SU475680A1 - Выключатель взрывного типа - Google Patents

Description

(54) ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ВЗРЫВНОГО ТИПА

Изобретение относитс  к электроте.хиике и может быть использовано дл  отключе)и  высоковольтных л сильноточных цепей.

Известны выключатели взрывного тина, содержащие полую токоведущую шнну, зар д взрывчатого вещества, детонатор и ц;1Л П1лр11ческий изол ционный корлус.

Однако известные выключател взрывного типа требуют большого количества взрывчатого вещества, и.меют недостаточное быстродействие . Кроме того, из-за возник1:овеп;1  ударной волны при вз.рыве возможен повтор}1ьп пробой промежутка.

В предлагаемом выключателе с целью устранени  указанных недостатков пола  токоведуща  П1ина вьгполнена в виде двух усеченпы .ч конусов, сложенных большими основа 111 ми из материала, обладающего низкой плотностью и высокой теплоемкостью, электропроводностью и теплопроводно.стью, например из магни , магниевых сплавов, алюмини , а  зол -ционный корпус выполнен гермеТичнЫМ с вакуумированной внутренней полостью , причем остаточное давление Р (в мм рт. ст.) и размеры устройства удовлетвор ют соотношени м: Я 0,1(Дк-Дш) ,

где Д и Дш соответс7ьенно внутренний диа .метр изол ционного корпуса и диаметр больП1ИХ оснований усеченных конусов токоведущей п1И1ы (в см).

Кроме того, возможно вьшолнение токоведуп (,ей шипы в виде нескольких усеченных конусов , с.южепных соответственно большими и малыми основани ми, при этом устройство снабжено разводкой детонационного импульса , например, из детонирующих miiypOB, одни концы KOTOjibix соединены и наход тс  в контакте с детонатором, а другие подведепы к взрывчатому веществу в расширенных част х упом нутой токоведущей шины.

На фиг. 1 )п:-кеп предложенный взрывпоГ| вык/початель; па фиг. 2 - то же, токоведуща  шипа выно.-шела в виде нескольких

усеченных конусов (устройство снабжено разводкон детонационного импульса).

На фиг. 1 место прерывани  токоведущей 1П11ПЫ 1 выполнено в виде двух усеченных конусоз 2, сложенных большими основани ми. Внутренн   полость токоведущей шины заполнена зар дом взрывчатого вещества 3 и имеет детонатор 4. При этом усеченные конусы 2 изготовлены из материала с наименьшим значеи нем У р/са или р У х.ст. Устройство размешено в герметизированном корпусе изизол тора 5, имеющем патрубок б дл  вакуумизации внутренней области корпуса. Причем размеры устройства )i остаточное давление р (в мм. рт. ст.) удовлетвор ют следующим соотношени м ,1/(Дк-Д,п) и , где ., Дш - соотвегствеппо размеры корпуса н шины, в см. Работает устройство следующим образом. При подаче сигнала на отключение цепи 1 иа детонатор 4 он вызывает срабатывание взрывчатого вещества 3. Под действием продуктов взрыва оболочка, состо ща  из коиусов 2 приобретает скорость ирактически в направлении, нерпенаикул рном поверхности зар да 3. Эта скорость обозначена иа фиг. 1 через V. Таким образом, уже с .момента выхода детонационной волны на иоверхиость зар да 3 оболочка 2 начинает разрушатьс  н относительна  скорость кондов разрывного тгро.межутка AV существенно больше иул . Происходит отключение цени. На фнг. 2 место н)ерыванни то1чО,зедун1ей шины 1 выиолнеио в виде чередующеГгс  серии усечепны.х конусов 2, сложенных соответственно большими п меньшими основанн .ми. Внутренн   часть иолой токоведущей шины 2 заполнена зар дом взрьгвчатого вещества 3. К детонатору 4 подходит разводка детонациоииого имнульса, выполненна , например, из детонирующих ишуров 7 одинаковой длины . Все устройство размещено в герметизированном корпусе 5, который вакуу.мизируют через иатрубок 6. Работает устройство аналогично вык.лючате .по, изображенному на фиг. 1. При подаче сигнала на отк.почение ненн ШШ1Ы 1 иа детонатор 4 он срабатывает п генерирует детопациопный   мнульс в разводке 7, выиолиенпой. например, из детонируюн нх шнуров одннако вой длнны. Поэтому детон;:ННЯ зар да вз рывчатого вендества 3 возбуждаетс  одиовремеино в нескольких точках, ц Одновременно начииаетс  и разрушение конусов 2. Из фиг. 2 легко видеть, что скоросИ) удлинени  разрывного промежутка V,jAVi, где 2/г--чис.10 копусов; ,. - - отпосите.чьнаи скорость концов каждого разрывного промежутка . Цепь отключаетс . В выключагеле но схе.ме фиг. 1 ,чегко видеть , что если угол ирн основанин конусов 2 равен р, то с мо мента выхода детонацин иа оболочку скорость удлинени  разрывиого иро.межутка ЛУ равна: AV 2lsin (р/2). При введении двух или нескольких разрывHfjix промежутков п при условии, что опп образуютс  одновре,менно, каК это 1 ллюстрируетс  схе.мой на фнт. 2, .скорость удлииеии  разрывиого иро.межутка увеличиваетс  в п раз: .M.7.AVj 2 2ysin(p/2), где 2/г -число конусов , нз которых образован разрушаемый участок токоведущей шниы. Таким образам, в пре.п;ложенном устройстве длина разрывного иромежутка растет со значительио болыией, чем в известных ycTpoiiствах , скоростью, что обеспечивает больи ее быстродействие выключател . В цеп х промышленной электротехники возможны два режима работы взрывны.ч выключателсй: 1. Ток через выключатель протекает длительное , -практически неограниченное врем . Использу  решение уравнени  теилопроводности , например, цилиндрического разрущаемого промежутка, концы которого .поддерживаютс  при посто нной температуре, легко показать , что масса зар да взрывчатого вещества т равна: -.-.-::- .А;2/62,(1) Г 8АГ„, где -коэффициент зар жани ; /«о-масса ироводника разрушаемого участка; р, X, б - соответственно плотность, тепло-; электропроводность ировод П1ка; АГ/п - максимальное допустимое с точки зрени  химической и физической стойкости взрывчатого вещества приращение температуры; /г -электрическа  прочность разрывного про.межутка; / и Г - ток и напр жение в цепи. Отсюда видно, что при прочих равных услови х у.меиьщеии  зар да взрывчатого вещества можио добитьс  выноли   разрушаемый участок токоведущей шины пз материала с иаимеиьшим значеиием. 2. Ток через выключатель протекает ограничениое врем . Использу  уравнение теплового баланса дл  такого же мостика, как н в первом случае иаходи.м: //b, Y- 1 / -Ji- I / --- - -lilH, (2) ей I АГ„ш где и обозначает нмнульсный режим протекани  тока; остальные обозначени  прежние. Пз ура1внени  (2) видно, что нри прочих равных услови х уме1П:.щеии  зар да взрывчатого вещества можио добитьс  выполн   разрушаемый участок токоведущей шины j|3 матерна.ча с панме1ПзП1им значепием Г о/сст. Следует заметить, что если разруи аемый участок токоведун1еГ| ип-гны ).меет не цилиидрнческнй ви.д, а какой-либо .другой, то в формулах 1 п 2 по вл ютс  дополнительные коэффициенты . При это.м вывод о вли нии мате| )иала на величину зар да не измен етс , так как не пз.меп ютс  сами уравпенн  тенлонроводиостн н тенлового баланса. Известно, что область снловой ионизации и высокой электроироводности совнадает у вз)ывча-1-ых веществ с зоной химической реакции во фронте детонационной волны. Поэтому в выключателе разрывной нро.1ежуток обдуваетс  плохо п)овод щимн продуктами взрьгпа. IIo расчеты KiiiieTjnoi ноинзацли н оныт июказывают , что нри скорост х ударной 4,5-7 КМ/сек (а с такой скоростью н движутс  продукты взрыва) ионизаци  наступает не мгновенно, а на рассто нин пор дка 10-40 газокинетических свободных пробегов, соответствующих невозмущенному воздуху. Таким образом, устранить вл-п ние проводпмости ударной волны на работу выключател  можно путем расположени  его в герметнзироваииом корпусе из изол тора, по внутрелпюю полость корпуса необходимо вакуумизнровать . С учетом зависимости длины газокииетпческого свободного иробега от остаточного давлени  Р получаем, что нонизани  отсутствует при

