Выключатель взрывного типа

Союз Советских Социалистических Рес)тублик Ф(51) .11. К Н 011 37,76 Гасударствеииый комитер Совета Министров СССР по делам изобретена и открь 1 тий(72) Авторыизобретения К, И. Козорезов, В. В. Семченко и Г. И. Михайлу Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М. В, Ломоносова(54) ВЫКЛЮЧАТЕЛЪ ВЗРЫВНОГО ТИПА Изобрстсппе относится к электротехн 1 ке и может быть использовано для отключе 1 ия Высокоьольтных и сильцоточцых цепей.Известны выключатели взрывного тцпд, содержащие полую токоведущую шп у, заряд взрывчатого вещества, детонатор и цилиндрический изоляционный корпус.Однако известные выключате;ш взрывного типа требуют большого количества взрывчатого вещества, имеют недостаточное быстродействие. Кроме того, из-за возникновения ударой волны при взрыве возможен повторный пробой промежутка. В предлагаемом выключателе с целью устранения указанных недостатков полая токоведущая шина выполнена в виде двух усеченных конусов, сложенных большими основаниями из материала, обладающего низкой плотностью и Вьсокой теплоемкостью, элск тропроводностью и теплопроводпостьзо, например из магния, магниевых сплавов, алюминия, а изоляционный корпус выполнен герметичным с вякуумпрованной внутренней полостью, причем остаточное давление Р (в мм рт. ст.) и размеры устройства удовлетворяют соотцоп 1 еци 51 м:Р 0,1(Д - Д ) и Д )ЗДш,где Д и Д соответственно внутренний диаметр изоляционного корпуса и диаметр больших онотвяний усеченных конусов токоведу- П 1 ЕЦ ПЦЫ (В М).Кроме ого, возмокно выполнение токовелущей шины В виде нескольких усеченных конусов, ложенцых соответственно большип и мялымп оспаза 11511 и, при этом устройство сгябжепо рязво:кой детонационного импульса, например, из детоцпрующих ш:уров, одцп концы которых оед 1 цены и находятся в контакте с детонатором, а другие подведены к взрывчатому веществу в расширенных частях упомянутой Окс 1 зедущей шины.Нд 11 г. 1 пзобрджеп предложенный взрывной выключатель; нд фиг. 2 - то же, токове,-, дущая шипя вьшо тпсца в виде несколькихусеченных конусов (устройство снабжено разВодкой детоцацпоппого импульса).На фнг. 1 место прерывания токоведущейшины 1 выполнено В виде двух усеченных ко О пусов 2. Сложенных большими основаниями.Внутренняя полость токоведущей шины заполнена зя 1)ядоз Вз)зь 1 Вчстого вещества 3 и имеет детонатор 4. При этом усеченные конусы 2 изготовлены из мдтср:дла с наименьшим зцаче ппсм ) р/слт плц о 1 ят. Устройство размещено в гсрмстпзпрованцом корпусе изизолятора 5, имеющем пдтрубок б для вакуумизации внутренней области корпуса. Причем размеры устройства и Остаточное давление р (в мм. рт, ЗО ст.) удовлетворяют следующим соотношениям475680 Р-О,/Д Д ) ДсЗД ьгде Д ь Д -- соотвсгственно размеры корпуса и иины, в см.)д1 доотает устройство сгедуОщиз ооразом.11 ри подаче сигналя на отключение цепи 1 иадетонатор 4 он вызывает срабатывание взрывчатого вещества 3. Под действием продуктоввзрыва оболочка, состоящая из конусов 2 приООРЕТсСТ СКОРОСТЬ НРЯКТИЧЕСКН В НЯПРЯВЛЕНИИ,перпендикулярном поверхности зарядя 3. Этяскорость обозначена иа фиг. 1 через Г. ТакимООРЯЗО)1, УЖС С )10)СНТЯ ВЫХО;с ДЕТОНЯЦИОНиой волны на поверхность заряда 3 оболочка2 нячиняет рязруиятьс 51 н Относите,ьня 5 скорость концов разрыв ого промежутка ЛЪ существенно оольшс нуля. Происходит оп(лоченис цепи.