CN208862363U - 一种组装型的接闪器及其避雷针 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种组装型的接闪器及其避雷针，属于电气工程技术领域。所述接闪器包括接闪针头和雷电电荷中和器；所述接闪针头为柱体结构，所述柱体的顶端为尖端；所述雷电电荷中和器为饼状结构，所述饼状结构外缘径向伸出一圈细丝使整个饼状结构呈散射状；所述柱体底部与所述饼状结构顶面相连接；所述接闪针头和雷电电荷中和器均由良导体材料制成。

Description

一种组装型的接闪器及其避雷针

技术领域

本实用新型属于电气工程技术领域，具体涉及一种组装型的接闪器及其避雷针。

背景技术

接闪器为防雷接地系统中的避雷器。接闪器就是专门用来接收直接雷击(雷闪)的金属物体。接闪器的金属杆，称为避雷针。接闪器的金属线，称为避雷线或架空地线。接闪器的金属带、金属网，称为避雷带。所有接闪器都必须经过接地引下线与接地装置相连。

目前现有的接闪器产品有很多，例如：

发明专利申请201610487450.7记载了一种风能叶片的接闪器，采用接闪器本体和接闪器母体组合固定的结构便于更换；采用接闪器本体和接闪器母体插接、旋转的方式固定，结构简单、操作快捷；采用套接于连接柱上的高弹性垫圈，当接闪器本体和接闪器母体插接挤压高弹性垫圈产生压缩形变，接闪器本体旋转后，高弹性垫圈弹性释放将接闪器本体托起，实现底部连接面与空心柱体顶面紧密的物理连接，实现电流传导。

实用新型专利201620237030.9提供了一种防雷接闪器，其特征在于，包括避雷短针、避雷线、引下线和接闪器支架，避雷线与避雷短针连接，避雷短针的下端与引下线顶端连接，避雷短针与避雷线的连接点位于所述接闪器支架内部，引下线与避雷短针的连接点位于所述接闪器支架内部，所述接闪器支架为混凝土墩。

实用新型专利201620024917.X披露了一种风力发电机组机舱罩专用防雷接闪器，其特征在于：所述防雷接闪器通过三根圆钢柱按“T”字型结构焊接形成，其底部设有安装板，每根圆钢柱前端设有尖部。

而本领域尚缺乏一种可有效降低雷电放电强度、并提前接闪雷电的组装型接闪器。

实用新型内容

基于本领域上述客观存在的亟需开发新型接闪器的需求，本实用新型提供了一种组装型的接闪器及避雷针，可有效降低雷电放电强度，并提前接闪雷电，达到优异的避雷效果。

本实用新型的技术方案如下：

一种组装型的接闪器，其特征在于，包括接闪针头和雷电电荷中和器；

所述接闪针头为柱体结构，所述柱体的顶端为尖端；

所述雷电电荷中和器为饼状结构，所述饼状结构外缘径向伸出若干细丝使整个饼状结构呈散射状；

所述柱体底部与所述饼状结构顶面相连接；

所述接闪针头和雷电电荷中和器均由良导体材料制成。

所述接闪针头包括底部的圆柱体和顶部的子弹头状柱体；

所述雷电电荷中和器包含若干根硬质金属丝和2块金属圆片；所述金属圆片的直径小于金属丝的长度；

所述若干根细金属丝相互交叉地叠放在一起，并用两块金属圆片上下夹住全部金属丝形成所述饼状结构。

所述接闪针头的底部圆柱体的外壁上径向伸出有柱状的耐高温接闪极；

优选地，所述接闪针头包括铝质内核，附着在内核表面的银质中间层，以及附着在所述中间层的外表面的铜质最外层；

更优选地，所述内核的体积占所述接闪针头的总体积的95％以上；所述中间层厚度为 20μm-60μm；所述最外层厚度为60μm-1mm。

所述耐高温接闪极的一端为固定端，用于与所述底部圆柱体的外壁连接，另一端为自由端；所述底部圆柱体的外壁上径向设置有螺孔，所述固定端具有与所述螺孔相适配的螺纹，从而使所述耐高温接闪极与所述接闪针头的底部圆柱体可紧固连接。

