находится полость 22 с жидкостью, в.которую погружены разрядные электроды 23.

Замыкатель работает следующим об30 р„,м

В исходном положении замыкатель показан на фиг. !. Для замыкания цепи сначала поворачивают винт 18 и перемещают его в радиальном направ35 лении к вкладышам 13. Головка винта

18 упирается во вкладыши 13 и перемещает их в радиальном направлении до упора выступов 14 в выступы 19.

В этом положении вкладыши 13 жестко

40 закреплены в наружном электроде 2.

Затем от емкостного накопителя энергии осуществляют электрический разряд в жидкости {воде) между разрядными электродами 12 и 23. Под дейст45 вием импульсного давления перемещают жидкий металл 21 вверх и осуществляют начало коммутации тока между электродами 1 и 2. Жидкий металл 21 частично попадает в конусный зазор между электродом 1 и вкладышами 13 и смачивает их контактные поверхности, Одновременно начинает двигаться

» вниз и поршень 8, перемещая через тяги 7 центральные вкладыши 4. Вкла55 дыши 4 двигаются вниз до тех пор, пока не произойдет их заклинивание между электродом 1 и вкладышем 13.

В этом положении электрическая цепь между электродами l и 2 оказывается

1072659 е замкнутой. После окончания процесса взрыва в полостях 11 и 22 жидкий меI талл стекает вниз и возвращается в исходное положение, а поршень 8 вместе с тягами 7 с помощью пружины 9 поднимается вверх до диафрагмы 10. Замкнутое состояние эамыкателя показано на фиг. 2 и сохраняется сколь угодно долго.

Для размыкания устройства поворачивают винт IS в другую сторону и освобождают вкладыши 13 от упора в головку 17. При дальнейшем вращении винта с помощью головки 17 перемеща- ют вкладыши 13 в радиальном направлении от электрода 1. Конусный зазор между электродами l и вкладышами 13 увеличивается, вкладыши 4 освобождаются и с помощью пружин 6 подтягиваются вверх до упора в тяги 7. Замыкатель возвращается в исходное положение, показанное на фиг. 1.

Выполнение наружного кольца иэ вкладышей, подвижных в радиальном положении, позволяет быстро снимать контактное нажатие, что способству-. ет возврату центральных вкладышей в исходное положение. Причем силы, возвращающие центральные вкладыши (силы пружин), постоянно приложены к вкладышам и прижимают их к толкателям в исходном положении.

В описанной конструкции ускоряемая подвижная система состоит из вкладышей, тяги и поршня. Поршень воспринимает силовое воздействие импульсного, привода, Однако он обладает большой площадью, испытывает наибольшее аэродинамическое сопротивление движению и быстрее тормозится.

Вкладыши имеют меньшее аэродинамическое сопротивление, поэтому они отрываются от тяг, связанных с поршнем, и движутся по инерции в межэлектродный зазор. Такое положение позволяет наиболее эффективно использовать энергию импульсного привода для ускорения вкладышей. Кроме того, каждый вкладыш подпружинен к соответствующей тяге и получает ускорение, обусловленное его массой и независимое от соседних вкладышей.

Это расширяет коммутационные возможности замыкателя .благодаря, например, выполнению вкладышей разных по массе (из разных материалов), что позволяет производить коммутацию по-.

20 ,25

55 следовательно, т. е. вкладышами в зависимости от их массы и скорости движения. Это повышает быстродействие замыкателя и позволяет согласовать скорость роста плотности тока в контакте со скоростью нарастания. коммутируемого тока.

Система самоустанавливающихся

1 вкладышей обеспечивает более полное использование твердых контактных поверхностей, а возможность снятия контактных усилий — испольэовать электродинамические силы коммутируемого тока, которые направлены вниз и усиливают эаклинивание центральных вкладышей, и жидкий металл, подаваемый с противоположной стороны.

Такая конструктивная схема позволяет выбрать оптимальные контактные и силовые соотношения по отдельности для твердых вкладышей и жидкого металла и выбрать для каждого из ннх соответствующий привод.

Подвижная система вкладышей позволяет огрегулировать межконтактный зазор под каждый центральный вкладыш, что снижает требования к точности изготовления вкладышей и сборке. Отпадает также необходимость в мощном приводе для выбивания центральных вкладышей и межконтактного зазора. Это все сокращает расходы по эксплуатации замыкателя °

В описанной конструкции жидкий металл используется для повышения быстродействия (в случае применения, например, металла с небольшим удельным весом — сплав Na-К) и для периодического смачивания твердых контактных поверхностей.

Применение в качестве импульсного привода электрического разряда в жидкости разгружает замыкатель от больших статических нагрузок, позволяет использовать ударные явления и выполнить конструкцию более компактной.

Для прижатия центральных вкладышей 4 к электроду 1 служит эластичное кольцо 5, которое обеспечивает также и осевое смещение соседних вкладышей относительно друг друга, что снижает требования к синхронности,их перемещения, сборки и точности установки в межэлектродном зазоре.

Для удержания жидкого металла в зазоре 15 между вкладышами 13 и кор1072659

Составитель

Техред М.Ходанич

Редактор Л. Письман

Корректор Н.Король

Заказ 2773

Тираж 694

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат 1Патент", r.Óàãîðîä, ул. Гагарина,101 пусом применяются традиционные уплотнения, (на ч ертеже не показаны),, Таким образом, предложенный замы катель обладает более надежной конструкцией