用于避雷針的接閃極柱的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于避雷針的接閃極柱，屬于防雷工程技術(shù)領(lǐng)域。所述接閃極柱的軸心采用鉿或鉿合金制成，鉿或鉿合金制成的所述軸心的外周采用其它金屬材料包裹，鉿或鉿合金制成的所述軸心的頂端為所述接閃觸頭。采用本實用新型所述的接閃極柱和/或包括該接閃極柱的避雷針，可有效地將避雷針瞬態(tài)熱承受能力提高到4100度以上，同時將避雷針的電阻率保持在(20攝氏度)：2.6548×10?8Ω/m～5.196×10?8Ω/m之間的水平，在超高空環(huán)境中對抗雷電可有效防止高溫導(dǎo)致的熔化和受損。
【專利說明】
用于避雷針的接閃極柱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于防雷工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種避雷針用的接閃極柱。
【背景技術(shù)】
[0002] 避雷針，又名防雷針、接閃桿、避雷器、接閃器，是用來保護建(構(gòu)）筑物、高大樹木 等避免雷擊的裝置。當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，從而使被保護物體免遭雷擊。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，基于避雷針基本的防雷作用，從避雷保護范圍、放電效果、接閃器表 面防護、是否便于安裝運輸、使用壽命、制作成本、引雷效果等方面研發(fā)出了各種具有不同 的改進功能的避雷針，具體如下：
[0004] 發(fā)明專利ZL201310193855.6提供了一種基于改變空間電場分布從而無電暈發(fā)生 的避雷針，包括立柱、設(shè)在立柱頂端的引雷電極、在立柱上用水平及斜向支撐桿支撐的水平 均壓環(huán)、立柱下方的放電腔和固定底盤，引雷電極經(jīng)立柱連接放電腔，引雷電極分為主引雷 電極和輔引雷電極，輔引雷電極設(shè)在主引雷電極的周圍，支撐桿為半導(dǎo)體支撐桿，主引雷極 和輔引雷極固定在一球狀的均場球上，均場球固定在立柱頂端；均壓環(huán)固定在引雷電極周 圍并低于雷電極尖端5cm。該避雷針大大增加引雷效果、避雷可靠，且制造容易、安裝施工方 便。
[0005] 發(fā)明專利申請201310202211.9提供了一種避雷針，其具有針體、角鋼和調(diào)整螺栓， 所述的角鋼通過螺栓固定在輸電鐵塔塔頭上并接地，角鋼上設(shè)有調(diào)整滑道，調(diào)整螺栓通過 調(diào)整鎖緊螺母安裝在調(diào)整滑道上，針體的尾端穿過調(diào)整螺栓后用螺栓固定。所述避雷針通 過調(diào)整螺栓以調(diào)整保護角，擴大了避雷線的保護范圍，解決了繞擊雷對鐵塔及其絕緣子和 導(dǎo)線構(gòu)成威脅的問題，有效地保護了鐵塔及其絕緣子和導(dǎo)線。
[0006] 實用新型專利ZL201320129470.9公開了一種移動升降式接閃桿，包括接閃桿主體 和接地裝置、支撐底座，所述接閃桿主體分為數(shù)段，每段長為2米至5米，每兩段之間均采用 可拆分結(jié)構(gòu)連接，所述接地裝置與接閃桿主體之間可拆分連接、所述支撐底座與接閃桿主 體之間可拆分連接。該避雷針組裝拆卸方便，便于運輸，且接閃桿高度可根據(jù)實際需要靈活 調(diào)節(jié)。
[0007] 發(fā)明專利申請201410153881.0提供了一種避雷接閃器，包括頂端為尖頭的接閃桿 和用于與建筑物屋頂連接的安裝底座，所述的接閃桿垂直連接在安裝底座上;其特征在于： 它還包括預(yù)放電裝置和防雷保護裝置，所述的預(yù)放電裝置和防雷保護裝置均設(shè)置在接閃桿 的中部，且防雷保護裝置位于預(yù)放電裝置的下方;所述的接閃桿表面通過熱浸鍍鋅鍍有一 層鍍鋅層，鍍鋅時的鍍鋅溶液中含有稀土，其中稀土的含量為鍍鋅溶液的0.1%~0.2%。該 避雷接閃器具有能聚集大量電離子，抗氧化抗腐蝕性能好等特點。
[0008] 發(fā)明專利申請201510436433.6公開了一種包括法蘭的避雷針，所述法蘭與支撐管 一體成型，法蘭的正面和反面分別設(shè)有加強筋，法蘭的底部通過螺栓與塔體固定連接，支撐 管中部固定有銅帶卡具，銅帶通過鎖緊鋼圈固定在所述銅帶卡具上，避雷針尖通過箍具固 定在支撐管的頂部。該避雷針具有加工工藝簡單，不易產(chǎn)生變形，易于配合安裝，構(gòu)件簡單， 現(xiàn)場安裝方便等特點。
