Жидкометаллический коммутатор Советский патент 1986 года по МПК H01H29/22 

О5

а

00 00

ел

Изобретение относится к области коммутации электрических цепей и может быть использовано в электричес ких аппаратах с подвижным жидкометал лическим контактом.

Известны жидкометаллические коммутаторы, содержащие твердометалли- ческие контакты, коммутируемые жидким металлом, перемещаемые энергией электровзрыва в жидкости. Недостатком их является кратковременность замкнутого (или разомкнутого) состояния контактов, так как жидкий металл под действием силы тяжести вытекает из межэлектродного промежутка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для коммутации электродов, содержащее центральный и наружный контакты, вкладьши и кольцевую диафрагму, образующую дно в полости для жидкого металла, под которым расположена полость с импульсным приводом, соединенная каналом с источником статического давления.

Этот замыкатель обладает следующими недостатками.

Выполнение диафрагмы составной в виде твердого диска, соединенного с эластичным кольцом, усложняет место соединения их между собой и снижает надежность, так как оно-испытывает большие внутренние напряжения при деформации (прогибе).

Размещение импульсного привода в полости для статического давления связано с необходимостью надежного уплотнения элементов подвода питания к этому приводу, что усложняет конструкцию, особенно при использовании разрядных электродов с подачей инициирующего проводника.

Необходимость во внешней системе синхронизации подачи статического давления в соответствии.с импульсным

Целью изобретения является повышение надежности и удобства в эксплуатации.

Цель достигается тем, что жидкометаллический коммутатор, содержащий центральный и наружный контакты, вкладьш и кольцевую диафрагму, образующую дно в полости для жидкого металла, под которым расположена полость с импульсным приводом, соединенная каналом с источником статическог давления, снабжен штоком, клапаном и

дополнительной кольцевой диафрагмой, вкладыш установлен свободно над полостью с импульсным приводом, дополнительная кольцевая диафрагма установ-

лена с зазором с первой диафрагмой над вкладышем, клапан перекрывает трубопровод статического давления, который подсоединен к зазору между диафрагмами, а щток свободно установ-

лен в канале, воспринимает импульсное давление привода и взаимодействует с клапаном.

На чертеже изображен общий вид жидкометаллического коммутатора.

Жидкометаллический коммутатор содержит центральный 1 и наружный 2 контакты, разделенные изолятором 3.

8наружном контакте установлена эластичная кольцевая диафрагма 4, обра-

зующая дно, на которое залит жидкий металл 5. Под дном установлена дополнительная эластичная кольцевая диафрагма 6, образующая зазор 7 между диафрагмами. Под диафрагмой 6 располо-

жен вкладьпп 8, закрывающий полостью

9с жидкостью, в которую погружены электроразрядные электроды 10. В наружном электроде выполнен канал, в котором установлен шток 1I, который

соединен с клапаном 2. Клапан перекрывает ; трубопровод 13, подсоединенный к зазору 7 для подачи статического давления. Коммутатор содержит также уплотнение 14 штока 11.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении между жидким металлом и контактом 1 имеется зазор, клапан 12 закрыт. Для включения за-

мыкателя подсоединяют разрядные электроды 10, например, к емкостному накопителю энергии. Под действием импульсного разряда в жидкости полости 9 вкладыш 8 движется вверх и через

эластичные диафрагмы 4 и 6 перемещает жидкий металл 5, с помощью которого и замыкаются контакты 1 и 2. Одновременно импульсное давление разряда воздействует на шток 11, который от-

крывает клапан 12, и статическое давление, например, газа по трубопроводу 13 поступает в зазор 7 между диафрагмами Д и 6, Под действием статическо го давления диафрагма 6 и вкладыш 8

возвращаются вниз и уплотняют полость 9. Диафрагма 4 продолжает деформироваться вверх, вытесняя жидкий металл 5 в межконтактный зазор. Когда внутренние напряжения диафрагмы, сила тяжести жидкого металла и электродинамические силы коммутируемого тока уравновесят силу статического давления на диафрагму, движение вверх пре кращается, и коммутатор остается в замкнутом состоянии сколь угодно долго (положение диафрагмы 4 в этом случае показано на чертеже пунктиром).

