RU113068U1

RU113068U1 - EXPLOSIVE ELECTRIC CIRCUIT BREAKER

Info

Publication number: RU113068U1
Application number: RU2011134484/07U
Authority: RU
Inventors: Евгений Вениаминович Ипполитов; Виктор Петрович Сергеенко; Виталий Ильич Махрин; Виктор Владимирович Тихонов; Николай Викторович Тихонов
Original assignee: Виктор Петрович Сергеенко
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-01-27

Abstract

Взрывной выключатель электрического тока, содержащий разрушаемый полный токовод цилиндрической формы и размещенное в нем взрывное устройство, состоящее из диэлектрической подложки цилиндрической формы и наложенной на ее поверхность металлической фольги, соединенной с источником импульсного тока, отличающийся тем, что металлическая фольга уложена в выполненную в диэлектрической подложке кольцевую выемку с формой поверхности аналогичной поверхности однополостного гиперболоида вращения, при этом периферийные участки металлической фольги контактируют с кольцевыми электродами, подключенными к источнику импульсного тока, поверхности фольги и кольцевых электродов облицованы покрытием из электроизоляционного газообразующего синтетического полимерного материала, на поверхности разрушаемого полого токовода выполнена кольцевая ослабляющая проточка. An explosive electric current switch containing a destructible full current lead of a cylindrical shape and an explosive device placed in it, consisting of a dielectric substrate of a cylindrical shape and a metal foil superimposed on its surface, connected to a source of pulsed current, characterized in that the metal foil is laid in a dielectric substrate an annular recess with a surface shape similar to the surface of a single-sheet hyperboloid of revolution, while the peripheral sections of the metal foil are in contact with annular electrodes connected to the pulse current source, the surfaces of the foil and annular electrodes are lined with a coating of an electrically insulating gas-forming synthetic polymer material, an annular weakening is made on the surface of the hollow current conductor to be destroyed groove.

Description

Полезная модель относится к электрическим выключателям, а именно выключающим устройствам, приводимым в действие взрывом, обусловленным электрическим током внутри устройства, и может найти применение для отключения сильноточных высоковольтных цепей и коммутации электрических цепей с индуктивным накопителем энергии.The utility model relates to electric switches, namely, switching devices driven by an explosion caused by an electric current inside the device, and can be used to turn off high-current high-voltage circuits and switch electrical circuits with an inductive energy storage device.

Общеизвестен кумулятивный эффект и основанная на использовании этого эффекта конструкция кумулятивного заряда химического взрывчатого вещества или ВВ (БСЭ, изд. «СЭ», М., 1973 г. Том 13, с.606-607). Указанный эффект заключается в усилении в определенном направлении действия взрыва ВВ, который обеспечивается кумулятивной конической или сферической выемкой в заряде ВВ, обращенной к разрушаемой преграде. Образующаяся при взрыве ВВ кумулятивная струя газообразных продуктов взрыва создает давление до 105 кг/см и движется со скоростью до 104 м/сек, что значительно увеличивает ее разрушающую способность.The cumulative effect and the design of the cumulative charge of a chemical explosive or explosive based on the use of this effect are well known (BSE, ed. SE, M., 1973 Volume 13, p. 606-607). The indicated effect consists in enhancing in a certain direction the action of the explosive explosion, which is provided by a cumulative conical or spherical recess in the explosive charge facing the destructible barrier. The cumulative jet of gaseous products of the explosion formed during the explosion creates a pressure of up to 105 kg / cm and moves at a speed of up to 104 m / s, which significantly increases its destructive ability.

