Жидкометаллический замыкатель Советский патент 1989 года по МПК H01H29/00 

Изобретение относится к коммутации электрических цепей и может быть использовано в электрических аппаратах с подвижным жидкометаллическим контактом..

Известны жидкометаллические замыкатели, содержащие твердометаллические контакты, коммутируемые Аидким металлом, перемещаемым энергией электровзрыва в жидкости.

. Недостатком их является кратко.временность замкнутого состояния контактов, так как жидкий металл под |действ ием силы тяжести вытекает из межэлектродного промежутка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является жидкометаллический замыкатель, содержащий разделенные изолятором центральный электрод и охватывающий его наружный электрод, полость которого разделена на две части эластичной диафрагмой, нижняя часть заполнена жидкостью, в . которой расположены взрывные электроды, а верхняя часть заполнена жид .ким металлом и в ней расположены подвижный кольцевой контакт, состоя чЩ1ш из клиновых вкладышей, ri поршен с толкателями, установленный над центральным электродом с возможностью возвратно-поступательного пере мещения . Такая конструкция имеет следукяци недостатки; электродинамические сил коммутируемого тока стремятся вытол нуть вкладьш1и из межконтактного зазора, что ограничивает величину ком мутируемого тока, требует повышения заклинивающего эффекта вкладышей и снижает надежность коммутации; дополнительный привод используется только на прямое преодоление заклинивающего эффекта, что связано с увеличением его мощности; жесткая конструкция наружного контакта повы шает требования к точности изготовления, сборки и соосности вкладышей и контактной, системы в целом и снижает надежность контактирования.. Цель изобретения - повышение надежности работы замыкателя. Это достигается тем, что известный жидкометаллический замыкатель снабжен кольцом из эластичного мате риала, дополнительным кольцевым кон тактом, возвратной пружиной и допол нительной замкнутой эластичной диафрагмой полостью, заполненной жидкостью и с расположенными в ней взрывными электродами и установленной на центральном электроде так, что взаимодействует через диафрагму с поршнем, дополнительный кольцевой контакт выполнен аналогично первому и установлен с зазором на внутренне поверхности наружного электрода с возможностью радиального перемещения, при этом в указанный зазор залит жидкий металл, подвижный кольцевой контакт охватывает центральны электрод, его вкладыши стянуты указанным кольцом и жестко связаны с толкателями и возвратной пружиной. На фиг. изображен замыкатель в незамкнутом состоянии, общий вид; на фиг. 2 - то же, в замкнутом состоянии. Жидкометаллический замыкатель со держит центральный электрод 1 и наружный электрод 2, разделенные изолятором 3. Центральный электрод I 9 охватывает подвижный кольцевой контакт, выполненный из отдельных центральных вкладышей 4, стянутых эластичным кольцом 5. С помощью пружин 6 вкладыши 4 подпружинены к тягам 7, на которые опирается поршень 8. Поршень 8 подпружинен с помощью пружины 9 к эластичной диафрагме 10, отделяющей его от полости 11- с жидкостью, в которую пoгpyж eны разрядные электроды 12. Наружный электрод 2 содержит кольцевой контакт, выполненный из вкладьш1ей 13 с выступами 14, подвижных в радиальном направлении. Зазор 15 между вкладышами 13 и наружным э гтектродом 2 заполнен жидким металлом. Во вкладьш1ах 13 выполнена полость 16, в которой с зазором расположена головка 17 винта 18. Напротив выступов 14 находятся выступы 19 на наружном электроде 2. В полости электрода 2 расположена эластичная диафрагма 20, на которую залит слой жидкого металла 21. Под диафрагмой 20 находится полость 22 с жидкостью, в которую погружены разрядные электроды 23. Замыкатель работает следующим образом. В исходном положении замыкатель показан на фиг. 1. Для замыкания цепи сначала поворачивают винт 18 и перемещают его в радиальном направлении к вкладьшам 13. Головка 18 упирается во вкладыши 13 и перемещает их в радиальном направлений до упора выступов 14 в выступы 19. В этом положении вкладыши 13 жестко закреплены в наружном электроде 2, Затем от емкостного накопителя энергии осуществляют электрический разряд в жидкости (воде) между разрядными электродами 12 и 23. Под действием импульсного давления перемещают жидкий металл 21 вверх и осуществляют начало коммутации тока между электродами 1 и 2. Жидкий металл 21 частично попадает в конусный зазор между электродом 1 и вкладышами 13 и смачивает их контактные поверхности. Одновременно начинает двигаться вниз и поршень 8, перемещая через тяги 7 центральные вклаДыши 4. Вкладьш1и 4 двигаются вниз до тех пор, . пока не произойдет их заклинивание между электродом 1 и вкладышем 13. В этом положении электрическая цепь между электродами 1 и 2 оказывается 5 замкнутой. После окончания процесса взрыва в полостях П и 22 жидкий ме талл стекает вниз и возвращается в исходное положение, а Поршень 8 вместе с тягами 7 с помощью пружины 9 поднимается вверх до