SU1229843A1

SU1229843A1 - Vertical contact device for high-speed switching

Info

Publication number: SU1229843A1
Application number: SU843740390A
Authority: SU
Inventors: Василий Алексеевич Леонов
Original assignee: Предприятие П/Я В-2203
Priority date: 1984-05-17
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1986-05-07

Abstract

Изобретение относитс к быстродействующим , коммутаторам дл высокочастотных электрических цепей. Цель изобретени - повышение иадёжности за счет достижени малого посто нного контактного сопротивлени и улучшение теплротвода. Цель достигаетс за счет того, что в вертикальное контактное устройство дл быстродействующей коммутации введены втора рабоча контактна группа II, установленна в верхнем неподвижном контактном узле 5. тепло- дтводна контактна группа 10, установленна в нижнем неподвижном контактном узле 7, и соединительна контактна группа 9, установленна между верхним фланцем 1 и верхним неподвижным контактнь|1м узлол 5, а между корпусом 3 и контактными узлами установлен изол ционный каркас 8 с окнами. 1 3. п. ф-лы.. 6 ил. to 1чЭ СО 00 4 СОThis invention relates to high speed switches for high frequency electrical circuits. The purpose of the invention is to increase the reliability due to the achievement of low constant contact resistance and improvement of the heat input. The goal is achieved due to the fact that the second working contact group II, installed in the upper fixed contact node 5, is introduced into the vertical contact device for high-speed switching; the heat contact contact group 10, installed in the lower fixed contact node 7, and the connecting contact group 9, installed between the upper flange 1 and the upper fixed contact | 1m knotter 5, and between the case 3 and the contact nodes an insulating frame 8 with windows is installed. 1 3. p. F-ly .. 6 Il. to 1che CO 00 4 CO

Description

Изобретение относитс к области электро- техники, конкретнее к быстродействующим коммутаторам дл высокочастотных электрических цепей.The invention relates to the field of electrical engineering, more specifically to high-speed switches for high-frequency electrical circuits.

Цель изобретени - повышение надежности за счет достижени малого посто нного контактного сопротивлени и улучшение теплоотвода..The purpose of the invention is to increase reliability by achieving low constant contact resistance and improved heat dissipation.

На фиг. 1 и 2 показано устройство, разрез; на фиг. 3 - то же, вид снизу; иа фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3; -на фнг. 5- устройство, вид снизу; на фиг. 6 - сечение Б-Б на фиг. 5.FIG. 1 and 2 shows the device section; in fig. 3 - the same, bottom view; FIG. 4 is a section A-A in FIG. 3; -on fng. 5- device, bottom view; in fig. 6 is a section BB in FIG. five.

Вертикальное контактное устройство (фиг. 1) содержит верхний и нижний токо- провод щие 1 и 2 с выводами, изол ционный корпус 3, подвижный контактный узел 4, верхний контактный узел 5 с рабочейThe vertical contact device (Fig. 1) contains upper and lower conductive 1 and 2 with leads, insulating body 3, movable contact assembly 4, upper contact assembly 5 with a working

контактной группой б и. нижний контактный узел 7.contact group b and. lower contact node 7.

Верхний и нижний контактные узлы 5 и 7 имеют расположенные по кольцу контактные поверхности.The upper and lower contact nodes 5 and 7 have located on the ring contact surface.

Корпус 3 изготовлен из изол ционного материала (например стеклоэпоксидный компаунд ) в виде цилиндрической трубы и расположен между верхним и нижним фланца- . ми 1 и 2 так, что имеет с ними общую вертикальную ось симметрии. Внутри корпуса помещены верхний контактный узел 5 и нижний контактный узел 7 так, что они имеют жестко фиксированное положение относительно нижнего фл;анца, электрически св заны соответственно с верхним и нижним фланцами I и 2, а их контактные поверхности обращены вниз.The housing 3 is made of an insulating material (for example, a glass-epoxy compound) in the form of a cylindrical tube and is located between the upper and lower flange. mi 1 and 2 so that it has with them a common vertical axis of symmetry. Inside the case, the upper contact unit 5 and the lower contact unit 7 are placed so that they have a rigidly fixed position relative to the bottom flange, are electrically connected respectively to the upper and lower flanges I and 2, and their contact surfaces are facing down.

