УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ МЕЖЭЛЕКТРОДНЫМ ЗАЗОРОМ МОЩНОГО ИСКРОВОГО КОММУТАТОРА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
DEVICE FOR REMOTE CONTROL OF INTERELECTRODE GAP OF A HIGH-POWER SPARK SWITCH OF ELECTROPHYSICAL INSTALLATION

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике, предназначено для дистанционной регулировки межэлектродного зазора мощных искровых коммутаторов и может быть использовано в составе электрофизических установок.
В электрофизических установках для передачи импульса высокого напряжения от источника к нагрузке используются мощные искровые коммутаторы. Коммутатор располагается в объеме установки с изолирующей средой (жидкий диэлектрик, сжатый газ). Коммутатор, как правило, состоит из двух электродов, один из которых подвижный, а второй неподвижный. В ходе эксплуатации для перевода установки в другой режим работы требуется изменять межэлектродный зазор искрового коммутатора, при этом в основном регулировка зазора осуществляется вручную персоналом после удаления изолирующей среды из объема установки. Такой метод регулировки является не технологичным, потому что для перестройки электрофизической установки в другой режим требуются большие временные и трудозатраты.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, выбранным в качестве прототипа, является устройство для дистанционного управления межэлектродным зазором мощного искрового коммутатора электрофизической установки (Импульсные ускорители электронов с индуктивным накопителем энергии / под ред. В.П. Ковалёва. - Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 2012. - с. 65-66). Устройство использовано в системе формирования импульса, а именно в обостряющем разряднике (искровой коммутатор), и включает в себя изолирующую штангу в виде полиэтиленовой трубы, на одном конце которой закреплен высоковольтный электрод разрядника. С помощью полиэтиленовой трубы производится регулировка межэлектродного зазора разрядника без удаления из электрофизической установки изолирующей среды. Второй электрод разрядника (плоскость фланца ускорительной трубки) является неподвижным.
Использование данного устройства позволило дистанционно изменять межэлектродный зазор коммутатора.
Недостатками устройства являются:
- использование механического привода для регулировки зазора коммутатора, что приводит к применению громоздкого управляющего элемента (штанги), так как мощные коммутаторы применяются в установках, характеризующихся большими габаритами (единицы-десятки метров). Отметим, что в прототипе длина штанги составляет ≈ 7 м, что вызвано значительным удалением зазора коммутатора от места управления;
- отсутствие возможности управлять коммутаторами, расположенными под некоторым углом, ввиду того, что в электрофизических установках разместить штангу под некоторым углом практически невозможно из-за конструктивных и электропрочностных ограничений. Для реализации этого потребуется дополнительное устройство (редуктор), предназначенное для преобразования горизонтального или вертикального движения штанги в движение электрода коммутатора под некоторым углом. Отметим, что в мощных коммутаторах формируются импульсы напряжения единицы-десятки мега-вольт, что может исключить применение дополнительного устройства, которое необходимо будет разместить в объеме электрофизической установки рядом с коммутатором, по причине электропрочностных ограничений;
- отсутствие оптимальных условий работы оператора, так как регулировка зазора производится на высоте более 8 м (Импульсные ускорители электронов с индуктивным накопителем энергии / под ред. В.П. Ковалёва. - Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 2012. - С. 57-58).
Задача, на решение которой направлено изобретение, - создание универсального устройства для дистанционного управления межэлектродным зазором мощного искрового коммутатора электрофизической установки.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения, - обеспечение дистанционной регулировки межэлектродного зазора мощного искрового коммутатора, ориентированного в пространстве любым образом.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для дистанционного управления межэлектродным зазором мощного искрового коммутатора электрофизической установки, содержащее приспособление регулирования зазора, расположенное за пределами установки, согласно изобретению, снабжено гидроприводом, один гидроцилиндр которого расположен в искровом коммутаторе, а его поршень соединен с электродом коммутатора, другой гидроцилиндр закреплен на корпусе установки с внутренней стороны, а его поршень соединен с приспособлением регулирования зазора в виде рукоятки с градуировкой, при этом гидроцилиндры соединены гибкими элементами.
Всей совокупностью перечисленных признаков достигается возможность изменять расстояние между электродами коммутатора без удаления изолирующей среды из объема электрофизической установки. При этом применение для этой цели гидропривода позволяет изменять расстояние между электродами любого коммутатора, не принимая во внимание его ориентацию в пространстве. Это стало возможным за счет того, что гидроцилиндры гидропривода соединены между собой с помощью гибких трубок и имеют возможность изменять положение относительно друг друга. При этом гидроцилиндры расположены стационарно: один внутри установки непосредственно в коммутаторе, а другой на корпусе установки в любом удобном месте. Кроме того, для регулирования зазора применена рукоятка с градуировочной линейкой, обеспечивающая оперативное и эргономическое изменение и контроль величины зазора коммутатора. Все элементы, которые использованы для создания заявляемого устройства, известны из уровня техники и используются в нем с выполнением свойственных им функций. Однако, данная комбинация удовлетворяет условию изобретательского уровня, так как обеспечивает дистанционную регулировку межэлектродного зазора мощного искрового коммутатора, ориентированного в пространстве любым образом, и позволяет создать универсальную конструкцию для дистанционного управления зазором коммутатора.
При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков от прототипа, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
На фиг. 1 показано устройство для дистанционного управления межэлектродным зазором мощного искрового коммутатора.
На фиг. 2 показано приспособление регулирования зазора мощного искрового коммутатора.
На фиг. 3 показано устройство для дистанционного управления межэлектродным зазором мощного искрового коммутатора, расположенное в электрофизической установке.
Устройство для дистанционного управления межэлектродным зазором мощного искрового коммутатора электрофизической установки содержит гидропривод, состоящий из двух гидроцилиндров 1 и 2, заполненных трансформаторным маслом, и приспособление регулирования зазора (фиг. 1-3). Приспособление регулирования зазора выполнено в виде рукоятки 3 с градуировкой (фиг. 2). К рукоятке 3 крепится поршень 4 гидроцилиндра 1, а к поршню 5 гидроцилиндра 2 крепится электрод 6 искрового коммутатора (фиг. 3). Гидроцилиндры 1 и 2 соединены между собой гибкими элементами - трубками из перфторалкокси 7.
Пример реализации заявляемого устройства в электрофизической установке показан на фиг. 3. Гидроцилиндр 1 закреплен на корпусе 8 установки с внутренней стороны, а гидроцилиндр 2 - в корпусе искрового коммутатора 9. Таким образом, приспособление регулирования зазора расположено за пределами установки.
Регулировку межэлектродного зазора h искрового коммутатора осуществляют следующим образом. Вращение рукоятки 3 приводит к перемещению поршня 4, в результате чего возникает гидростатический напор жидкости, что приводит к возвратно-поступательному движению поршня 5 с электродом 6 и, следовательно, изменению расстояния h между электродами 6 и 10 искрового коммутатора. Контроль межэлектродного зазора h осуществляется по градуировочной линейке, расположенной на рукоятке 3.
Устройство позволило изменять и контролировать межэлектродный зазор h в диапазоне 0…160 мм с шагом 5 мм. Кроме того, заявляемое устройство было применено для дистанционной регулировки межэлектродного зазора коммутатора, расположенного под углом 20° к горизонтали.
Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в электрофизических установках для дистанционного управления межэлектродным зазором мощных искровых коммутаторов;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».