Вакуумная дугогасительная камера

 

1

С.H.Âoñêðåñåíñêèé, И.А.Лукацкая и В.С.потоки

1

\ (72) Авторы изобретения (7f) Заявитель (54) ВАКУУМНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАИЕРА

Изобретение относится к коммутаци" онной технике, в частности к вакуум" ным выключателям.

Известны вакуумные камеры, в которых армирующие металлические манже-. ты вакуумно-плотно соединены с торцами изоляционных цилиндров. В свою очередь, металлические торцовые фланцы по своей периферии вакуумно-плот-. но спаяны со свободными концами армирующих манжет (!).

Недостатки указанных конструкций заключаются в том, что сила, создаваемая за счет разности давлений вне е 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 тонкостенных манжетах и, особенно в местах соединения манжет с фланца" ми, могут возникать микротрещины, будет наруааться вакуумная плотность камеры, и камера выйдет из строя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ва куумная дугообразная камера, в кон5 ч струк ии которои 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 (2j.

Недостаток известной вакуумной дугогасительной камеры состоит в постоянном механическом напряжении, испытываемом тонкостенной манжетой благодаря воздействию силы, созда91722

3 ваемой атмосферным давлением на камеру и весом фланца.

Вследствие постоянного воздействия укаэанных 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 известной камеры имеется еще один недостаток, заключающийся в сложности технологии изготовления камеры,так как в процессе сборки камеры необходимо применять специальные приспособления, совмещающие кромки фланцев и армирующих манжет для вакуумно1 плотного их соединения.

Цель изобретения — повышение надежности камеры в эксплуатации и упрощение технологии ее изготовления за счет полной разгрузки, по меньшей мере, одной металлической манжеты,армирующей изоляционный корпус, от механических нагрузок, создаваемых весом фланцев и силами, возникающими за счет разницы давлений, внутри и вне камеры.

Указанная цель достигается тем, что в вакуумной дугогасительной камере, состоящей из вакуумно-плотного корпуса, содержащего, по меньшей мере, один изоляционный цилиндр, по крайней мере один торец которого армирован металлической манжетой, И причем корпус с торцов закрыт металлическими фланцами, а внутри него размещены экраны и контакты, по меньшей мере один торцовый фланец опирается на место соединения армирующей манжеты с изоляционным цилиндром и имеет на своей периферии отбортовку, вакуумно-плотно соединенную с армирующей манжетой.

Толщина отбортовки составляет 0,545

2,0 толщины армирующей манжеты.

Отбортовка вакуумно-плотно соединяется с манжетой с помощью сварки, при этом высота отбортовки в 5-20 раз бсуьше ее толщины.

Отбортовка вакуумно-плотно соединяется с манжетой с помощью пайки, при этом высота отбортовки в 2-5 раз больше ее толщины.

Указанные соотношения размеров отбортовки и манжеты найдены эксперимен-, тально, нто позволило создать камеру, выдерживающую до 5000 ударов при ускорении до 75 g. Отклонени от ука7 4 занных 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 1 и 2, вакуумноплотно соединенных между собой через металлическую прокладку 3. К каждому из свободных торцов корпуса вакуумно-плотно присоединены, например припаяны, армирующие металлические манжеты 4 и 5. В рассматриваемом варианте камеры торцовые металлические фланцы 6 и 7 вставлены вовнутрь манжет 4 и 5. Каждый из фланцев 6 или

7 имеет на своей периферии отбортовки 8 и 9, соприкасающиеся с манжетами 4 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 t 1, например сварочные швы. В телах фланцев 6 и 7 закреплены втулки 12 и 13 для крепления наружных токоподводов (не показаны).

Неподвижный контакт 14 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 4 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 24 манжет 4 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 24 соприкосновения.

Вследствие этого стенки манжет

4 и 5 и стенки отбортовок 8 и 9 не испытывают нагрузки, также как и кольцевые соединения 10 и 11, вакуумно-плотно соединяющие кромки манжет 4 и 5 с кромками отбортовок 8 и

917

227 6 та отбортовок при сварке, иными словами в 2-5 раз больше толщины отбортовок.

Вакуумная дугогасительная камера" а 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 показанно". го на фиг. 2, соприкасается по кольцевой поверхности 24, не с манжетой

5, 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).

Ианжета 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 26 до тех пор, пока внутренняя плоская кольцевая поверхность 22 отбортовки 28 фланца 27 не войдет в соприкосновение с плоской кольцевой поверхностью 24 компенсатора 25. Отбортовка 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 корАналогичным образом и вес каждого из фланцев 6 и 7 не передается кольцевым соединеням 10 и 11, так как распределится по кольцевым участкам 23 и 24 соприкосновения.

Толщина манжет 4 и 5, вакуумноплотно соединяемых с изоляционными цилиндрами 1 и 2, находится в преде- 1$ лах 0,15-1,5 мм.

Экспериментально установлено, что отношение толщины отбортовок 8 и 9 к толщине манжет 4 и 5 должно находиться в пределах 0,5-2,0. При 2о 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 соединения манжет 4 и 5 с изоляционными цилиндрами 1 и 2 от нежелательного перегрева и нарушения вакуумной плот" ЗО ности.

Если вакуумно-плотное соединение манжет 4 и 5 и отбортовок 8 и 9 осуществляется с помощью сварки, например дуговой в защитной среде, то на

3$ том небольшом участке кромок, где существует опорное пятно дуги, выделяется в 2,5-4 раза больше тепла, чем при вакуумно-плотном соединении с помощью пайки твердыми припоями, например с помощью медно-серебряного припоя ПСР-72.

В случае вакуумно-плотного соединения отбортовок 8 и 9 с манжетами

4 и 5 с помощью сварки эксперимен4$ тально установлено, что опасный перегрев мест соприкосновения отбортовок 8 и 9 с манжетами 4 и 5, способ" ный привести к нарушению вакуумноплотного соединения манжет 4 и 5 с изоляционными цилиндрами 1 и 2, преЯ дотвращается, если высота отбортовок 8 и 9 е 5-20 раз больше их тол" щины.

Для случая, если отбортовки 8 и 9 соединяют с манжетами 4 и 5 с помощью пайки, экспериментально установлено, что высота отбортовок 8 и 9 должна быть в 2,5-4 раза меньше, чем высо917227 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 to фланцем, опирающимся на место соединения армирующей манжеты с изоляционным цилиндром и имеющим на своей периферии отбортовку, вакуумно-плотно соединенную с армирующей. манжетой. и

2. Камера по и. 1, отличающ а я с я тем, что отбортовка на периферии фланца выполнена толщиной

0,5-0,2 толщины армирующей манжеты.

3. Камера поп. 1, о тли чающ а я с я тем, что отбортовка фланца вакуумно-плотно соединяется с армирующей манжетой с помощью оварки, имеет высоту в 5-20 раз больше ее толщины.

4. Камера по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я 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

1. Патент Великобритании и 1162772, кл. H 1 И, 1965

2. Заявка ФРГ H 2058020, кл. 21 с, 35/10, 1970.

3. Патент США И 3441698,кл.200144, 1966.

917227

Составитель В.Попова

Редактор А.Лежнина ТехредЕ. Харитончик

Корректор Г.Orap

Заказ 1896/71 Тираж 758

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Д-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4