Между изол ционным корпусом 3 и кон- тактными группами установлен изол ционный каркас 8 и соединительна контактна группа 9, расположенна на верхнем фланце 1.Between the insulating body 3 and the contact groups, an insulating frame 8 and a connecting contact group 9 located on the upper flange 1 are installed.

В нижний контактный узел 7 введена теплоотводна контактна группа Ю и втора рабоча контактна группа П.A heat sink contact group U and the second working contact group P. are introduced into the lower contact node 7.

Каркас 8 (выполнен из стеклоэпоксидного компаунда) в виде цилиндрической трубы с окнами размещен внутри корпуса 3 соосно с ним и механически жестко св зан с нижним фланцем 2 и верхним контактным узлом 5. Кроме первой и второй рабочих контактных грулп 6 и 11 верхний и нижний контактные узлы 5 и 7 содержат держатели 12 и 13 и электростатические экраны 14 и 15.The frame 8 (made of glass-epoxy compound) in the form of a cylindrical pipe with windows is placed inside the housing 3 coaxially with it and mechanically rigidly connected with the lower flange 2 and the upper contact node 5. In addition to the first and second working contact panels 6 and 11 nodes 5 and 7 contain holders 12 and 13 and electrostatic screens 14 and 15.

Держатели 12 и 13 выполнены в виде цилиндрической трубы (например, из крас- . ной меди) и закреплены внутри каркаса 8, например, при помощи разъемного винтового соединени , соосно с ним и друг с другом, а к нижней части держател 12 и верхней части держател 13 креп тс экраны 14 и 15, а также перва и втора контактные группы 6 и И таким образом, что поверхности экранов 14 и 15 обращены навстречу друг другу и разнесены друг от друга на рассто ние , обеспечивающее достатоную электрическую прочность промежутка между ними.The holders 12 and 13 are made in the form of a cylindrical tube (for example, from red copper) and are fixed inside the frame 8, for example, by means of a detachable screw connection, coaxially with it and with each other, and to the lower part of the holder 12 and the upper part the holder 13 fastens the screens 14 and 15, as well as the first and second contact groups 6 and And in such a way that the surfaces of the screens 14 and 15 face each other and are spaced apart from each other by a distance providing sufficient electrical strength of the gap between them.

Держатель 13 имеет окна, через которые обеспечен доступ к элементам второй контактной группы П. Вход щие в состав верхнего и нижнего контактных узлов 5 и 7 (фиг. 1) соответственно перва и втора рабочие контактные группы 6 и II содержат (фиг. 3-6) контактодержатели 16 и 17с размещенными равномерно по окружности подпружиненными контактами (количество по- следиих определ етс токовой нагрузкой и требовани ми к величине сопротивлени контактного перехода).The holder 13 has windows through which access is provided to the elements of the second contact group P. The members of the upper and lower contact nodes 5 and 7 (Fig. 1), respectively, contain the first and second working contact groups 6 and II (Fig. 3-6 ) contact holders 16 and 17c are spring-loaded contacts placed evenly around the circumference (the number of tracks is determined by the current load and the requirements for the contact junction resistance value).

Контактодержатели 16 и 17 изготовлены из электропроводного материала (например,Contact holders 16 and 17 are made of electrically conductive material (for example,

из красной .меди) в форме диска и кольца с отверсти ми, расположенными равномерно по окружности так, что радиус этой окружности на диске меньще внутреннего радиуса кольца,from red. media) in the form of a disk and a ring with openings evenly spaced around the circumference so that the radius of this circle on the disk is smaller than the inner radius of the ring,

.Каждый из расположенных на контакто- держател х 16 и 17 подпружиненных контактов состоит из пластины 18 (изготовленной , например, из набора медной фольги и бериллиевой бронзы) полусферического контакта 19 (или 20) пластинчатой пружины 21 с одним отверстием внизу и двум отверсти ми вверху. Полусферические контакты 19 и 20 выполнены, например из красной меди, в форме цилиндра с шаровым сегментом на одном конце и выступом 22 на другом конце, при этом форма и размерыEach of the spring-loaded contacts located on the contact holders 16 and 17 consists of a plate 18 (made, for example, from a set of copper foil and beryllium bronze) hemispherical contact 19 (or 20) leaf spring 21 with one hole at the bottom and two holes at the top. . Hemispherical contacts 19 and 20 are made, for example, of red copper, in the form of a cylinder with a spherical segment at one end and a protrusion 22 at the other end, with the shape and dimensions

ceчeн JЯ выступа соответствуют форме и размерам на нижнем конце пластинчатой пружины 21. Полусферический контакт 19 отличаетс от полусферического контакта 20 высотой цилиндра, с разницей размеров (20-30)%.The jagged projections match the shape and dimensions at the lower end of the leaf spring 21. The hemispherical contact 19 differs from the hemispherical contact 20 in the height of the cylinder, with a size difference (20-30)%.

