避雷針及其接閃系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于防雷工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有更好地雷電接閃效果的避雷針 及其接閃系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 避雷針，又名防雷針、接閃桿、避雷器、接閃器，是用來保護(hù)建筑物、高大樹木等避 免雷擊的裝置。當(dāng)雷云放電接近地面時，會使地面電場發(fā)生畸變。在避雷針的頂端，形成局 部電場集中的空間，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針放電，再通過接地 引下線和接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，存在各種樣式和構(gòu)造的避雷針，典型的現(xiàn)有避雷針示例如下：
[0004] 發(fā)明專利201210254359.2提供了一種預(yù)放電避雷針，包括接閃體、引下線、支撐桿 和基座，所述接閃體與引下線的一端固定連接，所述引下線的另一端連接基座，所述基座接 地連接，所述引下線設(shè)置在支撐桿內(nèi)，其特征在于:所述支撐桿的上部設(shè)有針罩，所述針罩 外表面裝有太陽能吸收板，所述針罩內(nèi)設(shè)有蓄電池和預(yù)放電感應(yīng)裝置，所述預(yù)放電感應(yīng)裝 置線路連接針罩、引下線，所述針罩內(nèi)設(shè)有內(nèi)部電路，所述內(nèi)部電路包括太陽能充電電路、 充電檢測與儲能電路以及空氣電壓感應(yīng)電路，所述太陽能充電電路中連接有太陽能吸收板 和蓄電池，所述充電檢測與儲能電路中連接有蓄電池和充電檢測裝置，所述空氣電壓感應(yīng) 電路中連接有預(yù)放電感應(yīng)裝置及針罩，所述空氣電壓感應(yīng)電路與對空感應(yīng)電流輸出電路相 連，所述太陽能充電電路、充電檢測與儲能電路以及空氣電壓感應(yīng)電路通過線路相連。該避 雷針實(shí)現(xiàn)了提前放電的功能，保護(hù)半徑更大，降低了每次接閃時的雷電流脈沖強(qiáng)度，減少了 雷電感應(yīng)引起的二次效應(yīng)。
[0005] 發(fā)明專利申請201410195177.1記載了一種預(yù)放電避雷針，其特征是:包括錐形結(jié) 構(gòu)的頂尖、連接在頂尖底部的底桿以及與底桿相連接的底座，所述的頂尖的頂端設(shè)有垂直 朝上的針尖，針尖的外側(cè)壁與頂尖的頂端面之間設(shè)有若干根弧形支撐桿，頂尖的底端邊緣 上環(huán)形設(shè)有若干片向外延伸的分流片。該避雷針通過預(yù)放電達(dá)到增強(qiáng)防雷效果的目的。
[0006] 實(shí)用新型專利201520266667.6公開了 一種包括桿體、鋼球、圓錐體的構(gòu)筑物接閃 桿，所述桿體為由下至上逐漸變小的錐形或者階梯軸;所述圓錐體設(shè)置在桿體的頂端，所述 桿體穿過鋼球的中心，且所述鋼球位于桿體的中間位置。使用所述接閃桿能夠提高避雷效 果，延長使用壽命，并減少避雷針使用數(shù)量。
[0007] 本領(lǐng)域尚不存在一種可有效中和雷電電荷以獲得更好的雷電接閃效果的、具有新 型結(jié)構(gòu)的避雷針。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明基于本領(lǐng)域的上述空白，提供了一套具有全新結(jié)構(gòu)的、可有效中和雷電電 荷、增強(qiáng)雷電接閃效果的接閃系統(tǒng)以及基于該接閃系統(tǒng)可獲得更好的防雷效果的避雷針。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] -種接閃系統(tǒng)，其特征在于，包括球體以及安裝在所述球體上的接閃極柱;至少一 個所述接閃極柱為紫銅接閃極柱;所述紫銅接閃極柱一端為紫銅連接棒，用于與所述球體 連接，所述紫銅接閃極柱的另一端的軸心位置延伸出合金正負(fù)觸極。