диафрагмы 0. Замкнутое состояние замыкате ля показано на фиг. 2и сохраняется сколь угодно долго. Для размыкания устройства повора чивают винт 18 в другую сторону и освобождают вкладыши 13 от упора ъ головку 17. При дальнейшем вращении винта с помощью головки 17 перемеща ют вкладьш1и 13 в радиальном направлении от электрода 1. Конусный зазор между электродами 1 и вкладышами 13 увеличивается, вкладьш1и А освобождаются и с помощью пружин 6 подтягиваются вверх до упора в тяги 7. Замыкатель возвращается в исходное положение, показанное на фиг. 1. Выполнение наружного кольца из вкладьщ1ей, подвижных в радиальном положении, позволяет быстро снимать контактное нажатие, что способствует возврату центральных вкладьш1ей в исходное положение. Причем силы, возвращающие центральные вкладыши (силы пружин), постоянно приложены к вкладышам и прижимают их к толкателям в исходном положении. . В описанной, конструкции ускоряемая подвижная система состоит из вкладьшей, тяги и поршня. Поршень воспринимает силовое воздействие им пульсного, привода. Однако он облада ет большой, площадью,, испытывает наи большее аэродинамическое сопротивле ние движению и быстрее тормозится. Вкладьш1и имеют меньшее аэродинамическое сопротивление, поэтому они отрываются от тяг, связанных с порш нем, и движутся по инерции в меж- электродный зазор. Такое положение позволяет наиболее эффективно использовать энергию импульсного привода для ускорения вкладышей. Кроме того, каждый вкладьш подпружинен к соответствующей тяге и получает ускорение, обусловленное его массой/и независимое от соседних вкладьппей. Это расширяет коммутационные возмож ности замыкателя благодаря, например, выполнению вкладьш1ей разных по массе (из разных материалов), что позволяет производить коммутацию по 9 . .6 следовательно, т.е. вкладышами в зависимости от их массы и скорости движения. Это повьш1аёт быстродействие замыкателя и позволяет согласовать скорость роста плотности тока в контакте со скоростью нарастания коммутируемого тока. Система самоустанавливающихся I.. вкладышей обеспечивает более (толное использование твердых контактных поверхностей, а возможность снятия контактных усилий - использовать электродинамические силы коммутируёмого тока, которые направлены вниз и усиливают заклинивание центральных вкладышей, и жидкий металл, подаваемый с противоположной стороны. Такая конструктивная схема позволяетвыбрать оптимальные контактные и силовые соотношения по отдельности ДЛЯ твердых вкладышей и жидкого металла и выбрать для каждого из них соответствующий привод. Подвижная система вкладьш1ей позволяет огрегулировать межконтактный зазор под каждый центральный вкладьш1, что снижает требования к точности изготовления вкладьш ей и сборке. Отпадает такЛе необходимость в мощном приводе для выбивания центральных вкладаш1ей и межконтактного зазора. Это все сокращает расходы . по эксплуатации замыкателя. В описанной конструкции жидкий металл используется для повьШ1ения быстродействия (в случае применения, например, металла с небольшим удельным весом - сплав Na-K) и для периодического смачивания твердых контактных поверхностей. Применение в качестве импульсного привода электрического разряда в жидкости разгружает замыкатель от больших статических нагрузок, позволяет использовать ударные явления и выполнить конструкцию более компактной. Для прижатия центральных вкладышей 4 к электроду 1 служит эластичное Кольцо 5, которое обеспечивает также и осевое смещение соседних вкладышей относительно друг друга, что снижает требования к синхронности их перекрещения, сборки и точности установки в межэлектродном зазоре. Для удержания жидкого металла в зазоре 15 между вкладышами 13 и кор

ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЗАМЫКАТЕЛЬ, содержащий разделеннвш изолятором центральный электрод и охватывающий его наружный электрод, полость которого разделена на.две части эластичной диафрагмой, нижняя часть заполнена жидкостью,, в которой расположёны взрывные электроды, а верхняя часть заполнена жидким металлом и в-ней расположены подвиж ньй кольцевой контакт, состоящий из клнновьп вкладышей, и поршень с толкателями, установленный над цент.ральным электродом с возможностью возвратно-поступательного перемещения, о тличаю. щийся тем, что, с целью повьшения надежности работы, он снабжен кольцом из эластичного материала, дополнительным кольцевым контактом, возвратной пружиной, и дополнительной замкнутой эластичной диафрагмой полостью, заполненной жидкостью и с расположенными в ней взрывными электродами и установленной на центральном электроде так, что взаимодействует через диафрагму с поршнем, дополнительный кольцевой контакт вьтолнен аналогично первому и установлен с зазором на внутренней поверхности наружного W электрода с возможностью радиального перемещения, при этом в указанный зазор залит жидкий металл, подвижный кольцевой контакт охватывает центральный электрод, его вкладьши стянуты указанным кольцом и жестко связаны с толкателями и возвратной пру.жиной..