避雷針及其接閃系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于防雷工程技術領域，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。
【背景技術】
[0002] 避雷針，又名防雷針、接閃桿、避雷器、接閃器，是用來保護建筑物、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，以影響雷電先導放電的發展方向，引導雷電向避雷針放電，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] 現有技術中，存在各種樣式和構造的避雷針，典型的現有避雷針示例如下：
[0004] 發明專利201210254359.2提供了一種預放電避雷針，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，所述引下線設置在支撐桿內，其特征在于:所述支撐桿的上部設有針罩，所述針罩 外表面裝有太陽能吸收板，所述針罩內設有蓄電池和預放電感應裝置，所述預放電感應裝 置線路連接針罩、引下線，所述針罩內設有內部電路，所述內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 電路中連接有預放電感應裝置及針罩，所述空氣電壓感應電路與對空感應電流輸出電路相 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電路通過線路相連。該避 雷針實現了提前放電的功能，保護半徑更大，降低了每次接閃時的雷電流脈沖強度，減少了 雷電感應引起的二次效應。
[0005] 發明專利申請201410195177.1記載了一種預放電避雷針，其特征是:包括錐形結 構的頂尖、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有垂直 朝上的針尖，針尖的外側壁與頂尖的頂端面之間設有若干根弧形支撐桿，頂尖的底端邊緣 上環形設有若干片向外延伸的分流片。該避雷針通過預放電達到增強防雷效果的目的。
[0006] 實用新型專利201520266667.6公開了 一種包括桿體、鋼球、圓錐體的構筑物接閃 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量。
[0007] 本領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 型結構的避雷針。
【發明內容】
[0008] 本發明基于本領域的上述空白，提供了一套具有全新結構的、可有效中和雷電電 荷、增強雷電接閃效果的接閃系統以及基于該接閃系統可獲得更好的防雷效果的避雷針。
[0009] 本發明的技術方案如下：
[0010] -種接閃系統，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觸極。
[0011] 所述紫銅接閃極柱為多個，均勻對稱地分布在所述球體表面的同一煒度線上。
[0012] 所述接閃系統還包括鉿接閃極柱;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 結構的放電圈。
[0013] 所述鉿接閃極柱為多個，均勻對稱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] 所述接閃系統在防雷和/或避雷方面的應用。
[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置有權利要求1-6任一所述的 接閃系統。
[0018]在所述接閃系統的球體頂端設置有主接閃針。
[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] 本發明提供了一種可用于避雷針上的接閃系統，包括球體以及安裝在所述球體上 的接閃極柱;這樣的結構是根據金屬物體尖端放電原理與最大曲力線電荷原理而設計制 作，能對雷電電荷進行有效地接導和傳輸。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觸極。合金正負觸極的設置主要為了起到與被保護環境中的正負電荷 的高效平衡與中和作用，從而避免電荷因分離產生的巨大能量而形成的正、負核心現象，由 此進一步構成的紫銅接閃極柱的作用是:聚集地面正（負）電荷離子與被吸引雷云電荷在一 定范圍內的空中中和，實現消除或減少雷電能量的作用。
[0021] 進一步地，所述紫銅接閃極柱為多個，均勻對稱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境中各種氣候差異的平衡公約安全數值，為達到中和雷 電電荷的效果的最優布置。
[0022] 進一步地，所述接閃系統還包括鉿接閃極柱;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 凸緣結構的放電圈。其它金屬材料指除鉿或鉿合金以外的導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。而設置上述結 構的放電圈，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]進一步地，所述鉿接閃極柱為多個，均勻對稱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境中各種氣 候差異的平衡公約安全數值，為達到中和雷電電荷的效果的最優布置。
[0024] 具體地，所述合金正負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。由于強大雷 云電流形成與入侵總是有一個相應的過程與時間，本發明將避雷針的的材料選擇上根據各 種金屬導電能力的差異進行了技術上的排列，分別以金、銀、銅、銅包金、銅包銀、銅鍍銀、 鋁、合金鋼和合金鋼2#進行導電接閃組合，使避雷針從整體上實現一個導電、傳輸、接閃過 程。結果發現，綜合考慮性能、成本以及應用時效等方面，采用紫銅性價比最優。
[0026] 本發明還請求保護所述的接閃系統在防雷和/或避雷方面的應用。經性能測試，采 用本發明的接閃系統的避雷針除了具有現有常規避雷針接導雷電的能力外，還具有中和雷 電電荷能力，且包含所述接閃系統的避雷針的有效中和正負離子電荷的范圍可達到6000mm ~8000mm〇
[0027] 本發明基于上述結構的接閃系統，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置有所述的接閃系統。采用上述接閃系統的避雷針除了 具有現有常規避雷針接導雷電的能力外，還具有中和雷電電荷能力，經測試，本發明所述的 避雷針有效中和正負離子電荷的范圍可達到6000mm~8000mm。采用本發明所述的避雷針可 產生更好地雷電接閃效果，從而達到更好地防雷的目的。此外，在導電接閃能力方面，本發 明所述的避雷針與現有常規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，該數值低于現有常規的避雷針，說明本發明所 述的避雷針的導電接閃能力優于普通避雷針。
[0028] 進一步地，在所述接閃系統的球體頂端設置有主接閃針。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，同時由于本發明避雷 針的體積設計較小，因此可以獲得32.6m/s的抗風強度。
[0029] 本發明通過性能測試，確定本發明提供的接閃系統和基于該接閃系統的避雷針能 夠獲得直徑為6000mm~8000mm的有效中和正負離子電荷范圍，因此，本發明所述的接閃系 統和避雷針可將雷云電荷非常有效地進行一個亞超導、儲能、預接閃、接閃、傳輸、泄放的運 行過程。對雷云的生成與瞬態入侵起到良好的先行介入而實現前期影響，對降低雷電強度， 放慢雷電入侵速度等等物理數值均可起到良好的效果。現有普通的避雷針僅僅只能接導和 傳輸雷電，但本發明所述的接閃系統和避雷針由于其特有的結構，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為本發明所述避雷針及其接閃極柱的整體結構圖。
[0031 ]圖2為本發明所述避雷針及其接閃極柱的俯視結構圖。
[0032] 圖中的標記列示如下：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-合金正負觸極;4-