РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1995 года по МПК H01T15/00 H01T7/00 

Изобретение относится к электротехническим устройствам и может быть использовано, например, в электроимпульсных установках для формирования пробоя и последовательного разряда накопителя электрической энергии (конденсатора) на электродах, образующих рабочие промежутки в жидкости.

Известно распределительное коммутирующее устройство, содержащее формирующие искровые промежутки, образованные попарно закрепленными на боковых стенках устройства неподвижными электродами, один из которых подключен к одной из конденсаторных батарей, а другой к одному из электродов рабочего промежутка, а подвижный электрод-замыкатель соединен с осью вращения через изолятор, при этом неподвижные электроды попарно расположены на боковых стенках устройства симметрично вокруг указанной оси так, что осевая линия каждой пары параллельна оси вращения.

Недостаток известного устройства дополнительные потери электрической энергии в процессе формирования разряда конденсатора на воздушном искровом промежутке и последующего выделения ее на рабочем промежутке в жидкости за счет наличия в зоне формирующего искрового промежутка разрядного участка в виде петли с встречным протеканием по его ветвям импульсного тока разряда. В результате снижается стабильность выделения энергии и качество технологического процесса, выполняемого с помощью разрядов в жидкости.

Кроме того, известное устройство не позволяет размещать с одной его стороны только накопитель энергии, а с противоположной обрабатываемый объект с рабочими электродами в жидкости. В итоге протяженность разрядного контура на рабочих промежутках будет различной, что также нарушает условие стабильного выделения на них энергии разряда, например, одного накопителя энергии на несколько рабочих промежутков.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является вращающийся разрядник, содержащий установленные в корпусе формирующие искровые промежутки, которые с одной стороны подключены через скользящий контакт и вал (барабан) вращения к генератору импульсных токов (емкостный накопитель электрической энергии), а с другой к соответствующим нагрузочным элементами, причем формирующие искровые промежутки образованы подвижными электродами, которые закреплены относительно друг друга с осевым и угловым сдвигом на валу вращения из токопроводящего материала перпендикулярно оси вращения, а неподвижные электроды каждого из формирующих промежутков расположены на одной стороне корпуса разрядника в плоскости вращения подвижного электрода соответствующего искрового промежутка.

Недостатками известного устройства-прототипа являются: выполнение вала токопроводящего материала, что усложняет изоляцию привода вала от высокого напряжения; наличие скользящего контакта, соединяющего электрический накопитель энергии через вал с подвижным электродом-замыкателем, что усложняет конструкцию устройства и снижает его функциональные возможности; формирование разряда через один искровой воздушный промежуток повышает потери на формирование и горение искры, снижает качество и стабильность выделения энергии разряда на рабочем промежутке в жидкости; неопределенность величины углового сдвига между подвижными электродами-замыкателями и минимального осевого смещения электродов относительно друг друга не позволяет гарантировать стабильность качественного выделения на нагрузке электрической энергии разряда.

Цель изобретения повышение стабильности выделения энергии разряда емкостного накопителя в нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем установленные в корпусе формирующие разрядные промежутки, образованные неподвижными электродами, закрепленными на корпусе, и подвижными электродами-замыкателями, закрепленными на валу вращения перпендикулярно его геометрической оси в плоскостях расположения соответствующих неподвижных электродов, подключенных каждый к соответствующей нагрузке, причем электроды-замыкатели расположены с осевым и угловым сдвигом друг относительно друга, вал выполнен из неслоистого изоляционного материала, подвижные электроды-замыкатели закреплены на валу с двухсторонним выходом над его боковой поверхностью в диаметрально противоположных точках, каждый формирующий разрядный промежуток снабжен вторым неподвижным электродом, закрепленным на корпусе соосно первому неподвижному электроду промежутка и подключенным к высоковольтному выводу указанного емкостного накопителя энергии, причем угловой сдвиг между подвижными электродами-замыкателями выбран равным отношению 180^о к числу подвижных электродов, а минимальное осевое смещение S_мин подвижных электродов друг относительно друга в метрах выбрано в зависимости от суммарного разрядного напряжения U в вольтах последовательно включенных искровых зазоров каждого из формирующих искровых промежутков в соотношении S_мин (30-35)˙10^-7 x xU, где (30-35)˙10^-7 коэффициент, мВ^-1.

На фиг. 1 схематично изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 то же, вид с торца.