所述耐高温接闪极为4个，均匀地周向分布在所述底部圆柱体的外壁上。

所述的接闪器还包括连接件；所述连接件包括圆盘状的顶托和从顶托底面中心轴向伸出的柱体；所述顶托用于与所述饼状结构底面连接。

所述接闪针头的底部圆柱体底部中心轴向设有螺孔，所述雷电电荷中和器的饼状结构中心具有通孔，所述连接件顶托的顶面中心轴向开设有螺孔；可通过与所述螺孔、通孔相适配的两头带螺纹的螺柱将所述接闪针头、雷电电荷中和器、连接件三者由上至下连接紧固组装成所述接闪器。

一种组装型的避雷针，其特征在于，包括接闪杆和所述的接闪器；所述接闪器安装在可通过其连接件的柱体安装在接闪杆的顶端。

所述接闪杆为两端开口的空心杆；所述连接件的柱体大小与所述空心杆的开口相适配，用于插入空心杆中进行所述安装。

所述接闪器连接件的柱体上径向开设有通孔，所述接闪杆的杆壁上开设有两处通孔，所述两处通孔的位置与所述接闪器连接件的柱体上开设的通孔位置、大小对应，用于穿过螺钉实现所述接闪器与接闪杆的紧固连接。

本实用新型首先提供了一种组装型的接闪器，其特征在于，包括接闪针头和雷电电荷中和器；所述接闪针头为柱体结构，所述柱体的顶端为尖端；所述雷电电荷中和器为饼状结构，所述饼状结构外缘径向伸出一圈细丝使整个饼状结构呈散射状；所述柱体底部与所述饼状结构顶面相连接；所述接闪针头和雷电电荷中和器均由良导体材料制成。

在一些实施例中，所述接闪针头包括底部的圆柱体和顶部的子弹头状柱体；所述雷电电荷中和器包含若干根硬质金属丝和2块金属圆片；所述金属圆片的直径小于金属丝的长度；所述若干根细金属丝相互交叉地叠放在一起，并在若干根细金属丝的上下两面用两块金属圆片夹住全部金属丝形成所述饼状结构。

在进一步的实施例中，所述接闪针头的底部圆柱体的外壁上径向伸出有柱状的耐高温接闪极；优选地，所述接闪针头包括铝质内核，附着在内核表面的银质中间层，以及附着在所述中间层的外表面的铜质最外层；更优选地，所述内核的体积占所述接闪针头的总体积的95％以上；所述中间层厚度为20μm-60μm；所述最外层厚度为60μm-1mm。采用这种多层结构的接闪针头好处在于：铝材质轻，以铝做内核可降低整个接闪针头的重量；银的导电性能最优，但易氧化，因此将其设置在中间层，既能提高整个接闪针头的导电接闪能力，又能避免空气及外部环境对银材料的氧化和损伤；铜的质量最重，导电能力仅次于银，但性能最稳定，不易氧化，因此以铜做为最外层，包裹整个接闪针头，起到保护整个接闪针头，并维持较高的导电接闪性能，同时又不会给接闪针头的总重量增加过多重量，使接闪针头整体仍然轻便。

在进一步优选的实施例中，所述耐高温接闪极的一端为固定端，用于与所述底部圆柱体的外壁连接，另一端为自由端；所述底部圆柱体的外壁上径向设置有螺孔，所述固定端具有与所述螺孔相适配的螺纹，从而使所述耐高温接闪极与所述接闪针头的底部圆柱体可紧固连接。

在更进一步的实施例中，所述耐高温接闪极具体为4个，均匀地周向分布在所述底部圆柱体的外壁上。

上述任一实施例所提供的接闪器，优选地，还包括连接件；所述连接件包括圆盘状的顶托和从顶托底面中心轴向伸出的柱体；所述顶托用于与所述饼状结构底面连接。

在最具体的一个实施例中，所述接闪针头的底部圆柱体底部中心向内设有螺孔，所述雷电电荷中和器的饼状结构中心具有通孔，所述柱状连接件的圆盘状顶托的顶面中心开设有螺孔；可通过与所述螺孔、通孔相适配的两头带螺纹的螺柱将所述接闪针头、雷电电荷中和器、柱状连接件三者由上至下连接紧固。

基于上述任一实施例所提供的接闪器，本实用新型另一方面还提供一种组装型的避雷针，其特征在于，包括接闪杆和所述接闪器；所述接闪器安装在可通过其连接件的柱体安装在接闪杆的顶端。

在上述避雷针方案的进一步实例中，所述接闪杆为两端开口的空心杆；所述连接件的柱体大小与所述空心杆的开口相适配，用于插入空心杆中进行所述安装。

在所述避雷针的另一些实施例中，所述接闪器连接件的柱体上径向开设有通孔，所述接闪杆的杆壁上开设有两处通孔，所述两处通孔的位置与所述接闪器连接件的柱体上开设的通孔位置、大小对应，用于穿过螺钉实现所述接闪器与接闪杆的紧固连接。

