ВЗРЫВНОЙ РАЗМЫКАТЕЛЬ ТОКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК H01H39/00 

Изобретение относится к мощным коммутирующим устройствам и может быть использовано для коммутации цепей постоянного и переменного тока в системах питания различных электрофизических установок.

Известен взрывной размыкатель, содержащий токоведущий элемент в виде шины, с одной стороны которой установлен заряд взрывчатого вещества, а с другой стороны расположена изолирующая подложка с множеством пазов. При подрыве взрывчатого вещества участки шины, находящиеся над пазами, подвергаются большему воздействию плоского фронта волны детонации, чем соседние, опирающиеся на изолятор, в результате чего происходит утоньшение и разрыв шины во многих местах /1/.

Недостатком размыкателя такого типа является ограниченное напряжение коммутации, обусловленное высокой электрической прочностью горячих продуктов взрыва и падением давления в них в процессе увеличения разрывов и охлаждения продуктов.

Известен взрывной размыкатель, содержащий трубчатый токоведущий элемент, заполненный диэлектриком, охваченный набором диэлектрических колец с различным внутренним диаметром, чередующихся между собой и охваченных изоляционным цилиндром, заряд взрывчатого вещества, расположенный на оси токоведущего элемента. В качестве диэлектрика использован парафин. Высокое напряжение коммутации обеспечивается последовательным образованием большого числа зазоров в токоведущем элементе с последующим заполнением их парафином, ускоренным продуктами взрыва /2/.

Недостатком этого размыкателя является ограниченная токонесущая способность, обусловленная отсутствием охлаждения токоведущего элемента.

Цель изобретения существенное повышение токонесущей cпособности размыкателя без ухудшения коммутационной способности.

Сущность изобретения по первому варианту заключается в том, что трубчатый токоведущий элемент, охваченный набором диэлектрических колец с различным внутренним диаметром, чередующихся между собой и охваченных изоляционным цилиндром, с зарядом взрывчатого вещества, расположенным на оси токоведущего элемента, заполнен проточным охлаждающим диэлектриком, и последовательно с ним включен дополнительный проводящий элемент, выполненный в виде круглой пластины и расположенный с торца трубчатого элемента, причем со стороны заряда взрывчатого вещества дополнительный проводящий элемент закрыт от охлаждающего диэлектрика диэлектрическим стаканом, напротив которого с другой стороны круглой пластины образована цилиндрическая полость с диэлектрическими стенками, а средняя часть круглой пластины контактирует с цилиндрическим выступом токоотвода.

Техническим результатом изобретения является повышение токонесущей способности размыкателя в десять раз без ухудшения коммутационной способности.

На фиг. 1 (1 вариант) дана конструкция предлагаемого размыкателя в разрезе.

В защитном диэлектрическом цилиндрическом кожухе 1 по его длине установлен набор чередующихся диэлектрических колец 2 и 3 большего и меньшего внутреннего диаметра. Токоведущий фланец 4 контактирует с трубчатым токоведущим элементом цилиндром 5, установленным в кожухе и заполненным охлаждающим проточным диэлектриком 6. В токоведущем цилиндре установлен диэлектрический стакан 8 и дополнительный проводящий элемент, выполненный в виде круглой пластины 9, под которым расположены два коаксиальных диэлектрических цилиндра 10 и 11 с цилиндрической плоскостью 12, образованной между ними. С токоведущим цилиндром контактирует токоведущий фланец 7, имеющий цилиндрический выступ в центральной области. На оси токоведущего цилиндра установлен стержень 13 с зарядом ВВ и капсюлем-детонатором. На фиг. 1 стрелками показаны вход и выход охлаждающей жидкости. Фланец 7 также может быть охлаждаемым. В качестве взрывчатого материала могут быть использованы такие вещества, как ТЭН и гексоген с удельной энергией взрыва до 6 кДж/г.

Токоведущий трубчатый элемент 5 и круглую пластину 9 для уменьшения тепловых омических потерь целесообразно изготавливать из хорошо проводящих металлов, таких как медь или алюминиевые сплавы, обладающие значительной пластичностью. Для организации четких разрывов токоведущие разрушаемые элементы из этих материалов следует снабжать наружными круговыми подрезами, которые являются концентраторами механических напряжений.

В качестве диэлектрического материала для проточного кожуха 1 размыкателя, набора колец 2, 3 и стакана 8 может быть использован стеклотекстолит.

Размыкатель работает следующим образом.

При подрыве с торца заряда ВВ давление детонационной волны распространяется вдоль заряда, передается через охлаждающую жидкость 6 трубчатому токоведущему элементу-цилиндру 5 (фиг. 1). Под действием этого давления происходит его кольцевой разрыв по линиям подреза между первым и вторым диэлектрическими кольцами 3 и 2, затем между вторым и третьим и т.д. При образовании первого разрыва в цилиндре 5 под действием напряжения на дуге часть тока переходит в нагрузку (на чертеже не показано), таким образом, величина тока в каждом последующем разрыве уменьшается по сравнению с предыдущим. Вследствие этого облегчаются условия дугогашения в последующих разрывах и увеличивается электрическая прочность размыкателя. После перевода всего тока в нагрузку диэлектрический стакан 8 под действием давления в объеме диэлектрической жидкости 6 разрушает дополнительный приводящий элемент 9 и образовавшийся кольцевой зазор заполняется диэлектриком стакана 8, обеспечивая необходимую электрическую прочность размыкателя. Поскольку охлаждающая жидкость 6, в частности вода, может сохранять свою высокую электрическую прочность ограниченное время, осуществляется образование разрыва в дополнительном проводящем элементе 9 от того же взрывного приводного устройства, которое применяется для цилиндра 5, но с некоторой задержкой во времени, определяемой движением стакана. Размыкание дополнительного элемента 9 происходит после полного переключения тока в нагрузку, вследствие чего существенно облегчается обеспечение высокой электрической прочности образованного зазора.

