Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11818
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_402893.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=402893&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB402893A
[]
7 А -
я
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: 16 августа 1932 г. № 22,940 /32 4029 8 ' I. Заявка принята: 14 декабря 1933 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Irit pro>e-heits в 1 E 1 ectrical Gai De-aad-breaÄ Контакты и методы кфаких Lg 8 sanle.
1
Я, У. Илли Ай М.: ВОЙНА 1-й Н. ТРИГГС, из фирмы «Аларкс и Клерик», 57 и 58, Линкольнс-Инн-Филдс,
Лондон, У. К. 2, британский:
В связи с этим, настоящим заявляю о характере данного изобретения (сообщение, направленное мне из-за
рубежа компанией P R Mallory & C Jo, Incorporated, корпорацией, организованной и действующей в
соответствии с законами штата Индиана, Соединенных Штатов Америки, расположенной по адресу: 3029 East
Washington Street, Indianapolis, State Indiana, United States of America), а также о способе его осуществления,
который будет подробно описан и установлен в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к электрическим замыкающим и размыкающим контактам из вольфрама.
Основной целью изобретения является создание электрических замыкающих и размыкающих контактов с
улучшенными характеристиками, а также методов их формирования и обработки.
Ранее предлагалось формировать вытянутое металлическое тело, такое как стержень, проволока, ленточная
нить или что-то подобное, представляющее собой монокристалл по всей своей длине и занимающее все
поперечное сечение этого тела, при этом обрабатываемое тело подготавливается к формированию
монокристалла путем регулирования температуры этого тела перед прохождением его через короткую зону
очень интенсивного нагрева. Эта подготовка осуществляется путем излучения части тепла из самой горячей
зоны на металлическое тело до того, как оно достигнет этой зоны, или путем пропускания электрического тока
через часть этого тела, которая находится на пути к самой горячей зоне.
Ранее также предлагалось изготавливать однородные по всей толщине вольфрамовые стержни или заготовки
путем смешивания с мелким рыхлым вольфрамовым порошком количества кристаллического порошка,
полученного путем измельчения спрессованного вольфрамового порошка и просеивания более крупных
зерен, и обработки смеси путем прессования ее в стержни, постепенного нагрева таких стержней до
температуры 26000-27000 °C, поддержания этих температур в течение пяти минут, а затем постепенного
снижения температуры не более чем на 8 градусов в секунду до достижения температуры 1000 °C.
Оба вышеупомянутых процесса приводят к образованию металла, который является пластичным и пригодным
для вытягивания в тонкую проволоку.
В вольфраме для электрических замыкающих и размыкающих контактов следует избегать пластичности 60.
Согласно настоящему изобретению, электрический замыкающий и размыкающий контакт формируется из
вольфрама, у которого материал в состоянии границ зерен на рабочей поверхности уменьшен путем 65
нагрева кованого вольфрама в неокислительных условиях до температуры, немного меньшей, чем
температура плавления, с поддержанием указанной температуры в течение определенного периода времени,
а затем с последующим быстрым охлаждением материала до заданной температуры перед воздействием
воздуха.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, электрический замыкающий и
размыкающий контакт из вольфрама сформирован 75, причем поверхность вольфрама представляет собой
монокристалл.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, электрический замыкающий и
размыкающий контакт формируется из 80 вольфрама, материал которого в условиях границ зерен на рабочей
поверхности уменьшен электролитической обработкой.
Для того чтобы изобретение было ясно понято, следует обратиться к прилагаемым чертежам, на которых:
Фиг. 1 иллюстрирует часть контактной поверхности типичного вольфрамового контакта, который
использовался ранее, увеличенное изображение в 1000 раз; Фиг. 2 иллюстрирует часть контактной
поверхности вольфрамового контакта, воплощающего определенные особенности настоящего изобретения,
увеличенное изображение в 100 раз; Фиг. 3 иллюстрирует часть контактной поверхности вольфрамового
контакта, модифицированного в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, увеличенное
изображение в 100 раз; На фиг. 4 показана часть контактной поверхности вольфрамового контакта,
модифицированного в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, увеличенная на 100
диаметров. До настоящего времени электрические замыкающие и размыкающие контакты из вольфрама
широко использовались в различных областях применения, примером чего может служить использование в
автомобильных системах зажигания. Такие контакты до настоящего времени обычно изготавливались из
кованого вольфрама либо путем выпиливания контактных дисков из кованого вольфрамового стержня, либо
путем штамповки их из прокатанного вольфрамового листа.