Аналогом данной полезной модели является выключатель взрывного типа (А.С.№418141, опубл. в Б.И. №5-77 г.). Выключатель представляет собой разрушаемый полный токовод цилиндрической формы, внутри которого размещен заряд химического ВВ, снабженный детонатором. Заряд ВВ имеет дискообразную форму с кумулятивной выемкой по периферии, которая облицована диэлектриком. Недостаток данного выключателя состоит в высоком уровне взрывоопасности из-за наличия в нем химического ВВ.An analogue of this utility model is an explosive type switch (A.S. No. 418141, publ. In B.I. No. 5-77). The switch is a destructible full current lead of a cylindrical shape, inside of which is placed a charge of a chemical explosive equipped with a detonator. The explosive charge has a disk-shaped shape with a cumulative recess along the periphery, which is lined with a dielectric. The disadvantage of this switch is a high level of explosion hazard due to the presence of a chemical explosive in it.

Известен целый ряд конструкций различных выключателей и переключателей тока и электрических предохранителей и коммутирующих устройств, действие которых основано на использовании общеизвестного явления электрического взрыва проводника (ЭВП) при прохождении по нему высоковольтного импульса большой силы (БСЭ, изд. «СЭ», М., 1971 г., Том 5, с.II). К ним следует отнести технические решения по А.С. №№408386, 433559, 436405, 495723, 513589, 555458, 702886, 725110, 1007141, 1035668,1394267,1686527,1756966 и др.A number of designs of various switches and current switches and electric fuses and switching devices are known, the action of which is based on the use of the well-known phenomenon of an electric explosion of a conductor (EEC) when a high-voltage pulse of high power passes through it (BSE, ed. SE, M., 1971 city, Volume 5, p. II). These include technical solutions for A.S. No. 408386, 433559, 436405, 495723, 513589, 555458, 702886, 725110, 1007141, 1035668,1394267,1686527,1756966 and others.

Прототипом данной полезной модели является взрывной выключатель (А.С. №408386, опубл. в Б.И. №34-80 г.). Выключатель содержит изоляционный корпус, внутри которого размещены разъемный токовод и разъединяющее его взрывное устройство. Взрывное устройство состоит из электрического кабеля цилиндрической формы со снятой металлической оплеткой, на поверхность которого наложена металлическая фольга в форме цилиндра, при чем торцы цилиндра соединены с источником импульсного тока. Недостаток данного взрывного выключателя заключается в малой эффективности использования энергии электрического взрыва металлической фольги. Поставлена задача - увеличить разрушающую способность потока газообразных продуктов электрического взрыва металлической фольги.The prototype of this utility model is an explosive switch (AS No. 408386, publ. In B.I. No. 34-80). The switch contains an insulating casing, inside of which a detachable current lead and an explosive device disconnecting it are located. An explosive device consists of a cylindrical electric cable with a removed metal braid, on the surface of which a metal foil in the form of a cylinder is applied, and the ends of the cylinder are connected to a pulse current source. The disadvantage of this explosive switch is the low efficiency of using the energy of an electric explosion of a metal foil. The task is to increase the destructive ability of the flow of gaseous products of an electric explosion of a metal foil.

Поставленная задача решена следующим образом. В соответствие с прототипом и аналогом взрывной выключатель электрического тока содержит разрушаемый полый токовод цилиндрической формы и размещенное в нем взрывное устройство, состоящее из диэлектрической подложки цилиндрической формы и наложенной на ее поверхность металлической фольги соединенной с источником импульсного тока. Согласно полезной модели металлическая фольга уложена в выполненную в диэлектрической подложке кольцевую выемку с формой поверхности, аналогичной поверхности однополостного гиперболоида вращения, при этом периферийные участки металлической фольги контактируют с кольцевыми электродами, подключенными к источнику импульсного тока, поверхности фольги и кольцевых электродов, облицованы покрытием из электроизоляционного газообразующего синтетического полимерного материала, а на поверхности разрушаемого полого токовода выполнена кольцевая ослабляющая проточка.The problem is solved as follows. In accordance with the prototype and analogue, an explosive electric current switch contains a destructible hollow current lead of a cylindrical shape and an explosive device disposed therein, consisting of a dielectric substrate of a cylindrical shape and a metal foil superimposed on its surface connected to a pulse current source. According to a utility model, the metal foil is laid in an annular recess made in a dielectric substrate with a surface shape similar to that of a single-cavity hyperboloid of revolution, while the peripheral sections of the metal foil are in contact with the ring electrodes connected to a pulse current source, the surfaces of the foil and ring electrodes are coated with an insulating coating gas-forming synthetic polymer material, and on the surface of the destructible hollow current lead is made Front weakening groove.

