Приводное устройство для коммутационных аппаратов Советский патент 1982 года по МПК H01H29/00 H01H39/00 

1

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в сильноточных коммутационных аппаратах.

Известны жидкометаллические коммутационные аппараты, в которых в качестве привода используется электрический разряд в жидком металле. Жидкий металл под действием энергии взрыва выбрасывается вверх в межконтактный зазор и замыкает контакты силовой цепи. Взрывающийся проводник из твердометаллических материалов формируют вне устройства, изолируют его боковую поверхность, соединяют одним торцом с токопроводником, а затем вводят в жидкометаллическую среду 1.

В такой конструкции необходимо периодически после каждого электрического разряда вводить новый взрывающийся проводник в жидкий металл, что связано с разгерметизацией устройства и является его недостатком.

Известно также приводное устройство для коммутационных аппаратов, содержащее заполненный жидким металлом цилиндрический корпус, выполняющий функцию одного из токопроводов, и другой токопровод, установленный внутри корпуса, которыи изолирован от него при помощи изоляционной втулки, а контактирует с ним при помощи жидкометаллического перещейка, образованного двумя изоляционными дисками, установленными с зазором соосно с внутренним токопроводом 2.

Основными недостатками этого устройства являются: малый зазор между дисками, составляющий десятые доли миллиметра, затрудняет заполнение его жидким металлом, что снижает надежность и скорость формирования взрывающегося проводника; устройство не обеспечивает регулирование зазора без его разборки, что снижает функциональные возможности; место крепления дисков к токопроводу является неподвижным и испытывает значительные силовые воздействия, что снижает механическую прочность устройства.

Цель изобретения - повыщение долговечности и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено толкателем с подпружиненным к нему щтоком и элементом регулировки зазора между изоляционными дисками, при этом внутренний токопровод выпол нен с осевым отверстием, в котором установлены толкатель и шток, первый из которых жестко связан с элементом регулировки зазора между дисками, а второй - с одним из дисков.

Кроме того, втулка, изолирующая корпус от внутреннего токопровода, жестко соединена с другим диском, подпружинена и установлена с возможностью перемещения в осевом направлении.

На чертеже изображено конструктивное выполнение приводного устройства.

Устройство содержит корпус 1, являющийся одним из токопроводов и заполненный жидкометаллической средой 2, в которой расположен другой внутренний токопровод 3, изолированный от жидкометалической среды с помощью втулки 4, подвижной в осевом направлении. На втулке 4 расположен нижний диск 5, в который упирается пружина 6. В токопроводе 3 выполнено осевое отверстие 7, в котором расположен шток 8. На штоке 8 закреплен верхний диск 9. Диски 5 и 9 образуют жидкометаллический взрывающийся перещеек 10. Шток 8 снабжен пружиной 11. В осевом отверстии 7 расположен толкатель 12, который соединен с элементом 13 регулировки зазоров и взаимодействует со штоком. Втулка 4 снабжена упором 14. Токопровод 3 неподвижен и соединен с жидкоменталлическим перешейком 10.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии нижний диск 5 фиксируется с помощью пружины 6, прижимающей упор 14 втулки 4 к корпусу 1. Верхний диск 9 с помощью толкателя 12, воздействующего на шток 8 и преодолевающего сопротивление пружины 11, перемещается вверх, образуя с нижним диском зазор 5- 10 мм. В такой зазор свободно затекает жидкий металл. Затем толкатель 12 и шток 8 под действием пружины 11 перемещаются вниз. Между нижним и верхним дисками устанавливают при помощи элемента 13 регулировки зазора зазор (например, 0,1-0,5 мм), соответствующий оптимальным параметрам электрического разряда. В этом зазоре формируется жидкометаллический перешеек, который в центре соединен с центральным токопроводом, а на периферии - с жидкометаллической средой и через нее с другим токопроводом (корпусом).

При соединении токопроводов с емкостным накопителем энергии происходит электрический взрыв кольцевого перешейка и передача энергии жидкому металлу, который выбрасывается вверх и коммутирует, например, электроды силовой цепи или совершает какую-либо работу. Под действием расширяющейся парогазовой полости электрического взрыва перешейка верхний и нижний диски перемещаются друг от друга в осевом направлении до упора штока и втулки. После завершения процесса передачи

энергии верхний диск под действием пружины 11, а нижний диск - пружины 6 возвращаются в исходное положение, показанное на чертеже. После перемещения толкателем верхнего диска вверх, заполнения

жидким металлом зазора между дисками и установления нужной толщины перещейка, устройство снова готово к работе.

Выбором геометрических размеров зазора, диаметром, а также типом жидкого металла, определяются энергетические параметры приводного устройства.

В связи с тем, что оба диска закреплены на подвижных элементах (втулка и щток) это снижает механические усилия, возникающие в местах их крепления к подвижным

S элементам, а, следовательно, повышает долговечность устройства и расширяет выбор материалов для изготовления дисков. Могут быть использованы более жесткие материалы, чем например, резина, что позволяет выполнять зазор между дисками более равномерным и стабильным с течением времени. Это сохраняет стабильность энергетических параметров привода.

Частота следования разрядов зависит от скорости заполнения жидким металлом заJ зора между дисками.

В предлагаемом устройстве, благодаря перемещению верхнего диска толкателем, значительно увеличивается этот зазор, а, следовательно, и скорость его заполнения. Частота следования нмпульсов определяется скоростью перемещения и ходом диска вверх-вниз, т. е. параметрами толкателя и возвратной пружины которые могут быть выполнены достаточно мощными и быстродействующими. В этом случае происходит

равномерное и без микропустот затекание жидкого металла по всей площади дисков, т. е. б(лее качественное формирование жидкомета1ялического перешейка. Кроме того, предла(Гаемая конструкция позволяет плавно, путем изменения толщины перешейка,

о регулировать энергетические параметры приводного устройства.

Это все является техническим преимуществом предлагаемого устройства и повышает надежность работы. Экономический

j эффект заключается в многоразовости его использования, исключении затрат на разборку при постройке на новые параметры.

Предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями, что позволяет использовать его не

0 только в коммутационных аппаратах, но и в качестве плавного предохранителя с регулируемой величиной тока отключения.

Наличие втулки с подвижным изоляционным диском является дополнительным средством повышения долговечности устройства. Причем, зазор между втулкой и внутренним токопроводом не должен создавать (например, в результате заполнения его жидким металлом) канала, шунтирую