Импульсный жидкометаллический замыкатель Советский патент 1981 года по МПК H01H29/22 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЗАМЫКАТЕЛЬ

I

Изобретение относится к электричес;ким переключателям более конкретно к замыкателям с твердометаллическими контактами, заьо 1кание которых производится подачей жидкого металла в межконтактный промежуток.

Известен жидкометаллический замыкатель, выполненный в виде резервуара, частично заполненного жидким металлом, а частично злектроизоляциоиной жидкостью, отделенной от жидкого металла диафрагмой и твердометаллические злектроды. Замыкание происходит при разряде конденсатора на электроды, расположенные в электроизоляционной жидкости 13

Недостатком этого аппарата является невозможность поворотных замьжаний при малой паузе между ними, обусловленном временем выравнивания давления в различных частях.резервуара. Кроме того, наличие двух жидких сред, жидкого металла и электроизоляционной жидкости усложняет конструкцию и затрудняет обслуживание.

Известен также импульсный жидкометаллический замыкатель, содержащий изоляционный цилиндрический сосуд с жидким металлом,два твердометаллических электрода и катушку-индуктор. При прохождении импульса тока по катушке в жидком металле наводится ток, от взаимодействия которого с током

10 катушки возникает сила, перемещающая жидкий металл, который осуществляет замыкание твердометаллических контактов Г23.

Однако в данном замыкателе из-за

15 отсутствия магнитопровода велики потери на потоки рассеяния, вследствие чего недостаточно быстродействие,кроме того элементами конструкции не сформирован канал для перемещения

го жидкого металла, а замыкание происходит при свободном соприкосновении жидкометаллического мостика и твердого электрода. Поэтому в момент злмыкания возможен разрыв контакта из-за возникновения пннч-эффекта и разбрыз гивания жидкого металла. Таким образом, в момент замыкания контакт не будв;г стабилен и надежен в широком диапазоне коммутируемых токов. Цель изобретения - повышение быстродействия замыкателя при одновременном повьш1ении его надежности. Указанная цель достигается тем, ч замыкатель, содержащий изоляционный цилиндрический сосуд с тшдким металлом, два твердометаплических электрода и катушку-индуктор, снабжен магнитопроводом и пористой прокладкой,,магнитопровод выполнен в виде двух установленных коаксиально с зазором цилиндров с общим ярмом, а в указанном зазорекоаксиально с магнитопроводом размещены упомянутые ка тушка-индуктор и сосуд с жидким металлом, на дне которого размещена пористая прокладка, а электроды уста новлены над магнитопроводомпо разны стороны от зазора. На чертеже представлен предлагаемый замыкатель, Замыкатель содержит.шихтованный магнитопровод, состоящий из двух коа сиально установленных цилиндров 1 и с общим ярмом 3, В кольцевом зазоре между цилиндрами 1 и 2 коаксиально размещены катушка-индуктор 4 и цилин рический изоляционный сосуд 5 с жидким металлом 6. На дне сосуда 5 расположена пористая прокладка 7. Контактный узел состоит из контактов 8 и 9. Контакт 8 выполнен в виде цилиндра переменного сечения и укреп лен на внутреннем цилиндре 2 магнито провода. Контакт 9, имеющий форму кольца прямоугольного сечения, распо ложён коаксиалыю с контактом 8 и ук реплен на цилиндрическом изоляционном сосуде 5. Токоподвод к контакту 8 осуществлен по своему стержню 10 снизу. При подаче импульса тока (длитель ность импульса 1-3 м/с)на катушкуиндуктор 4 в кольце жидкого металла наводится ЭДС и протекает ток Y .В результате взаимодействия магнитного поля В, созданного катушкой-ивдуктором с магнитным полем тока в жидкометаллическом кольце, возникает сила F, действующая на жидкометаллическое кольцо и перемещающая его в сторону твердометаллических контактов 8 и 9 Замыкатель работает следующим образом. При подаче импульса тока в кат5тику-индуктор 4 обеспечивается непосредственное перемещение жидкого металла 6 в сторону неподвижных твердометаплических контактов-электродов 8 и 9 под действием индукционно-динамических сил, возникающих при воздействии магнитного поля катушки с магнитным полем тока в жидкометаллическом кольце. Твердометаллические электроды 8 и 9 замыкателя образуют петлеобразный контур, способствующий удержанию жидкого металла 6 в зоне контактирования за счет электродинамических сил. В зоне контактирования создается повышенное давление жидкого металла, препятствующее нестабильности контакта из-за пинч-эффекта. На дне изоляционного сосуда 5 установлена пористая прокладка 7, проницаемая для воздуха и непроницаемая для жидкого металла 6, которая препятствует возникновению перепада давления в сосуде 5при выбрасывании жидкого металла 6к электродам 8 и 9. Магнитопровод сокращает потоки рассеяния, тем самым повышается КПД привода и увеличивается быстродействие замыкателя. С началом протекания тока в силовой цепи замыкателя в контактном узле (электроды 8 и 9 и замыкающий их мостик жидкого металла возникают электродинамические Силы, способствующие удержанию жидкого металла в зоне контактирования и препятствующие самопроизвольному разрыву цепи из-за пинчэффекта или стекання жидкого металла под действием собственного, веса.Цепь в замыкателе разрывается при исчезновении тока или снижении его до величины, недостаточной для удержания жидкого металла. Ожидаемый эффект от применения данного замыкателя определяется его высокими удельными показателями, малыми габаритами, высоким КПД привода, быстродействием, высокой износоустойчивостью и надежностью. Формула изобретения Импульсный жидкометаллический замыкатель, содержащий изоляционный цилиндрический сосуд с жидким металлом, два твердометаллических электрода и катушку-индуктор, о т л и ч а ющ и и-с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности,замыкатель снабжен магнитопроводом и пористой прокладкой, магнитопровод вьтолйен в виде двух установленных коаксиально с зазором цилиндров с общим ярмом, а в указанном-зазоре коаксиально с магнитопроводом размещены упомянутые катушка-индуктор и сосуд с жидким металлом, на дне которого раз7мещена пористая прокладка,а электроды установлены магнитопроводом по разные стороны от зазора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 442522, кл. Н 01 Н 29/02, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 647759, кл. Н 01 Н 29/22, 1977 (прототип).