Такие контакты приводят к возникновению ряда неисправностей в процессе эксплуатации. Например,
многократное прерывание тока, необходимое для работы контакта, приводит к периодическому искрению,
сопровождающемуся переносом металла с одного контактного контакта на другой, с последующим
образованием точечных повреждений на одной контактной поверхности и нарастанием выступов на другой.
Таким образом, непрерывный перенос материала от одного контакта к другому часто приводит к локализации
контактной зоны, что, в свою очередь, вызывает увеличение плотности тока в такой ограниченной области
контакта.
В случае наличия предыдущих контактов это состояние делает более выраженным разрушительное
воздействие дуги. Перенос материала в этих условиях иногда становится настолько значительным, что его
достаточное количество накапливается на одном из контактов типа «разрыв цепи», предотвращая разрыв
цепи из-за разделения контактов. Кроме того, на поверхностях контактов часто образуются синие или
коричневые оксиды, увеличивающие контактное сопротивление.
Подобные факторы износа приводят к окончательному выходу контактов из строя и определяют срок их
полезной службы.
Кроме того, контакты, которые ранее обычно использовались в автомобильных системах зажигания, имели
определенные недостатки при низких пусковых скоростях и высоких рабочих скоростях.
Предыдущие контакты характеризовались тем, что увеличение величины тока, проходящего через их
контакты, ускоряет их износ. Следовательно, допустимые плотности тока и силы тока, которые ранее
использовались в системах зажигания и аналогичных системах замыкания-размыкания, были строго
ограничены величиной, соответствующей удовлетворительному сроку службы контактов.
То есть, при использовании контактов того типа, который до сих пор был общепризнан, если только
контактная поверхность не была сравнительно большой, а сила тока сравнительно низкой, срок службы
контактов не был чрезмерно сокращен.
Для правильного понимания этих недостатков в предыдущих контактах, а также природы настоящего
изобретения, посредством которого устраняются или значительно усиливаются такие неудовлетворительные
характеристики, необходимо рассмотреть микроструктуру контактного металла. Для изучения микроструктуры
контактная поверхность полируется, а затем слегка травится подходящим химическим реагентом, который
способствует формированию зернистой структуры и границ между зернами. Чертежи, являющиеся частью
данной заявки, представляют собой изображения различных структур, показанных под микроскопом.
Микроскопическое исследование поверхности лучших из известных ранее вольфрамовых контактов, как
показано на рисунке 1, показывает наличие очень мелких зерен, в районе 75 - 30 000 на квадратный
миллиметр, каждое из которых окружено и отделено от соседних зерен материалом, характеризующимся
свойствами, отличными от свойств основного тела металлических зерен 80. В данном описании и в
прилагаемых пунктах формулы изобретения такой материал будет называться материалом в условиях
границы зерна, независимо от того, образуется ли он в процессе формирования зернистой структуры 85 и
фактически определяет поверхности нескольких зерен, или образуется в процессе обработки контактного
металла, например, путем ковки, прокатки, шлифовки, штамповки, распиловки и тому подобного 9. Кованый
вольфрам, хотя и имеет волокнистую структуру, обычно выглядит зернистым в своей микроструктуре на
поперечных сечениях, причем зерна довольно мелкие и отделены друг от друга 95 определенными границами
11, как показано на рис.
1 Материал зерен 10 также находится в твердом состоянии, что в некотором смысле имитирует состояние
границ зерен. Вольфрамовые контактные точки, которые до настоящего изобретения обеспечивали
наилучшие эксплуатационные характеристики, изготавливались путем распиливания дисков из кованого
вольфрамового стержня, который был произведен и обработан таким образом, чтобы на рабочей поверхности
контакта было открыто не менее 10 000 зерен на квадратный миллиметр (см. Справочник S A E, 1930, стр.
559). Было обнаружено, что такие контакты дают очень однородные и более удовлетворительные результаты,
чем контакты с несколько более крупными зернами, например, около 2500 зерен на квадратный миллиметр.
Как показано на рисунке 1, линейная длина границ зерен 11 (и материала в состоянии границ зерен), открытых
на рабочей поверхности таких контактов, велика пропорционально площади поверхности контактов, и, кроме
того, деформационное упрочнение материала зерен 120 ia V coionitri'ute 'количество материала в условиях
границы зерна.