[0009] 然而，本領(lǐng)域尚存在以下空白：在200多米以上超高空環(huán)境中，強對流雷電所產(chǎn)生 的高溫常常可以達到3000度左右，普通避雷針一般采用鐵、銅和不銹鋼材料，而這些金屬材 料的最高承受溫度為1600以下，因此常常出現(xiàn)普通避雷針被雷電流的熱效應(yīng)及機械效應(yīng)給 打壞及局部瞬間熔化的事故，同時雷電接閃所產(chǎn)生的強大感應(yīng)電荷會導(dǎo)致避雷針成為引雷 裝置。因此亟需開發(fā)出一種可用于超高空環(huán)境中的、具有良好耐高溫能力的新型避雷針，而 本領(lǐng)域尚未見到相關(guān)的此類報道。 【實用新型內(nèi)容】
[0010] 本實用新型基于上述領(lǐng)域的空白，提供了一種可用于超高空環(huán)境中的，在強對流 雷電所產(chǎn)生的高溫環(huán)境下能保證良好的防雷效果的接閃極柱，用于避雷針。
[0011] 本實用新型的技術(shù)方案如下：
[0012] -種避雷針，其特征在于，包括1個或多個接閃極柱，至少一個所述接閃極柱采用 鉿或鉿合金為原材料。以鉿或鉿合金為原材料制成本實用新型避雷針的接閃極柱，可以有 效地將避雷針瞬態(tài)熱承受能力提高到4100度以上。
[0013] 所述避雷針還包括接閃桿;所述接閃桿一端用于與建筑物相連接，另一端為自由 端，用于安裝接閃元件，所述接閃極柱的一端連接在所述接閃桿的自由端，另一端為接閃觸 頭。接閃桿自由端的頂部還可以包括主接閃針，主接閃針和所述接閃極柱的接閃觸頭的作 用都是用于接閃雷電。接閃桿的作用除了接導(dǎo)雷電還可以做為所述接閃極柱的支撐構(gòu)件。
[0014] 所述接閃極柱采用鉿或鉿合金為原材料指，軸心采用鉿或鉿合金制成，鉿或鉿合 金制成的所述軸心的外周采用其它金屬材料包裹，鉿或鉿合金制成的所述軸心的頂端即為 所述接閃觸頭。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 強大完整的外圍保護，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。
[0015] 所述其它金屬材料包裹在所述鉿或鉿合金外圍并在臨近所述接閃觸頭的位置形 成凸緣結(jié)構(gòu)的放電圈。設(shè)置上述結(jié)構(gòu)的放電圈，有益效果在于，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。經(jīng)測試，包含這種放電圈結(jié)構(gòu)的避雷針的有效 中和正負離子電荷范圍（直徑)可達6000mm~8000mm。
[0016] 具體地，所述其它金屬材料為金、銀、銅、鋁。進一步地，所述其它金屬材料優(yōu)選為 紫銅，好處是，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)。
[0017] 進一步地，所述避雷針還包括金、銀、銅、銅包金、銅包銀、銅鍍銀、鋁、合金鋼或合 金鋼2#為原材料的接閃極柱。本實用新型的避雷針除了包括具有耐超高溫能力的鉿接閃極 柱外，還可以包括本領(lǐng)域避雷針常用金屬制作的接閃極柱，使本實用新型的避雷針既能耐 高溫防止受損又兼具普通避雷針的防雷效果。
[0018] -種用于避雷針的接閃極柱，其特征在于，所述接閃極柱采用鉿或鉿合金為原材 料。包含這種以鉿或鉿合金為原材料制成的接閃極柱的避雷針，可以有效地在超高空環(huán)境 的避雷過程中將瞬態(tài)熱承受能力提高到4100度以上。
[0019] 所述接閃極柱的一端用于避雷針的接閃桿上，另一端為接閃觸頭。接閃極柱可與 常規(guī)接閃桿相連接從而使常規(guī)接閃桿/避雷針同樣獲得耐高溫的能力。
[0020] 所述接閃極柱采用鉿或鉿合金為原材料指軸心采用鉿或鉿合金制成，鉿或鉿合金 制成的所述軸心的外周采用其它金屬材料包裹，鉿或鉿合金制成的所述軸心的頂端即為所 述接閃觸頭;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 大完整的外圍保護，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。
[0021] 所述其它金屬材料包裹在所述鉿或鉿合金外圍并在臨近所述接閃觸頭的位置形 成凸緣結(jié)構(gòu)的放電圈。形成這種凸緣結(jié)構(gòu)的放電圈，好處是，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，使有效中和正負離子電荷范圍（直徑）達到 6000mm-8000mm〇
[0022] 所述其它金屬材料為金、銀、銅、鋁。進一步地，所述其它金屬材料優(yōu)選為紫銅，好 處是，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)。