Пластина 18 имеет на одном конце от- версти дл креплени полусферического контакта 19 (или 20). В отверстие пружины 21 входит выступ 22 одного из полусферических контактов, а в отверсти на ее втором конце продеты обращенные вниз выступы 23 втулок 24, закрепленных на стойке 25 первой контактной группы 6 и стойке 26 второй контактной группы И.The plate 18 has holes at one end for fastening the hemispherical contact 19 (or 20). The protrusion 22 of one of the hemispherical contacts enters the hole in the spring 21, and downwardly extends the protrusions 23 of the sleeves 24 fixed to the rack 25 of the first contact group 6 and the rack 26 of the second contact group I.

Количество втулок 24 в составе каждой контактной группы по крайней мере вдвоеThe number of sleeves 24 in the composition of each contact group at least twice

больще количества полусферических контактов в cocTaiee этой контактной группы. Стойка 26 нижней контактной группы выполнена в виде фланца, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру кольца контактодержател 17. Неподвижные контактные узлы 5 и 7-закреплены внутри изол ционного карк аса 8 так, что контактна noBepXHOctb верхнего контактного узла расположена выще . контактной поверхности нижнего контактного узла.more than the number of hemispherical contacts in cocTaiee of this contact group. The rack 26 of the lower contact group is designed as a flange, the inner diameter of which is equal to the inner diameter of the contact holder ring 17. The fixed contact nodes 5 and 7 are fixed inside the insulating frame 8 so that the contact noBepXHOctb of the upper contact node is located higher. contact surface of the lower contact node.

Подвижный контактный узел 4 помещенThe movable pin node 4 is placed

внутри держател 13 нижнего контактного узла и выполнен в виде опрокинутого стакана с отбортовкой, причем обращенные вверх поверхности дна и борта стакана и обраЩенinside the holder 13 of the lower contact unit and is made in the form of an overturned glass with flanging, with the upwardly facing surfaces of the bottom and side of the glass and turned

па вниз поверхность борта вл ютс соответственно первой и второй контактными noBepXHocfflMH 27 и 28 и теплоотводной поверхностью 29 подвижного контактного узла. Перва и втора контактные поверхности 27 и 28 подвижного контактлого узла 4 параллельны и наход тс друг от друга на рассто нии, обеспечивающем в верхнем положении подвижного контактного узла 4 соединение с контактными поверхност ми верхнего и нижнего контактных узлов 5 и 7, а в нижнем положении- соединение под: виж«ого контактного узла (его теплоотвод- ной поверхности 29) с теплоотводной контактной группой 10 {фиг. 1).The bottom side of the bead is, respectively, the first and second noBepXHocfflMH 27 and 28 contact pins and the heat sink surface 29 of the movable contact assembly. The first and second contact surfaces 27 and 28 of the movable contact assembly 4 are parallel and spaced from each other, providing in the upper position of the movable contact assembly 4 a connection with the contact surfaces of the upper and lower contact assemblies 5 and 7, and in the lower position connection under: Viz “contact node (its heat-dissipating surface 29) with a heat-conducting contact group 10 {FIG. one).

Теплоотводна контактна группа состоит из контактодержател 30 и закрепленных Иа нем равномерно по окружности подпру- жийенных контактов (количество последнитс определ етс массой подвижного контактного узла 4, величиной пропускаемого тока, частотой коммутации). Контактодержатель 30 выполнен в форме кольца, внешний диаметр которого равен внутреннему диаметру держател 13 нижнего контактного узла. Каждый из подпружиненных контактов состоит из пружины 31 с полусферическим контактом 32 на одном, направленном к цент- ру контактодержател , конце, другие KOtmbi пружин 31 закреплены на контактодержа- теле 30 равномерно по окружности, таким образом, что пружиной 31 контакты 32 прижаты к теплоотводной поверхности 29 подвижного контактного узла 4 (наход щегос в нижнем положении). Пружина 31 выполнена из набора медной фольги и бериллие- вой бронзы.The heat sink contact group consists of the contact holder 30 and the spring-loaded contacts fixed evenly around it (the number is determined by the mass of the movable contact node 4, the value of the transmitted current, the switching frequency). The contact holder 30 is made in the form of a ring, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the holder 13 of the lower contact assembly. Each of the spring-loaded contacts consists of a spring 31 with a hemispherical contact 32 on one end directed toward the center of the contact-holder, the other KOtmbi springs 31 are fixed on the contact-holder 30 evenly around the circumference, so that by the spring 31 the contacts 32 are pressed to the heat-removing surface 29 of the movable contact assembly 4 (in the lower position). The spring 31 is made of a set of copper foil and beryllium bronze.

