专利名称：具有正向和侧向引雷能力的避雷针接闪体的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及一种避雷针用的重要部件接闪体，这种接闪 体具有最佳的正向和侧向引雷能力。
(二) 背景技术：
避雷针的保护可靠性决定于接闪体引雷的能力，经典的避雷针接 闪体的接闪理论认为
在带电体的尖端处，电荷密度非常大，因而附近的场强也非常大， 以致于能使周围的空气局部击穿，但这是静电场的一种尖端放电特性， 和雷电场的击闪有本质区别
静电场的尖端放电，是指正对平板形的电极和针尖形的电极间场 强作用而发生的空气分子的雪崩击穿现象。
雷电场的闪击放电，即富兰克林尖端式避雷针的引雷原理，是利 用静电场的尖端放电的原理，但这是一个错误的理解，静电场的尖端 放电的原理是一个针尖电极正对平板电极、而且间距较小、时间较长 的特例，避雷针引雷的先导势能W:
W-1/2J* o UrdS
在静电场中，针尖处的自由电子在正对针尖的静电场作用下，作定 向移动,使表面产生感应电荷o dS,当作用时间较长时，电子整体移动的 距离就较大，相应的在针尖处就聚集较多的电荷，但在雷电场中， 一般 雷电作用的时间很短，在这个极短的时间里，尖端处的电荷来源于针尖处电子的定向移动。
当今防雷界普遍公认的针尖处电荷的来源是上行先导所带的电
荷
当雷电云层形成时，云层与地面之间产生了一个电场(大气)，此
电场强度可达到500千伏/米(空气击穿场强大约400 500千伏/米， 一般雷暴云与地的距离600 1200米)。从而使地面凸出部分或金属部 件上开始出现电晕放电。
当雷电云层内部形成一个下行先导时，闪电电击就开始了。下行 先导电荷以阶梯形式向地面移动。下行先导携带着的电荷使地面建立 起来了电场。
从地面建筑物或者物体产生了一个上行的先导。此上行先导向上 传播一直到与下行先导会合。此时，闪电电流便渡过所形成的通道。 地面上的其他建筑物可能会形成好几个上行先导。与下行先导会合的 第一个上行先导决定了闪电电击的地点。
由于避雷针比保护的建筑物高，避雷针接闪器上的上行先导有可 能第一个成为和下行先导中和的通道，雷云的能量通过避雷针泄放到 大地，消除了被保护物体的雷击可能。
这个技术措施的理论基础认为 1、避雷针的引雷能力取决于避雷针的针尖处的尖锐的场强；2、产生避雷针针尖处尖锐场强的电荷来源于上行先导，这里所指上 行先导是一种上行的电荷，有的资料说明中直接指出，上行先导是从 大地中感应的，被雷云电场作用而上行的，通过避雷针系统输送的， 上行先导把大地中产生的异性电荷源源不断的输送到避雷针的接闪体 上，中和雷云电荷。
此直接雷击的击闪原理错误的根本原因在于把雷云作用空间的电 场的速度和处在雷云电场作用空间中，被雷云电场作用的避雷针中定 向移动的自由移动的电子的速度混为一谈，实际上雷电场作用的速度 为光速，而被雷电场作用的避雷针中定向移动的单个电子的速度仅为 0. 000006米/秒。
在避雷针系统中运动的电荷只有一种，那就是避雷针系统本身的 自由电子，根本不存在从"大地中产生的异性电荷源源不断的输送到 避雷针的接闪体上的中和电荷"。
接闪体表面的自由电子在垂直于接闪体表面的雷云矢量电场作用 下，定向移动的速度仅为0. 000006米/秒，在雷电作用很短的时间内， 导体表面的电荷几乎可认为均匀分布,在针尖处的电荷密度来源于针 尖处本身电子的移动，针尖处的电荷和表面处的电荷是均匀移动的;而 产生这个电荷数的是由垂直于表面的雷云矢量场方向的有效表面积决 定的，产生的感应场强垂直于接闪体的表面，即接闪体针尖处的感应场 强的强度决定于针尖处的感应电荷的数量，在时间很短的情况下,接闪 体针尖处的场强和接闪体的锥度没有本质的关系，和锥度有关的是保护范围，实际上这种关系可用如下情况正确描述-
当遇正向雷击时，锥度越大，正对雷电场的有效表面积越小，感应 雷电荷越小，产生的感应场强相对较小，当锥度最大(锥角为零)时，侧
向的感应场强为零,当锥度最小(锥角为90度)时，正向的感应场强为 最大,在锥度变化的过程中，针尖处的场强可认为没有变化，为最大。
当遇侧向水平雷击时,锥度越大，正对雷电场的有效表面积越大,感 应雷电荷越多，产生的感应场强相对较强，当锥度最大(锥度为零)时， 侧向的感应场强为最大，当锥度最小(锥角为90度)时,侧向的感应场强 为最小，针尖处的场强可认为没有变化，为最小的零值。