本实用新型所提供的接闪器和避雷针可应用于任何有防雷和/或避雷需求的场合(例如，建筑物等)，尤其是高层建筑物，同时还适用于电梯、机房等环境中。本实用新型提供的是一种针对高层建筑物电梯机房雷电电磁场强大而专门研发设计的雷电电磁中和的防雷装置。它能有效地将高大建筑物的高空电梯机房内巨大的雷电电磁脉冲的形成并瞬态转化对流电荷，实现机房区域内强烈电磁电荷的瞬间中和，从而大大降低机房内电梯电脑主板、控制电路芯片的感应电压和电流电位差。避免并减少电梯设备因雷电感应电流的事故和损害；本实用新型的组装型接闪器不仅可有效降低雷电放电强度，而且能提前接闪雷电，产生电离先导作用，使避雷效果达到最佳。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例提供的所述接闪器的主视图；

图2是本实用新型一个实施例提供的所述接闪器的侧视图；

图3是本实用新型的另一个实施例提供的接闪器的结构示意图；

图4是本实用新型一个实施例提供的所述接闪器的接闪针头的剖面结构示意图。

上述附图中的标记分别如下所述：1-接闪针头、11-耐高温接闪极、12-铝质内核、13-银质中间层、14-铜质最外层；2-雷电电荷中和器、21-金属丝；22-金属圆片；3-连接件、31-顶托、32-柱体；4-接闪杆。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，但并不以此来限制本实用新型的范围。如无特殊说明，下述实施例中使用的操作均为常规方法，所采用的部件和耗材均可以商购获得。

一方面，本实用新型提供一种组装型的接闪器。在本实用新型所有的实施例中，所述接闪器都具有如下特征：如图1所示，所述接闪器包括接闪针头1和雷电电荷中和器2；所述接闪针头1为柱体结构，所述柱体的顶端为尖端；所述雷电电荷中和器2为饼状结构，所述饼状结构外缘径向伸出一圈细丝使整个饼状结构呈散射状；所述柱体底部与所述饼状结构顶面相连接；所述接闪针头1和雷电电荷中和器2均由良导体材料制成。所述接闪针头，负责在大量雷电来临时的主要接闪工作；接闪针头设计成子弹头的形状，好处在于好处在于设计的形体状态可以提前接闪，因其针尖放电原理及圆鼓型状是可以承载相对大量的雷电电荷；所述雷电电荷中和器的作用是：大量的钢丝尖是提前集聚雷电电荷装备，此装备在集聚电荷的同时，周边空气中必然形成电离范围，由于避雷针的接地电阻总是处于较低的状态和水平，因此，这个过程同时又一定是雷电电荷不断中和的过程；设计成散射状的目的是可以更大范围实现空气电离而中和。

在一些实施例中，所述接闪针头1包括底部的圆柱体和顶部的子弹头状柱体；所述雷电电荷中和器2包含若干根硬质金属丝21和2块金属圆片22；所述金属圆片22的直径小于金属丝21的长度；所述若干根细金属丝21相互交叉地叠放在一起，并用所述2块金属圆片22上下夹住全部金属丝形成所述饼状结构。接闪针头用良导体材料制作，优选金属。所述雷电电荷中和器2则是采用钢丝散放在2块金属圆片之间，再将2块金属圆片压紧制作而成。

在进一步的实施例中，所述接闪针头1的底部圆柱体的外壁上径向伸出有柱状的耐高温接闪极11。所述耐高温接闪极为专利ZL201510930045.3中记载的“铪接闪极柱”。优选地，如图4所示，所述接闪针头1包括铝质内核12，附着在内核表面的银质中间层13，以及附着在所述中间层的外表面的铜质最外层14；更优选地，所述内核的体积占所述接闪针头的总体积的95％以上；所述中间层厚度为20μm-60μm；所述最外层厚度为60μm-1mm。这种多层结构可采用多种工艺制备得到，例如，可采用铝材质制成具备如图1-图3所示的接闪针头的构造的内核，利用镀银工艺将银材质镀在内核外表面，在利用镀铜工艺将铜材质镀在银纸中间层的外表面；或者，可采用包银工艺，将银材质包覆在所述铝质内核的外表面，再采用包铜工艺，将铜材质包覆在所述银质中间层的外表面；又或者，采用包银工艺与镀铜工艺相结合，或，镀银工艺与包铜工艺相结合。无论是镀银、镀铜，或包银、包铜工艺，最终获得的银质中间层和铜质最外层的厚度都应满足上述各自的厚度范围。

