Вакуумная дугогасительная камера Советский патент 1982 года по МПК H01H33/16 

(5) ВАКУУМНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА

Изобретение относится к коммутаци онной технике, в маетности к вакуумным выключателям. Известны вакуумные камеры, в кото рых армирующие металлические манжеты вакуумно-плотно соединены с торца ми изоляционных цилиндров. В свою очередь, металлические торцовые флан цы по своей периферии вакуумно-плотно спаяны со свободными концами арми рукндих манжет ГП. Недостатки указанных конструкций заключаются в том, что сила, создаваемая за смет разности давлений вне камеры и внутри нее, а также вес фланца или всей камеры (в зависимости от ее расположения) действуют на место вакуумно-плотного соединения манжеты с фланцем и на саму тонкостенную манжету. Благодаря постоянному воздействию этих двух сил в тон костенных манжетах и, особенно в местах соединения манжет с фланцами, могут возникать микротрещины, будет нарушаться вакуумная плотность камеры, и камера выйдет из строя. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является вакуумная дугообразная камера, в конструк лии которой предприняты меры, устраняющие постоянные механические воздействия на места- соединения манжет с фланцами, В этой камере армирующие манжеты, закрепленные в теле изоляционных цилиндров, отогнуты по радиусу, благодаря чему на свободных концах манжет образованы кольцевые поверхности. Торцовые фланцы камер опираются на указанные кольцевые поверхности и вакуумно-плотно сварены с отогнутыми кромками манжет 2, Недостаток известной вакуумной дугогасительной камеры состоит в постоянном механическом напряжении, испытываемом тонкостенной манжетой благодаря воздействию силы, созда39ваемой атмосферным давлением на камеру и весом фланца. Вследствие постоянного воздействия указанных сил в тонких стенках армирующих манжет возникают усталостные разрушения, приводящие к микротрещинам и разгерметизации камеры, что приводит к снижению надежности камеры в эксплуатации. Кроме того, в конструкции извест ной камеры имеется еще один недостаток, заключающийся в сложности технологии изготовления камеры,так как в процессе сборки камеры необходимо применять специальные приспо собления, совмещающие кромки фланце и армирующих манжет для вакуумноплотного их соединения. Цель изобретения - повышение надежности камеры в эксплуатации и уп рощение технологии ее изготовления за счет полной разгрузки, по меньше мере, одной металлической манжеты,а мирующей изоляционный корпус, от ме ханических нагрузок, создаваемых ве сом фланцев и силами, возникающими за счет разницы давлений, внутри и вне камеры. Указанная цель достигается тем, что в вакуумной дугогасительной камере, состоящей из вакуумно-плотног корпуса, содержащего, по меньшей ме ре, один изоляционный цилиндр, по крайней мере один торец которого армирован металлической манжетой, причем корпус с торцов закрыт метал лическими фланцами, а внутри него размещены экраны и контакты, по меньшей мере один торцовый фланец опирается на место соединения армирующей манжеты с изоляционным цилинд ром и имеет на своей периферии отбо товку, вакуумно-плотно соединенную с армирующей манжетой. То/нцина отбортовки составляет 0, 2,0 толщины армирующей манжеты. Отбортовка вакуумно-плотно соединяется с манжетой с помощью сварки при этом высота отбортовки в 5-20 ра больше ее толщины. , Отбортовка вакуумн0-плотно соединяется с манжетой с помощью пайки, при этом высота отбортовки в 2-5 раз больше ее толщины. Указанные соотношения размеров от бортовки и манжеты найдены экспериме тально, мто позволило создать камеру вудерживающую до 5000 ударов при ускорении до 75 g. Отклонение от ука74занных соотношений приводит к уменьшению механической прочности камеры, а следовательно, к уменьшению ее надежности в эксплуатации. На фиг. 1 представлена вакуумная дугогасительная камера, у которой отбортовки торцовых фланцев входят внутрь манжет, армирующих изоляционные цилиндры, осевой разрез; на фиг. 2 - вариант соединения торцового фланца камеры с ее корпусом, продольный разрез; на фиг. 3 - часть камеры, у которой отбортовки торцовых фланцев охватывают армирующие манжеты, осевой разрез. Камера содержит изоляционный корпус, который состоит из двух изоляционных цилиндров и 2, вакуумноплотно соединенных между собой через металлическую прокладку 3- К каждому из свободных торцов корпуса вакуумно-плотно присоединены,например припаяны, армирующие металлические манжеты i и 5. В рассматриваемом варианте камеры торцовые металлические фланцы 6 и 7 вставлены вовнутрь манжет А и 5. Каждый из фланцев 6 или 7 имеет на своей периферии отбортовки 8 и 9, соприкасающиеся с манжетами и 5. Кромки манжет 4 и 5 вакуумно-плотно соединяют, например сваривают, с кромками соответствующих отбортовок 8 и 9, в результате чего образуются вакуумно-плотные соединения 10 и 11, например сварочные швы. В телах фланцев 6 и 7 закреплены втулки 12 и 13 для крепления наружных токоподводов (не показаны). Неподвижный контакт I вакуумноплотно закреплен на стержне 15, а последний, в свою очередь - во фланце 7. Внутри корпуса размещены экраны 16-20. В процессе сборки камеры фланцы 6 и 7 вставляют вовнутрь