Для размыкания контактов 1 и 2 за крьшают клапан 12 и выпускают газ из зазора между дифрагмами (выпускной вентиль не показан), Под действием силы тяжести жидкого металла и упругости диафрагмы жидкий металл опус- кается и вытекает из межконтактного зазора. Замыкатель возвращается в исходное положение.

Экономический эффект предложенной конструкции заключается в следующем.

Обе диафрагмы выполнены эластичны ми (из резины) в виде сгатошных дисков, что упрощает их изготовление и повьшает надежность.

Жесткий вкладьш закрывает полость с импульсным приводом, а нижняя диафрагма уплотняет ее, что повышает надежность подвижного уплотнения.

Наличие штока с клапаном обеспечивает автоматизацию подачи статичес кого давления в зазор.

Сочетание нижней диафрагмы с вкла дьш1ем обеспечивает жесткость системы в одном направлении и максимальн то :эластичность в противоположном, что повышает эффективность использования импульсного и статического приводов, так как расширение газовой полости возможно только в сторону перемещени жидкостного контакта.

Отсутствие высокого статического давления в полости разрядных электродов упрощает эксплуатацию привода и расширяет выбор систем подачи инициирующего проводника. Шток размеща- ют так, что на его торец действует давление с наибольшей амплитудой.

В качестве жидкого металла может быть использован сплав Na-K, имею1101й небольшой удельный вес, но отличаю щийся большой химической активностью Жесткий вкладьш, закрывающий полость с жидкостью обеспечивает защиту

жидкого металла от взаимодействия с нею в случае разрушения диафрагм что 11овьш1ает надежность замыкателя.

Автоматическая подача газа в зазо между диафрагмами упрощает эксплуатацию замыкателя.

Кроме того, экономический эффект описанного коммутатора заключается в более эффективном.заполнении жидким металлом межконтактного зазора и уменьшении мощности статического привода благодаря снижению жесткости верхней диафрагмы.

В качестве среды, подаваемой в зазор между диафрагмами, применяют газ или яидкость, которые выбирают нейтральными по химическому взаимодействию с жидким металлом. Такое техническое решение обеспечивает защиту жидкого металла от окисления в случае разрушения верхней диафрагмы, что особенно важно, например, при использовании сплава, который является взрывоопасным.

Следует также отметить, что наличие двух диафрагм позволяет выполнить наружный контакт составным, с линией разъема, проходящей в зазоре между диафрагмами. Это обстоятельство также обеспечивает удобства сборки и эксплуатации, так как позволяет производить установку и наладку импульс ного привода независимо от контактной системы, выполнить отделяемую полость герметичной, заполненной жидкостью, и из материалов, соответствующих эффективной передаче энергии.

Кроме того, заполнение зазора между диафрагмами в исходном положении различными жидкостными или газовьми средствами дает возможность дополнительно изменять параметры (амплитуду и длительность) импульса давления, воздействующего на жидкометаллический контакт, и тем.самым коррек тировать параметры его движения.

Таким образом, предложенный замыкатель обеспечивает как импульсную, так и длительную коммутацию электрических цепей при более высокой наделг ности его элементов, испытьшающих импульсное воздействие привода.

ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОММУТА,ТОР, содержащий центральный и наружный контакты, вкладыЬ и кольцевую диафрагму, образующую дно в полости для жидкого металла, под которым расположена полость с импульсным приводом, соедименная каналом с источником статического давления, отличающийся тем, что, с це лью повышения надежности и удобства в эксплуатации, он снабжен штоком, клапаном и дополнительной кольцевой диафрагмой, вкладыш установлен свободно над полостью с импульсным при- ,водом, дополнительная кольцевая диафрагма установлена с зазором с первой диафрагмой над вкладьшем, клапан перекрывает трубопровод статического давления, который присоединен к зазору между диафрагмами, а шток свободно установлен в канале, восприни9 мает импульсное давление привода и взаимодействует с клапаном.