[0011] 所述紫銅接閃極柱為多個，均勻?qū)ΨQ地分布在所述球體表面的同一煒度線上。
[0012] 所述接閃系統(tǒng)還包括鉿接閃極柱;所述鉿接閃極柱的一端與所述球體連接，另一 端為接閃觸頭;所述鉿接閃極柱的軸心采用鉿或鉿合金制成，所述軸心的頂端為接閃觸頭； 所述軸心采用其它金屬材料包裹，所述其它金屬材料在臨近所述接閃觸頭的位置形成凸緣 結(jié)構(gòu)的放電圈。
[0013] 所述鉿接閃極柱為多個，均勻?qū)ΨQ地分布在所述球體表面的同一煒度線上，并與 所述紫銅接閃極柱分布的煒度線不相同。
[0014] 所述合金正負(fù)觸極的合金材料選自下述中的一種或多種:銅合金、鋁合金或銀合 金。
[0015] 所述其它金屬材料選自下述中的一種或多種:金、銀、銅、鋁。
[0016] 所述接閃系統(tǒng)在防雷和/或避雷方面的應(yīng)用。
[0017] -種避雷針，包括接閃桿，所述接閃桿一端為固定端，用于與建筑物相連接，另一 端為自由端;其特征在于，所述接閃桿接近自由端的位置還設(shè)置有權(quán)利要求1-6任一所述的 接閃系統(tǒng)。
[0018]在所述接閃系統(tǒng)的球體頂端設(shè)置有主接閃針。
[0019 ]所述接閃桿的固定端通過接閃桿支架與建筑物相連接。
[0020] 本發(fā)明提供了一種可用于避雷針上的接閃系統(tǒng)，包括球體以及安裝在所述球體上 的接閃極柱;這樣的結(jié)構(gòu)是根據(jù)金屬物體尖端放電原理與最大曲力線電荷原理而設(shè)計制 作，能對雷電電荷進(jìn)行有效地接導(dǎo)和傳輸。至少一個所述接閃極柱為紫銅接閃極柱;所述紫 銅接閃極柱一端為紫銅連接棒，用于與所述球體連接，所述紫銅接閃極柱的另一端的軸心 位置延伸出合金正負(fù)觸極。合金正負(fù)觸極的設(shè)置主要為了起到與被保護(hù)環(huán)境中的正負(fù)電荷 的高效平衡與中和作用，從而避免電荷因分離產(chǎn)生的巨大能量而形成的正、負(fù)核心現(xiàn)象，由 此進(jìn)一步構(gòu)成的紫銅接閃極柱的作用是:聚集地面正（負(fù)）電荷離子與被吸引雷云電荷在一 定范圍內(nèi)的空中中和，實(shí)現(xiàn)消除或減少雷電能量的作用。
[0021] 進(jìn)一步地，所述紫銅接閃極柱為多個，均勻?qū)ΨQ地分布在所述球體表面的同一煒 度線上。這種布置方式可以求得環(huán)境中各種氣候差異的平衡公約安全數(shù)值，為達(dá)到中和雷 電電荷的效果的最優(yōu)布置。
[0022] 進(jìn)一步地，所述接閃系統(tǒng)還包括鉿接閃極柱;所述鉿接閃極柱的一端與所述球體 連接，另一端為接閃觸頭;所述鉿接閃極柱的軸心采用鉿或鉿合金制成，所述軸心的頂端為 接閃觸頭;鉿或鉿合金制成的極柱軸心由于其耐高溫的特性可用于接閃超高空環(huán)境中的雷 電；所述軸心采用其它金屬材料包裹，所述其它金屬材料在臨近所述接閃觸頭的位置形成 凸緣結(jié)構(gòu)的放電圈。其它金屬材料指除鉿或鉿合金以外的導(dǎo)電性能良好的金屬材料，采用 所述其它金屬材料包裹鉿或鉿合金制成的極柱軸心是為了對軸心形成一個比較強(qiáng)大完整 的外圍保護(hù)，避免鉿合金軸心因外力損壞，延長鉿極柱的使用壽命，從而達(dá)到更安全更長久 的使用目的，同時這樣包裹還更有利于鉿合金對于高溫的均勻承受和傳輸。而設(shè)置上述結(jié) 構(gòu)的放電圈，好處在于，由于放電圈的對外面積是接閃極柱的10倍，氣流阻礙投影效應(yīng)是接 閃極柱的30倍，因此可以更好地增大空氣中電荷與避雷針球體接觸面，并讓高空中的電荷 更加容易聚集于接閃極柱，得更多的電荷中和時間，從而加大避雷針空中電荷中和能力及 范圍。
[0023]進(jìn)一步地，所述鉿接閃極柱為多個，均勻?qū)ΨQ地分布在所述球體表面的同一煒度 線上，并與所述紫銅接閃極柱分布的煒度線不相同。這種布置方式可以求得環(huán)境中各種氣 候差異的平衡公約安全數(shù)值，為達(dá)到中和雷電電荷的效果的最優(yōu)布置。
[0024] 具體地，所述合金正負(fù)觸極的合金材料選自下述中的一種或多種:銅合金、錯合金 或銀合金。