Соединительна контактна группа 9 (фиг. 1) состоит из контактодержател 33 (фиг. 2) и расположенных на нем равномерно по окружности подпружиненных соединительных контактов, каждый из которых содержит пластинчатую пружину 34 с полусферическим контактом 35 на одном ее конце, при -этом вторые концы пружин закреплены на контактодёржателе 33 так, что контактные поверхности полусферических контактов 35 прижаты пластинчатыми пружинами 34 к внешней поверхности держател 12.The connecting contact group 9 (Fig. 1) consists of a contact holder 33 (Fig. 2) and spring-loaded connecting contacts located uniformly around it, each of which contains a plate spring 34 with a hemispherical contact 35 at one end of it, with this second ends the springs are fixed on the contact holder 33 so that the contact surfaces of the hemispherical contacts 35 are pressed by the plate springs 34 to the outer surface of the holder 12.

Продольна и радиальна изол ции уст- ройства могут быть вакуумной, элигазоврй и воздущной и др.The longitudinal and radial insulation of the device can be vacuum, eligasr and air, etc.

Устройство работает следующим образом. Приводной механизм перемещает вверх (фиг: 1) подвижный контактный узел 4 до положени «Замкнуто (пунктирные линии) при этом контактные поверхности 27 и 28 подвижного, контрактного узла не соприкасаютс с контактными поверхност ми первой и второй контактных групп 6 и 11, вход щих в состав верхнего и нижнего неподвижных контактных узлов 5 и 7. При дальнейшем перемещении контактного узла 4 вверх происходит касание его контактных поверхностей 27 и 28 сначала с «удлиненными полусферическими контактами 20 (фиг. 3, 4 иThe device works as follows. The drive mechanism moves up (FIG. 1) the movable contact assembly 4 to the “Closed (dashed lines)” position, wherein the contact surfaces 27 and 28 of the movable, contractual assembly do not contact the contact surfaces of the first and second contact groups 6 and 11 the composition of the upper and lower fixed contact points 5 and 7. Upon further movement of the contact node 4 upwards, its contact surfaces 27 and 28 touch the first with “elongated hemispherical contacts 20 (Fig. 3, 4 and

Ю YU

JQ 25 30 Jq 25 30

5 five

0 0

00

5five

фиг. 5, 6) первой и. второй рабочих контактных групп. Полусферические KOFiTdKTbi 20 благодар креплению на гибких пластинах 18 перемещаютс вверх, преодолева сопротивление пластинчатой пружины 21, что замедл ет движение подвижного контактного узла 4 и обеспечивает соприкосновение егб с «короткими контактами при меньшей скорости . Одновременно с перемещением вверх полусферические контакты 19 и 20 осуществл ют небольшое вращательное движение, которое способствует притиранию их контактной поверхности к контактном поверхност м 27 и 28 подвижного контактного узла 4, что вместе с прижимающим действием пластинчатых пружин 21 обеспечивают при достижении подвижным контактным узлом 4 крайнего верхнего положени (на фиг. 2 -- пунктир) надежный электрический контакт в цепи..FIG. 5, 6) first and. second working contact groups. The hemispherical KOFiTdKTbi 20, due to the mounting on the flexible plates 18, moves upward, overcoming the resistance of the leaf spring 21, which slows down the movement of the movable contact assembly 4 and ensures that the contact with short contacts at a lower speed. Simultaneously with the upward movement, the hemispherical contacts 19 and 20 carry out a small rotational movement, which contributes to the grinding of their contact surface to the contact surface 27 and 28 of the movable contact assembly 4, which, together with the pressing action of the leaf springs 21, ensure that the movable contact assembly 4 has the uppermost Position (in Fig. 2 - dotted line) reliable electrical contact in the circuit ..

