ВАКУУМНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА Российский патент 2000 года по МПК H01H33/66 H01B3/12 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к силовому коммутационному оборудованию, и предназначено для использования в конструкциях вакуумных выключателей и контакторов различных классов напряжения.

Известна вакуумная дугогасительная камера, содержащая контактную систему, керамический изоляционный корпус и сваренные с последним диффузионной сваркой металлические манжеты [1].

Недостатками данной дугогасительной камеры являются высокая стоимость и сложность диффузионной сварки, проводимой при высоком давлении (1,4-1,6 кгс/мм²), что резко сокращает круг возможных потребителей соответствующей электротехнической продукции.

Известна вакуумная дугогасительная камера, содержащая контактную систему с подвижным и неподвижным контактами, сильфон, соединенный с подвижным контактом и с керамическим изоляционным корпусом, выполненным с возможностью вакуумплотной пайки к нему металлических деталей [2].

Недостатками этой дугогасительной камеры являются невозможность пайки деталей из титана, высокая стоимость и сложность металлизации изоляционного корпуса, который изготавливается из алюмооксидной керамики на основе окиси алюминия (Al₂O₃) и окиси кремния (SiO₂). Процесс ее металлизации производится в несколько этапов (покрытие и вжигание Mn-Mo пасты, затем никелирование и снова вжигание).

Сложность указанного процесса снижает производительность соответствующего производства, а высокая стоимость сужает круг возможных потребителей электротехнической продукции. Кроме того, форма контактов этого устройства не является оптимальной.

Технической задачей изобретения является создание конструкции более дешевой и технологичной вакуумной дугогасительной камеры с одновременным повышением ее долговечности.

Технический результат, обеспечивающий решение данной задачи, состоит в том, что изоляционный корпус изготавливается из специальной керамики, обеспечивающей пайку к нему металлических деталей (в том числе из титана) без предварительной металлизации корпуса, а контактная система имеет форму, препятствующую износу поверхностей деталей, интенсивность которого зависит от возможности возникновения и поддержания дуги между контактами.

Сущность изобретения заключается в том, что в вакуумной дугогасительной камере, содержащей контактную систему с подвижным и неподвижным контактами, а также сильфон, соединенный с подвижным контактом и с керамическим изоляционным корпусом, выполненным с возможностью вакуум-плотной пайки к нему металлических деталей, указанный корпус выполнен из неметаллизированной форстеритовой керамики на основе форстерита Mg₂SiO₄ (Forsterite), являющегося основным компонентом природного минерала "оливин". Сильфон и металлические детали могут быть выполнены из титана. Сильфон может быть размещен как внутри, так и снаружи корпуса.

Кроме того, на рабочей поверхности по меньшей мере одного контакта выполнен микрорельеф в виде равномерно расположенных выступов, выполненных с отношением высоты к диаметру основания, равным (2- 5)•10^-4, и размещенных на указанной поверхности с шагом 0,01-0,1 мм, диаметр основания боковой поверхности подвижного контакта выполнен в 2,5-5 раз большим рабочего хода контакта, его боковая поверхность выполнена в виде поверхности вращения, плавно сопряженной с его рабочей поверхностью.

При этом расстояние между любой точкой боковой поверхности подвижного контакта и внутренней поверхностью корпуса не превышает 1,5 рабочего хода подвижного контакта.

На фиг. 1 изображена вакуумная дугогасительная камера, в которой сильфон размещен внутри корпуса, на фиг. 2 - вакуумная дугогасительная камера, в которой сильфон размещен вне корпуса, на фиг. 3 - форма контакта, на фиг. 4 - участок рабочей поверхности контакта.

Вакуумная дугогасительная камера содержит контактную систему с подвижным и неподвижным контактами 1, 2, а также сильфон 3, соединенный, например, с помощью фланцев со штоком 6 подвижного контакта 1 и керамическим изоляционным корпусом 4, выполненным из неметаллизированной форстеритовой керамики с возможностью вакуум-плотной пайки к нему металлических деталей 5 внутреннего экрана и фланцев (не обозначены), выполненных, как и сильфон 3, например, из титана.