Было установлено, что материал в условиях границы зерен гораздо более активен физически и химически,
чем материал в центре зерен. Возможно, это связано с большей концентрацией примесей на границах зерен,
с аморфным состоянием материала границы зерен или с ростом кристаллов вокруг монокристаллической
проволоки, хотя при желании можно использовать и другие методы.
Было установлено, что такие монокристаллические тела превосходно подходят для использования в качестве
электрических замыкающих и размыкающих контактов. После образования заготовки или бруска из
монокристаллического вольфрама его можно распилить или разрезать на отдельные контактные точки,
которые могут быть закреплены на подходящих опорах любым хорошо известным способом, например,
медной пайкой в водороде. Рабочая поверхность такой контактной точки практически свободна от границ
зерен и, следовательно, практически свободна от ухудшения, обусловленного состоянием материала на
границах зерен, за исключением случаев, когда в процессе распиловки может образовываться небольшое
количество такого материала. Этот вариант осуществления изобретения показан на рисунке 2, где 12
обозначает монокристаллический вольфрам, практически свободный от границ зерен.
В качестве еще одного варианта осуществления настоящего изобретения 9, электрические замыкающие и
размыкающие контакты могут быть выполнены таким образом, что они состоят из относительно небольшого
числа сравнительно крупных зерен вольфрама, как показано, в частности, на рисунке 3 чертежей 95, где 13
обозначает сами зерна, а 14 обозначает матричную структуру в условиях границы зерен.
В варианте осуществления изобретения, показанном на рисунке 3, вольфрамовый контактный элемент 100
имеет количество зерен всего лишь 100 или даже меньше?
Менее двадцати гран, площадь рабочей поверхности в квадратных миллиметрах, видимая на поверхности.
Линейная длина границ зерен на такой контактной поверхности составляет менее двух процентов от длины
границ зерен в наилучших контактах предыдущего образца, как показано на рисунке 1.
Это соотношение материала в условиях границы зерен к материалу 110 собственно зерен, непосредственно
контактирующих с рабочей поверхностью вольфрамового тела. Контакт минимизируется. Благодаря этому
измененному соотношению, соединение идеально подходит для использования в качестве контактного
элемента, поскольку материал зерна менее подвержен разрушению, чем материал в условиях границы зерен.
Это сокращение количества последнего материала приводит к увеличению срока службы точек контакта, что
ранее было недостижимо.
Контакты из вольфрама, имеющие такие большие зазоры, могут быть сформированы следующим методом,
хотя он должен быть... 65 ? Было установлено, что настоящее изобретение не ограничивается 25 из них, а
предусматривает обеспечение крупнозернистого контактного материала, который, однако, производится.
Контактный материал сначала обрабатывается, например, путем сминания, волочения, прокатки и тому
подобного; 139 других причин пока точно не установлено. Но какова бы ни была его точная природа, этот
материал в условиях границы зерен обладает свойствами, отличными от свойств самих зерен.
Многочисленные наблюдения за контактами замыкания и размыкания вольфрама, используемых ранее,
показали, что последствия износа в реальных условиях эксплуатации проявляются сначала и наиболее
заметно на границах зерен, разделяющих отдельные зерна на рабочей поверхности контакта. По-видимому,
материал в состоянии границ зерен обладает меньшей устойчивостью к деградационным воздействиям,
возникающим в условиях эксплуатации, чем материал, составляющий само зерно. Он испаряется легче, чем
материал самих зерен, и эти факты, наряду с другими его свойствами, по-видимому, в значительной степени
ответственны за ухудшение дугового разряда и другие дефекты контактов, использовавшихся ранее.
В соответствии с принципами настоящего изобретения эти неисправности в значительной степени
устраняются или, по крайней мере, заметно уменьшаются, и создаются электрические замыкающие и
размыкающие контакты из вольфрама, которые, помимо прочих преимуществ, способны к гораздо более
длительной и равномерной эксплуатации, обладают большей устойчивостью к разрушению на высоких
скоростях и способны пропускать и размыкать гораздо большие токи с удовлетворительным сроком службы,
чем предыдущие контакты того же размера.
В целом, эти желаемые результаты достигаются путем обработки контактного материала таким образом,
чтобы размер зерен существенно увеличивался, а количество материала в состоянии границ зерен, открытого
на рабочей поверхности контакта, уменьшалось до коммерчески приемлемого минимума. Это может быть
сделано несколькими способами, которые будут описаны далее.