这种针尖式的避雷针是一个有效面积最小的结构，使用有效的前 提仅是正对针尖的正面雷云电场的特例，对处在针尖周围的侧向雷云 没有有效的引雷能力。 z
避雷针的保护可靠性的前提是要有可靠的吸引雷云先导电场的引 雷能力,把被保护物体周围的雷云先导吸引到接闪体上，才能保证被保 证物体的安全。
而这种针尖式的避雷针只有正向的最小的引雷能力，而没有侧向 的引雷能力。
黄岛油库的雷击实实在在的说明了这种针尖式避雷针的技术缺陷。
(三)、本实用新型专利所要解决的技术何题在于解决接闪体正 对雷云电场的有效面积，使接闪体具有一种最大的正向和侧向有效表 面积的结构，接闪体在雷云垂直矢量场的作用下，在表面产生最大的感应电荷，这个感应电荷在表面产生垂直于表面的感应场强，从而使接 闪体具有最大的感应场强，同时兼顾正向和侧向的有效表面积，从而 使接闪体具有最大的正向和侧向保护范围和引雷能力。
所述的这种避雷针接闪体，选用一种强度、耐腐、导电性能良好 的金属材料，加工成为一种具有最佳的正向和侧向表面积的圆锥体、 或一锥体、或二锥体、或三锥体、四锥体、五锥体结构。所述的这些
形状结构的接闪体，其锥体底部的长度L为5-5000毫米之间，所述的 这种接闪体，其锥体的高度H为5-5000毫米之间，所述的这种接闪体， 其锥体的基本锥角9为20-70度之间。
优选地，接闪体用一种铸铁、铸铜、铸铝或其它合金铸成需要的上 述结构形状。
优选地，接闪体用一种铁、铜、铝或其它合金板材冲压成需要的上 述结构形状。
本实用新型的一种具有正向和侧向引雷能力的避雷针接闪体的有 益效果在于
本发明接闪体具有侧向和正向的有效表面积，在表面上产生最大的 感应电荷，这个感应电荷产生的感应场强具有最大的引雷能力，把带 电雷云先导电场吸引在接闪体上的做法，克服了单针针尖式接闪体最 小引雷能力的缺点，克服了圆球型接闪体自身消弱感应强度的缺点,克 服了多针针尖式接闪体感应场强紊乱、引雷能力更差的缺点，减少了 接闪体绕击的安全隐患，扩大了保护的范围，适应范围广，保护可靠 性高。(四)
其中图l是圆锥体； 图2是一锥体； 图3是二锥体； 图4是三锥体； 图5是四锥体； 图6是五锥体。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明专利进一步说明，但本实用新型专利的保 护范围并不限于此。
参照图1，所述一种具有正向和侧向引雷能力的避雷针接闪体，这种 结构的接闪体同时兼顾侧向(四侧)和正向的有效表面积，雷云矢量场 垂直于表面积的分量作用于接闪体，使表面积内的自由电子定向移动， 在表面产生感应电荷，感应电荷产生的感应场强，吸引接闪体上方或侧 向的雷电场指向接闪体，从而使避雷针起可靠的引雷作用。
图1是一种圆锥体结构，具有正向和四周均匀的引雷能力，适用于 较小中心范围的保护；
图2是一锥体结构，具有正向和较好的某一侧向定向保护，适用于 某一方面的重点保护；
图3二锥体，具有正向和某一对方向的重点保护； 图4、图5、图6，具有较强的正向和侧向保护能力。 接闪体锥体底部长度L和锥体高度H以及锥度e决定了接闪体的保护范围。
这种接闪体具有很强的引雷能力，因此易作为耗雷型消雷针的接闪 体，其发挥的作用是其它类型的避雷针无法比拟的。
权利要求1、一种具有正向和侧向引雷能力的避雷针接闪体，包括一种强度、耐腐性和导电性能良好的金属材料，其特征在于接闪体具有较大的正向和侧向表面积。
2、 根据权利要求1所述的接闪体，其特征在于所述接闪体的形状为圆锥体、或一锥体、或二锥体、或三锥体、或四锥体、或五锥体。
3、 根据权利要求2所述的接闪体，其特征在于所述接闪体锥体底部的长度在5-5000毫米之间。
4、 根据权利要求2所述的接闪体，其特征在于所述接闪体锥体的高度在5-5000毫米之间。
5、 根据权利要求2所述的接闪体，其特征在于:所述接闪体锥体的基本锥角在20-70度之间。
专利摘要本实用新型涉及一种具有最大正向和侧向引雷能力的避雷针接闪体，包括一种强度、耐腐性和导电性能良好的金属材料，根据一定尺寸和形状成形的具有最大引雷能力的结构，这种结构的接闪体基本形状为圆锥体、一锥体、二锥体、三锥体、四锥体、五锥体，接闪体锥体的长度为5-5000毫米之间，锥体的高度在5-5000毫米之间，锥体的锥角在20-70度之间，上述结构的接闪体具有最大的正向和侧向引雷能力。
文档编号H01T19/04GK201387990SQ20082013171
公开日2010年1月20日 申请日期2008年7月23日 优先权日2008年7月23日
发明者林 叶 申请人:林 叶