На фнг. 2 мссго прерывания токоведущейшины 1 выполнено в виде чередуощсйся сесе 2 с, . Оч, 20ствснно больпп)и и меньшими основдшгями.Внутренняя чдсь полой токоведущей шины 2ЗянОЛНЕия:)др 51 до)1 ВзрЫВсс 1 ТОГО ВЕНЕСТВя 3.К детонатору 4 подходив разводка детондИониого импульса, выполненная, например,25из детонирующих шнуров 7 одинаковой длины, Все устройство размещено в герметнзироВянном корнусс;), ко Ор 11 Вякуумизнрую чсрез иатрубок 6,1 яоотает устройство аналогично выклочаЗОте,но, и:обрд)кеиному на фиг. 1.При подаче сигнсЛя на откгноченис ценишины 1 на детонатор 4 он сра(гатывает и генер 5 рует детонационный импульс в разводке 7,выполненной, например, из детоиирующнх з 5шнуров Одинаково д, нны. 110 этом) детонация заряда взрывчатого вещества 3 возбу)кДЯЕТС 5 ОДНОВРЕ)СИНО В НССКОГЬКИХ ТОЧКсХ.;,Одновременно начинается и ря;рунеиис конусов 2. Из фиг. 2 легко видеть, что скоростьудлинения разрывного промежутка )1=-ИЛА,ГдЕ 2 гг -- ЧИСЛО КОНУСОВ; ЛГОТНОСИПЕЛЬис 51скоросп концов кя)кдого разрывного нромсЖУТКЯ, ЦЕНЬ ОТКЛос 1 ЯСТС 51,В ьчКтючаеле ю схеме фиг. 1 легко видеть, чо если угол нри осювянин конусов2 равен ), то уже с момента выхода детонациина оболочку скорость удлинения разрывногопромежутка ЛГ равна: )Г=2 Г.сп 1(/2),Г 1 ри введении дьух нлн нескольких разрывных промежутков и нри условии, что онн ооразуются одновременно, кяк это илгнострируетсясхемой на фиг. 2, сскорость удлинения разрывного промежутка увеличивается и п ряз:ЛГ=Г.ХГ=2 ГВп(ф 2), где 2 пчисло конусов, из которых образован разрушаемый участок токоведущей шины.Таким образом, в предложенном устройстведлина разрывного промежутка растет со значительно больпсй, чем в известных устро 1 ствах, скоростью, что обеспечивает большеебыстродеСтвпе выключателя,В цепях промьцплеиной электротехнкн гозможны два режима )аботы взрывных выклк)- (,ч я тсге"1: 41. То.ок через выключатель протекает дли тельное, практически неограниченное время. Используя решение уравнения теплопроводности, например, цилиндрического разрушаемого промежутка, концы которого, поддержи. ваются при постоянной температуре, легко показать, что масса заряда взрывчатого вещества т равна: ьч 1:-- . ---- /г/11)р8. Т,Где у=)/по - коэф(ИцИСИТ ЗдряЖс 1 ния)и, -- масса проводника разрушаемого участка; р, )(, б - соответственно плотность, тепло-и электропроводиость проводника; ЧТт -максимальное допустимое с точки зрения химической и физнческой стойкости взрывчатоговещества рпращеиие температуры; /г - электрическая прочность разрывного промежутка;У и 1 ток и напряжение в цени.Отшода видно, что при прочих равных условиях уменьшения заряда взрывчатого веще.ствя можно добиться выполняя разрушяемьшучасток токоведущей шиш 1 из материала снаименьшим значением.2. Ток через выключатель протекает ограниченное время. Используя уравнение теплоВОГО Оаляиса для такого )ке )остнкя, кя( н внервом случае находим:глн=Л у" .йС, (1с).) Т,ГДЕ И 00031 с 1 ЧДЕТ И)НУГ 1 ЬСНЫЙ РЕЖИ) НРОТЕ.кания тока; остальные обозначения прежние.