RU2076375C1

RU2076375C1 - Explosion circuit-breaker

Info

Publication number: RU2076375C1
Application number: RU93051290A
Authority: RU
Inventors: А.Я. Картелев; О.Д. Михайлов
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики; Министерство РФ по атомной энергии
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1997-03-27

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: device has coaxial electrodes which have cone opposite side surfaces. Inner electrode chamber contains electric detonator and explosive material charge. Outer side surface of inner electrode has ribs which are directed along its generatrix. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и служит для оперативного замыкания в мощных и высоковольтных электрических цепях. The invention relates to electrical engineering and is used for operational closure in powerful and high voltage electrical circuits.

Известен пиротехнический замыкатель (заявка Франции N 2142598, кл. H 01 H 39/00, 1973), содержащий два разнополярных и изополярных друг от друга электрода и пиротехнический патрон, начиненный взрывчатым веществом и установленный так, чтобы мгновенно устанавливать электрическую связь между электродами при помощи тонкой и прямолинейной струи из ионизированных или токопроводящих частиц. Known pyrotechnic contactor (application of France N 2142598, class. H 01 H 39/00, 1973), containing two opposite-polarity and isopolar from each other electrodes and a pyrotechnic cartridge filled with explosive and installed so as to instantly establish electrical connection between the electrodes using a thin and rectilinear jet of ionized or conductive particles.

Недостатками пиротехнического замыкателя являются большое электрическое сопротивление плазменной перемычки (струи) между электродами и кратковременность ее проводящего состояния. The disadvantages of the pyrotechnic contactor are the large electrical resistance of the plasma jumper (jet) between the electrodes and the short duration of its conductive state.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является взрывной замыкатель (А. с. СССР N 351256, кл. H 01 H 39/00, опублик. 22.09.72 в БИ N 27), содержащий наружный и внутренний коаксиальные электроды и электродетонатор, заложенный во внутренней электрод. Оба электрода имеют цилиндрическую форму, наружный электрод выполнен для удобства эксплуатации разъемным по диаметральной плоскости. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is an explosive contactor (A. s. USSR N 351256, class H 01 H 39/00, published. 22.09.72 in BI N 27), containing external and internal coaxial electrodes and an electric detonator embedded in the inner electrode. Both electrodes have a cylindrical shape, the outer electrode is made detachable along the diametrical plane for ease of use.

Однако указанный взрывной замыкатель нельзя использовать в высоковольтных электрических цепях из-за низкопрочного воздушного зазора между электродами, а также при операциях, требующих длительного (до 0,1-1 с) удержания на постоянном уровне переходного сопротивления (контакта между электродами). However, this explosive contactor cannot be used in high-voltage electrical circuits due to the low-strength air gap between the electrodes, as well as during operations requiring long-term (up to 0.1-1 s) holding at a constant level of transition resistance (contact between the electrodes).

Технический результат изобретения расширение диапазона рабочих напряжений, повышение надежности замыкания. The technical result of the invention is the expansion of the range of operating voltages, improving the reliability of the circuit.

Технический результат достигается тем, что во взрывном замыкателе, содержащем наружный и внутренний электроды, расположенные коаксиально, и электродетонатор, заложенный во внутренний электрод, между электродами расположен твердотельный изолятор, во внутреннем электроде по оси установлен заряд взрывчатого вещества, смежные поверхности электродов выполнены коническими, наружная поверхность внутреннего электрода вдоль образующей выполнена ребристой, электродетонатор расположен со стороны большего основания внутреннего электрода. The technical result is achieved by the fact that in the explosive closure containing the outer and inner electrodes located coaxially and the detonator embedded in the inner electrode, a solid-state insulator is located between the electrodes, the explosive charge is installed along the axis along the axis, the adjacent electrode surfaces are conical, the outer the surface of the inner electrode along the generatrix is ribbed, the electric detonator is located on the side of the larger base of the inner electrode.

