Жидкостный коммутатор

Жидкостный коммутатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИС

ИЗОВРЕтКНИЯ

И АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (щ832613 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 020779 (21) 2787159/24-07 с присоединением заявки ¹ (51)м. кл

Н 01 Н 29/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.0581. Бюллетень 89 (53) УДК 621. 316. .546. 3 (088.8) Дата опубликования описания 230581

В 2 у

В.И.Шекриладзе, M.Â.×õeèäçe и В.-С.С.За ецкас,„ ! г !, - з, . р

l м . : ... /, Всесоюзный научно-исследовательский институт= автоматиз ации средств метрологии (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (5 4 ) ЖИДКОСТЖ1Я КОММУТАТОР

Изобретение относится к электротехнике и метрологии и может найти применение в образцовых приборах точного приборостроения, в которых уровень помех коммутирующих контактов должен быть минимальным, а их численный уровень для образцового коммутационного контакта не должен превышать 10 7 В.

Известные коммутационные контакты всех типов реле, не имеющие ртутносмоченную, основу в зоне коммутации, не пригодны для коммутации малых напряжений. Для получения:надежного переключающего контакта при малых нап-1з ряжениях и токе, необходимо его ртутно-смоченное исполнение. Это усложняет условия эксплуатации, вызывая снижение класса точности, а в устройствах автоматики, работающих при критических технологических режимах, исключает их применение.. Bce приборы, имеющие переключающие контакты в измерительных целях малого напряжения и. тока, требуют зачистку контактов для уничтожения периодически возникающих пленок. При жидкометаллических контактах замыкание контакта происходит под пленкой и она не мешает контактированию.

ЗО

Известны жидкометаллические.контакты, содержащие твердометаллическую основу,смочейную жидким металлом, пред-. назначенные для работы"в герметизированных устройствах в инертной или восстановительной среде (1).

Недостатком известных жидкометаллических контактов является их непригодность для коммутации малых напряжений порядка 10 + — 10 7 В, вследствие того, что они выполнены из неоднородного материала, а сами коммутирующие контакты находятся в зоне воздействия электрических, магнитных, тепловйх полей и механических нагрузок на переключающие контакты, что меняет их структуру, т.е. механическую однородность. Кроме этого, они также подвергаются и другим импульсным помехам от систем управления и поэтому не могут удовлетворить требования по уровню контактных электродвижущих сил, шумов и устойчивости переходного сопротивления коммутирующих контактов.

Наиболее близким к предлагаемому является жидкостный коммутатор,содержащий герметизированный баллон с поставленными в нем перпендикулярно ггро « дольной оси баллона и направленными в одну сторону контактными электродами, 832613 контактные поверхности которых йокрыты платиной и смочены ртутью и ртутной каплей, легированной металлом и ра=мещенной с возможностью перемещения по продольной оси баллона и силовой привод (21 . .5

Однако такой коммутатор не приго ден для коммутации токов и напряжений до10 -10 В.

Цель изобретения — повышение надежности коммутации малых токов и нап-, t0 ряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в жидкометаллический коммутатор, содержащий герметизированный баллон с установленными в нем перпендикулярно продольный оси баллона и направ" 15 ленными в одну сторону контактными электродами, контактные поверхности которых покрыты платиной и смочены ртутью,и ртутной каплей,легирован- ной мет аллом и р аз меще H ной с воз мож-, рО ностью перемещения по продольной оси баллона и силовой привод, введены другие контактные электроды, металлическая сетка и электропроводные трубки,другие контактные электроды также установлены перпендикулярно пфодольноР оси баллона и направлены в противоположную сторону от укаэанных контактных электродов друг напротив друга и нейтрализующие контактные электроды, установленные между указан- 30 ными парами и направленные в одну сторону, металлическая сетка экранирует баллон в области расположения всех контактных электродов, электроповодные трубки установлены s торцах баллона и соединены с силовым приводом, п) ичем нейтрализирующие ,контактные электроды, металлическая сетка и электропроводные трубки электрически соединены между собой, а сило-фО вой привод. выполнен в виде гидропривода.