манжет 4 и 5. При этом наружные поверхности отбортовок 8 и 9 скользят вдоль внутренних поверхностей манжет А и 5 до тех пор, пока внутренние плоские кольцевые поверхности 21 и 22 отбортовок 8 и 9 фланцев 6 и 7 не войдут в соприкосновение с плоскими кольцевыми участками 23 и 2 манжет А и 5. После того, как из камеры откачают воздух, силы, возникающие за счет разницы давлений снаружи и внутри камеры, воздействуют на фланцы 6 и 7, прижимая их к кольцевым поверхностям 23 и 2 соприкосновения. Вследствие этого стенки манжет А и 5 и стенки отбортовок 8 и 9 не испытывают нагрузки, также как и кольцевые соединения 10 и 11, ваку умно-плотно соединяющие кромки манжет и 5 с кромками отбортовок 8 и 9. Аналогичным образом и вес каждого из фланцев 6 и 7 не передается кольцевым соединеням 10 и 11, так как распределится по кольцевым участкам 23 и 2k соприкосновения. Толщина манжет 4 и 5, вакуумноплотно соединяемых -с изоляционными цилиндрами 1 и 2, находится в пределах 0, мм. Экспериментально установлено, что отношение толщины отбортовок 8 и 9 к толщине манжет i и 5 должно находиться в пределах 0,5-2,0. При указанном соотношении толщин отбортовок и манжет тепло, подводимое к их кромкам в процессе вакуумно-плотного соединения, отводится по телу отбортовки с той же скоростью или вдвое быстрее, чем по телу манжеты. Это позволяет предохранить места сое динения манжет i и 5 с изоляционными цилиндрами 1 и 2 от нежелательного перегрева и нарушения вакуумной плот ности. Если вакуумно-плотное соединение манжет и 5 и отбортовок 8 и 9 осуществляется с помощью сварки, например дуговой в защитной среде, то на том небольшом участке кромок, где су ществует опорное пятно дуги, выделяется в 2,5 раза больше тепла, чем при вакуумно-плотном соединении с по мощью пайки твердыми припоями, напри мер с помощью медно-серебряного припоя ПСР-72. В случае вакуумно-плотного соединения отбортовок 8 и 9 с манжетами и 5 с помощью сварки экспериментально установлено, что опасный перегрев мест соприкосновения отбортовок 8 и 9 с манжетами t и 5. способный привести к нарушению вакуумноплотного соединения манжет t и 5 с изоляционными цилиндрами 1 и 2, предотвращается, если высота отбортовок 8 и 9 в 5-20 раз больше их толщины. Для случая, если отбортовки 8 и 9 соединяют с манжетами t и 5 с помощ пайки, экспериментально установлено что высота отбортовок 8 и 9 должна быть в 2,5- раза меньше, чем высо76та отбортовок при сварке, иными словами в 2-5 раз больше толщины отбортовок. Вакуумная дугогасительная камераа именно та ее часть, где к изоляционному цилиндру 1 вакуумно-плотно припаяна манжета 5 (фиг. 2), отличается от камеры, изображенной на фиг. 1, тем, что внутренняя поверхность отбортовки 9 фланца 7 так же, как и отбортовки 8 фланца 6, не показанног го на фиг. 2, соприкасается по кольцевой поверхности 2, не с манжетой 5i а с кольцом 25., которое припаяно к манжете 5 и служит компенсатором механических напряжений, возникающих при пайке металлической манжеты 5 с изоляционным цилиндром. Камера (фиг. 3) отличается от представленных на фиг. 1 и 2 тем,что к торцу изоляционного цилиндра 1 вакуумно-плотно присоединена, например, с помощью термодиффузионной сварки манжета 26, цилиндрическая часть которой направлена вдоль внешней поверхности цилиндра 1 по направлению к противоположному фланцу (не показан). Манжета 26 на фиг.2 снабжена кольцом-компенсатором 25. В процессе сборки камеры фланец 27, имеющий на своей периферии отбортовку 28, надевают на манжету 26. При этом внутренняя поверхность отбортовки 29 легко скользит вдоль наружной поверхности манжеты 2б до тех пор, пока внутренняя плоская кольцевая поверхность 22 отбортовки 28 фланца 27 не войдет в соприкосновение с плоской кольцевой поверхностью 2 компенсатора 25. 0тбортовка 28 и манжета 26 вакуумноплотно соединены с помощью пайки твердыми припоями, так как при описанной конфигурации отбортовки и манжеты пайка более целесообразна, чем сварка, для сварки высота отбортовки и манжеты больше, чем для пайки, что сокращает изоляционное расстояние по воздуху между фланцами, кроме того, при. сварке велика ве-, роятность попадания расплавленных капель металла на наружную поверхность изоляционного цилиндра. Камеры, выполненные в соответствии с изобретением, обладают высокой надежностью, так как выдерживают до 5000 ударов при ускорении 75g. .Формула изобретения 1. Вакуумная дугогасительная камера, содержащая вакуумно-плотный кор79

пус по меньшей мере с одним изоляционным цилиндром, по крайней мере один,торец которого армирован металлической манжетой, причем корпус закрыт с торцов металлическими фланцами, отличающаяся тем, что, с целью -повышения надежности камеры в эксплуатации и упрощения технологии ее изготовления, она снабжена по меньшей мере одним торцовым фланцем, опирающимся на место соединения армирующей манжеты с изоляционным цилиндром и имеющим на своей периферии отбортовку, вакуумно-плотно соединенную с армирующей, манжетой.

78

Ц. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что отбортовка фланца соединяется с армирующей манжетой с помощью пайки, имеет высоту в 25 раз больше ее толщины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Фиг.1