Жидкометаллический размыкатель

/28, 53/08 114 Н 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРВ 440711, кл. Н 01 Н 29/02, 1972.Авторское свидетельство СССРУ 495723, кл, Н 01 Н 39/00, Ь 976.Авторское свидетельство СССРУ 577576, кл. Н 01 Н 29/02, 1977.(5) Изобретение относится к областиэлектротехники, в частности к жидкометаллическим размыкателям, и можетбыть использовано для разрыва сильноточных цепей. Цель изобретения - повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей, Жидкометаллический размыкатель содержит неподвижные электроды 1 и 2,разделенныеизолятором 3. Цель достигается за счеттого, что полый кольцевой контакт вы1297128 полнен в виде отдельных твердометаллических сегментов, одни концы каждого сегмента на эластичных диафрагмахподвешены к верхнему электроду 2 свозможностью их радиального поворота,а их другие концы и электроды 1, всторону которых обращены укаэанныеконцы сегментов, герметично охваченыэластичным кольцом 8. Торцовые поверхности сегментов через слои жидкогометалла 7 и 9 контактируют с торцовыми поверхностями верхнего 1 и нижнего 2 электродов. На торцовой поверх 1Изобретение относится к электротехнике, в частности к жидкометаллическим размыкателям, и может быть использовано для разрыва сильноточных цепей. 5Цель изобретения - повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей.На фиг.1 показан жидкометаллический размыкатель, разрез, на Фиг.2- 10 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - размыкатель с дополнительным твердометаллическим электродом, на Фиг.4 - размыкатель со вторым дополнительным контактом.15 Жидкометаллический размыкатель содержит неподвижный верхний и нижний электроды 1 и 2, разделенные изолято- ром 3, Между электродами 1 и 2 распо ложен подвижный твердометаллический контакт, выполненный в виде отдельных секторов 4, расположенных по. окружности и образующих полый цилиндр. Сектора 4 с помощью эластичных диафрагм 5 подвешены к цилиндрической части 6 верхнего электрода. Торцовые части секторов 4 и электрода смочены жидким металлом 7, Сектора 4 стянуты эластичным кольцом 8. Между нижним торцом секторов 4 и нижним электродом находится слой жидкого металла 9, На нижнем электроде 1 выполнен кольцевой выступ 10. В нижнем электроде выполнена полость 11 с поршнем, соединен ным с приводом 12, Одна часть полости 13 каналом 14 сообщается с внутренности нижнего электрода 1 выполненкольцевой выступ 10, взаимодействующий с сегментами. Кольцевые упоры 17расположены в полости между электродами 1 и 2. В нижнем электроде 2 выполнена полость, в которой расположенпоршень 11, соединенный с дополнительным приводом 12, одна часть полостисоединена с торцом нижнего электрода1, а другая - с внутренней полостьюразмыкателя, а привод расположен вполости дополнительного контакта.3 з,п. Ф-лы, 4 ил. 2ней полостью размыкателя, а другая часть 15 каналом 16 - с торцом электрода 1. Внутри полости размыкателя находится упор 17 и перегородка 18, Внутри полого цилиндра находится индукционно-динамическая катушка 19,В другом исполнении (фиг.3) в полости размыкателя находится дополнительный твердометаллический электрод 20, который соединен с приводом 21. Между контактом 20 и верхним электродом 2 находится жидкометаллический скользящий контакт 22. Секторы 4 подвешены к контакту 20. В следующем исполнении (Фиг.4) на нижнем электроде 1 установлен с помощью диафрагм 23 (аналогичных диафрагмам 5) дополнительный подвижной контакт, выполненный из сегментов 24, в которых выполнены отверстия 25, соединяющие отверстия 16 с торцом сегментов. Жидкометаллический размыкатель работает следующим образом.В исходном положении верхний и нижний электроды замкнуты с помощью сект;,ров 4На торцах секторов 4 находятся жидкометаллические прослойки 7 и 9. Для размыкания электродов 1 и 2 подается импульс тока (например от емкостного накопителя энергии) в индукционно-динамическую катушку 19. Под действием индукционно-динамического привода (ИД) сектора 4 начинают перемещаться, Так как верхний торец секторов 4 с помощью диафрагм 5 закреплен на верхнем электроде 1, тосектора 4 поворачиваются относительно нижнего электрода, отделяется от него, осуществляя, разрыв электродов 1 и 2. Это положение размыкателя .