В отличие от передовой практики, существовавшей до настоящего времени, было установлено, что
превосходные контакты достигаются за счет значительного увеличения размеров зерен на рабочей
поверхности и, таким образом, уменьшения доли материала в зернистой структуре на рабочей поверхности
до минимума.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения? Материал в границе зерен в условиях,
воздействующих на рабочую поверхность контакта, в значительной степени изолируется путем придания
контакту формы солевого монокристалла вольфрама.
Такие простые кристаллические тела могут быть легко обработаны и им можно придать желаемую форму,
которая может быть в виде стержня, листа или любой другой подходящей формы. Затем его подвергают
повторной обработке при температуре, приближающейся к точке плавления, в восстановительной или
нейтральной атмосфере, такой как водород, гелий, аргон и т. д., или в вакууме. В частности, это можно
сделать, например, поместив соответствующим образом обработанный материал, такой как вольфрамовый
стержень, в атмосферу водорода и пропустив через него электрический ток, чтобы повысить его температуру
почти до точки плавления.
Величина тока, время и скорость нагрева зависят от количества и характера механической обработки, которой
контактирующий материал подвергался ранее. Обычно хорошие результаты достигаются путем постепенного
увеличения тока до максимального значения, составляющего от 80 до 90 % от амперов, необходимых для
плавления вольфрамового стержня, а затем поддержания тока на этом уровне в течение короткого периода
времени, например, от пяти до пятнадцати минут. Затем ток быстро уменьшается до нуля, и стержню дают
остыть до температуры, при которой он не будет серьезно окисляться при воздействии воздуха. После этого
отвержденный стержень можно разрезать или иным образом придать ему желаемую форму и размер.
В качестве альтернативы, контактные диски могут быть изготовлены из вольфрамового стержня или
вольфрамового листа, помещенного в вольфрамовую трубку, а затем подвергнутого повторной обработке при
высоких температурах в восстановительной или нейтральной атмосфере, как описано выше, путем
пропускания электрического тока через вольфрамовую трубку.
Полученные таким образом вольфрамовые контактные диски имеют микроструктуру типа, показанного на
рисунке 3, в которой зерна 13, открытые на рабочей поверхности, имеют большой размер, а длина границ
зерен 14 существенно уменьшена, так что отношение материала -W в состоянии границ зерен к материалу в
самих зернах существенно уменьшается. Такие диски могут быть закреплены на подходящих опорах любым
из хорошо известных методов, например, припоем в водороде.
Настоящее изобретение также предусматривает другой способ обработки, который, помимо прочих
результатов, позволяет уменьшить долю материала в граничном условии зерна Z5, открытом на рабочей
поверхности контакта, и улучшить характеристики вольфрамовых контактов. Эта обработка применима как к
обычным вольфрамовым контактам, как показано, например, на рисунке 1, так и к вольфрамовым контактам с
крупными зернами, изготовленным описанным выше способом и показанным, в частности, на рисунках 2 и 3.
При выполнении метода, описанного в данном аспекте изобретения, контактные диски из кованого
вольфрама, изготовленные любым из способов, применявшихся до настоящего изобретения, или способами,
описанными выше, и закрепленные на подходящей опоре, такой как заклепка или винт из черного металла,
любым подходящим методом, например, медной пайкой в водороде, соединяются в качестве анода в
электрической цепи постоянного тока в подходящем электролите и подвергаются в нем процессу
электролитического кондиционирования. Раствор гидроксида калия в воде является подходящим
электролитом для этой цели. Другой и превосходный электролит включает гидроксид натрия и вольфрамат
натрия, растворенные в воде. Также могут использоваться карбонат или бикарбонат калия или натрия. Другие
гидроксиды, карбонаты и вольфраматы могут быть заменены специально упомянутыми соединениями калия
или натрия; однако электролит, который, как было установлено, дает удовлетворительные результаты,
изготавливается следующим образом:
4 части гидроксида натрия по весу; 4 части вольфрамата натрия по весу; 1000 частей воды по весу; Катод в
электрической цепи в электролите может быть изготовлен из меди. Вольфрам, углерод и различные другие
материалы также подходят для использования в качестве катода. Любое желаемое количество контактных
дисков может быть электрически соединено в качестве анода в электролите и подвергнуто электролитической
обработке за один раз. Хотя состав электролита, приложенные напряжения и продолжительность обработки
могут варьироваться в широких пределах, очень удовлетворительные результаты были получены путем
электролитической обработки вольфрамовых контактов в ванне с указанным выше составом в течение 45
секунд при разности потенциалов постоянного тока между анодом и катодом 110 вольт; Для достижения
наиболее эффективных результатов контактные диски из кованого вольфрама следует расплавлять на
подложках перед электролитической обработкой, поскольку, если контактные диски сначала подвергаются
электролитической обработке, а затем прикрепляются к подложкам, операция крепления, по-видимому,
негативно влияет на положительные результаты, достигаемые электролитической обработкой.
