ВЗРЫВНОЙ РАЗМЫКАТЕЛЬ ТОКА Российский патент 1995 года по МПК H01H39/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутационной высоковольтной технике, и может быть использовано в устройствах для получения высоковольтных импульсов, выполненных в виде индуктивных накопителей энергии с размыкателями тока.

Известны размыкатели тока, представляющие собой тонкие проводники типа фольги или проволочек, принцип действия которых основан на их быстром электрическом взрыве [1] Недостатком таких размыкателей является неопределенность момента их размыкания, или, что то же самое, неуправляемость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является взрывной размыкатель тока [2] содержащий два соосных торцовых электрода, электрически разделенных изолятором, а также цилиндрический заряд взрывчатого вещества, который расположен в зазоре между электродами так, чтобы по периметру заряда имелась кольцевая полость, ограниченная по внешней окружности изолятором, по внутренней окружности зарядом, по торцам торцовыми поверхностями электродов.

В фазе проводимости между электродами в кольцевой полости зажигается разряд, обычно дуговой. В нужный момент времени инициируют взрыв заряда. При своем расширении продукты взрыва заряда движутся в сторону дуги и гасят ее.

Недостатком такого размыкателя является возможность развития различных гидродинамических неустойчивостей в движении продуктов взрыва (основное значение имеет неустойчивость Рэлея-Тейлора), приводящих к искривлению фронта продуктов взрыва и дальнейшему перемешиванию их с плазмой дуги, что затягивает время размыкания. Это приводит к недобору напряжения и затягиванию фронта импульса на выходе высоковольтных устройств с индуктивным накопителем энергии.

Техническая задача состоит в уменьшении времени размыкания.

Техническим результатом предлагаемого решения является уменьшение времени размыкания за счет подавления неустойчивости Рэлея-Тейлора.

Этот технический результат достигается тем, что взрывной размыкатель тока, содержащий два соосных торцовых электрода, электрически разделенных изолятором, а также цилиндрический заряд взрывчатого вещества, который расположен в зазоре между электродами так, чтобы по периметру заряда имелась кольцевая полость, ограниченная по внешней окружности изолятором, по внутренней окружности зарядом, по торцам торцовыми поверхностями электродов, дополнительно содержит в кольцевой полости диэлектрическую шайбу, размещенную соосно заряду и имеющую внешний диаметр, меньший внешнего диаметра кольцевой полости, внутренний диаметр, больший внешнего диаметра заряда, а в торцах обоих электродов выполнены цилиндрические выборки диаметром, равным внешнему диаметру шайбы, в которые впрессованы дополнительные изоляторы, имеющие уступы диаметром, равным внутреннему диаметру шайбы, в которых крепится эта шайба.

Наличие диэлектрической шайбы как твердой и азимутально симметричной преграды на пути расширяющегося фронта продукты взрыва выравнивает фронт по своему внутреннему диаметру, чем подавляет неустойчивость Рэлея-Тейлора и уменьшает время размыкания. Применение стабилизирующих шайб во взрывных размыкателях тока не известно.

На чертеже показан предлагаемый взрывной размыкатель тока в разрезе.

Взрывной размыкатель тока содержит два торцовых электрода 1, 2, расположенных напротив друг друга и электрически разделенных изолятором 3. Между электродами 1, 2 находится цилиндрический заряд 4 взрывчатого вещества. В кольцевой полости размещена диэлектрическая шайба 5. В электродах сделаны цилиндрические выборки, в которые впрессованы дополнительные изоляторы 6, 7, имеющие уступы для фиксации шайбы 5.

Рекомендуемые материалы: электроды 1, 2 медь, сталь, ковар, изолятор 3 керамика, стекло, заряд 4 взрывчатого вещества ТЭН, гексоген, октоген, диэлектрическая шайба 5 фторопласт, капролон, дополнительные изоляторы 6, 7 керамика.

Взрывной размыкатель тока работает следующим образом.

В фазе проводимости между электродами 1, 2 зажигается дуговой разряд. В нужный момент времени инициируется взрыв заряда 4, продукты взрыва начинают двигаться в сторону дуги. Продукты взрыва, достигая диэлектрической шайбы 5, срезают ее в уступах дополнительных изоляторов 5, 7. Далее дуга гасится, фактически, продуктами разрушения шайбы 5.

Дополнительное преимущество предлагаемого взрывного размыкателя тока над известным размыкателем заключается в том, что заряд экранирован шайбой от объема, где горит дуговой разряд, что предохраняет размыкатель от несанкционированного срабатывания путем воздействия продуктов горения дуги на заряд. Этим повышается и безопасность его использования.

Использование: для получения высоковольтных импульсов в устройствах, выполненных в виде индуктивных накопителей энергии с размыкателями тока. Сущность: в торцах электродов, между которыми зажигается дуговой разряд, выполнены цилиндрические выборки, в которые впрессованы изоляторы с уступами, в которых крепится диэлектрическая шайба, установленная соосно заряду взрывчатого вещества.Внутренний диаметр шайбы больше внешнего диаметра заряда. Продукты взрыва срезают шайбу в уступах изоляторов. Техническим результатом является уменьшение времени размыкания за счет подавления неустойчивости Гэлея-Тейлора. 1 ил.

ВЗРЫВНОЙ РАЗМЫКАТЕЛЬ ТОКА, содержащий два соосных торцевых электрода, электрически разделенных изолятором, а также цилиндрический заряд взрывчатого вещества, который расположен в зазоре между электродами так, чтобы по периметру заряда имелась кольцевая полость, ограниченная по внешней окружности изолятором, по внутренней окружности зарядом, по торцам торцевыми поверхностями электродов, и отличающийся тем, что в кольцевой полости соосно с зарядом размещена диэлектрическая шайба, имеющая внешний диаметр меньший внешнего диаметра кольцевой полости, внутренний диаметр больший внешнего диаметра заряда, а в торцах обоих электродов выполнены цилиндрические выборки диаметром, равным внешнему диаметру шайбы, в которые впрессованы дополнительные изоляторы, имеющие уступы диаметром, равным внутреннему диаметру шайбы, в которых крепится эта шайба.