показано на Фиг.1 пунктиром. При дальнейшем движении секторов они доходят до упора 17. Затем под действием упругих сил эластичного кольца 8 и диафрагм 5 сектора 4 возвращаются в иснему электроду 1, образуя с ним уплотнение. С помощью привода 12 перемещают поршень 11 вправо, подаваяжидкий металл, находящийся в полости 15 по каналу 16, между торцом электрода и секторами. Размыкатель сноваготов к работе. Для увеличения времени разомкнутого состояния размыкателя (Фиг,3) служит подвижный электрод 20, к которому подвешивают сектора 4. В этом случае одновременно с радиальным перемещение секторов под действием ИД-при 25 вода с помощью привода 21 перемещают их и вверх, Поэтому при возврате секторов в исходное цилиндрическое положение между ними и нижним электродом остается межэлектродный зазор.Для замыкания электродов 1 и 2 по 30 движный электрод 20 вместе с секторами перемещают вниз до соприкосновения секторов .4 с нижним электродом. Для увеличения скорости размыкания электродов размыкатель (Фиг.4) снабжают дополнительной нижней системой секторов 24 аналогичной указанной, которая имеет разъемное контактное соединение с верхней системой секторов 4. Для заполнения жидким металлом зазора между ними в секторах 24 выполнены отверстия 25, которыесообщаются с каналами 16, Линию контактного. разъема секторов размещаютсимметрично относительно ИД-привода.Под действием ИД-привода обе системы секторов одновременно поворачиваются в радиальном направлении относительно электродов 1 и 2, (разомкнутоеположение секторов показано на Фиг.4 50 пунктиром, справа), Перегородка 18 совместно с упором 17 служат для защиты изолятора 3 отзагрязнения жидким металлом, выбрасываемым при разведении секторов. Излишки жидкого металла по каналу 14стекают в полость 13 и 15 (при крайнем левом положении поршня 11), а эаходное положение, прижимаясь к выступу 10. Диафрагма 8 прижимается к ниж 28 4тем с помощью поршня 11 жидкий металл подается в межконтактный зазор 9. Жидкий металл используется многократно небольшими порциями. В кон-. тактном зазоре между верхним торцом секторов и верхним электродом также находится слой жидкого металла 7, Это дает возможность осуществить контактное соединение при радиальном повороте секторов, Удержание здесь жидкого металла осуществляется за счетсмачивания контактных поверхностей, а также с помощью кольцевых диафрагм 5.Эластичное кольцо 8 создает равномерную нагрузку на каждый сектор, что улучшает условия Формирования цилиндрического полого цилиндра.Выступ 10 выполнен кольцевым, что исключает утечки жидкого металла 9. Размещение эластичного кольца 8 на торце секторов и совмещение его функций с уплотнением также способствует удержанию жидкого металла 9.Наличие подвижного контакта в виде полого цилиндра, составленного из отдельных секторов с возможностью их поворота в радиальном направлении, обеспечивает электродинамическую устойчивость контактного узла при больших токах, эффективное разрушение его в режиме размыкания и восстановление после завершения всего процесса, что повышает надежность работы.Выполнение разрушаемого контакта многократного использования в виде полого цилиндра позволяет разместить внутри него привод и создать компактную конструкцию.Радиальный поворот сегментов обеспечивает размыкание электродов и опе 1 ративное восстановление подвижного контакта, а наличие эластичных диафрагм снижает ударные нагрузки в узле поворота диафрагм и удерживает в нем жидкий металл, что повышает надежность подвижного контактного узла. Жицкий металл используется минимальными порциями и многократно благодаря наличию кольцевого упора и полости с поршнем на нижнем электроде, а также уплотнения с помощью эластичного кольца, охватывающего все сектора.