Применение твердотельного изолятора позволяет повысить электропрочность замыкателя и одновременно уменьшить зазор между наружным и внутренним электродами. Это, в свою очередь, требует меньшей базы расширения внутреннего электрода и толщины заряда ВВ, устанавливаемого по оси внутреннего электрода, а также исключает его разрушение. The use of a solid-state insulator improves the strength of the contactor and at the same time reduces the gap between the outer and inner electrodes. This, in turn, requires a smaller base for expanding the internal electrode and the thickness of the explosive charge installed along the axis of the internal electrode, and also eliminates its destruction.

Установка по оси внутреннего электрода дополнительного заряда ВВ облегчает разрушение твердотельного изолятора и одновременно создает за счет истечения продуктов взрыва реактивный момент, направленный вдоль оси внутреннего электрода и заставляющий его работать как штык. The installation of an additional explosive charge along the axis of the internal electrode facilitates the destruction of the solid-state insulator and, at the same time, creates a reactive moment due to the outflow of explosion products along the axis of the internal electrode and makes it work like a bayonet.

Выполнение смежных поверхностей электродов коническими (например, с углом конуса при вершине 3 30^o) и расположение по оси внутреннего электрода заряда ВВ обеспечивает при малом радиальном расширении внутреннего электрода (например, на толщину твеpдотельного изолятора) разрушение твердотельного изолятора на значительной длине (до 2/3 его длины) и, соответственно, большую длину зоны контакта и малое его переходное сопротивление.The implementation of adjacent surfaces of the electrodes conical (for example, with a cone angle at the top of 3 30 ^o ) and the location along the axis of the internal electrode of the explosive charge provides with a small radial expansion of the internal electrode (for example, the thickness of the solid insulator) destruction of the solid-state insulator over a considerable length (up to 2 / 3 of its length) and, accordingly, a large length of the contact zone and its small transition resistance.

Выполнение наружной поверхности внутреннего электрода с продольными ребрами облегчает разрушение (разрезание) твердотельного изолятора и увеличивает число контактных точек. The implementation of the outer surface of the inner electrode with longitudinal ribs facilitates the destruction (cutting) of the solid-state insulator and increases the number of contact points.

Расположение электродетонатора со стороны большего основания внутреннего электрода обеспечивает распространение волны детонации по заряду ВВ в направлении от большего основания внутреннего электрода к его вершине, а истечение продуктов взрыва в обратном направлении. В результате внутренний электрод несколько расширяется в радиальном направлении, но в основном перемещается в направлении своей вершины и разрезает изолятор между наружным и внутренним электродами. The location of the detonator from the side of the larger base of the internal electrode ensures the propagation of the detonation wave along the explosive charge in the direction from the larger base of the internal electrode to its top, and the outflow of the explosion products in the opposite direction. As a result, the inner electrode expands somewhat in the radial direction, but basically moves in the direction of its apex and cuts the insulator between the outer and inner electrodes.

На чертеже показан взрывной замыкатель, поперечный разрез. The drawing shows an explosive closure, a cross section.

Взрывной замыкатель состоит из наружного 1 и внутреннего 2 электродов, расположенных коаксиально и разделенных твердотельным изолятором 3. Во внутреннем электроде 2 установлены заряд взрывчатого вещества 4 и электродетонатор 5. An explosive contactor consists of an outer 1 and an inner 2 electrodes located coaxially and separated by a solid-state insulator 3. An explosive charge 4 and an electric detonator 5 are installed in the inner electrode 2.

Наружный электрод 1, как правило, находится под высоким напряжением, а внутренний электрод 2 заземлен. Это исключает необходимость защиты электродетонатора и цепи его подрыва от высокого напряжения. The outer electrode 1, as a rule, is under high voltage, and the inner electrode 2 is grounded. This eliminates the need to protect the electric detonator and the circuit of its detonation from high voltage.

Смежные поверхности электрода 1 и 2 выполнены коническими, например, с углом при вершине конуса 3 30^o. Наружная поверхность внутреннего электрода 2 вдоль образующей выполнена ребристой (наподобие конической шестерни).Adjacent surfaces of the electrode 1 and 2 are made conical, for example, with an angle at the apex of the cone 3 30 ^o . The outer surface of the inner electrode 2 along the generatrix is made ribbed (like a bevel gear).

