Жидкометаллический замыкатель

СОЮЭСОВЕТСНИХ,СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4 Н 01 Н 29/00 ОСУД О ИЗО РИ ГН ОПИС И Т ЛЬС ВТОРСНОМУ СВ к коммутаможет быт ких аппара ллическим мыес- .млекескиеметаллые жидергией атк ля етс о со ояния ко ТВЕННЫЙ КОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМСССР(53) 621,316.542.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 442522, кл, Н 01 Н 29/02, 1975.Авторское свидетельство СССР В 436405, кл. Н 01 Н 39/00, 1972.Авторское свидетельство СССР В 780722, кл Н 01 Н 29/00, 1980. (54)(57) ЖИДКОИЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЗАМЫКАТЕЛЬ, содержащий разделеннйе изолятором центральный электрод и охватывающий его наружный электрод, полость которого разделена на. две части эластичной диафрагмой, нижняя часть заполнена жидкостью, в которой расположены взрывные электроды, а верхняя часть заполнена жидким ме-таллом и в.ней расположены подвижный кольцевой контакт, состоящий из клиновых вкладышей, и поршень с толкателями, установленный над центИзобретение относитсяции электрических цепейиспользовано в электричетах с подвижным жидкометконтактом,Известны жидкометалличкатели, содержащие твердкие контакты, коммутируеметаллом, перемещаемым этровзрыва в жидкости,Недостатком их яввременность замкнутог,.8010726 ральным электродом с возможностьювозвратно-поступательного перемещения, о т л и ч а ю щ и й с я тем;что, с целью повышения надежностиработы, он снабжен кольцом из эластичного материала, дополнительнымкольцевым контактом, возвратной пружиной.и дополнительной замкнутойэластичной диафрагмой полостью, заполненной жидкостью и с расположенными в ней взрывными электродами иустановленной на центральном электроде так, что взаимодействует черездиафрагму с поршнем, дополнительныйкольцевой контакт выполнен аналогично первому и установлен с зазоромна внутренней поверхности наружногоэлектрода с возможностью радиальногоперемещения, при этом в указанный зазор залит жидкий металл, подвижныйкольцевой контакт охватывает центральный электрод, его вкладьппи стянуты указанным кольцом и жестко свя"заны с толкателями и возвратной пружиной. тактов, так как жидкий металл поддействием силы тяжести вытекает измежэлектродного промежутка,Наиболее близким по технической,сущности и достигаемому результатук изобретению является жидкометаллический замыкатель, содержащий разделенные изолятором центральный электрод и охватывающий его наружныйэлектрод,полость которого разделенана две части эластичной диафрагмой,нижняя часть заполнена жидкостью, вкоторой расположены взрывные электроды, а верхняя часть заполнена жидким металлом и в ней расположеныподвижный кольцевой контакт, состоя,щий из клиновых вкладышей, и поршеньс толкателями, установленный надцентральным электродом с возможностью возвратно-поступательного перемещения.Такая конструкция имеет следующиенедостатки: электродинамические силыкоммутируемого тока стремятся вытолкнуть вкладыши из межконтактного зазора, что ограничивает величину коммутируемого тока, требует повышениязаклинивающего эффекта вкладышей иснижает надежность коммутации; дополнительный привод используетсятолько на прямое преодоление эаклинивающего эффекта, что связано сувеличением его мощности; жесткаяконструкция наружного контакта повышает требования к точности изготовления, сборки и соосности вкладышейи контактной, системы в целом и снижает надежность контактированияЦель изобретения - повышение надежности работы замыкателя,Это достигается тем, что известный жидкометаллический замыкательснабжен кольцом из эластичного материала, дополнительным кольцевым контактом, возвратной пружиной и дополнительной замкнутой эластичной диафрагмой полостью, заполненной жидкостью и с расположенными в нейвзрывными электродами и установленной на центральном электроде так,что взаимодействует через диафрагмус поршнем, дополнительный кольцевойконтакт выполнен аналогично первому,и установлен с зазором на внутреннейповерхности наружного электрода свозможностью радиального перемещения, при этом в указанный зазор залит жидкий металл, подвижный кольцевой контакт охватывает центральныйэлектрод, его вкладыши стянуты указанным кольцом и жестко связаны столкателями и возвратной пружиной,На фиг. 1 изображен замыкатель внезамкнутом состоянии, общий вид;на фиг. 2 - то же, в замкнутом состоянии. Жидкометаллический замыкатель содержит центральный электрод 1 и на - ружный электрод 2, разделенные изолятором 3, Центральный электрод 1 охватывает подвижный кольцевой контакт, выполненный из отдельных цент/ральных вкладышей 4, стянутых эластичным кольцом 5. С помощью пружин 6вкладыши 4 подпружинены к тягам 7,на которые опирается поршень 8. Поршень 8 подпружинен с помощью пружины 9 к эластичной диафрагме 10, отделяющей его от полости 11: с жидкостью, в которую погружены разрядныеэлектроды 12. Наружный электрод 2содержит кольцевой контакт, выполненный из вкладышей 13 с выступами14, подвижных в радиальном направлении. Зазор 15 между вкладышами 13и наружным электродом 2 заполненжидким металлом. Во вкладышах 13 выполнена полость 16, в которой с за зором расположена головка 17 винта18. Напротив выступов 14 находятсявыступы 9 на наружном электроде 2.В полости электрода 2 расположенаэластичная диафрагма 20, на которую 25 залит слой жидкого металла 21. Поддиафрагмой 20 находится полость 22с жидкостью, в.