Вольфрамовые контакты, подвергнутые электролитической обработке, как описано выше, приобретают блеск
и гладкость, которых у них не было до электролитической обработки. Микроскопическое исследование
изменений, происходящих на поверхности контактных дисков, показывает, что первым эффектом
электролитической обработки является устранение затенения различных зерен, обнаженных на поверхности,
которое появляется при воздействии на контакт обычных процессов химического травления, обычно
используемых для изучения структуры металлов под микроскопом. На этом этапе электролитической
обработки границы зерен становятся достаточно четко видны. По мере продолжения электролитической
обработки границы зерен становятся все менее заметными, а открытые поверхности отдельных зерен
сглаживаются. Когда электролитическая обработка продолжается еще дальше, границы зерен становятся
очень слабыми, а некоторые из них — почти неразличимыми; и открытые поверхности отдельных зерен
заметно сглаживаются.
Вольфрамовые контакты ранее использовавшихся типов значительно улучшаются благодаря
электролитической обработке, описанной выше, в отношении их удовлетворительного срока службы в
рабочих условиях, устойчивости к образованию вредных оксидов в процессе эксплуатации, сниженной
склонности к искрению, меньшей скорости переноса металла с одного контакта на противоположный в
рабочих условиях, сниженного контактного сопротивления и повышенной эффективности при низких пусковых
и высоких рабочих скоростях, а также сниженной склонности к разрушению при высоких рабочих скоростях.
Крупнозернистые вольфрамовые контакты, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, после
электролитической обработки, описанной выше, в повышенной степени обладают этими желаемыми
характеристиками.
Было обнаружено, что контакты из трубчатого металла, подвергнутые электролитической обработке, как
описано выше (пункт 4), имеют несколько более твердую рабочую поверхность, чем аналогичные контакты, не
подвергавшиеся электролитической обработке. Например, стандартные контакты из предшествующего
уровня техники показывают твердость 71 или 72 по шкале Роквелла «С» при нагрузке 60 кг, тогда как
аналогичные контакты, подвергнутые электролитической обработке, как описано выше, показывают твердость
73 или 74.
Объяснение того, почему описанная выше электролитическая обработка приводит к наблюдаемым
результатам, не совсем ясно, и поэтому нет необходимости ограничивать данное описание какой-либо
конкретной теорией.
j 5 В качестве примеров улучшенных результатов, полученных при различных вариантах осуществления
настоящего изобретения, приводятся следующие:
Описанные выше контакты из монокристаллического вольфрама, имеющие в четыре раза меньшую площадь
контакта, чем контакты из мелкозернистого вольфрама предшествующего уровня техники, показали
удовлетворительную работу при том же напряжении и силе тока, что и контакты из предшествующего уровня
техники, и более длительный срок службы. Другими словами, контакты из монокристаллического вольфрама
способны работать при приблизительно в четыре раза большей плотности тока, чем контакты
предшествующего уровня техники, с увеличенным сроком службы. Монокристаллические контакты из
вольфрама, описанные в настоящем изобретении, испытанные в сравнении с контактами из мелкозернистого
вольфрама предшествующего уровня техники с той же площадью контакта и в идентичных условиях
напряжения и плотности тока, показали увеличение полезного срока службы на пятьдесят процентов и более.
Они обладают более низким сопротивлением контакта и пропускают двадцать процентов и более тока как при
низкой скорости запуска, так и при низких оборотах двигателя.
