Жидкометаллический размыкатель Советский патент 1987 года по МПК H01H29/28 H01H53/08 

1297

полней в виде отдельных твердометал- лических сегментов, одни концы каждого сегмента на эластичных диафрагмах подвешены к верхнему электроду 2 с возможностью их радиального поворота, а их другие концы и электроды 1, в сторону которых обращены указанные концы сегментов, герметично охвачены эластичным кольцом 8. Торцовые поверхности сегментов через слои жидкого металла 7 и 9 контактируют с торцовыми поверхностями верхнего 1 и нижнего 2 электродов. На торцовой поверхИзобретение относится к электротехнике, в частности к жидкометалли- ческим размыкателям, и может быть использовано для разрыва сильноточных цепей.

Цель изобретения - повьшение надежности и расширение эксплуатационных возможностей.

На фиг.1 показан жидкометалличес- кий размьжатель, разрезJ на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 ; на фиг.З - размыкатель с дополнительным твердометал лическим электродомi на фиг.4 - размыкатель со вторым дополнительным контактом.

...

Жидкометаллический размыкатель содержит неподвижный верхний и нижний электроды 1 и 2, разделенные изолятором 3. Между электродами 1 и 2 распо- ложен ПОДВИЖНЕЙ твердометаллический контакт, выполненный в ввде отдельных секторов 4, расположенных по окружности и образующих полый цилиндр. Сектора 4- с помощью эластичных диафрагм 5 подвешены к цилиндрической части 6 верхнего электрода. Торцовые части секторов 4 и электрода смочены жидким металлом 7. Сектора 4 стянуты эластичным кольцом 8. Между нижним торцом секторов 4 и нижним электродом находится слой жидкого металла 9. На нижнем электроде 1 выполнен кольцевой выступ 10. В нижнем электроде выполнена полость 11; с поршнем, соединен- ным с приводом 12. Одна часть полости 13 каналом 14 сообщается с внутрен8

ности нижнего электрода 1 выполнен кольцевой выступ 10, взаимодействующий с сегментами. Кольцевые упоры 17 расположены в полости между электродами 1 и 2. В нижнем электроде 2 выполнена полость, в которой расположен поршень 11, соединенный с дополнительным приводом 12, одна часть полости соединена с торцом нижнего электрода 1, а другая - с внутренней полостью размыкателя, а привод расположен в полости дополнительного контакта. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

ней полостью размыкателя, а другая часть 15 каналом 16 - с торцом электрода 1. Внутри полости размыкателя находится упор 17 и перегородка 18. Внутри полого цилиндра находится ин- дукционно-динамическая катушка 19.

В другом исполнении (фиг.З) в полости размыкателя находится дополни- тельньй твердометаллический электрод 20, который соединен с приводом 21. Между контактом 20 и верхним электродом 2 находится Жидкометаллический скользящий контакт 22. Секторы 4 подвешены к контакту 20. В следующем исполнении (фиг.4) на нижнем электроде 1 установлен с помощью диафрагм: 23 (аналогичных диафрагмам 5) дополнительный подвижной контакт, выполнен- ньй из сегментов 24, в которых выполнены отверстия 25, соединяющие отверстия 16 с торцом сегментов.

Жидкометаллический размыкатель работает следукяцим образом.

В исходном положении верхний и нижний электроды замкнуты с помощью сек- тг.ров 4. На торцах секторов 4 находятся жидкометаллические прослойки 7 и 9. Для размыкания электродов 1 и 2 подается импульс тока (например от емкостного накопителя энергии) в ин- дукционно-динамическую катушку 19. Под действием индукционно-динамичес- кого привода (ИД) сектора 4 начинают перемещаться. Так как верхний торец секторов 4 с помощью диафрагм 5 закреплен на верхнем электроде 1, то

312

сектора 4 поворачиваются относительно нижнего электрода, отделяется от него, осуществляя, разрыв электродов 1 и 2. Это положение размыкателя показано на фиг.1 пунктиром. При даль- нейшем движении секторов они доходят до упора 17. Затем под действием упругих сил эластичного кольца 8 и диафрагм 5 сектора 4 возвращаются в исходное положение, прижимаясь к выступу 10. Диафрагма 8 прижимается к нижнему электроду 1, образуя с ним уплотнение. С помощью привода 12 перемещают поршень 11 вправо, подавая жидкий металл, находящийся в полости 15 по каналу 16, между торцом электрода и секторами. Размыкатель снова готов к работе.