которую погружены разрядные электроды 23.1Замыкатель работает следующим об разомВ исходном положении замыкательпоказан на фиг. . Для замыканияцепи сначала поворачивают винт 18 иперемещают его в радиальном направ лении к вкладышам 13, Головка винта18 упирается во вкладыши 13 и перемещает их в радиальном направлениидо упора выступов 14 в выступы 19.В этом положении вкладыши 13 жестко 40 закреплены в наружном электроде 2.Затем от емкостного накопителяэнергии осуществляют электрический разряд в жидкости (воде) между разрядными электродами 12 и 23. Под дейст вием импульсного давления перемещают жидкий металл 21 вверх и осуществляют начало коммутации тока междуэлектродами 1 и 2. Жидкий металл 21частично попадает в конусный зазормежду электродоми вкладышами 13и смачивает их контактные поверхности, Одновременно начинает двигатьсявниз и поршень 8, перемещая черезтяги 7 центральные вкладыши 4. Вкла дыши 4 двигаются вниз до тех пор,пока не произойдет их заклиниваниемежду электродом 1 и вкладышем 13.В этом положении электрическая цепьмежду электродамии 2 оказываетсязамкнутой, После окончания процессавзрыва в полостях 11 и 22 жидкий ме 1талл стекает вниз и возвращается висходное положение, а поршень 8вместе с тягами 7 с помощью пружи"ны 9 поднимается вверх до диафрагмы О, Замкнутое состояние эамыкателя показано на фиг. 2 и сохраняетсясколь угодно долго.Для размыкания устройства поворачивают винт 18 в другую сторону иосвобождают вкладыши 13 от упора вголовку 17. При дальнейшем вращениивинта с помощью головки 17 перемеща-ют вкладыши 13 в радиальном направлении от электрода 1. Конусный зазор между электродами 1 и вкладышами 13 увеличивается,вкладыши 4 освобождаются и с помощью пружин 6подтягиваются вверх до упора в тяги 7. Замыкатель возвращается в исходное положение, показанное нафиг. 1.Выполнение наружного кольца иэвкладышей, подвижных в радиальномположении, позволяет быстро сниматьконтактное нажатие, что способству-.ет возврату центральных вкладышей висходное положение. Причем силы,возвращающие центральные вкладыши(силы пружин), постоянно приложенык вкладышам и прижимают их к толкателям в исходном положении,В описанной конструкции ускоряемая подвижная система состоит извкладышей, тяги и поршня. Поршеньвоспринимает силовое воздействие импульсного, привода, Однако он обладает большой площадью, испытывает наибольшее аэродинамическое сопротивление движению и быстрее тормозится.Вкладыши имеют меньшее аэродинамическое сопротивление, поэтому ониотрываются от тяг, связанных с поршнем, и движутся по инерции в межэлектродный зазор. Такое положениепозволяет наиболее эффективно использовать энергию импульсного привода для ускорения вкладышей. Крометого, каждый вкладыш подпружинен ксоответствующей тяге и получает ускорение, обусловленное его массой инезависимое от соседних вкладьппей.Это расширяет коммутационные возможности замыкателя .благодаря, например, выполнению вкладышей разных помассе (из разных материалов), чтопозволяет производить коммутацию по 5 10 15 20 ,25 30 35 40 45 50 следовательно, т.е. вкладышами в зависимости от их массы и скоростидвижения, Это повьппает быстродействие замыкателя и позволяет согласовать скорость роста плотности токав контакте со скоростью нарастаниякоммутируемого тока,Система самоустанавливающихся1вкладышей обеспечивает более полноеиспользование твердых контактных поверхностей, а возможность снятияконтактных усилий - испольэоватьэлектродинамические силы коммутируемого тока, которые направлены внизи усиливают эаклинивание центральных вкладышей, и жидкий металл, подаваемый с противоположной стороны.Такая конструктивная схема позволяет выбрать оптимальные контактныеи силовые соотношения по отдельности для твердых вкладышей и жидкогометалла и выбрать для каждого изннх соответствующий привод.Подвижная система вкладышей позволяет огрегулировать межконтактныйзазор под каждый центральный вкладыш, что снижает требования к точности изготовления вкладьппей и сборке. Отпадает также необходимость вмощном приводе для выбивания центральных вкладышей и межконтактногозазора. Это все сокращает расходыпо эксплуатации замыкателяВ описанной конструкции жидкийметалл используется для повышениябыстродействия (в случае применения,например, металла с небольшим удельным весом - сплав На-К) и для периодического смачивания твердых контактных поверхностей.Применение в качестве импульсногопривода электрического разряда вжидкости разгружает замыкатель отбольших статических нагрузок, позволяет использовать ударные явленияи выполнить конструкцию более компактной.Для прижатия центральных вкладышей 4 к электроду 1 служит эластичное кольцо 5, которое обеспечиваеттакже и осевое смещение соседнихвкладышей относительно друг друга,что снижает требования к синхронности,их перемещения, сборки и точности установки в межэлектродном зазоре.Для удержания жидкого металла взазоре 15 между вкладышами 13 и кор1072659 Таким образом, предложенный замы катель обладает более надежной кон- струкцией Составител Техред М,Хо дактор Л.Письман орректор Н.Король иич каз 277 Тираж 694 . Подпнсно НИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж-З 5, Рари ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат 1 Патент", г.Ужгор Гагарина,101 пусом применяются традиционные уплотнения, ( на ч ертеже не показаны) еииям и открытия кая наб., д. 4/5