Жидкометаллический коммутационный узел Советский патент 1991 года по МПК H01H29/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электротехническим устройствам, обеспечивающим разъемное соединение шин, предназначенных для пропускания больших токов.

Целью изобретения является сокращение потерь электрической энергии путем уменьшения переходного электросопротивления.

На фиг. 1 изображен соединитель в по- ложении Разведено, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, в положении Соединено, разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит неподвижные электроды 1 и 2, установленные с зазором друг относительно друга, подвижный электрод, выполненный в виде твердометалличе- ских элементов 3 и 4, расположенных с зазором друг относительно друга, образованный между ними объем заполнен жидким ме- таллом 5 и по периметру герметизирован эластичной-прокладкой 6, при этом образуется полость 7, ширина подвижного электрода больше межэлектродного зазора между неподвижными электродами 1 и 2. Электрод 1 снабжен упором 8, установленным с возможностью перемещения. Твер- дометаллический элемент 3 выполнен с полостью 9, заполненной жидким металлом 5 и сообщающейся с полостью 7, и снабжен поршнем 10 с пружиной 11. Оба элемента 3 и 4 снабжены капиллярными каналами 12, расположенными перпендикулярно их контактным поверхностям . Упор 8 предназначен для взаимодействия с поршнем 10.

Диаметр капиллярных отверстий выполняют из условия, что давление жидкого металла 5 полости 7 подвижного электрода при начальной сжатии твердометалличе- ских элементов 3 и 4 в процессе соединения уравновешивается капиллярным давлением и жидкий металл 5 находится в указанной полости. В предельном случае давление жидкого металла может быть оценено посредством напряжения сжатия в эластичной прокатке 6. На основании приведенных посылок можно записать равенство гидростатического давления капилярному

КД 2а

АН

R

где К - жесткость эластичной прокладки; Д I - In -величина разности зазора между неподвижными шинами 3, 4 I и ширины подвижной шины In;

а- поверхностное натяжение на границе жидкий металл-воздух;

R - радиус кривизны мениска жидкого металла в капилляре; Ан - номинальная площадь одной контактной поверхности.

С учетом того, что R н , где d 2 cos W

диаметр капилляра; В- краевой угол смачивания жидким металлом поверхности капилляра, получаем выражение для определения диаметра капилляра

d 4 а АН cos в

КА

При эксплуатации соединителя в условиях вибрации оборудования он может быть снабжен фиксатором положения любой известной конструкции.

Устройство работает следующим образом.

В процессе соединения электродов 1 и 2 подвижный электрод 3 вставляется в зазор между электродами 1 и 2. Происходит упругая деформация эластичной прокладки 6 под действием смещения одного из твердо- металлических элементов 3, 4 и гидравлического давления жидкого металла 5 из полости 7. Капиллярное давление в капиллярах 12 препятствует вытеканию жидкого металла 5 из полости 7 на контакные поверхности твердометаллических элементов 3 и 4. После механического контакта поршня 10с упором 8 в полости 7 возникает добавочное давление жидкого металла 5, превышающее компенсирующее действие капиллярного давления. Жидкий металл 5 под действием

суммарного (в результате сжатия и добавочного) давления после самоустановки подвижного электрода в зазоре между электродами 1 и 2 заполняет межконтактный зазор между контактными поверхностями электродов 1 и 5 2 и твердометаллическими элементами 3 и 4, определяемый микрогеометрией контактных поверхностей и погрешностями самоустановки подвижного электрода. Избыточное добавление давления компенсируется 10 эластичной прокладкой 6. Подвижный электрод надежно удерживается в зазоре между электродами 1 и 2 силой трения или при необходимости фиксатором положения любой конструкции.15

При разъединении после прекращения воздействия упора 8 на поршень 10 давления жидкого металла 5 в полости 7 становится меньше капиллярного, что Препятствует вытеканию его из устройства. Под действи- 20 ем избыточного добавочного давления, скомпенсированного эластичной прокладкой 6 при соединении, и пружины 11 поршень 10 возвращается в исходное положение, при этом часть жидкого металла 5 межконтакт- 25 ных зазоров всасывается через капилляры 12 обратно в полость 7. Для защиты контактных поверхностей соединителя от механических повреждений, а жидкого металла от окисления и загрязнения электрический сое- 30 динитель транспортируется и хранится в герметичном корпусе известных конструкций.

Формула изобретения Жидкометаллический коммутационный узел, содержащий неподвижные электроды установленные с зазором между ними, по движный электрод в виде двух твердометал- лических элементов, расположенных также с зазором, образованный между ними объем по периметру герметизирован эластичной прокладкой так, что между твердометаллическими элементами образована полость, заполненная жидким металлом, при этом ширина подвижного электрода больше ширины зазора между неподвижными электродами, отличающийся тем, что, с целью сокращения потерь электроэнергии путем уменьшения переходного сопротивления, по крайней мере один из неподвижных электродов снабжен упором, установленным с возможностью перемещения, а по крайней мере один из твердометалличе- ских элементов снабжен подпружиненным поршнем и выполнен с полостью, заполненной жидким металлом и сообщающейся с полостью, образованной между твердометаллическими элементами, оба твердоме- таллических элемента выполнены с капиллярными каналами, расположенными перпендикулярно контактным поверхностям твердометаллических элементов, упор неподвижного электрода предназначен для взаимодействия с подпружиненным поршнем твердометаллического элемента.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электротехническим устройствам, обеспечивающим разъемное соединение шин, предназначенных для пропускания больших токов. Целью изобретения является сокращение потерь электроэнергии путем уменьшения переходного сопротивления. В процессе соединения неподвижных электродов /Э/ 1, 2 подвижный Э входит в зазор между неподвижными Э 1, 2. Происходит упругая деформация эластичной прокладки 6. Капиллярное давление в