.Для увеличения времени разомкнутого состояния размыкателя (фиг.З) служит подвижный электрод 20, к которому подвешивают сектора 4. В этом случае одновременно с радиальным перемещение секторов под действием ИД-при- вода с помощью привода 21 перемещают их и вверх. Поэтому при возврате секторов в исходное цилиндрическое положение между ними и нижним ектро- дом остается межэлектродный зазор. Для замыкания электродов 1 и 2 по- движный электрод 20 вместе с секторами перемещают вниз до соприкосновения секторов 4 с нижним электродом.

Для увеличения скорости размыка

ВИЯ электродов размыкатель (фиг.4) снабжают дополнительной нижней системой секторов 24 аналогичной указанной, которая имеет разъемное контактное соединение с верхней системой секторов 4. Для заполнения жидким металлом зазора между ними в секторах 24 выполнены отверстия 25, которые сообщаются с каналами 16. Линию контактного разъема секторов размещают симметрично относительно ИД-привода. Под действием ИД-привода обе системы секторов одновременно поворачиваются в радиальном направлении относительно электродов 1 и 2, (разомкнутое положение секторов показано на фиг.4 пунктиром, справа).

Перегородка 18 совместно с упором 17 служат для защиты изолятора 3 от загрязнения жидким металлом, выбрасываемым при разведении секторов. Излишки жидкого металла по каналу 14 стекают в полость 13 и 15 (при крайнем левом положении порщня 11), а за

O 5

0 5 0

5

Q

284

тем с помощью поршня 11 жидки металл подается в межконтактный зазор 9. Жидкий металл используется многократно небольшими порциями. В контактном зазоре между верхним торцом секторов и верхним электродом также находится слой жидкого металла 7. Это дает возможность осуществить контактное соединение при радиальном повороте секторов. Удержание здесь жидкого металла осуществляется за счет смачивания контактных поверхностей, а также с помощью кольцевых диафрагм 5.

Эластичное кольцо 8 создает равномерную нагрузку на каждый сектор, что улучшает условия формирования цилиндрического полого цилиндра.

Выступ 10 выполнен кольцевым, что исключает утечки жидкого металла 9. Размещение эластичного кольца 8 на торце секторов и совмещение его функций с уплотнением также способствует удержанию жидкого металла 9.

Наличие подвижного контакта в виде полого цилиндра, составленного из отдельных секторов с возможностью их поворота в радиальном направлении, обеспечивает электродинамическую устойчивость контактного узла при больших токах, эффективное разрушение его в режиме размьпсания и восстановление после завершения всего процесса, что повьш1ает надежность работы.

Выполнение разрушаемого контакта многократного использования в виде полого цилиндра позволяет разместить внутри него привод и создать компактную конструкцию.

Радиальный поворот сегментов обеспечивает размыкание электродов и оперативное восстановление подвижного контакта, а наличие эластичных диафрагм снижает ударные нагрузки в узле поворота диафрагм и удерживает в нем жидкий металл, что повышает надежность подвижного контактного узла.

Жидкий металл используется минимальными порциями и многократно благодаря наличию кольцевого упора и полости с поршнем на нижнем электроде, а также уплотнения с помощью эластичного кольца, охватьтающего все сектора.

Время подготовки размыкателя к работе сведено к минимуму и определяется в основном скоростью перемещения поршня, подающего новую порцию жидкого металла.