Было установлено, что контакты из крупнозернистого вольфрама, соответствующие настоящему изобретению
и имеющие от двадцати до тридцати зерен на квадратный миллиметр, расположенные на рабочей
поверхности, обладают полезным сроком службы на двадцать процентов большим, чем лучшие
мелкозернистые вольфрамовые контакты предшествующего уровня техники при идентичных условиях
эксплуатации. Более того, такие контакты демонстрируют заметное улучшение пусковых характеристик. На
практике пусковые характеристики контактов для автомобильных систем зажигания оцениваются в
соответствии с сопротивлением поверхностного контакта для прохождения тока, измеренным в милливольтах
падения напряжения на контактах при протекании электрического тока силой пять ампер. Было установлено,
что контакты из крупнозернистого вольфрама, соответствующие настоящему изобретению, имеют более
низкое сопротивление поверхностного контакта, чем лучшие вольфрамовые контакты предшествующего
уровня техники, и во многих случаях оно составляет всего половину сопротивления поверхностного контакта
лучших вольфрамовых контактов предшествующего уровня техники.
Кроме того, было установлено, что контакты из вольфрама с крупным зерном диаметром 150 Ом,
соответствующие настоящему изобретению, способны удовлетворительно работать при напряжении 8,25
вольт и токе 6,00 А, замыкая и размыкая цепь 2200 раз в минуту, с полезным сроком службы более 100 000
000 замыканий и размыканий; в то время как лучшие современные контакты не могут удовлетворительно
работать при напряжении выше 8,25 вольт и токе от 4,9 до 5,6 А, и даже тогда имеют более короткий
полезный срок службы.
Такие контакты имеют площадь контактной поверхности приблизительно 11,4 квадратных миллиметра 120 и,
как было установлено, способны пропускать и разрывать ток, превышающий половину ампера на квадратный
миллиметр:
Площадь контактной поверхности. Контакты, с помощью которых были получены вышеуказанные результаты,
имели приблизительно 25 зерен на квадратный миллиметр рабочей поверхности, или в общей сложности
приблизительно 276 зерен. Таким образом, видно, что эти контакты имеют на каждый ампер токопроводящую
способность, для которой они предназначены, порядка 5 зерен на рабочей поверхности.
Было установлено, что мелкозернистые вольфрамовые контакты из предшествующего уровня техники,
подвергнутые электролитической обработке в соответствии с настоящим изобретением, демонстрируют
улучшение пусковых характеристик на тридцать процентов и более по сравнению с теми же контактами, не
подвергнутыми электролитической обработке. Они также способны к удовлетворительной работе при частоте
вращения двигателя от 200 до 300 оборотов в минуту, что выше, чем у тех же контактов, не подвергнутых
электролитической обработке.
После 1176 часов работы сопротивление поверхностного контакта, измеренное в милливольтах, составляет
менее тридцати процентов от сопротивления аналогичных контактов, не подвергавшихся электролитической
обработке и проработавших всего 600 часов.
Поскольку в описанные выше контакты и процессы производства могут быть внесены определенные
изменения без выхода за рамки изобретения, предполагается, что все сведения, содержащиеся в
приведенном выше описании или показанные на прилагаемом чертеже, следует рассматривать как
иллюстративные, а не ограничивающие.
Итак, подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем,
что все, что мы изобрели,
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_402894.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=402894&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB402894A
[]
с
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ AI O N r I' 'a L k F 1 _ 1 СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАТЕНТА O Дата подачи заявки: 16
августа 7932 г. № 22,941/32.
4 029894 Полный текст принят к публикации: 14 декабря 1933 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в электрических замыкающих и размыкающих контактах и методе их замыкания.
Я, Уильям Уорлд Н. Триггс, из фирмы «Маркс и Клерк», 57 и 58, Линкольнс-Инн-Филдс, Лондон, подданный
Великобритании, настоящим заявляю о характере данного изобретения (сообщение, полученное мной из-за
рубежа от компании «П. Р. Мэллори и Ко, Инкорпорейтед», корпорации, организованной и действующей в
соответствии с законами штата Индиана, Соединенных Штатов Америки, расположенной по адресу: 3029
Ист-Вашингтон-стрит, Индианаполис, штат Индиана, Соединенные Штаты Америки), и о том, каким образом
оно должно быть выполнено, будет подробно описано и установлено в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к электрическим замыкающим и размыкающим контактам, и в частности к
электрическим замыкающим и размыкающим контактам из вольфрама или молибдена, а также к способу их
изготовления.
Целью изобретения является создание электрических замыкающих и размыкающих контактов с улучшенными
характеристиками, а также способ их формирования и обработки.