Заряд взрывчатого вещества 4 представляет собой тонкий стержень и установлен по оси внутреннего электрода 2. Электродетонатор 5 расположен со стороны большего основания внутреннего электрода 2 и примыкает к торцу заряда взрывчатого вещества 4. The explosive charge 4 is a thin rod and is installed along the axis of the internal electrode 2. The electric detonator 5 is located on the side of the larger base of the internal electrode 2 and is adjacent to the end face of the explosive charge 4.

Твердотельный изолятор 3 выполнен из лавсана или полиэтилена толщиной 0,3 1 мм. The solid-state insulator 3 is made of Dacron or polyethylene with a thickness of 0.3 to 1 mm.

Взрывной замыкатель работает следующим образом. При подаче электрического подрывного импульса срабатывает электродетонатор 5 и происходит подрыв заряда ВВ 4. Под действием давления продуктов взрыва внутренний электрод 2 расширяется и одновременно совершает за счет реактивного момента направленное движение в сторону, противоположную детонатору. В результате твердотельный изолятор 3 разрезается ребрами внутреннего электрода, как штыком, на множество полос и происходит надежное замыкание электродов 1 и 2. При этом внутренний электрод 2 практически не деформируется, а металлический контакт между электродами 1 и 2 сохраняется и после прохождения по ним волн разгрузки. Explosive contactor operates as follows. When an electric subversive pulse is supplied, the electric detonator 5 is triggered and the explosive charge 4 is undermined. Under the influence of the pressure of the explosion products, the internal electrode 2 expands and simultaneously makes a directed movement in the direction opposite to the detonator due to the reactive moment. As a result, the solid-state insulator 3 is cut by the ribs of the internal electrode, as a bayonet, into many strips and the electrodes 1 and 2 are reliably closed. In this case, the internal electrode 2 is practically not deformed, and the metal contact between the electrodes 1 and 2 is maintained even after unloading waves pass through them .

Авторами был изготовлен опытный образец предлагаемого взрывного замыкателя с наружным и внутренним электродами в форме усеченных конусов из алюминия: наружный высотой 100 мм и диаметром большего основания 70 мм, внутренний высотой 100 мм и диаметром большего основания 20 мм. Заряд ВВ был выполнен из пластического ВВ диаметром 4 мм и длиной 50 мм. Твердотельный изолятор из лавсана толщиной 0,3 мм. Испытания взрывного замыкателя в режимах шунтирования мощной конденсаторной батареи (напряжение 5 20 кВ, ток несколько сот килоампер) и преобразования колебательного разряда в апериодический с временем затухания 1 с подтвердили надежную работу замыкателя и возможность трехразового использования его электродов. The authors made a prototype of the proposed explosive contact with the outer and inner electrodes in the form of truncated aluminum cones: the outer one is 100 mm high and the diameter of the larger base is 70 mm, the inner one is 100 mm high and the diameter of the larger base is 20 mm. The explosive charge was made of plastic explosives with a diameter of 4 mm and a length of 50 mm. Solid-state insulator made of Dacron 0.3 mm thick. Tests of the explosive contactor in the bypass modes of a powerful capacitor bank (voltage of 5–20 kV, current of several hundred kiloamperes) and the conversion of an oscillatory discharge to aperiodic with a decay time of 1 s confirmed the reliable operation of the contactor and the possibility of using its electrodes three times.

Claims

Explosive contactor containing the outer and inner electrodes located coaxially with a gap relative to each other, and an electric detonator located in the cavity of the inner electrode, characterized in that the electrodes are made with conical opposing side surfaces, between which there is an additionally inserted solid insulator, the cavity of the inner electrode is located along its axis and is filled with an additionally introduced explosive charge, to the end of which from the side of the larger inner base Electrode adjacent said EB, wherein the outer side surface of the inner electrode is formed with ribbed edges along the generatrix direction.