Высоковольтный вакуумный переключатель Советский патент 1981 года по МПК H01H33/664 

I

Изобретение относится к высоковольтным вакуумным переключателям, предназначенным для коммутации электрических и радиотехнических цепей.

Данный вакуумный переключатель может найти применение в стационарной передвижной и бортовой электро- и радиотехнической аппаратуре для подключения источников питания и нагрузок, для переключения антенных цепей отводов катушки высокочастотного контура, конденсаторов высоковольтных цепей, в антенно-согласующих устройствах и т. д.

Известны вакуумные переключатели и вакуумные реле на переключение в металлокерамическом исполнении flj.

К недостаткам вакуумного реле на переключение в металлокерамическом исполнении относился то, что использование подвижного контакта с раздвоением на конце увеличивает путь прохождения тока, а следовательно, ведет к повьппению потерь мощности

ВЫСОКОЙ частоты, идущей на нагрев, и к повьшению собственной индуктивности, т. е. к снижению собственной резонансной частоты. Сочленение якоря с помощью установленного в него сферического элемента с подвижным контактом сложно и ненадежноу так как сферический элемент не имеет жесткой фиксации в якоре. Кроме того, использование оболочки в виде двух сваренных между собой металлических частей, с одной из которых через промежуточные изоляционные втулки соединены высоковольтные выводы, вызывает значительные технологические трудности при сборке и пайке указанных элементов.

Указаншле недостатки в основном устранены в конструкции вакуумного реле r2j.