Полезная модель поясняется чертежом.The utility model is illustrated in the drawing.

На фиг.1 схематично изображена конструкция взрывного выключателя электрического тока (с продольным вырезом).Figure 1 schematically shows the design of an explosive electric current switch (with a longitudinal cut).

Взрывной выключатель электрического тока содержит включенный в размыкаемую электрическую цепь разрушаемый полый токовод 1 цилиндрической формы, на поверхности которого выполнена кольцевая ослабляющая проточка 2 и взрывное устройство, конструкция которого основана на использовании явления ЭВП. Указанное взрывное устройство состоит из двух основных элементов - подложки 3 и металлической фольги 4. Подложка 3 изготовлена из диэлектрического материала, например из синтетического полимера и имеет цилиндрическую форму. В корпусе подложки 3 напротив ослабляющей проточки 2 в полом токопроводе 1 выполнена кольцевая выемка 5, форма поверхности которой аналогична форме поверхности однополостного гиперболоида вращения. При этом в поперечном сечении контур кольцевой выемки имеет формулу параболы, угольника, трапеции и т.п. В указанную концевую выемку 5 уложена металлическая фольга 4, периферийные участки которой контактируют с кольцеобразными или кольцевыми электродами 6, подключенными к источнику импульсного тока (источник импульсного тока на чертеже не показан). Поверхности фольги 4 и кольцевых электродов 6 облицованы покрытием 7 из изоляционного газообразующего синтетического полимерного материала, в частности полиэтилена, капролактама и др. Это покрытие выполняет несколько функций. Во-первых, оно служит электрической изоляцией, исключающей электрический пробой промежутка между металлической фольгой 4 и кольцевыми электродами 6 и разрушаемым полым тоководом 1, в котором размещено взрывное устройство. Во-вторых, сгораемое при взрыве металлической фольги 4 покрытие 7 увеличивает массу газообразных продуктов взрыва, что способствует повышению ударной взрывной волны. В-третьих, продукты сгорания покрытия 7 увеличивают плотность газового потока и, тем самым, ускоряют процесс гашения электрической дуги, возникающей при разрыве полого токопровода 1.An explosive electric current switch comprises a cylindrical destructible hollow current lead 1 included in an openable electric circuit, on the surface of which an annular weakening groove 2 and an explosive device are constructed, the design of which is based on the use of the EEC phenomenon. The specified explosive device consists of two main elements - the substrate 3 and the metal foil 4. The substrate 3 is made of a dielectric material, for example, a synthetic polymer and has a cylindrical shape. An annular recess 5 is made in the housing of the substrate 3 opposite the attenuating groove 2 in the hollow current lead 1, the surface shape of which is similar to the surface shape of a single-cavity rotation hyperboloid. Moreover, in the cross section, the contour of the annular recess has the formula of a parabola, square, trapezoid, etc. A metal foil 4 is laid in said end recess 5, the peripheral sections of which are in contact with ring-shaped or ring electrodes 6 connected to a pulse current source (a pulse current source is not shown in the drawing). The surfaces of the foil 4 and the ring electrodes 6 are lined with a coating 7 of an insulating gas-forming synthetic polymer material, in particular polyethylene, caprolactam, etc. This coating performs several functions. Firstly, it serves as electrical insulation, excluding electrical breakdown of the gap between the metal foil 4 and the ring electrodes 6 and destructible hollow current lead 1, in which the explosive device is placed. Secondly, the coating 7 burnt during the explosion of metal foil 4 increases the mass of gaseous products of the explosion, which contributes to an increase in the shock wave. Thirdly, the combustion products of the coating 7 increase the density of the gas stream and, thereby, accelerate the process of quenching the electric arc that occurs when a hollow current lead 1 is broken.

