Коммутационный аппарат с жидкометаллическим подвижным контактом Советский патент 1982 года по МПК H01H29/00 

расположенных друг над другом замкнутых емкостей, которые сообщаются между собой через сопло элемента, формирующего жидкометаллическую струю, который установлен на дне верхней емкости с жидким металлом, причем в отверстии указанного сопла расположен -дополнительно введенный элемент управления в виде винта, установленный в крьлике верхней емкости , а в нижней емкости расположены межэлектродные промежутки, образованные твердометаллическими электродами.

Для увеличения количества коммутируемых цепей неподвижные твердометаллические электроды расположены радиально и в несколько ярусов.

Для обеспечения непрерывности работы в изоляционном, корпусе на различных уровнях расположены неподвижные вспомогательные электроды, которые включены в цепь управления.

На чертеже приведена конструкция стройства, сечение по вертикальной оси,.

Устройство содержит неподвижные твердометаллические электроды 1, закрепленные жестко в корпусе 2, жидкий металл 3, выполняющий функцию подвижного контакта при ком- . мутации, и элемент 4, формирующий жидкометаллическую струю. Изоляционный корпус 2 содержит верхнюю емкость 5 с жестко установленной на ней крышкой 6 и нижнюю емкость 7 с основанием 8 для стационарного крепления.

На дне верхней емкости 5 установлен регулируемый элемент 4, формирующий жидкометаллическую струю, к примеру сопло с отверстием 9, которое может закрываться полностью, или частично конусной частью 10 винта 11 управления, установленного на резьбе в крышке 6. Винт 11 управления снабжен для установки определенного положения указательной стрел кой 12, а крышка б - неподвижной отградуированной шкалой 13. Верхняя емкость 5 соединяется телескопически или на резьбе с нижней емкостью 7 и может перемещаться при наладке вдоль вертикальной оси устройства ля регулировки расстояния А между торцом отверстия 9 элемента 4, форирующего .жидкометаллическую струю, неподвижными твердометаллическии электродами 1, радиально установленными в нижней емкости 7 изояционного корпуса 2. К верхней емости 5 подведен входной патрубок

14для заливки жидкого металла 3

т перекачивающего насоса, а к нижеА.емкости 7 - выходной патрубок

5к тому же насосу 1не показан).

Твердометаллические электроды

1между своими торцами образуют межэлектродные промежутки 16-, величина которых в самой узкой части

1 всегда меньше диаметра D жидкометаллической капли 17.

В стенках изоляционного корпуса

2как в верхней емкости 5, на уровне линии а-а, так и в нижней емкости 7, на уровне линии.Ь-Ь, расположены вспомогательные управляющие электроды 18, соединенные с электрическими цепями включения и отключения перекачивающего насоса. При работе устройства винт 11

управления поворачивается против часовой стрелки и при этом его конусная часть 10 открывает отверстие 9 элемента 4, формирующего жидкометаллическую струвэ, с образованием

зазора с/- , при этом стрелка 12 указывает положение винта 11 управления относительно неподвижной шкалы 13.

Жидкий металл 3 под действием сил гравитации и давления вытекает через зазор о и отверстие 9 элемента 4 и в результате взаимодействия сил поверхностного натяжения образует жидкометаллическую каплю 17, которая

затем, увеличиваясь, отрывается от элемента 4 и падает в межэлектродный промежуток 16, замыкая твердометаллические электроды 1, а затем стекая с них, образует- на них вновь жидкометаллическую каплю 17, которая падает в нижнюю емкость 7, размыкая твердометаллические электроды 1. Таким образом, этот процесс периодически повторяется, в результате чего и происходит периодическое замыкание и размыкание Электрических цепей.

По мере работы жидкий металл 3 в верхней емкости 5 убывает и накапливается в нижней емкости7 (уровень Ь-Ь), жидкий металл 3 замыкает электрическую цепь включения перекачивающего .насоса, который перекачивает его в верхнюю емкость 5 до тех пор, пока он не замкнет вспомогательные управляющие электроды 18 в верхней емкости 5 на уровне а-а и не произойдет отключение и остановка перекачивающего насоса.

Регулируя эазор с между отверстием 9 элемента 4, формирующего жидкометаллическую струю, и конусной частью 10 винта 11 управления для вытекания жидкого металла 3, а также зазор А, можно увеличивать или меньшать расход жидкого металла 3 и время образования и падения жидкометаллических капель 17, что обеспечивает получение требуемой характеристики относительной продолжительности включения (ПВ)(ПВ

раб

-(00%) при работе в повt с t POO паузы

торно-кратковременном режиме предлаемого устройства.

Остановка работы производится поворотом винта 11 управления по часовой стрелке, в результате чего конусная часть 10 его полностью закрывает отверстие 9 элемента 4, формрующего жидкометаллическую струю, и прекращает вытекание жидкого металла 3, в результате чего коммутация электроцепей прекращается.

К технико-экономическим преимуществам устройства относятся простота конструкции и обслуживания; отсутствие элементов переменного объема сильфона, диаграммы, поршня в цилиндре и т.п.} отсутствие при коммутации специального привода (пневматического, гидравлического, механического или др.), поскольку при коммутации используются гравитационные силы; отсутствие элементов автоматического управления приводом (реле, датчиков переключателей и пр способность комглутировать одновременно несколько электроцепей без увеличения расхода жидкого металла.

Предлагаемое техническое решение значительно упрощает конструкцию, повышает надежность работы и снижает стоимость устройства как при изготовлении, так и при эксплуатации. Кроме того, устройство автономно, изолировано от воздействия окружающей среды и может длительное время работать в повторнократковременном режиме совершенно без оператора.

Устройство наиболее целесообразно использовать для коммутации цепей управления испытательных стендов, на которых исследуется механическая износостойкость изделий, т.е когда необходимо производить большое число последовательных включений и отключения; для световой реклам или световых табло, где также необходимы последовательные включения и отключения отдельных ламп или их групп в различной последовательности; для.выдачи периодических световых сигналов и т, п,

Формула изобретения

1. Коммутационный аппарат с жидкометаллическим подвижным контактом, 10 содержащий изоляционный корпус,

твердометаллические электроды, жидкий металл и элемент, формирующий жидкометаллическую струю, отличающийся тем, что, с целью 15 повышения надежности и уменьшения рахода жидкого металла, изоляционный корпус выполнен в виде двух соединенных и вертикально расположенных друг над другом замкнутых емкостей, 20 которые сообщаются между собой через сопло элемента, фop шpyющeгo жидкометаллическую струю, который установлен На дне верхней емкости с «сидким металлом, причем в отверстии 25 указанного сопла расположен дополнительно введенный элемент управления в виде винта, установленный в крышке верхней емкости, а в нинсней емкости расположены межэлектродные промежутки, образованные неподвиж30ными твердометаллическими электрода1«1И. .

. 2. Аппарат по п.1, о т л и ч ающ и и с я тем, что с целью увеличения количества коммутируемых элек35 рических цепей, неподвижные твердометаллические электроды расположены радиально и в несколько ярусов.

3. Аппарат по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с 40 целью обеспечения непрерывности работы, в изоляционном корпусе на различных уровнях расположены неподвижные вспомогательные электроды, которые включены в электрическую цепь 45 управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 524242, кл. Н 01 Н 29/00, 1977. 50 2- Авторское свидетельство СССР № 559295, кл. Н 01 Н 29/10, 1977.