[0023] 本實用新型請求保護所述接閃極柱在防雷和/或避雷方面的應(yīng)用。
[0024] 本實用新型還請求保護所述的接閃極柱和/或所述避雷針在超高環(huán)境中防雷和/ 避雷方面的應(yīng)用。
[0025] 本實用新型提供了一種由鉿或鉿合金制成的鉿接閃極柱，可用于防雷/避雷?；?所述鉿接閃極柱，本實用新型還提供了一種用于超高空環(huán)境中的避雷針，所述包含鉿接閃 極柱的避雷針的主要特性如下:將普通金屬避雷針的耐高溫能力從普通的1600攝氏度提高 到4100度。本實用新型所述的鉿接閃器和/或避雷針采用鉿合金材料作為接閃極接觸頭，用 紫銅包襄，從而有效地將避雷針瞬態(tài)熱承受能力提高到4100度以上。同時將避雷針的導(dǎo)電 接閃能力保持在(20攝氏度）：2 · 6548 X 10-8 Ω /m~5 · 196 X 10-8 Ω /m。
[0026] 本實用新型將合金鉿應(yīng)用于接閃電極之中，當雷電強電流中產(chǎn)生的超高溫電荷以 熱、電、磁三種不同效應(yīng)綜合方式的巨大能量再通過避雷針引下線直接引入大地而耗損。因 合金鉿的加入致使超高空避雷針的接閃熱熔點實現(xiàn)4100攝氏度。極大地提高了避雷針接閃 高溫雷云電荷的能力。非常適合于超高空建筑對接閃器在技術(shù)上的需求。
[0027] 本實用新型創(chuàng)新地將鉿合金應(yīng)用至防雷領(lǐng)域，并獲得了一種能對抗超高空環(huán)境中 強對流雷云電產(chǎn)生的高溫從而避免防雷裝置受損的接閃極柱和/或避雷針。盡管本領(lǐng)域技 術(shù)人員熟知，鉿合金:五碳化四鉭鉿(Ta 4HfC5)熔點為4215攝氏度，是世界上已知物質(zhì)中熔點 最高的，但是現(xiàn)有技術(shù)中并不存在任何一篇文件記載可以將鉿合金應(yīng)用于接閃極柱、避雷 針等防雷裝置中，所以本領(lǐng)域技術(shù)人員在看到本實用新型之前，不會主動想到將鉿合金用 來做為防雷/避雷裝置的接閃極。
[0028]本實用新型所述的接閃極柱和/或避雷針可以有效解決超高建(構(gòu))筑物高空雷云 的強對流雷云電、熱混合的直接雷擊灼燒閃擊避雷針熔化的危險，填補了本領(lǐng)域的上述空 白，為超高空環(huán)境中，如超高建(構(gòu))筑物上的防雷和/或避雷提供了一種有效安全、不易熔 化、耐高溫、效果好的防雷/避雷裝置。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本實用新型所述避雷針及其接閃極柱的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 圖2為本實用新型所述避雷針及其接閃極柱的俯視結(jié)構(gòu)圖。
[0031] 圖中的標記列示如下：1_接閃極柱；11-接閃觸頭；12-放電圈；2-接閃桿;21-主接 閃針。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明，但并不以此來 限制本實用新型的范圍。如無特殊說明，下述實施例中使用的操作均為常規(guī)方法，所采用的 部件和耗材均可以商購獲得。
[0033] 如圖1所示，在本實用新型的所有本實施例中，提供的避雷針具有以下共同特點： 包括1個或多個接閃極柱1，至少一個所述接閃極柱1采用鉿或鉿合金為原材料。性能測試顯 示，本實用新型的避雷針在瞬態(tài)熱承受能力方面提高到4100度以上。
[0034] 在此基礎(chǔ)上，本實用新型還做了進一步的優(yōu)化，從各不同的方面進一步提高了避 雷針的性能。具體如下：
[0035] 在進一步的實施例中，所述避雷針還包括接閃桿2;所述接閃桿2-端用于與建 (構(gòu))筑物相連接，另一端為自由端，用于安裝接閃元件，所述接閃極柱1的一端連接在所述 接閃桿2的自由端，另一端為接閃觸頭11。
[0036] 在一些實施例在接閃桿2自由端的頂部還可以包括主接閃針21，主接閃針21和所 述接閃極柱1的接閃觸頭11的作用都是用于接閃雷電。接閃桿2的作用除了接導(dǎo)雷電還可以 做為所述接閃極柱1的支撐構(gòu)件。
[0037] 在進一步的實施例中，優(yōu)選地，所述接閃極柱1采用鉿或鉿合金為原材料指軸心采 用鉿或鉿合金制成，鉿或鉿合金制成的所述軸心的外周采用其它金屬材料包裹，鉿或鉿合 金制成的所述軸心的頂端即為所述接閃觸頭11。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大完整的外圍保護，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。