Из уравнения (2) видно, что ири прочихравных условиях уменьшения заряда взрывьато о вещества можно добиться выполняяразрушаемый участок токоведущей шины изматериала с наименьшим значением 1 о/ссьССД 1 СТ Зс 1)ЕТИЬ, ЧТО ЕСЛИ Рс ЗР) НДСМЫ Йучасток токовсдущсй ипшы имеет не цилин;рнсскни Вид, я какой-лиоо друОй, то в фор 1)ЛсЗХ 1 Н 2 Н 5 В,15 ОТС 5 дОНОЛНГЕЛЬНЫЕэффицненты, Грп этом вывод о влиянии материала на величину заряда не изменяется, таккяк нс изменяются сами уравнения теилонроВОДИОСИ Н ГЕН,ОВОГО ОсСЯНСЯ,ИзвесИо, что область силовой ношзацин ивысокой элсктронроводиости совпадает увзрывчатых веществ с зоной химической реакции во )роитс детонационной волны, Поэтомув вьгключателе разрывной промежуток обдувается плохо проводящими иро;уктамиВЗРЫвс.11 о рдсчс) к;1 цтнки иоиизации и опыт но 1(с 13 ЫВЯ 10 Т, ЧТО Н)и СКОРОСТ 5 Х МДсРНОИ ВОЛНЫ4 Г) - -7 км/сск 1 я с тако 1 скоростью н движутся продукты взрыва) ионизация наступает нс)пи)пенно, я на расст(нянин порядка 10 - 40гдзокнистическнх свободных пробегов, соответствующих нсвозмущенному воздуху.Таким образом, устранить г)инне проводимости ударной волны на работу Выключателяможно нусм рясно(Ожсния его в гсрмстнзн 475680рованюм корпусе из изолятора, цо внутреицюо полость корпуса необход.1 мо ваку) мизировать. С учетом зависимости длины газок;- нетического свободного пробега от остаточного давления Р получаем, что ионизация огсутствуст приР" 0,1 (Д, - Д ),где Р измерено в мм, рт. ст.; Д: и Д обозначенные ня фиг. 1 и 2 минимальный диаметр корпуса и максимальный диаметр разрушяе)Ога гокове р)ц 11 ш)Пы 1) ) )Кроме того, известно, что параметры про-) дуктов взрыва (давление, температура и т. и,) обрап 1 о пропорциональны шестой степени размера области занятой ими. Гоэтому если размеры области расширения, т, с. размеры ,камеры в три раза больше размеров зарядя (практически размера токовсдущей н 1 ины то интенсивность ударной волны уменьшается в сотни ряз. Таким ооразом, условиеД ЗДт 11 кже сцособств) етВе,иченцо э,1 ектричсской прочности вькгочателя,11 редмет изобретения1, Выключатель взрывного типа, содержащий погуо токоведущую шину, заряд взрывчатого вещества, детонатор и цилиндрический изоляциоццый корпус, отлпчаО 111 С 51 тем, что,с це,ц)ю уменьшения количества взрывчатоговещества, пОВышення ОысГродейстВия )выкл 10- чятел 51 н исключения ВторичноГО пробоя, упо.)51 ЦУТЯ 51 1 ОКОВЕД)ЩЯЯ ШИПЯ ВЫПОЛЦЕНЯ В ВИДЕусеченнык конусов. Сложеннык болыпими ос 110 ВЯ 5 И 51)н, из мятерияля, ОО.1 адяющеГО низКО 1 Ц 1 ОТНОС 1 О И ВСОКОЙ ТЕПЛОЕМКОСТЬЮ,электропроводносгью и теплопроводцостыо,например из мягцн 51, мягциевы спляВОВ, ял 101 О миния, а изол 5 ИИОцнь 11 к 01 тпус Выполнен Ге 1 т.метнчным, с вякуумцровянной внутренней погОС 1 ью, причем остаточное давление Р (и ммрт. ст,) и размеры усройствя удовлстго-,потсоотношениям:Р (1, 1 ( Л Д )ц Д);(3 Дш,где Д, и Д - соотвегственно внутрс 1 ший диаметр нзо,ициоццого корпуса н диаметр больПн., Оснований се)1 ецы конусовц 1 ей шины (в см).2. Выключатель но ц, 1, 01,1 ааюп(1 са тем,что токоведущая шина выполнена в виде несколькц 5; усечецц 11 конусов, сложецнь 1 к соответственно большимн и малыми основаниями,нри этом устройство сняожено разводкой детоцационного импульса, например, из детонируОщи. шнуров, одни концы которы 5; соединены н някодятся в контакте с детонатором, аЯО другие подведены к взрывчатому веществу врасширецць 1 к чяст 515;казанной токоведмщейшины,аз 582 б ЦНИИПИ Гос Изд. М 1642 Тираж 8 б 9ударствеииого комитета Совета Министпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж. Раушская Паб., д, 4/5 ПодписпсеССР бл, тпп. 1 остромскОГО упраВс)Вя издательстВ, полиграфии и ки)кпой торгови Составитель А, Иванов едактор В. Левитов Техред Т. Курилко Корректор Р. Юсипова