В частности, целью изобретения является создание контактов такого типа, в которых устраняются или
минимизируются некоторые трудности, которые ранее приводили к выходу таких контактов из строя в
процессе эксплуатации, и которые работают улучшенным образом, имеют более длительный срок службы в
данных условиях эксплуатации, чем это было достижимо с контактами, обычно используемыми ранее,
способны пропускать и отключать большие токи, чем это было возможно ранее при использовании контактов,
распространенных в прежней практике, при этом сохраняя удовлетворительный срок службы, имеют меньшую
склонность к искрению, обеспечивают превосходную производительность на высоких и низких рабочих
скоростях и имеют улучшенные характеристики контактного сопротивления во время работы.
Изобретение также предусматривает создание электрических замыкающих и размыкающих контактов, в
которых значительно снижаются вредные последствия, обычно связанные с искрением, а также в
значительной степени исключается образование точечных повреждений на контактных поверхностях,
искрообразование и перенос материала с взаимодействующих контактов в условиях, которым обычно
подвергаются такие контакты.
lЦена 11-l цена 453 Изобретение также предусматривает изготовление вольфрамовых или молибденовых
контактов и способ их обработки, при котором обычная структура корпуса модифицируется таким образом,
чтобы улучшить рабочие характеристики по всей поверхности и обеспечить наличие на контактной
поверхности как минимум 60% вещества или веществ, которые отрицательно влияют на эффективное
функционирование контакта.
Способ получения материала для электрических замыкающих и размыкающих контактов в соответствии с
настоящим изобретением включает обработку вольфрама или молибдена соединением кремния для
ускорения и стимуляции роста зерен и удаления примесей и материала на границе зерен. Способ получения
материала для электрических замыкающих и размыкающих контактов в соответствии с настоящим
изобретением также включает смешивание с соединением вольфрама или молибдена, соединением кремния,
которое предназначено для ускорения и стимуляции роста зерен и уменьшения количества примесей и
материала на границе зерен, обработку смеси для восстановления металлического соединения до металла,
термообработку для придания компоненту желаемого действия и йолатилирование такого компонента.
Изобретение также включает в себя электролитический контактный корпус типа «папа-разъем», состоящий
преимущественно из вольфрама или молибдена, в котором в процессе изготовления контактного корпуса
вольфрам или молибден был обработан соединением кремния, предназначенным для ускорения и
стимуляции роста зерен, а также для уменьшения количества примесей и материала на границах зерен, и
предназначенным для испарения во время термообработки при относительно высоких температурах.
Изобретение также включает в себя электрический замыкающий и размыкающий контакт из вольфрама или
молибдена, в котором примеси и материалы в условиях границ зерен 100 существенно уменьшены и который
имеет взаимосвязанную зернистую структуру.
Для того чтобы изобретение было понятным, приводятся прилагаемые чертежи, которые, в частности,
демонстрируют один из вариантов осуществления изобретения и на которых:
На рисунке 1 показан фрагмент контактной поверхности типичного контакта, который использовался ранее,
увеличенный в 1000 раз; на рисунке 2 показан фрагмент контактной поверхности вольфрамового контактного
материала, в котором зерна сцеплены, увеличенный в 1000 раз; на рисунке 3 показан фрагмент контактной
поверхности вольфрамового контакта, изготовленного из материала, изображенного на рисунке.
2.
– термообработан для получения крупнозернистой структуры, увеличенной на 29 диаметров; и на фиг. 4
показана часть контактной поверхности вольфрамового контакта, обработанного в соответствии с настоящим
изобретением для получения взаимосвязанной зернистой структуры, увеличенной на 29 диаметров.
В следующем описании изобретение рассматривается в контексте обработки вольфрама, хотя следует
отметить, что изобретение может быть легко применено и к обработке молибдена, который является
эквивалентом вольфрама в области электрических замыкающих и размыкающих контактов.
Ранее электрические замыкающие и размыкающие контакты из вольфрама широко использовались в
различных областях, примером чего может служить применение в автомобильных системах зажигания. Такие
контакты до настоящего времени обычно изготавливались из кованого вольфрама либо путем выпиливания
контактных дисков из кованого вольфрамового стержня, либо путем вырубки их из прокатанного
вольфрамового листа.