在进一步优选的实施例中，所述耐高温接闪极11的一端为固定端，用于与所述底部圆柱体的外壁连接，另一端为自由端；所述底部圆柱体的外壁上径向设置有螺孔，所述固定端具有与所述螺孔相适配的螺纹，从而使所述耐高温接闪极11与所述接闪针头1的底部圆柱体可紧固连接。

在更进一步的实施例中，所述耐高温接闪极可以是多个，均匀地周向分布在所述底部圆柱体的同一高度的外壁上；耐高温接闪极的数量具体设置为4个。这种布置方式可以求得环境中各种气候差异的平衡公约安全数值，为达到中和雷电电荷的效果的最优布置。耐高温接闪极的数量可以做成六个或八个，随着接闪针头的体积做大的话可以更多一些。

上述任一实施例所提供的接闪器，优选地，还包括连接件；所述连接件3包括圆盘状的顶托31和从顶托底面中心轴向伸出的柱体32；所述顶托31用于与所述饼状结构底面连接。

在最具体的一个实施例中，所述接闪针头1的底部圆柱体底部中心轴向设有螺孔，所述雷电电荷中和器2的饼状结构中心具有通孔，所述连接件3的顶托31顶面中心轴向开设有螺孔；可通过与所述螺孔、通孔相适配的两头带螺纹的螺柱将所述接闪针头1、雷电电荷中和器2、连接件3三者由上至下连接紧固形成所述接闪器。

基于上述任一实施例所提供的接闪器，本实用新型另一方面还提供一种组装型的避雷针，其包括接闪杆4和所述接闪器；所述接闪器安装在可通过其连接件3的柱体32安装在接闪杆 4的顶端。

在上述避雷针方案的进一步实例中，所述接闪杆4为两端开口的空心杆；所述连接件3 的柱体32大小与所述空心杆的开口相适配，用于插入空心杆中进行安装。

在所述避雷针的另一些实施例中，所述接闪器连接件3的柱体32上径向开设有通孔，所述接闪杆4的杆壁上开设有两处通孔，所述两处通孔的位置与所述接闪器连接件的柱体上开设的通孔位置、大小对应，用于穿过螺钉实现所述接闪器与接闪杆4的紧固连接。

实验例、本实用新型的组装型接闪器的接闪效果验证

本实用新型的组装型接闪器的优势就是能够提前中和雷电电荷，实现降低雷电放电强度。另外，能够提前接闪雷电，实现电离先导作用。经测试，本实用新型的接闪器可达到如下接闪效果：

表1

测试指标	测试数据
		降低的雷电放电强度	10％～70％；
提前接闪雷电(相比普通避雷针提前多长时间)	25微秒～60微秒
		电离先导作用	10％～35％
中和器功率	0.1mm<sup>3</sup>(立方毫米)
		中和电离范围	半径为1.5m～2.5m的球状体积

当大气电场平均值为130V.m^-1时，本实用新型的组装型接闪器可降低10％-20％的雷电放电强度；当大气电场平均值为260V.m^-1时，本实用新型的组装型接闪器可降低50％～70％的雷电放电强度；当大气电场平均值为520V.m^-1时，本实用新型的组装型接闪器可降低30％～35％的雷电放电强度。

相比普通避雷针，本实用新型的组装型接闪器及避雷针能够提前25微妙，或40微妙，或60微妙接闪雷电，提前接闪雷电的意义在于，可提前接触大气中积累的正电荷并增加接触次数和接触时间，从而提升接闪器或避雷针的电离先导作用，增加雷电接闪成功的可能性。相应地，安装有本实用新型的组装型接闪器或避雷针的电离先导作用在大气电场平均值为 130V.m^-1时为10％，而在大气电场平均值为260V.m^-1时，本实用新型的组装型接闪器或避雷针的电离先导作用为35％，即，本实用新型组装型接闪器或避雷针较常规避雷针成功接闪雷电的几率提升10％-35％。

上表中的“中和器功率”指本实用新型的接闪器的“雷电电荷中和器”中单根钢丝的中和电离范围。在大气电场平均值为130V.m^-1的环境下，以直径为0.05mm粗细的钢丝为例，单根钢丝的中和电离范围可达0.1mm³(立方毫米)，而以直径100mm×厚度30mm的包含有数万根这样的钢丝的本实用新型的接闪器的“雷电电荷中和器”为例，该“雷电电荷中和器”的中和电离范围可达半径为1.5m～2.5m的球状体积。