[0025] 具體地，所述其它金屬材料選自下述中的一種或多種:金、銀、銅、鋁。由于強(qiáng)大雷 云電流形成與入侵總是有一個相應(yīng)的過程與時間，本發(fā)明將避雷針的的材料選擇上根據(jù)各 種金屬導(dǎo)電能力的差異進(jìn)行了技術(shù)上的排列，分別以金、銀、銅、銅包金、銅包銀、銅鍍銀、 鋁、合金鋼和合金鋼2#進(jìn)行導(dǎo)電接閃組合，使避雷針從整體上實(shí)現(xiàn)一個導(dǎo)電、傳輸、接閃過 程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，綜合考慮性能、成本以及應(yīng)用時效等方面，采用紫銅性價比最優(yōu)。
[0026] 本發(fā)明還請求保護(hù)所述的接閃系統(tǒng)在防雷和/或避雷方面的應(yīng)用。經(jīng)性能測試，采 用本發(fā)明的接閃系統(tǒng)的避雷針除了具有現(xiàn)有常規(guī)避雷針接導(dǎo)雷電的能力外，還具有中和雷 電電荷能力，且包含所述接閃系統(tǒng)的避雷針的有效中和正負(fù)離子電荷的范圍可達(dá)到6000mm ~8000mm〇
[0027] 本發(fā)明基于上述結(jié)構(gòu)的接閃系統(tǒng)，還提供了具有更好的接閃效果的避雷針，其包 括接閃桿，所述接閃桿一端為固定端，用于與建筑物相連接，另一端為自由端;其特征在于， 所述接閃桿接近自由端的位置還設(shè)置有所述的接閃系統(tǒng)。采用上述接閃系統(tǒng)的避雷針除了 具有現(xiàn)有常規(guī)避雷針接導(dǎo)雷電的能力外，還具有中和雷電電荷能力，經(jīng)測試，本發(fā)明所述的 避雷針有效中和正負(fù)離子電荷的范圍可達(dá)到6000mm~8000mm。采用本發(fā)明所述的避雷針可 產(chǎn)生更好地雷電接閃效果，從而達(dá)到更好地防雷的目的。此外，在導(dǎo)電接閃能力方面，本發(fā) 明所述的避雷針與現(xiàn)有常規(guī)的普通避雷針相比較，避雷針的電阻率（20攝氏度下）保持在 2.6548 X 10_8 Ω /m~5.196 X 10_8 Ω /m之間，該數(shù)值低于現(xiàn)有常規(guī)的避雷針，說明本發(fā)明所 述的避雷針的導(dǎo)電接閃能力優(yōu)于普通避雷針。
[0028] 進(jìn)一步地，在所述接閃系統(tǒng)的球體頂端設(shè)置有主接閃針。其作用是:接閃最大雷云 電荷的閃擊，形成主要上行先導(dǎo)通道的作用。具體地，所述接閃桿的固定端通過接閃桿支架 與建筑物相連接。本發(fā)明所述避雷針通過支架固定連接于建筑物上，同時由于本發(fā)明避雷 針的體積設(shè)計較小，因此可以獲得32.6m/s的抗風(fēng)強(qiáng)度。
[0029] 本發(fā)明通過性能測試，確定本發(fā)明提供的接閃系統(tǒng)和基于該接閃系統(tǒng)的避雷針能 夠獲得直徑為6000mm~8000mm的有效中和正負(fù)離子電荷范圍，因此，本發(fā)明所述的接閃系 統(tǒng)和避雷針可將雷云電荷非常有效地進(jìn)行一個亞超導(dǎo)、儲能、預(yù)接閃、接閃、傳輸、泄放的運(yùn) 行過程。對雷云的生成與瞬態(tài)入侵起到良好的先行介入而實(shí)現(xiàn)前期影響，對降低雷電強(qiáng)度， 放慢雷電入侵速度等等物理數(shù)值均可起到良好的效果?，F(xiàn)有普通的避雷針僅僅只能接導(dǎo)和 傳輸雷電，但本發(fā)明所述的接閃系統(tǒng)和避雷針由于其特有的結(jié)構(gòu)，能夠中和雷電電荷，增加 接閃雷電的效果，從而獲得更好地防雷效果。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明所述避雷針及其接閃極柱的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0031 ]圖2為本發(fā)明所述避雷針及其接閃極柱的俯視結(jié)構(gòu)圖。
[0032] 圖中的標(biāo)記列示如下：1_鉿接閃極柱；11-接閃觸頭；12-放電圈；2-接閃桿;21-主 接閃針;3-紫銅接閃極柱;31-紫銅連接棒;32-合金正負(fù)觸極;4-