Время подготовки размыкателя к работе сведено к минимуму и определяется в основном скоростью перемещения поршня, подающего новую порцию жидкого металла.12971Наличие дополнительного контактас приводом позволяет увеличить времяразомкнутого состояния коммутатора и производить также быстрое замыкание электродов, что расширяет функциональные возможности размыкателя.Наличие двух систем секторов повышает быстродействие размыкателя.Технический эффект предложенного устройства заключается в многократности использования твердометаллического контакта с жидким металлом в сочетании с быстродействием подготовки размыкателя к последующему циклу работы, а также в расширении его эксплуатационных возможностей, позволяющих использовать коммутатор какразмыкатель и как замыкатель сильно точных цепей с токами порядка 100 кА и более20Экономический эффект предложенного устройства заключается в сокращении времени на подготовку размыкателя к работе и расходов на его эксплуатацию, благодаря минимальной порции жидкого металла необходимой для процесса размыкания контактов.Применение системы сдвоенных секторов, расположенных на верхнем и нижнем электродах, обеспечивает также и более быстрый выброс порции жидкого металла из контактной зоны, находящейся в зоне максимального воздействия электродинамических сил ИД-привода. 35Для повьппения эффективности воздействия ИД-привода на жидкий металл 9, выступ 10 выполняют из диэлектрика. Сектора 4 могут быть выполнены из материала с различной плотностью и эл.проводимостью, что расширяет . коммутационные возможности размыкателя.Таким образом, предложенный размыкатель обладает более надежной кон 45 струкцией для коммутации сильноточных цепей. Формула изобретения501. Жидкометаллический размыкатель,содержащий неподвижные электроды,28 6разделенные изолятором, жидкий металл и привод, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения эксплуатационных возможностей, он снабжен полым кольцевым контактом, эластичным кольцом, эластичной диафрагмой, кольцевым упором, поршнем и дополнительным приводом, дополнительный полый кольцевой контакт выполнен в виде отдельных твердометаллических сегментов, одни концы каждого сегмента на эластичных диафрагмах подвешены к верхнему электроду с возможностью их радиаль" ного поворота а их другие концы и электроды, в сторону которых обраще" ны указанные концы сегментов, герметично охвачены эластичным кольцом, торцовые поверхности сегментов через слой жидкого металла контактируют с торцовыми поверхностями верхних и нижних электродов, на торцовой по- верхности нижнего электрода выполнен кольцевой выступ, взаимодействующий с сегментами, кольцевые упоры расположены в полости между электродами, и нижнем электроде выполнена полость, в которой расположен поршень, соединенный с дополнительным приводом, одна часть полости соединена с торцом нижнего электрода, а другая - с внутренней полостью размыкателя, а привод расположен в полости дополнительного контакта.2. Размыкатель по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен расположенным между верхним электродом и сегментами дополнительным подвижным электродом.3. Размыкатель по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен вторым полым кольцевым контактом, выполненным аналогично первому, установленным между первым дополнительным полым кольцевым контактом и нижним электродом, в каждом сегменте второго дополнительного полого кольцевого контакта выполнены осевые отверстия, расположенные симметрично отверстиям нижнего электрода, а привод расположен симметрично относительно стыка сегментов.1297128 оставитель Н. Кухаревехред В.Кадар рректор Г. Решетник едакто рва одпис водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная аказ 78 б 56 ВНИИПИ Государств по делам изобр 1 13035, Москва, Ж ж б 99о комитета СССРи открытийаушская наб., д нног тений 5 Р