Распределительное коммутирующее устройство включает формирующие искровые промежутки 1-3, образованные попарно закрепленными на противоположных стенках 4 и 5 корпуса неподвижными электродами 6-8, электрически соединенными с конденсатором (накопитель электрической энергии) 9 (второй вывод конденсатора заземлен) и 10-12, соединенными с электродами 13-15 рабочих промежутков 16-18 (нагрузка) в жидкости (вторые электроды рабочих промежутков заземлены). Подвижные электроды-замыкатели 19-21 закреплены по геометрической оси вращения на валу 22, установленном с возможностью вращения в торцовых стенках 23 и 24 корпуса устройства. Неподвижные электроды 6 -8 и 10-12 попарно размещены соосно между собой (например 6 и 10) на противоположных стенках 4 и 5 корпуса симметрично относительно вала 22 вдоль и на уровне его оси вращения. Каждый из подвижных электродов-замыкателей 19-21 в процессе своего вращения вместе с валом 22 через равные промежутки времени последовательно оказывается в положении, соосном с парой соответствующих неподвижных электродов (на фиг.1 подвижный двухсторонний электрод 19 расположен соосно с неподвижными электродами 6 и 10), образуя в этот момент два последовательно соединенных при разряде формирующих искровых промежутка 1. Подвижные электроды 19-21 закреплены на валу 22 с двухсторонним выходом над его боковой поверхностью в диаметрально противоположных точках по спирали вдоль и вокруг оси вращения в плоскостях вращения параллельных друг относительно друга, с угловым сдвигом между собой по окружности, равным отношению 180^о к числу подвижных электродов-замыкателей. В конкретном примере (см.фиг.2) угловой сдвиг при наличии трех подвижных электродов равен 60^о.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении совместно с валом 22 подвижных электродов-замыкателей 19-21 вокруг геометрической оси вращения осуществляется последовательное замыкание с равными промежутками времени формирующих искровых промежутков 1, 2, 3, образованных парами неподвижных электродов 6 и 10, 7 и 11, 8 и 12, и подвижными электродами-замыкателями 19, 20, 21 соответственно, обеспечивая тем самым последовательный разряд конденсатора 9 через сдвоенные последовательно соединяемые в момент разряда формирующие искровые промежутки 1, 2, 3 на рабочих промежутках в жидкости 16, 17, 18 соответственно (источник питания конденсатора не показан).

При необходимости использования в устройстве последовательного разряда нескольких конденсаторов на один или группу рабочих промежутков в жидкости, или одного конденсатора на один рабочий промежуток, осуществляют соответствующее электрическое соединение между собой неподвижных электродов со стороны конденсаторов, или со стороны рабочих промежутков в жидкости.

Изменение частоты следования разрядов осуществляют изменением скорости вращения вала с подвижными электродами-замыкателями, а напряжения величины формирующих искровых зазоров и зарядного тока.

Предлагаемое изобретение использовано и прошло производственные испытания с установкой электрогидравлической очистки литья (ЭГОЛ-2), разработанной, изготовленной в отраслевой научно-исследовательской лаборатории электрокоронных установок Кировского политехнического института и внедренной в марте 1991 г. на п/о "Звезда" (г. Ленинград). Использование предлагаемого устройства позволит снизить потери энергии в процессе фоpмирования разряда на двух последовательно соединяемых в момент разряда искровых воздушных промежутках и ее выделения на рабочих промежутках в жидкости, повысить качество выделяемой на рабочих промежутках в жидкости электрической энергии за счет повышения стабильности формирования и следования в равные интервалы времени и разрядов, повысить качество и производительность технологического процесса, выполняемого с помощью разрядов в жидкости.

Существо: емкостный накопитель энергии подключен к нагрузкам соответствующими формирующими разрядными промежутками, образованными парами неподвижных электродов и подвижными электродами-замыкателями, закрепленными на валу вращения, выполненном из неслоистого изоляционного материала. Электроды-замыкатели расположены с двухсторонним выходом над боковой поверхностью вала. 2 ил.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее емкостный накопитель энергии и установленные в корпусе формирующие разрядные промежутки, образованные неподвижными электродами, закрепленными на корпусе и подвижными электродами-замыкателями, закрепленными на валу вращения перпендикулярно его геометрической оси в плоскостях расположения соответствующих неподвижных электродов, подключенных каждый к соответствующей нагрузке, причем электроды-замыкатели расположены с осевым и угловым сдвигом друг относительно друга, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности выделения энергии разряда емкостного накопителя в нагрузке, вал выполнен из неслоистого изоляционного материала, подвижные электроды-замыкатели закреплены на валу с двухсторонним выходом над его боковой поверхностью в диаметрально противоположных точках, каждый формирующий разрядный промежуток снабжен вторым наеподвижным электродом, закрепленным на корпусе соосно первому неподвижному электроду промежутка и подключенным к высоковольтному выводу указанного емкостного накопителя энергии, причем угловой сдвиг между подвижными электродами-замыкателями выбран равным отношению 180^o к числу подвижных электродов, а минимальное осевое смещение S_мин подвижных электродов друг относительно друга в метрах выбрано в зависимости от суммарного разрядного напряжения U в вольтах последовательно включенных искровых зазоров каждого из формирующих искровых промежутков в соотношении:
S_мин (30 35) · 10^-7 · U,
где (30 35) · 10^-7 коэффициент, мВ^-1.