Способ повышения механической прочности изоляционной вакуумной оболочки дугогасительной камеры Советский патент 1978 года по МПК H01H33/64 

Изобретение относится к сильноточной высоковольтной коммутационной аппаратуре и может быть использовано в конструкциях вакуумных выключателей.

.

При конструировании вакуумных выключателей часто возникает проблема предохранения изоляционной оболочки вакуумных дупогасительных камер от разрушения под действием механических на- грузок, возникающих в результате работы привода или под действием электродинамических усилий в токоведущем контуре при протекании аварийных токов. Наиболее опасными являются изгибаюшие или растягивающие напряжения в оболочке камеры, так как материал оболочки (стекло или керамика) плохо противостоит растягивающим напряжениям.

Во многих конструкциях; силовых вакуумных выключателей для разгрузки изоляционной оболочки камеры от механических напряжений применяется крепление камеры со стороны неподвижного контакта..

Известны вакуумные дугогасительные камеры , в которых удается статически разгрузить изоляционную оболочку от усилий при включении и отключении выключ ателя..

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ вакуумной дугогасительной камеры 2 J . Эта камера закреплена со стороны неподвижного контакта в цанго вом зажиме, который воспринимает нагрузки, действующие вдоль и поперек оси камеры, но не препятствует пов.ороту камеры вокруг точки закрепления. Со стороны подвижного контакта камера имеет боковую опору, которая вое принимает только нагрузки, действующие перпендикулярно оси камеры.

Таким образом, это крепление является статически определимым, аналогичным применяющемуся в машиностроении в опорах валов, что позволяет легко и точно производить сборку аппарата и не допускает возникновения каких-либо неконтролируемых статических нагрузок в изоляционной оболочке камеры. Однако такое решение обладает рядом недостатков. Изоляционные оболочки разгружаются только от медленно действующих сил, время нарастания которых велико по сравнению с временем пробега звуковой волны по оболочке камеры; кроме того, изоляционные оболочки являются механически пассивным элементом, не принимающим никакого участия в обеспечении прочности и жесткости конструкции выключателя. В результате этих недостатков неоднократно наблюдалось разрушение изоляционных оболочек камер при больших удар ных нагрузках во время включения и отключения мощных быстродействующих вакуумных выключателей. Целью изобретения является повышение механической прочности и увеличение срока службы вакуумнс: дугогаситель ной камерь путем использования высокой механической прочности материала изоляционных оболочек на сжатие. Это достигается тем, что изоляционны оболочки камер при установке в выкшочатель предварительно .сжимают вдоль оси с усилием 5О-5ООО кГс и оставляют в сжатом состоянии весь срок службы выключателя. Таким, образом, в оболочке камер во все время эксплуатации выключателя под- дерлдава.ются напряжения сжатия, которым она противостоит очень хорошо. Так, для стекла предел прочности на сжатие измеряется десятками кг/мм . В то время как на растяжение всего 0,5-1 кг/мм . Еще меньшие напряжения растяясения допускаютcjnaHметалла со стеклом и керамикой, поэтому разрушение изоляционных .оболочек происходит в основном по спаям. Примерно такими же прочностными характеристиками обладает и вакуумно-плотная керамика, применяемая для изготовления изоляционных оболочек. Видно, что по прочности на сжааие стекло и керамика не уступают корошим сортам сталей, в то время как на растяжениеработак)Т очень плохо. Реальные конструкции вакуумных дугогасительных камер допускают значительные нагрузки на сжатие. Так, при диаметре стеклянной оболочки 150 мм и толщине 3 мм ее сечение равно 1400 мм и камера легко может выдержать сжимающие нагрузки в несколько тыся килограмм. . Если ее подвергнуть такому предвари-, тельному сжатию, то это позволит допустить на нее изгибающие и растягивающие условия по меньшей мере в сотни килограмм, то-есть сделать изоляционную оболочку камеры высоконагруженным элементом вакуумного выключателя. Практическая проверка этого способа повышения механической прочности камеры и увеличения их срока службы показала его высокую эффективность. Опыты проводились с камерами, имеющими стеклянный изоляционный баллон из четырех секций. Длина изоляционного баллона300 мм. п сечение стекла 14ОО мм . Результаты опытов приведены в таблице.

Крепление за неподвиж- цый контакт на текстолитовой плите

Крепление за неподвижный контакт на стальной плите массой 20 кг

Крепление за неподвиж иый контакт на сталвуной плите с демпфированием вибраций камеры

Камера сжата с силой

1000 кг

2

2 12

О Ив таблицы ввдно, что все попытки устранить разрушение изоляционной оболочки камеры при креплении ее со сторо ны неподвижного контакта ничего не дали, Б то время как сжатие с силой 1000 кг полностью разрешило проблему. Формула изобретения Способ повышения механической прочности изол5щионной оболочки вакуумной дугогасительной .камеры с помощью внеш них механических средств, о т л и ч а ю щ И И С Я тем, что, с целью увеличения механической прочности и увеличения срока службы;. камеры, изоляционные оболочки камер при установке их в выключатель сжимают вдоль оси с усилием 5О-5ООО кГс и оставляют в сжатом состоянии весь срок службы выключателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США hfo 3793494, кл. 200-50АА, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 284О90, кл. 21 С 35/О9, 1965.