В жидкостном коммутаторе ртутная капля может быть легирована золотом, все контактные поверхности электродов 45 покрыты ртутной амальгамой, легированной золотом, все контактные .поверх.ности контактных электродов могут быть покрыты слоем золота по платийе, в качестве. рабочей жидкости гидроприво- О да может быть выбран ацетон, в качест ве гидропривода может быть использована электроосмотическая ячейка, электроприводные трубки могут быть выполнены из материала с высокой теплопроводностью и малой растворимостью в рабочей жидкости гидропривода.

На чертеже изображен коммутатор для коммутации малых напряжений, общий вид в разрезе плоскости контактирования. 60

Коммутатор содержит баллон 1 и узел для коммутации измерительных цепей, состоящий из неподвижных контактных электродов, построенных на базе однородной твердометаллической основы Я

2 и нанесенной на твердометаллическую ,основу ртутной амальгамы 3. Сами контакты относительно друг друга расположены по прямой линии, что обеспечивает минимум наводок.

Контактные поверхности покрыты платиной и поэтому имеют незначительную растворимость в жидком металле.

Надежную адгезию с амальгамой обеспечивает тонкий слой золота, нанесенный на контактные поверхности. .амальгама 3 легирована золотом. Это обеспечивает однородность характеристик неподвижных контактов для ,измерительных цепей. Для замыкания неподвижных контактов служит подвижный жидкометаллический контакт 4 в виде капли. ртути, которая обладает большим поверхностным натяжением, что обеспечивает хорошие динамические характеристики жидкометаллического контакта.

В качестве примеси к ней предпочтительно применение золота.Это снижает сопротивление ртути, улучшает ее подвижность и стабилизирует электрические и другие технические характеристики жидкометаллической среды.

Все это обеспечивает полное смачивание и, как результат, предельно низкое и стабильное значение сопротивления перехода жидкий металл — твердое тело и минимальные контактные электродвижущие силы для узла коммутации измерительных цепей. узел нейтрализации, состоит из неподвижных нейтрализующих подконтактных электродов 5, которые служат для отвода заряда и нейтрализации подвижного конt такта 4. Нейтрализация обеспечивается соединением с землей нейтрализующих контактов. Нейтрализующие контакты, построенные на базе однородной твердометаллической основы, имеют нанесенную на твердометаллическую основу амаль .аму и расположены по обеим сторонам от пар контактных электродов.

Неподвижные жидкометаллические контакты (как коммутирующие, так и нейтрализующие) герметически закреплены в баллоне .1, изготовленном из непроводящего материала, который заполняется несущей жидкостью б, при которой происходит передвижение жидкометапли" ческого контакта 4. Перемещение несущей жидкости происходит от гидропривода, например от электроосмотической ячейки (на чертеже не показана). Использование электроосмотической ячейки в качестве гидропривода обеспечивает простоту управления и изготовления,. небольшие габариты, малую инерционность несущей жидкости из-за большого гидравлического внутреннего .сопротивления, контакты поверхности контактов, находящихся внутри баллона, покрыты амальгамой (жидким металлом) 3, количество которой достаточно для .безударного образования

8326 13

Развитие предлагаемого типа уст-. ройств.повышает точность и надежность образцовых эталонных средств измерения, что улучшает точность информационно-измерительных систем на

65 надежного контакта со скользящим в канале подвижным жидкометаллическим контактом 4.

Гидравлическое управление несущей жидкостью и, соответственно, коммутации подвижным жидкометаллическим контактом позволяет удалить силовой привод от коммутационного поля измерительных жидкометаллических контактов, чем можно избавиться от импульсных помех, создаваемых этим приводом.

Выравнивание температур находящихся в рабочей трубке несущей жидкости и неподвижных контактов обеспечивается электроприводными отрезками трубок

7,обладающих большой теплопроводностью и расположенными с обоих концов баллона 1.