Токонесущая способность размыкателя определяется поверхностью теплосъема и сечением трубчатого токоведущего элемента 5, увеличение которого требует еще большего увеличения заряда взрывчатого вещества и упрочнения корпуса аппарата.

Сущность изобретения по второму варианту заключается в том, что трубчатый токоведущий элемент, охваченный набором диэлектрических колец с различным внутренним диаметром, чередующихся между собой и охваченных изоляционным цилиндром, с зарядом взрывчатого вещества, расположенным на оси токоведущего элемента, заполнен неподвижным диэлектриком и выполнен в виде двух или более коаксиальных трубчатых токоведущих частей, пространство между которыми заполнено проточным охлаждающим диэлектриком.

Техническим результатом при использовании изобретения является повышение токонесущей способности размыкателя без ухудшения коммутационной способности.

На фиг. 2 дана конструкция предлагаемого размыкателя в разрезе.

В изоляционном цилиндре 1 установлен набор чередующихся диэлектрических колец 2 и 3 с различным внутренним диаметром. Токоведущий фланец 4 контактирует с трубчатыми токоведущими коаксиальными частями 14, пространство между которыми заполнено проточным охлаждающим диэлектриком 6. Внутренняя полость центральной части заполнена неподвижным диэлектриком 15 с зарядом взрывчатого вещества 13 на его оси.

Размыкатель работает следующим образом.

При подрыве взрывчатого вещества 13 неподвижный диэлектрик 15 передает давление на стенки центральной части токоведущего элемента и далее через охлаждающий диэлектрик 6 на наружные части токоведущего элемента. После разрушения токоведущих частей промежутки между кольцами 3 с малым внутренним диаметром заполняются хладагентом 6 и материалом диэлектрика 15.

В качестве неподвижного диэлектрика 15 может быть использован парафин, а в качестве проточного охлаждающего диэлектрика 6 вода. В этом случае, варьируя величину объема между кольцами 3, можно добиться полного покрытия кольцевых остатков токоведущих частей парафином, что предотвращает развитие электролиза воды и обеспечивает электрическую прочность размыкателя.

Использование: изобретение относится к мощным коммутирующим устройствам для коммутации цепей постоянного и переменного тока. Сущность: размыкатель содержит трубчатый токонесущий элемент, заполненный проточным охлаждающим диэлектриком и охваченный набором диэлектрических колец с различным внутренним диаметром, чередующихся между собой и охваченных изоляционным цилиндром, и заряд взрывчатого вещества, расположенный на оси токоведущего элемента вдоль его длины. Согласно первому варианту изобретения последовательно с трубчатым токоведущим элементом включен дополнительный проводящий элемент, выполненный в виде круглой пластины, расположенный с торца трубчатого элемента и изолированный от охлаждающего диэлектрика диэлектрическим стаканом, напротив которого с другой стороны круглой пластины образована цилиндрическая полость с диэлектрическими стенками. По второму варианту изобретения трубчатый токоведущий элемент заполнен неподвижным диэлектриком и выполнен в виде двух или более коаксиальных, пространство между которыми заполнено проточным охлаждающим диэлектриком. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Взрывной размыкатель тока, содержащий трубчатый токоведущий элемент, охваченный набором диэлектрических колец с различным внутренним диаметром, чередующихся между собой и охваченных изоляционным цилиндром, заряд взрывчатого вещества, расположенный на оси токоведущего элемента, отличающийся тем, что трубчатый токоведущий элемент заполнен проточным охлаждающим диэлектриком и последовательно с ним включен дополнительный проводящий элемент, выполненный в виде круглой пластины и расположенный с торца трубчатого элемента, причем со стороны заряда взрывчатого вещества дополнительный проводящий элемент закрыт от охлаждающего диэлектрика диэлектрическим стаканом, напротив которого с другой стороны круглой пластины образована цилиндрическая полость с диэлектрическими стенками, а срединная часть круглой пластины контактирует с цилиндрическими выступом токоотвода. 2. Взрывной размыкатель тока, содержащий трубчатый токоведущий элемент, охваченный набором диэлектрических колец с различным внутренним диаметром, чередующихся между собой и охваченных изоляционным цилиндром, заряд взрывчатого вещества, расположенный на оси токоведущего элемента, отличающийся тем, что трубчатый токоведущий элемент заполнен неподвижным диэлектриком и выполнен в виде двух или более коаксиальных трубчатых токоведущих частей, пространство между которыми заполнено проточным охлаждающим диэлектриком.