,1 (Дк-Дш),

где Р измерено в мм. рт. ст.; и Дш обозначенные на фнг. 1 и 2 ми1 имальиый диаметр корпуса и максимальный диаметр разрушаемого участка токоведунхен шины, з см.

Кроме того, извест1 о, что параметры про-, дуктов взрыва (давленне, температура и т. н.) .обратно проиорциональнь шестой стеиеии размера области зан той ими. Поэтому если размеры областн расширени , т. с. размеры -камеры в три раза больше размеров зар да (нрактически размера токоведущеи шины), то интенсивность ударно волны уменьшаетс  в сотнн раз. Такнм образом, условие Д.ЗДш

также снособствует увеличению электрической прочности выключател .

И Р е д м е т и з о б р е т е н н  

1. Выключатель взрывного тина, содержании полую токоведущу о шину, зар д взрывчатого вещ,ества, детонатор и цилиндрическ изол иио И Ы | корнус, OTAii4aioii{iiuc.4 тем, что.

с умепь ие1   количества взрывчатого вещества, нов ш:ени  быстродействи  выключател  н нскл очени  вторичного нробо , упо  нyтa  токоведунщ  шипа вьшол 1ена в виде 5 усеченных конусо;в. сложенных большими основ-ан  мн , из атериала, обладаюш,его низкой потность о и ВЫСОКОЙ теплоемкостью, электроироводност  о 1 теилопроводност ю, из , aгниeвыx сг лавов, а, миин , а 1зол ннони и 1 корнус вынолне герл ст 1чнь м , с вакуумированной внутренне полость о . иpичe остаточное давле П1е Р (и мм рт. ст.) размеры устройства удовлетвор ют

СООТ ОШе 1ИЯМ:

,1 (Дк-Д,и).

1 ,

ie и Дч - соотве стве о диаметр ;юл ц он ого Д 1аметр боль0 1пих оснований усеченных конусов токоведушей ииы (в см).

2. Выключатель но . 1, отличаюп ппс  тем, что токоведуща  в виде ieСКОЛЬК Х уСече Х , СЛОЖе П ТХ СООТ5 ВеТСТВе1 ИО 60ЛЬИ ИЛ.Ч малыми ,

рн 3TON устройство с 1абжеио разводкой дето ациои ого . апример, из детониру оших HiHypoB, одни коины которых соеднне   наход тс  В с детонаторо, а 0 одведен к взpывчaтo y веществу в расшире1 Н з х част х указа 1ой токоведунгей

.

Перед 5зрь/Во:-г

CTTNyx Т -Пу ТТчХХ .J У X У У У VV У

V X /л

.. X у Ч

, .- . ,Л .-

)iV. . rfi AV,

viU j

E2iS2Szr2CS3rz::z22:3Z2S2s

. . . X V у V V

После Взрыва

После

Фиг. 2