К недостаткам данной конструкции следует отнести сложность сочленения якоря с подвижным контактом, а также наличие штенгеля для откачки, расположенного на торцовой поверхности керамической оболочки на которой для него специально выполнено отверс тие. Это ведет к увеличению вакуумно плотных металлокерамических спаев, т. е. к снижению долговечности, усложнению конструкции и к снижению надежности работы. Наиболее близким техническим реше нием по устранению этого недостатка является конструкция вакуумного пере ключателя i3j, в которой штенгель дл откачки расположен в отверстии сердечника электромагнита. Расположение штенгеля для откачки в отверстии сердечника электромагнита позволило уменьшить количество вакуумноплотных металлокерамических швов на торцовой поверхности оболочки и повысить тем самым долговечность и надежность раб ты этого реле, . Однако расположение в отверстии сердечника штенгеля привело к значительному увеличению его диаметра, а следовательно , к значительному увеличению габаритов, массы и всего реле в целом. Кроме того, это привело к усложнению конструкции реле. Цель изобретения - повышение долговечности и надежности работы без увеличения массы, габаритов и без усложнения конструкции предлагаемого вакуумного переключателя. Указанная цель достигается тем, что в отличии от известных вакуумных реле на переключение, в предлагаемом вакуумном переключателе один из неподвижных контактов закреплен на ште геле, при этом штенгель использован одновременно для откачки и в качестве ВЫСОКОВОЛЬТНОГО вывода закрепленного на нем контакта. Закрепление одного из неподвижных контактов на штенгеле позволяет совместить функции двух элементов в одном, т. е, использовать штенгель одновременно для откачки газов из внутренней полости обЬлочки и в качестве высоковольтного вывода электричес кой энергии. На фиг, 1 изображен предлагаемый вакуумный переключатель, общий вид; на фиг, 2 и 3 - то же, вид сбоку (ча стично в разрезе); на фиг, 4 - то же вид сверху. Вакуумный переключатель состоит из вакуумноплотной металлокерамической оболочки, узла подвижного контак та, корпуса электромагнитной системы управления и катушки электромагнита, Металлокерамическая оболочка включает в себя керамический корпус 1, вакуумноплотно спаянный с медными выводами в виде стержней 2 и 3, и трубчатым штенгелем 4, используемым одновременно в качестве вывода, В нижней части корпус 1 спаян с тонкостенным переходным кольцом 5 из меди. Пайка указанных деталей к металлизированным поверхностям керамического корпуса производится по боковым поверхностям с помощью твердого медносеребрянного припоя. К внутренним концам выводов 2 и 4 механически прочно прикреплены неподвижные контакты 6 и 7 пуклевочными выступами строго навстречу друг другу. Неподвижные контакты 6 и 7 расположены друг относительно друга под углом 120. В выводе 3 имеются два диаметрально расположенных сферических углубления для шарнирной посадки на вывод 3 подвижного контакта 8 из молибдена. Выводы 2 и 3выполнены наполовину их длины полыми для обеспечения пайки без разрушения оболочки из-за различных значений КТР керамики к меди. Конструкция охватьшающих спаев 2, 3 и 4, переходного кольца 5 с керамическим корпусом 1 обеспечивает получение падежных швов с высокой механической прочностью. Использование штенгеля 4одновременно в качестве штенгеля для откачки и высоковольтного вывода исключает один вакуумноплотный спай керамики с металлом. Для получения минимальной емкости между контактами и корпусом электромагнита и между контактами, внутренняя поверхность керамического корпуса выполнена конической. Ось шарнирного соединения расположена перпендикулярно продольной оси подвижного контакта 8, что позволяет наиболее оптимально сориентировать подвижный контакт между пуклевками неподвижных контактов 6 и 7. Узел подвижного контакта включает в себя подвижный контакт 8,который пуклевочными выступами входит в углубления на выводе 3 и защелкивается на нем при сборке за счет упругих свойств материала подвижного контакта. Такое шарнирное соединение типа защелки обеспечивает простоту сборки, достаточно надежное сцепление подвижного контакта 8 с выводом 3 и 5 свободное вращение подвижного контак та на выводе 3. В отверстия ушек под вижного контакта 8 входит ось 9,которая выполнена из изоляционного материала, например, из стекла или искусственного минерала, и выполняет одновременно роль оси вращения подвижного контакта и изолятора высоковольтной цепи контактов от низковоль тной цепи управления. Ось 9 закрепле на в якоре 10, который имеет на одном конце изогнутую под углом часть, для сочленения с возвратной пружиной Корпус электромагнитной системы управления состоит из корпуса 12 эле ктромагнита, спаянного с основанием 13 из магнитомягкого металла, которо в свою очередь вакуумноплотно спаян с сердечником 14 з магнитомягкого металла и шайбой 15. На корпусе 12 выполнена резьба, служащая для крепл ния переключателя на рабочем шесте. Шайба 15 выполняет роль разделителя среды атмосферы и вакуума и выполнена из диамагнитного материала для исключения шунтирования силовых линий магнитного поля. На основании 13 закреплена таблетка газопоглотителя 16, служащая для сохранения и поддержания рабочего давления внутри переключателя в течение заданного срока службы. Катушка электромагнита состоит из каркаса 17 катушки, расположенной на нем обмотки 18, изоляционного цилиндра 19 и изолятора 20 с выводами 21, которые собраны в корпусе 22 катушки из магнитомягкого металла и жестко скреплены между собой, например, с помощью эпоксидного клея. К выводам 21 подпаяны концы намоточного провода 18. Наружные конц выводов 21 служат для подпайки в схе ме проводников от источника питания обмотки управления. При сборке подвижный контакт 8 располагается в зазоре между неподвижными контактами 6 и 7 и сочленяет ся шарнирно с выводом 3. Затем на изогнутую часть якоря 10 одевается возвратная пружина 11, для чего у нее на конце имеется паз. Пружина 11 имеет О-образную форму для обеспечения ее высокой циклической износостойкости. На собранную с узлом подвижного контакта металлокерамическую оболочку устанавливается корпус эле3ктромагнита, и они соединяются между собой вакуумноплотно с помощью сварки. По завершению вакуумно-технологической обработки в зазор между сердечником 14 и корпусом 12 устанавливается катушка электромагнита и закрепляется с помощью винта 23, входящего в резьбовое отверстие сердечника 14. Крепление переключателя в аппаратуре обеспечено наличием резьбы на корпусе 12, двух крепежных гаек 24 и шайбы 25. Для подсоединения вывода 3 к схеме служит лепесток 26, механически прочно спаянный со штенгелем 4. Из внутреннего объема переключателя через вывод-штенгель 4 откачивают воздух и газы, выделяющиеся в процессе вакуумно-технологической обработки. По окончании ее вывод-штенгель вакуумноплотно пережимается с обеспечением при этом диффузионной сварки места пережима, а затем устанавливается защитный колпачок 27. Для повьш1ения электрической прочности внешняя поверхность керамического корпуса, а также места пайки выводов и переходного кольца, покрыты кремнийорганическим лаком. Переключатель работает следующим образом. Контактная система переключателя состоит из двух неподвижных и одного подвижного контактов, размещенных с определенным зазором относительно друг друга внутри металлокерамической оболочки, в объеме которой создан высокий вакуум, служащий рабочим диэлектриком переключателя. Переключение подвижного контакта на нормально-разомкИутый контакт обеспечивается благодаря применению в конструкции электромагнитной системы управления. При отсутствии напряжения на обмотке управления электромагнита пружина II отжимает якорь 0 электромагнита от сердечника 14. Якорь 10, подвижно связанньй через ось 9 с подвижным контактом 8, прижимает при этом подвижный контакт 8 к неподвижному контакту 6. При подаче напряжения питания на обмотку управления под действием созданного ею магнитного поля якорь 10 электромагнита, перекатываясь по линии опоры на основании 13, притягивается к сердечнику 14 и сжимает при этом возвратную пружину П. Так как якорь 10 через ось 9 вращения соединен с подвижным контактом 8, то якорь заставляет перемещаться подвижный контакт в йаправлении замы кания со вторым неподвижным контактом. После снятия напряжения питания с обмотки управления возвратная пру жина 11 отжимает якорь 10 и возвращает тем самымподвижный контакт 8 в первоначальное положение. Совмещение штенгеля с выводом неПОДВИЯ5НОГО контакта (функций двух элементов в одном) позволяет уменьшить количество вакуумноплотных швов металла с керамикой, следствием чего является снижение проникновения газов из атмосферы внутрь оболочки и увеличение за счет этого надежности и долговечности работы переключателя. того, при этом упрощается конструкция переключателя, снижается расход металла, припоя и. трудоемкость изготовления, что в совокупности снижает стоимость его изготовления. Покрытие поверхности керамического корпуса и ме тпайки его с металлическими деталя ми кремнийорганическим лаком позволяет повысить электропрочность без увеличения габаритов переключателя. -„„ 43 Формула изобретения Высоковольтный вакуумный переключатель, содержащий расположенные в вакуумированной оболочке непод)зижные контакты и средний подвижный контакт, расположенные на торцовой поверхности оболочки выводы, электромагнитную систему управления клапанного типа и штенгель для откачки, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и надежности работы, снижения стоимости изготовления без увеличения массы и габаритов, J iJCJlJrlMCrlrl один из контактов закреплен на штенгеле, при этом штенгель использован одновременно в качестве высоковольтного вывода закрепленного на нем контакта. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3238324, кл. 20087, 1966. 2.Патент США № 3296568, кл. , 1967. 3.Патент США № 3443046, кл. 200144, 1969.

16

г TIT

V

v

фиг. 2

Zf

25

26

(Pui.t/