Жидкометаллический коммутатор Советский патент 1981 года по МПК H01H29/04 

(54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОММУТАТОР

Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности к жидкометаллическим коммутаторам, и может быть использовано рри создании быстродействующей коммутационной аппаратуры с широким диапазоном коммутируемых токов.

Известен жидкометаллический коммутатор, содержащий разделенные изолятором твердометаллические электроды, жидкий металл и подвижный элемент из изоляционного материала. В указанном коммутаторе отключение цепи происходит за счет перемещения изоляционного подвижного элемента, который разделяет жидкий металл на две части 1.

Недостатками указанного устройства являются ограниченное быстродействие и сложность конструкции.

Известен также жидкометаллический коммутатор, содержащий разделенные изолятором неподвижные цилиндрические электроды, коммутируемые жидким металлом, расположенным между уплотнениями, и подвижный токопроводящий элемент, выполненный в виде трубы. Перемещение подвижного элемента осуществляется совместно с

перемещением жидкого металла и уплотнений 2.

Недостаток известного коммутатора состоит в ограниченности его быстродействия, обусловленной больщой массой подвижных

частей (в движении участвуют подвижныйэлемент, жидкий металл и эластичные кольцевые уплотнения, заполненные жидкостью), конструктивным расположением неподвижных электродов, не позволяющим использовать электродинамические снлы для дополнительного ускорения подвижных частей. Напротив, электродинамические силы, возникающие в процессе движения жидкого металла и обусловленные сужением линий тока, затормаживают жидкий металл, причем для преодоления этих сил привод коммутатора должен обладать достаточной мощностью.

Цель изобретения - повыщение быстродействия коммутатора и уменьшение мощности приводного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известном жидкометаллическом коммутаторе, содержащем разделенные изолятором неподвижные цилиндрические электроды.

коммутируемые жидким металлом, расположенным между уплотнениями, и подвижный токо проводя щи и элемент, выполненный в виде трубы, неподвижные электроды установлены коаксиально друг другу и образуют кольцевую полость, в которую с зазорами относительно обоих .электродов помещен указанный подвижный элемент, выполненный с проточкой на боковой поверхности, в которой жестко закреплен заподлицо с поверхностью подвижного элемента указанный изолятор, выполненный в виде втулки, а жидкий металл помещен в зазоры по обеим сторонам от подвижного элемента, при этом ограничивающие жидкий металл уплотнения установлены неподвижно на электродах.

На чертеже схематически представлен предлагаемый коммутатор.

Коммутатор состоит из неподвижного электрода 1, в цилиндрической полости которого расположен неподвижный электрод 2. Между ними помещен подвижный элемент в виде металлической трубы 3, выполненной с проточкой, на которой закреплен изолятор 4. Зазоры, образованные между электродами 1 и 2 и подвижной трубой 3, частично заполнены жидкилл металлом 5, который ограничен уплотнениями (манжетами) 6.

Электроды 1 и 2 электрически соединяются посредством жидкого металла 5 и металлической части трубы 3. Положение трубы S, показанное на чертеже, соответствует разомкнутому состоянию коммутатора.

Для перевода жидкометаллического коммутатора в замкнутое положение приводится в движение справа налево по оси труба 3, причем изолятор 4 выходит из зоны контакта с жидким металлом и его место занимает металлическая часть трубы, чем обеспечивается электрический контакт между электродами 1 и 2.

С момента начала протекания тока благодаря коаксиальному расположению элект-под родов 1 и 2 магнитное поле оказывает давление на металлические конструкций коаксиального устройств, таким образом, что возникающие добавочные силы действуют на трубу 3 в направлении ее движения и сообщают ей дополнительное ускорение. Эти же силы полностью компенсируют электродинамические силы, вызванные сужением линий тока и препятствующие движению трубы 3.

Так как быстродействие коммутатора характеризуется временем, за которое подвижная труба 3 обеспечивает полный контакт между электродами 1 и 2 и жидким металлом, то, повышая в предлагаемом коммутаторе скоростьПОДВИЖНОГО цилиндра на 15-20% за счет дополнительного ускорения его электродинамическими силами, добиваются повышения быстродействия на 15-20% по сравнению с известным коммутатором. Если же сохранить быстродействие на прежнем уровне, то можно использовать менее мощный привод по сравнению с известным и, таким образом, уменьшить затраты на привод в пределах 15-20%.

Формула изобретения

Жидкометаллический коммутатор, содержащий разделенные изолятором неподвижные цилиндрические электроды, коммутируемые жидким м,еталлом, расположенным между уплотнениями, и подвижный токопроводящий элемент, выполненный в виде трубы, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия и снижения мощности приводного устройства, неподвижные электроды установлены коаксиально друг другу

и образуют кольцевую полость, в которую с зазорами относительно обоих электродов помещен указанный подвижный элемент, выполненный с кольцевой проточкой, на боковой поверхности, в которой жестко закреплен заподлицо с поверхностью подвижного

элемента указанный изолятор, выполненный в виде втулки, а жидкий металл помещен в зазоры по обеим сторонам от подвижного элемента, при этом ограничивающие жидкий металл уплотнения установлены не№№ вижно на электродах. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 496617, кл. Н 01 Н 29/24, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 458895, кл. Н 01 Н 29/04, 1973.

X

s