[0038] 在進一步的實施例中，優(yōu)選地，所述其它金屬材料包裹在所述鉿或鉿合金外圍并 在臨近接閃觸頭的位置形成凸緣結(jié)構(gòu)的放電圈12。形成這種凸緣結(jié)構(gòu)的放電圈，好處是，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，使有效中和正負離 子電荷范圍（直徑)達到6000mm-8000mm。
[0039] 在其他一些優(yōu)選實施例中，所述其它金屬材料具體為紫銅。好處是，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)。
[0040] 進一步的優(yōu)選實施例中，所述避雷針還包括金、銀、銅、銅包金、銅包銀、銅鍍銀、 鋁、合金鋼或合金鋼2#為原材料制作的接閃極柱1。
[0041 ]本實施例還提供一種用于避雷針的接閃極柱I，其采用鉿或鉿合金為原材料。
[0042] 進一步地，所述接閃極柱1的一端用于避雷針的接閃桿上，另一端為接閃觸頭。具 體地，所述接閃極柱1采用鉿或鉿合金為原材料指軸心采用鉿或鉿合金制成，鉿或鉿合金制 成的所述軸心的外周采用其它金屬材料包裹，鉿或鉿合金制成的所述軸心的頂端即為所述 接閃觸頭11;
[0043] 所述其它金屬材料包裹在所述鉿或鉿合金外圍并在臨近接閃觸頭的位置形成凸 緣結(jié)構(gòu)的放電圈12。
[0044] 所述其它金屬材料為金、銀、銅、鋁。從性能價值及應(yīng)用時效等方面考慮，所述其它 金屬材料優(yōu)選為紫銅。
[0045] 本實用新型提供的避雷針由于設(shè)計體積較小，抗風強度較好，能夠達到32.6m/s。
[0046] 經(jīng)本實用新型提供的有效方案中的避雷針，進一步提高了性能，在有效中和正負 離子電荷范圍、瞬態(tài)熱承受能力方面至少達到了以下水平：
[0047] 表 1
[0049] 其中一個實施例提供的避雷針參數(shù)如下：
[0050] 表 2
[0052]本實用新型中用于避雷針性能測試的方法步驟如下:在同一接地網(wǎng)絡(luò)上安裝二根 相同高度的避雷針(其中一根為本實用新型的避雷針，有一根為普通型避雷針），然后在均 等高度和均等間距的條件下，在避雷針樣品上施加雷電沖擊放電電流Imax(10/350ys)-100KA三次，觀察并記錄其各自接閃的次數(shù)。從而判斷避雷針導(dǎo)電接閃能力。檢測方法依據(jù)： GB18802.1-2011《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器(SH))第一部分:性能要求和試驗方法》，以及 IEC61643-1:2005《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器(SH))第一部分:性能要求和試驗方法》。 [0053]在本實用新型中，避雷針的導(dǎo)電接閃能力用20攝氏度下的電阻率表征，電阻率數(shù) 值越小，則表明避雷針的導(dǎo)電接閃能力越大。經(jīng)測試，本實用新型的避雷針的電阻率(20攝 氏度下）在2.6548 X 10-8 Ω/m~5.196 X 10-8 Ω/m之間，而普通避雷針的電阻率（20攝氏度 下)則大于這個數(shù)值。
[0054] 綜上，本實用新型提供的避雷針以及接閃極柱可用于防雷和/或避雷，特別是可以 用于在超高環(huán)境中防雷和/避雷。
[0055] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視 為屬于本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種用于避雷針的接閃極柱，其特征在于，所述接閃極柱的一端用于避雷針的接閃 桿上，另一端為接閃觸頭，所述接閃極柱的軸心采用鉿或鉿合金制成，鉿或鉿合金制成的所 述軸心的外周采用其它金屬材料包裹，鉿或鉿合金制成的所述軸心的頂端為所述接閃觸 頭； 所述其它金屬材料選自金、銀、銅或鋁。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接閃極柱，其特征在于，所述其它金屬材料包裹在所述鉿或鉿 合金外圍并在臨近所述接閃觸頭的位置形成凸緣結(jié)構(gòu)的放電圈； 所述其它金屬材料選自金、銀、銅或鋁。
【文檔編號】H01T19/04GK205489005SQ201521041997
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月15日
【發(fā)明人】曾華, 鄭澤玉, 曾二睦, 劉曉東
【申請人】北京先研科技有限責任公司