Для уменьшения внешних помех вся коммутационная зона баллона заэкранирована металлической сеткой 8, расположенной снаружи и соединенной с 20 нейтрализующими контактами электродами и землей.

Работа устройства для коммутации малых напряжений заключается в следующем. 25

Замыкание измерительного неподвижного жидкометаллического контакта осуществляется перемещением жидкометаллического подвижного контакта .по баллону по направлению перепадов давления образуемого гидравлическим приводом и прикладываемого к подвижному контакту 4 посредством несущей жидкости б. После размыкания измерительной цепи жчдкометаллический подвижный контакт получает заряд, который при соприкосновении жидкометаллического подви>:;ного контакта с нейт рализующим контактом полностью снимается путем отвода его в землю. После этой операции устройство готово 4О для коммутации следующей измеритель- . ной цепи.

Для сведения к минимуму значений термоэдс необходимо выравнивание температуры всего коммутационного 45 узла для измерительных цепей с внешней температурой.

Выравнивание происходит следующим образом..

Давлением от гидропривода прогоняют несущую жидкость б через электроприводные трубки, обладающие большой теплоемкостью.Ее внутренняя поверхность смывается несущей жидкостью, также имеющей большую теплоемкость, . а по наружной поверхности она соприкасается с окружающей атмосферой и выравнивающий поток идет через эти трубки, несущие жидкость к подвижным и неподвижным контактам, СО несколько порядков. Кроме того, на базе устройств для коммутации малых напряжений можно создать более надежные и высокоточные измерительные устройства.

Формула изобретения

1. Жидкостный коммутатор, содержащий герметизированный баллон с ус тановленными в нем перпендикулярно продольный оси баллона и направленными в одну сторону контактными электродами, контактные поверхности которых покрыты платиной и смочены ртутью и ртутной каплей, легированной металлом и размещенной с возможностью перемещения по продольной оси баллона, и силовой привод, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности коммутации малых токов и напряжений, в него введены другие контактные электроды, металлическая сетка и электроприводные трубки, другие контактные электроды также установлены перпендикулярно продольной оси баллона и направлены в противоположную от укаэанных контактных электродов сторону, так что ;образуются пары контактных электродов друг напротив друга и нейтрализующие контактные электроды, установленные между указанными .парами и направленные в одну сторону металлическая сетка экранирует баллон в области расположения всех контактных электродов, электропроводные трубки установлены в торцах баллона и соединены с силовым приводом, причем нейтрализующие контактные электроды, металлическая сетка и электроприводные трубки электрически соединены между собой,а силовой привод выполнен в виде гидропривода.

2. Коммутатор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что ртутная капля легирована золотом.

3. Коммутатор по п. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что все контактные поверхности электродов покрыты ртутной амальгамой, легированной золотом.

4. Коммутатор по пп. 1 — 3, о тл и ч а ю шийся тем, что все контактные поверхности контактных электродов покрыты слоем золота по платине..

5. Коммутатор по пп, 1 — 4, о т л и ч а ю шийся тем, что в качеетве рабочей жидкости гидропривода выбран ацетон. .. б. Коммутатор по пп. 1 — 5, о т ч а ю шийся тем, что в качестве гидропривода использована электроосмотическая .ячейка.

7. Коммутатор по п. 1 — б, о т л и ч а ю шийся тем, что электропроводные трубки выполнены из материала с высокой теплопроводностью и малой растворимостью в рабочей жидкости гидропривода.

832613 бб гидроидодд

7 f Э 3 2

Составитель A.Ïó÷êoâ

Редактор А.Шандор Техред М. Голинка Корректор Г.Назарова

Заказ 3646/65 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

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

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зарецкас В-С.С. и Рагульскене В.Л. Ртутные коммутирующие элементы для устройств автоматики. М., Энергия, 1971, с. 30-35.

2. Там же, с. 21-28, рис. 2,3 (прототип),