По команде или в автоматическом режиме, от высоковольтного источника импульсного тока большой мощности, в качестве которого может служить генератор импульсных токов (ГИТ), генератор импульсных напряжений (ГИН), и др., импульс тока большой силы через кольцевые электроды поступает на металлическую фольгу 4. Под воздействием этого импульса тока металлическая фольга 4 мгновенно испаряется. Так как процесс испарения фольги длится несколько микросекунд. То он носит характер взрыва. При этом в эпицентре взрыва развивается температура до 10⁵°С и давление до 10⁴ атм. Под воздействием высокой температуры синтетическое полимерное покрытие 7 сгорает со скоростью 5×10³-10⁴ м/с устремляются из кольцевой выемки 5 к внутренней поверхности разрушаемого полого токовода 1. Так как металлическая фольга 4 имеет кольцеобразную форму, то струя или поток продуктов взрыва приобретает дискообразную форму. Благодаря тому, что кольцевая выемка 5 на подложке 3 выполнена в виде однополостного гиперболоида вращения, дискообразная струя продуктов достаточно компактна и ориентирована в направлении стенки разрушаемого полого токовода 1. Это значительно увеличивает ее разрушающую способность. Под воздействием дискообразной струи продуктов взрыва полый токовод 1 в месте нахождения ослабляющей кольцевой проточки 2 разрушается. При этом содержащиеся в продуктах взрыва газы, образовавшиеся в результате сгорания газообразующего покрытия 7 из синтетического полимера, способствуют ускорению гашения электрической дуги, которая возникает между концами разрушенного полого токовода 1. Технический результат полезной модели - увеличение разрушающей способности потока газообразных продуктов электрического взрыва металлической фольги.By command or in automatic mode, from a high-voltage source of pulsed current of high power, which can be a pulse current generator (GIT), a pulse voltage generator (GIN), etc., a large current pulse through ring electrodes is fed to a metal foil 4 Under the influence of this current pulse, the metal foil 4 instantly evaporates. Since the process of evaporation of the foil lasts several microseconds. That he has the character of an explosion. In this case, a temperature of up to 10 ⁵ ° С and a pressure of up to 10 ⁴ atm develop in the epicenter of the explosion. Under the influence of high temperature, the synthetic polymer coating 7 burns out at a speed of 5 × 10 ³ -10 ⁴ m / s and rushes from the annular recess 5 to the inner surface of the destructible hollow current lead 1. Since the metal foil 4 has an annular shape, the jet or stream of explosion products acquires disc-shaped. Due to the fact that the annular recess 5 on the substrate 3 is made in the form of a single-cavity rotation hyperboloid, the disk-shaped stream of products is compact enough and oriented in the direction of the wall of the destructible hollow current lead 1. This significantly increases its destructive ability. Under the influence of a disk-shaped jet of explosion products, the hollow current lead 1 at the location of the attenuating annular groove 2 is destroyed. At the same time, the gases contained in the products of the explosion resulting from the combustion of the gas-forming coating 7 made of synthetic polymer contribute to the acceleration of the extinction of the electric arc that occurs between the ends of the destroyed hollow current lead 1. The technical result of the utility model is an increase in the destructive ability of the gaseous products of the electric explosion of metal foil.

Claims

An explosive electric current switch containing a destructible full cylindrical current lead and an explosive device disposed therein, consisting of a cylindrical dielectric substrate and a metal foil superimposed on its surface connected to a pulse current source, characterized in that the metal foil is laid in a dielectric substrate an annular recess with a surface shape similar to that of a single-cavity hyperboloid of revolution, while the peripheral sections of the metal the foils are in contact with ring electrodes connected to a pulsed current source, the surfaces of the foil and ring electrodes are lined with a coating of electrically insulating gas-generating synthetic polymer material, a ring attenuation groove is made on the surface of the hollow current lead.