Claims (12)

1.一种组装型的接闪器，其特征在于，包括接闪针头和雷电电荷中和器；

所述接闪针头为柱体结构，所述柱体的顶端为尖端；

所述雷电电荷中和器为饼状结构，所述饼状结构外缘径向伸出若干细丝使整个饼状结构呈散射状；

所述柱体底部与所述饼状结构顶面相连接；

所述接闪针头和雷电电荷中和器均由良导体材料制成。

2.根据权利要求1所述的接闪器，其特征在于，所述接闪针头包括底部的圆柱体和顶部的子弹头状柱体；

所述雷电电荷中和器包含若干根硬质金属丝和2块金属圆片；所述金属圆片的直径小于金属丝的长度；

所述若干根硬质金属丝相互交叉地叠放在一起，并用两块金属圆片上下夹住全部金属丝形成所述饼状结构。

3.根据权利要求2所述的接闪器，其特征在于，所述接闪针头的底部圆柱体的外壁上径向伸出有柱状的耐高温接闪极；

优选地，所述接闪针头包括铝质内核，附着在内核表面的银质中间层，以及附着在所述中间层的外表面的铜质最外层；

更优选地，所述内核的体积占所述接闪针头的总体积的95％以上；所述中间层厚度为20μm-60μm；所述最外层厚度为60μm-1mm。

4.根据权利要求3所述的接闪器，其特征在于，所述耐高温接闪极的一端为固定端，用于与所述底部圆柱体的外壁连接，另一端为自由端；所述底部圆柱体的外壁上径向设置有螺孔，所述固定端具有与所述螺孔相适配的螺纹，从而使所述耐高温接闪极与所述接闪针头的底部圆柱体可紧固连接。

5.根据权利要求3或4所述的接闪器，其特征在于，所述耐高温接闪极为4个，均匀地周向分布在所述底部圆柱体的外壁上。

6.根据权利要求1或2所述的接闪器，其特征在于，还包括连接件；所述连接件包括圆盘状的顶托和从顶托底面中心轴向伸出的柱体；所述顶托用于与所述饼状结构底面连接。

7.根据权利要求1-4任一所述的接闪器，其特征在于，所述接闪针头的底部圆柱体底部中心轴向设有螺孔，所述雷电电荷中和器的饼状结构中心具有通孔，所述接闪器的连接件顶托的顶面中心轴向开设有螺孔；可通过与所述螺孔、通孔相适配的两头带螺纹的螺柱将所述接闪针头、雷电电荷中和器、连接件三者由上至下连接紧固组装成所述接闪器。

8.根据权利要求5所述的接闪器，其特征在于，所述接闪针头的底部圆柱体底部中心轴向设有螺孔，所述雷电电荷中和器的饼状结构中心具有通孔，所述接闪器的连接件顶托的顶面中心轴向开设有螺孔；可通过与所述螺孔、通孔相适配的两头带螺纹的螺柱将所述接闪针头、雷电电荷中和器、连接件三者由上至下连接紧固组装成所述接闪器。

9.根据权利要求6所述的接闪器，其特征在于，所述接闪针头的底部圆柱体底部中心轴向设有螺孔，所述雷电电荷中和器的饼状结构中心具有通孔，所述接闪器的连接件顶托的顶面中心轴向开设有螺孔；可通过与所述螺孔、通孔相适配的两头带螺纹的螺柱将所述接闪针头、雷电电荷中和器、连接件三者由上至下连接紧固组装成所述接闪器。

10.一种组装型的避雷针，其特征在于，包括接闪杆和权利要求1-9任一所述的接闪器；所述接闪器安装在可通过其连接件的柱体安装在接闪杆的顶端。

11.根据权利要求10所述的避雷针，其特征在于，所述接闪杆为两端开口的空心杆；所述连接件的柱体大小与所述空心杆的开口相适配，用于插入空心杆中进行所述安装。

12.根据权利要求11所述的避雷针，其特征在于，所述接闪器连接件的柱体上径向开设有通孔，所述接闪杆的杆壁上开设有两处通孔，所述两处通孔的位置与所述接闪器连接件的柱体上开设的通孔位置、大小对应，用于穿过螺钉实现所述接闪器与接闪杆的紧固连接。