При этом на рабочей поверхности 7 контактов 1 и 2 выполнен микрорельеф в виде равномерно расположенных выступов 8, выполненных каждый с отношением высоты h к диаметру d его основания, равным (2 -5)•10^-4, и размещенных на указанной поверхности с шагом H = 0,01 - 0,1 мм.

Одновременно, диаметр D основания боковой поверхности 9 подвижного контакта 1 выполнен в 2,5-5 раз большим рабочего хода контакта 1.

Кроме того, боковая поверхность 9 контактов 1 и 2 выполнена в виде поверхности вращения (например, усеченного конуса, пароболоида, эллипсоида или шарового слоя), плавно сопряженной с его рабочей поверхностью 7 выпуклой поверхностью 10 сопряжения, центр кривизны которой (начало радиуса R) лежит на расстоянии не менее 1 мм от рабочей поверхности 7. Расстояние между любой точкой боковой поверхности 9 контактов 1, 2 и внутренней поверхностью корпуса 4 не превышает 1,5 рабочего хода подвижного контакта 1.

Вакуумная дугогасительная камера работает следующим образом. Для замыкания электрической цепи контакт 1 совершает рабочий ход, т.е. из начального положения перемещается до упора в контакт 2. Для размыкания электрической цепи контакт 1 совершает обратный рабочий ход, т.е. отводится от контакта 2 в начальное положение. Одновременно с перемещением контакта 1 сильфон 3 растягивается или сжимается, обеспечивая сохранение вакуума в камере. Наличие вакуума препятствует формированию и поддержанию дуги между контактами 1, 2.

Экспериментально установлено, что вышеуказанное выполнение контактов, в частности, также препятствует образованию и стабилизации дуги между контактами и является условием наиболее эффективного решения поставленной технической задачи благодаря уменьшению износа корпусных и других деталей вакуумного выключателя в процессе замыкания-размыкания контактов 1, 2.

Использование данного изобретения позволит снизить стоимость, повысить долговечность и упростить технологию изготовления вакуумных выключателей и контакторов.

Источники информации
1. SU N 1783589, М. кл. H 01 H 33/66, 1992.

2. RU N 2066891, М.кл. H 01 H 33/66, 1992.

Использование: в области электротехники, в частности в конструкциях вакуумных выключателей и контакторов различных классов напряжения. Технический результат - повышение техничности и долговечности и удешевление. В вакуумной дугогасительной камере, содержащей контактную систему с подвижным и неподвижным контактами и с керамическим изоляционным корпусом, выполненным с возможностью вакуум-плотной пайки к нему металлических деталей, керамической пайки к нему металлических деталей, керамический изоляционный корпус выполнен из форстеритовой керамики. 7 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Вакуумная дугогасительная камера, содержащая контактную систему с подвижным и неподвижным контактами и с керамическим изоляционным корпусом, выполненным с возможностью вакуум-плотной пайки к нему металлических деталей, и сильфон, отличающаяся тем, что керамический изоляционный корпус выполнен из неметаллизированной форстеритовой керамики. 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что сильфон и металлические детали выполнены из титана. 3. Камера по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что сильфон размещен внутри корпуса. 4. Камера по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что сильфон размещен снаружи корпуса. 5. Камера по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что на рабочей поверхности по меньшей мере одного контакта выполнен микрорельеф в виде равномерно расположенных выступов, выполненных каждый с отношением высоты к диаметру основания, равным (2 - 5)10^-4, и размещенных на указанной поверхности с шагом 0,01 - 0,1 мм. 6. Камера по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что диаметр основания боковой поверхности подвижного контакта выполнен в 2,5 - 5 раз большим рабочего хода контакта. 7. Камера по любому из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что боковая поверхность подвижного контакта выполнена в виде поверхности вращения, плавно сопряженной с его рабочей поверхностью. 8. Камера по любому из пп.1 - 7, отличающаяся тем, что расстояние между любой точкой боковой поверхности подвижного контакта и внутренней поверхностью корпуса не превышает 1,5 рабочего хода подвижного контакта.