512

Наличие дополнительного контакта с приводом позволяет увеличить время разомкнутого состояния коммутатора и производить также быстрое замыкание электродов, что расширяет функциональ ные возможности размыкателя.

Наличие двух систем секторов повышает быстродействие размыкателя.

Технический эффект предложенного устройства заключается в многократ- ности использования твердометалличес- кого контакта с жидким металлом в сочетании с быстродействием подготовки размыкателя к последующему циклу работы, а также в расширении его экс- гшуатационных возможностей, позволяющих использовать коммутатор как размыкатель и как замыкатель сильно- точных цепей с токами порядка 100 кА и более.

Экономический эффект предложенного устройства заключается в сокращении времени на подготовку размыкателя к работе и расходов на его эксплуатацию, благодаря минимальной порции жидкого металла необходимой для процесса размьжания контактов.

Применение системы сдвоенных секторов, расположенных на верхнем и нижнем электродах, обеспечивает также и более быстрый выброс порции жидкого металла из контактной зоны, находящейся в зоне максимального воздействия электродинамических сил ИД-приво

да.

Для повышения эффективности воздействия ИД-привода на жидкий металл 9, выступ 10 выполняют из диэлектрика. Сектора 4 могут быть выполнены из материала с различной плотностью - и эл.проводимостью, что расширяет . коммутационные возможности размыкателя.

Таким образом, предложенный размыкатель обладает более надежной конструкцией для коммутации сильноточ- ,ных цепей.

Формула изобретения

1. Жидкометаллический размыкатель, содержащий неподвижные электроды.

5

О

5

0

5

0

5

0

286

разделенные изолятором, жидкий металл и привод, отличающ ийся тем, что, с целью повьштения надежности и расширения эксплуатационных возможностей, он снабжен полым кольцевым контактом, эластичным кольцом, эластичной диафрагмой, кольцевьм упором, поршнем и дополнительным приводом, дополнительный полый кольцевой контакт выполнен в виде отдельных твер- дометаллических сегментов, одни концы каждого сегмента на эластичных диафрагмах подвешены к верхнему электроду с возможностью их радиального поворота, а их другие концы и электроды, в сторону которых обращены указанные концы сегментов, герметично охвачены эластичным кольцом, торцовые поверхности сегментов через слой жидкого металла контактируют с торцовыми поверхностями верхних и нижних электродов, на торцовой верхности нижнего электрода выполнен кольцевой выступ, взаимодействующий с сегментами, кольцевые упоры расположены в полости между электродами, в нижнем электроде выполнена полость, в которой расположен поршень, соединенный с дополнительным приводом, одна ч5сть полости соединена с торцом нижнего электрода, а другая - с внутренней полостью размыкателя, а привод расположен в полости дополнительного контакта.

2.Размыкатель по п.1, о т л и - чающийся тем, что он снабжен расположенным между верхним гэлектро- дом и сегментами дополнительньм подвижным электродом.

3.Размыкатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен вторым полым кольцевым контактом, выполненным аналогично первому, установленным межд;у первым дополнительным полым кольцевьм контактом и нижним электродом, в каждом сегменте второго дополнительного полого кольцевого контакта выполнены осевые отверстия, расположенные симметрично отверстиям нижнего электрода, а привод расположен симметрично относительно стыка сегментов.

А -А

(риг.2

Изобретение относится к области электротехники, в частности к жидко- металлическим размыкателям, и может быть использовано для разрыва сильноточных цепей. Цель изобретения - повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей. Жидкоме- таллический размыкатель содержит неподвижные электроды 1 и 2,разделенные изолятором 3 .Цель достигается за счет того,что полый кольцевой контакт 15 W 1 (Л с 1чЭ со ьо 00 Фиг.1

22

Ри.З.

(Pu.2. 0

Редактор Н. Горват

Составитель Н. Кухарева

Техред В.Кадар Корректор Г. Решетник

Заказ 786/56Тираж 699Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4