При отключении подвижный контактный узел 4 перемещаетс вниз, при этом происходит его размыкание сначала «короткими полусферическими контактами 19, а затем с «удлиненными полусферическими контактами 20. В этом состо нии в каждом подпружиненном контакте первой и второй рабо- t4HX контактных групп (фиг. 3, 4 н фиг. 5, 6) : происходит при каТие пластины 18 действием пластинчатых пружлн 21 к поверхности соответствующего контактодержател 16 и 17, при этом увеличиваетс площадь касани пластин 18 к поверхности соответствующего контактодержател 16 и 17, что улучшает отвод тепла.от полусферических контактов 19 и 20, через пластины 18, контактодержате- ли 16 и 17, держатели 12 и 13 (фиг. 2) и фланцы 1 и 2, При дальнейшем перемещений вниз подвижного контактного узла 4 происходит касание его теплоотводной поверхности 29 с полусферическими контактами 32, вход щими в состав теплоотводной контактной группы 10 (фиг. 1), через которые происходит отдача тепла от подвижного контактного узла 4 через пружину 3 (фиг. 2), контактодержатель 30, держатель 13 нижнего контактного узла, нижний фланец 2. В крайнем нижнем положении подвижного контактного узла 4 (на фиг. 2 - сплошна лини ) надежное соединение между ним . и теплоотводной контактной группой обеспечиваетс действием пружины 31. прижимаю- ш,ей полусферический контакт 32 к теплоотводной поверхности 29 подвижного контактного узла 4.When it is disconnected, the movable contact unit 4 moves down, and it is opened first by short hemispherical contacts 19 and then with extended hemispherical contacts 20. In this state, in each spring-loaded contact of the first and second working t4HX contact groups (Fig. 3 , 4 n. Fig. 5, 6): occurs when plate 18 acts by plate spring 21 to the surface of the corresponding contact holder 16 and 17, and the contact area of the plates 18 to the surface of the corresponding contact holder 16 and 17 increases, h It improves heat removal from hemispherical contacts 19 and 20, through plates 18, contact holders 16 and 17, holders 12 and 13 (Fig. 2) and flanges 1 and 2. With further downward movement of the movable contact node 4, its heat-removing contact occurs. surfaces 29 with hemispherical contacts 32 included in the composition of the heat sink contact group 10 (Fig. 1), through which heat is released from the moving contact assembly 4 through the spring 3 (Fig. 2), the contact holder 30, the holder 13 of the lower contact assembly, the lower flange 2. In the lowest position of the movable contact assembly 4 (in Fig. 2, a continuous line) there is a reliable connection between it. and the heat-removing contact group is provided with the action of the spring 31. pressing, to it, a hemispherical contact 32 to the heat-removing surface 29 of the movable contact node 4.

Введение дополнительных рабочей контактной грулпы, соединительной пластинЬ и теплоотводной групп позволит устранить «дребезг контактов, увеличить теплоотвод . и, тем самым, повысить надежность устройства .The introduction of additional work contact grupps, connecting plates and heat-removing groups will allow eliminating “contact bounce, increase heat sink. and, thereby, increase the reliability of the device.

, . . t . , . t.

Claims

1. A vertical contact device for high-speed switching, containing an insulating housing, spindles and lower flanges, upper and lower fixed contact nodes electrically connected to the respective f-lanes, a movable contact node installed in the lower contact node containing the working contact group, consisting of a contact carrier with spring-loaded contacts placed on it, a drive mechanism that ensures that, in order to increase its reliability by achieving a small constant contact an additional insulating framework with windows, installed between the casing and KOHTaKTj knots and rigidly connected on the one side to the bottom flange, and on the other -

with an upper fixed contact node, a connecting contact group installed between the upper flange and an upper fixed contact node, a second working contact group installed in the upper fixed contact node, a heat sink contact group installed in the lower fixed contact node. - -, :;

2. The device according to claim I, characterized by the fact that each spring-loaded contact of the working contact groups is made in the form of a set of plate-like copper foil and beryllium bronze fixed at one end on the contact holder, while the other end with a hemispherical contact is connected with a plate spring.

FIG. 2

FIG. 3

fS

25 R 22

FIG.

FIG. 6