В таких контактах в процессе эксплуатации возникает ряд неисправностей. Например, многократное
прерывание тока, которое требуется, приводит к периодическому искрению, сопровождающемуся переносом
металла с одного контактирующего элемента на другой, с последующим образованием точечных
повреждений на одной контактной поверхности и нарастанием выступов на другой.
1,5 Кроме того, непрерывный перенос материала от одного контакта к другому часто приводит к локализации
контактной зоны, что, в свою очередь, вызывает увеличение плотности тока в такой ограниченной области
контакта.
В случае наличия предыдущих контактов это состояние усиливает деградацию дуги. Перенос материала в
этих условиях иногда становится настолько значительным, что его количество накапливается на одном из
замыкающих и размыкающих контактов, предотвращая разрыв цепи из-за разъединения контактов. Такие
факторы деградации приводят к окончательному выходу контактов из строя и определяют срок их службы.
Кроме того, контакты «того типа», которые до сих пор обычно использовались в автомобильных системах
зажигания, имели определенные недостатки при низких пусковых скоростях и высоких рабочих скоростях.
Для предыдущих контактов характерной особенностью было то, что увеличение величины тока, проходящего
через их контакты, ускоряет их износ. Следовательно, допустимые плотности тока и силы тока, которые ранее
использовались в системах зажигания и аналогичных системах замыкания-размыкания, были строго
ограничены величиной, соизмеримой с удовлетворительным сроком службы контактов.
То есть, при использовании контактов того типа, который до сих пор широко применялся, за исключением
случаев, когда контактная поверхность была сравнительно большой, а сила тока сравнительно низкой, срок
службы контактов неоправданно сокращался.
Для правильного понимания этих недостатков в предыдущих контактах, а также природы настоящего
изобретения, благодаря которому такие неудовлетворительные характеристики устраняются или значительно
смягчаются, необходимо рассмотреть микроструктуру контактного металла. Для изучения микроструктуры
контактная поверхность полируется, а затем слегка травится подходящим химическим реагентом, который
способствует формированию зернистой структуры и границ между зернами. Чертежи, являющиеся частью
данной заявки, представляют собой изображения различных структур, показанных под микроскопом.
Микроскопическое исследование поверхности лучших из известных ранее вольфрамовых контактов, как
показано на рис. 1, демонстрирует наличие очень мелких зерен, расположенных в районе 20 000 на
квадратный миллиметр, каждое из которых окружено и отделено от соседних зерен материалом,
характеризующимся свойствами, отличными от свойств основного тела металлических зерен 105. В рамках
данной спецификации и в прилагаемых пунктах формулы изобретения такой материал будет называться
материалом в условиях границы зерен, независимо от того, образуется ли он в процессе формирования
зернистой структуры 110 и фактически определяет поверхности отдельных зерен, или образуется в процессе
обработки контактного металла, например, путем штамповки, шлифовки, пробивки.
пиление и тому подобное.
Кованый вольфрам, хотя и имеет волокнистую структуру, обычно выглядит зернистым в своей микроструктуре
на поперечных сечениях, причем зерна довольно мелкие и разделены друг от друга четкими границами 11, как
показано на рис.
1 Материал зерен 10 также находится в упрочненном состоянии, что в некотором смысле имитирует
состояние границ зерен. Как показано на рис. 1, линейная длина границ зерен 11 (и материала в состоянии
границ зерен), выступающих на рабочей поверхности таких контактов, велика пропорционально площади
поверхности контактов, и, кроме того, упрочнение материала зерен 10 может способствовать увеличению
количества материала в состоянии границ зерен.
Было установлено, что материал, находящийся в состоянии границ зерен, обладает гораздо большей
физической и химической активностью, чем материал в центре зерен. Связано ли это с большей
концентрацией примесей на границах зерен, аморфным состоянием материала границ зерен или какой-либо
другой причиной, пока точно не установлено. Но какова бы ни была точная природа этого явления, материал в
состоянии границ зерен обладает свойствами, отличными от свойств самих зерен.
Многочисленные наблюдения за контактами замыкания и размыкания вольфрама, используемых ранее,
показали, что последствия износа в реальных условиях эксплуатации проявляются сначала и наиболее
заметно на границах зерен, разделяющих отдельные зерна на рабочей поверхности контакта. По-видимому,
материал в состоянии границ зерен обладает меньшей устойчивостью к деградационным воздействиям,
Соседние файлы в папке патенты