Жидкометаллический контактор Советский патент 1974 года по МПК H01H29/02 H01H35/32 

1

Изобретение относится к конструкции контактора, предназначенного для коммутации больших токов. Предпочтительная область применения таких контакторов - электрофизические установки, не требующие частых включений. Контакторы могут работать в зоне действия сильных магнитных полей.

Известны контакторы, которые состоят из двух электроизолированных друг от Друга электродов, образующих вместе с корпусом и другими элементами контактора полость, заполненную легкоплавкими жидким металлом или сплавом эвтектического состава и электроизоляционной жидкостью, плотность которой меньше плотности жидкого металла. В верхней части емкости имеются быстродействующие клапаны.

Однако известная конструкция жидкометаллического контактора имеет недостаточно надежное размыкание цепи, не исключающее опасность повторных включений; с течением времени ухудшается контакт между электродами, вследствие интенсивного перемешивания жидкостей (металла и электроизолятора) в полости контактора; не исключает опасность работы, обусловленную тем, что полость контактора с жидкостью (металлом и электроизолятором) не является замкнутой; срабатывание контактора происходит только под действием электромагнитных сил, создавая зависимость быстродействия контактора от величины коммутируемого тока и величины и направления внешнего магнитного поля.

Цель изобретения - увеличить надежность,

быстродействие и безопасность работы контактора, улучшить его коммутационные характеристики и обеспечить работоспособность в сильных магнитных полях. Для этого в контакторе имеются два сильфона с днищами, ограничивающие сверху и снизу замкнутую полость: в жидкость, находящуюся в полости, помещено свободно плавающее электроизолированное снаружи кольцо, средняя плотность которого имеет промежуточную величину между плотностью жидкого металла и плотностью жидкого электроизолятора; к днищам сильфонов с внутренней стороны прикреплены полые цилиндры, уменьшающие инерционность нодвижной части контактора; герметичные объемы между сильфонами и заключающими их корпусами соединены с пневмосистемой.

На чертеже представлен вариант конструкции предлагаемого устройства в состо

когда его электроды замкнуты.

Контактор имеет наружный 2 электроды, электроизол- и 4 и металлическое jf реннего электро-

креплены полученного объема заполнена жидким металлом 8, а остальная часть объема - электроизоляционной жидкостью 9, плотность которой меньше плотности жидкого металла. К нижней части внутреннего электрода прикреплен электроизоляционный цилиндр 10, а в верхней части этого электрода имеются каналы для протекания жидкости. В зазоре между электродами находится электроизоляционное кольцо И, плавающее в жидкости. К днищам сильфонов внутренней стороны прикреплены полые цилиндры 12 и 13, уменьшающие инерционность подвижной части контактора. Сильфоны заключены в корпуса 14 и 15, а герметичные объемы 16 и 17 между сильфонами и корпусами соединены через вентили 18 и 19 с баллоном 20 повышенного давления. Вентили 21 и 22 могут соединять герметичные объемы с атмосферой. Фланцы 23 и 24 электроизолированы от корпусов с помощью прокладок 25 и 26. На верхнем корпусе имеются фиксаторы 27 и 29, которые могут фиксировать подвижную часть контактора в верхнем и нижнем положениях. Фиксаторы герметично присоединены к корпусу с помощью сильфонов 29, 30 и прижимаются пружинами 31 и 32 к штоку, имеющемуся на днище верхнего сильфона. К хвостовикам фиксаторов присоединены тяги 33 и 34, связанные с механизмом управления. Устройство работает следующим образом. Подвижная часть контактора зафиксирована в верхнем положении фиксатором 28. Поверхность раздела двух жидкостей (металла 8 и электроизоляционной жидкости 9) находится на уровне т-т. Полость 17 сообщается с атмосферой через вентиль 22, а в полости 16 имеется избыточное давление газа, подаваемого из баллона 20 через вентиль 18. Вентили 21 и 19 закрыты. Размыкание цепи происходит следующим образом. Механизм управления с помощью тяги 34 втягивает фиксатор 28 и освобождает щток, связанный с днищем сильфона 6. Под действием давления газа в полости 16 сильфон 6 сжимается, а сильфон 7 растягивается на такую же длину. При этом жидкость в контакторе перемещается вниз. В нижнем положении подвижная часть контактора фиксируется фиксатором 27, который прижимается к штоку пружиной 31. Поверхпость раздела жидкостей перемещается вниз до уровня п-п. Происходит размыкание электродов. Электроизоляционное кольцо 11 перемещается вниз вместе с жидкостью и препятствует ее перемешиванию. Замыкание контактора происходит аналогичным образом, с той разницей, что избыточное давление газа создается в полости 17, а полость 16 сообщается с атмосферой. Небольщое количество жидкого металла и жидкого электроизолятора, а также то, что вся жидкость находится в замкнутом объеме, обуславливают повышенную безопасность работы контактора. При этом отпадает необходимость во внещних системах для металла и электроизолятора. Конструкция контактора позволяет использовать для замыкания контактов электромагнитные, гидравлические или пневматические приводы. Контактор может использоваться как выключатель для ручного замыкания и размыкания цепи. При использовании пневматического или гидравлического привода контактор может работать в сильных магнитных полях. Быстродействие контактора зависит в основном от возможностей привода и в меньщей мере зависит от величины коммутируемого тока и наличия внещних магнитных полей. Кольцо, плавающее внутри контактора вблизи поверхности раздела двух жидкостей и уменьшающее площадь этой поверхности, препятствует перемешиванию жидкостей (металла и электроизолятора), и тем самым улучшает коммутационные характеристики контактора. Следует отметить, что в предлагаемом контакторе, как и в прототипе, электромагнитные силы, действующие на жидкий металл, не только способствует быстрому размыканию цепи, но и препятствуют перемещиванию жидкостей. Предмет изобретения 1. Жидкометаллический контактор, содержащий два электрически изолированных друг от друга электрода, образующих вместе с корпусом и другими элементами контактора полость, заполненную жидким металлом и электроизоляционной л идкостью, плотность которой меньше плотности жидкого металла, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности и безопасности работы и улучшения коммутационных характеристик кон-, тактора, указанная полость ограничена сверху и снизу сильфонами, а в жидкость помещено свободно плавающее кольцо, электроизолироанное снаружи, средняя плотность которого меет величину, промежуточную между плотостью жидкого металла и плотностью электоизоляционной жидкости. 2. Контактор по п. 1, отличающийся ем, что, с целью повышения быстродействия, днищам указанных сильфонов прикреплены олые цилиндры.