СИЛОВОЙ РАЗРЯДНИК (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в качестве коммутирующего ключа в разрядных цепях импульсных генераторов колебаний, которые применяются для дробления твердых материалов, очистки воды, а также при обработке металлов давлением под действием импульсных нагрузок, возникающих при электрических разрядах в жидкости.
Известны управляемые коммутаторы - каскадные разрядники, содержащие основные электроды и управляющий электрод, расположенный в разрядном промежутке (1). Недостатком известных схем является низкая надежность работы и низкий рабочий ресурс. Это объясняется тем, что при высокой частоте следования импульсов и продолжительной работе разрядника в подгорает диэлектрик, а разрядный промежуток теряет электрическую прочность, что ведет к появлению самопроизвольных пробоев и появлению паразитных импульсов.
Наиболее близким к полезной модели по обоим вариантам ее выполнения является силовой разрядник, содержащий электроды, образующие разрядный промежуток, в котором размещен перемещаемый элемент из диэлектрика, который выполнен в виде пластины с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Блок управления перемещением пластины содержит приводимый во вращение двигателем профилированный диск и возвратную мембрану (2). Данному устройству присущи все недостатки, что и устройству (1), т.е. низкая надежность работы и недостаточный рабочий ресурс.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели по обоим вариантам ее выполнения, является повышение надежности работы и увеличение рабочего ресурса.
Технический результат по первому варианту полезной модели достигается за счет того, что в силовом разряднике, содержащем размещенные в изолирующем корпусе электроды, расположенные друг относительно друга с образованием разрядного промежутка, первый из электродов, соединенный с первым выводом источника электропитания, неподвижно закреплен на корпусе, а второй жестко соединен с подвижным штоком, связанным с блоком управления, обеспечивающим его возвратно-поступательное перемещение, при этом шток соединен посредством гибкой электропроводящей шины с укрепленном на корпусе вторым выводом источника электропитания, а блок управления выполнен в виде пневмоцилиндра, внутренняя полость которого разделена с помощью жестко соединенного со штоком подвижного поршня на две изолированные друг от друга части, каждая из которых через штуцер соединена с соответствующим выходом источника управляющих пневмосигналов.
Технический результат по второму варианту полезной модели достигается за счет того, что в силовом разряднике, содержащем расположенные в изолирующем корпусе электроды, размещенные друг относительно друга с образованием разрядного промежутка, первый из электродов, соединенный с первым выводом источника электропитания, неподвижно присоединен к корпусу, а второй укреплен на подвижном штоке, связанном с блоком управления, обеспечивающим его возвратно-поступательное перемещение, при этом выполненный из электропроводящего материала шток соединен посредством гибкой электропроводящей шины со вторым выводом источника электропитания, а блок управления, выполненный в отдельном корпусе, соединенном с основным корпусом посредством изоляторов, содержит приводимый во вращение профилированный диск с наружным пазом, наружная поверхность которого входит в соприкосновение с роликом, закрепленном на одном из концов коромысла, жестко закрепленного на ходовой части подвижной каретки, установленной в направляющих, которые соединены с корпусом блока управления, связанным посредством возвратной пружины со вторым концом коромысла, причем ходовая часть каретки соединена через изолятор с ведомым ею штоком, обеспечивая его возвратно-поступательное перемещение.
Два варианта полезной модели отличаются друг от друга различными модификациями выполнения блока управления движением подвижного электрода, обеспечивающего его возвратно-поступательное перемещение. Однако оба варианта реализуют достижение одного и того же технического результата - повышение надежности работа и увеличение рабочего ресурса схемы разрядника. Оба варианта объединены единым техническим замыслом, направленным на достижение одного и того же технического результата.
На Фиг.1 представлена конструктивная схема устройства по первому варианту.
На Фиг.2 представлена конструктивная схема устройства по второму варианту.
Устройство (Фиг.1, 2) содержит размещенные в изолирующем корпусе 1 электроды 2 и 3, расположенные друг относительно друга с образованием разрядного промежутка. Первый из электродов 2, соединенный с первым выводом 4 источника электропитания, неподвижно закреплен на корпусе 1, а второй - 3 - жестко соединен с подвижным штоком 5, связанным с блоком управления, обеспечивающим его возвратно-поступательное перемещение. Шток 5 соединен посредством гибкой электропроводящей шины 6 с укрепленном на корпусе 1 вторым выводом 7 источника электропитания.
Блок управления по первому варианту (Фиг.1) выполнен в виде пневмоцилиндра 8, внутренняя полость которого разделена с помощью жестко соединенного со штоком подвижного поршня 9 на две изолированные друг от друга части, каждая из которых соединена с соответствующим выходом источника управляющих пневмосигналов 10 через штуцер 11, (12).
Возвратно-поступательное перемещение поршня 9 обусловлено выходным сигналом с источника управляющих пневмосигналов 10, выполненного, например, в виде пневмонагнетателя.
Блок управления по второму варианту (Фиг.2) выполнен в отдельном корпусе 13, соединенном с корпусом 1 посредством изоляторов 14. Блок управления содержит приводимый во вращение профилированный диск 15 с наружным пазом. Наружная поверхность диска 15 входит в соприкосновение с роликом 16, закрепленным на одном из концов коромысла 17, жестко закрепленного на ходовой части 18 подвижной каретки, установленной в направляющих 19, которые соединены с корпусом блока управления 13. Корпус 13 блока управления связан посредством возвратной пружины 20 со вторым концом коромысла 17. Ходовая часть 18 каретки соединена через изолятор 21 с ведомым ею штоком 5, обеспечивая его возвратно-поступательное перемещение.
Устройство работает следующим образом.
Наиболее целесообразно использовать разрядный коммутатор в высоковольтных цепях разряда конденсаторного накопителя (выполняющего роль «источника электропитания»), подключенного к импульсной нагрузке. В этом случае при сближении электродов разрядника происходит разряд конденсатора на нагрузку, а при разведении - его заряд.
При первом варианте выполнения:
- сигнал с источника управляющих пневмосигналов 10 подается через штуцер 12 в одну из частей пневмоцилиндра, перемещая в верхнее положение поршень 9, который увлекает за собой шток 5, соединенный с электродом 3.
Для осуществления электрического разряда (замыкания коммутатора) которое происходит при сближении электродов, давление через штуцер 12 стравливается, а в штуцер 11 - нагнетается. В этом случае поршень 9 перемещается в нижнее положение и, следовательно, шток 5 вместе с электродом 3 опускаются. Частота возвратно-поступательного перемещения электрода 3 определяется сигналами с выхода источника управляющих пневмосигналов 10.
При втором варианте выполнения:
- при вращении профилированного диска 15 ролик 16, опирающийся на его наружную поверхность, проваливается в паз и под действием пружины 20 быстро достигает своего нижнего положения, увлекая за собой ходовую часть 18 подвижной каретки и, следовательно, соединенный с ней шток 5 и электрод 3. В этот момент происходит сближение электродов 2 и 3 и электрический разряд (замыкание коммутатора). Далее нижняя часть паза вращающегося диска подхватывает ролик 16, он возвращается в верхнее положение с опорой на наружную поверхность диска 13.
В дальнейшем при вращении диска 13 цикл возвратно-поступательного движения ходовой части каретки с роликом 16 повторяется.
Частота возвратно-поступательного перемещения каретки и, соответственно, подвижного электрода 3, определяется скоростью вращения диска 13.
Для охлаждения электродов 2 и 3 внутренняя полость корпуса 1 может продуваться воздухом через дополнительные штуцеры.
Таким образом, выполнение разрядника без дополнительной пластины, вводимой в разрядный промежуток, исключает подгорание электродов и появление ложных срабатываний схемы, что ведет к повышению надежности работы схемы и увеличению ее рабочего ресурса.
Высокая надежность и достаточный рабочий ресурс полезной модели позволяет ей быть наиболее предпочтительной при проектировании разрядных коммутаторов, которые используются в импульсных генераторах, формирующих в нагрузке ударную волну большой амплитуды с минимальной длительностью.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
Комельков B.C. «Техника больших импульсных токов и магнитных полей», М., 1970 г., с.184-185.
SU 995176 H01T 7/00, 1980 г.