阅读说明：本技术 一种带芯管的新型避雷针 (Novel lightning rod with core pipe ) 是由 胡宇鹏 方瑜 吴祖咸 俞辰颖 蔡志雄 金国胜 尹康 朱柯力 于明 陈贝 周盈 于 2021-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带芯管的新型避雷针,包括上段钢管和下段钢管,上段钢管内径小于下段钢管；上段钢管朝向下段钢管的端面设有上段法兰盘,上段法兰盘和上段钢管之间固定有多块上加劲板,上段钢管内固定有内环板,内环板与上加劲板的顶端平齐,上段法兰盘上固定有朝向下段钢管延伸的芯管；下段钢管朝向上段钢管的端面设有下段法兰盘,下段法兰盘和下段钢管之间固定有多块下加劲板,芯管的下段伸入下段钢管内,芯管的外径与下段钢管内径相等,芯管的底端与下加劲板的底端平齐。本发明的优点是：芯管与内环板总体上可以提升法兰节点的承载力和疲劳寿命,降低避雷针脆性断裂事故的发生。(The invention discloses a novel lightning rod with a core pipe, which comprises an upper section steel pipe and a lower section steel pipe, wherein the inner diameter of the upper section steel pipe is smaller than that of the lower section steel pipe; the end face, facing the lower section steel pipe, of the upper section steel pipe is provided with an upper section flange plate, a plurality of upper stiffening plates are fixed between the upper section flange plate and the upper section steel pipe, an inner ring plate is fixed in the upper section steel pipe, the inner ring plate is flush with the top end of the upper stiffening plate, and a core pipe extending towards the lower section steel pipe is fixed on the upper section flange plate; the end face of the lower section steel pipe facing the upper section steel pipe is provided with a lower section flange plate, a plurality of lower stiffening plates are fixed between the lower section flange plate and the lower section steel pipe, the lower section of the core pipe extends into the lower section steel pipe, the outer diameter of the core pipe is equal to the inner diameter of the lower section steel pipe, and the bottom end of the core pipe is flush with the bottom end of the lower stiffening plates. The invention has the advantages that: the bearing capacity and the fatigue life of the flange joint can be improved by the core tube and the inner ring plate as a whole, and the occurrence of brittle fracture accidents of the lightning rod is reduced.)

一种带芯管的新型避雷针

技术领域

本发明涉及一种带芯管的新型避雷针。

背景技术

为避免雷电对变电站中重要电器元件造成损坏，影响电力系统的总体运行，实际变电站工程中需要安装避雷针来确保变电站内部电器设备的安全。单杆式钢管避雷针由于构造简单、节段易标准化、安装便捷等有点，在电力系统中得到了最广泛的应用。由于避雷针通常有几十米高，为便于运输和制作安装、单杆式钢管避雷针通常由多段圆钢管通过柔性或刚性法兰连接形成整体。实际工程中，为保证连接节点的刚性和承载性能，通常采用刚性法兰连接。

在实际应用中，单杆避雷针断裂的事故时有发生，主要破坏出现在法兰附近，而且都是脆性破坏，破坏现象主要包括法兰附近的钢管断裂，法兰螺栓断裂，法兰与钢管的焊缝断裂等。

刚性法兰连接单杆避雷针发生这类破坏主要原因是长期风荷载作用、腐蚀等因素，易出现法兰螺栓预紧力松弛，钢管与法兰连接处焊缝锈蚀，加劲肋与钢管连接处应力集中等现象，法兰连接处易引发生疲劳破坏的初始缺陷，从而导致避雷针出现脆性破坏而倒塌的后果。因此通过在加劲肋顶端位置管内设置内环板提高管壁面外刚度来改善节点的应力集中，从而提高疲劳寿命，避免避雷针发生脆性断裂，对于提升变电站工程安全具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带芯管的新型避雷针，能够有效解决现有避雷针在在加劲肋处应力集中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种带芯管的新型避雷针，包括上段钢管和下段钢管，上段钢管内径小于下段钢管；上段钢管朝向下段钢管的端面设有上段法兰盘，上段法兰盘和上段钢管之间固定有多块上加劲板，上段钢管内固定有内环板，内环板与上加劲板的顶端平齐，上段法兰盘上固定有朝向下段钢管延伸的芯管；

下段钢管朝向上段钢管的端面设有下段法兰盘，下段法兰盘和下段钢管之间固定有多块下加劲板，芯管的下段伸入下段钢管内，芯管的外径与下段钢管内径相等，芯管的底端与下加劲板的底端平齐。

优选的，所述上加劲板与上段法兰盘和上段钢管之间均通过焊接固定连接，焊接的方式可以保证上加劲板能长期稳固的与上段法兰盘和上段钢管固定连接。

优选的，所述上加劲板和下加劲板形状相同且关于上段法兰盘和下段法兰盘接触面镜像设置，上加劲板的底端沿上段法兰盘径向设置且一直延伸到上段法兰盘的边缘，上加劲板的顶端与底端平行且顶端的长度小于底端的长度，尽量增大加劲板与对应法兰盘的接触面积，减少应力集中，同时加劲板的形状在保证足够支撑强度同时降低自身体积。

优选的，所述内环板为圆环形，其外径与上段钢管的内径相等，让内环板能尽量贴紧钢管，避免应力集中。

优选的，所述内环板通过焊接固定在上段钢管内壁上，焊接的方式可以保证内环板能长期稳固的与钢管固定连接。

优选的，上段法兰盘与下段法兰盘通过螺栓固定连接，便于上下段钢管的安装固定。

与现有技术相比，本发明的优点是：由于加劲肋上窄下宽，类似于梯形的几何特性，导致其刚度随高度递减，常在顶部区域出现应力集中，在上段钢管内与上加劲板平齐的位置加设内环板，通过内环板的设置减少上段钢管在上加劲板顶部位置的应力，同时在上段法兰盘上固定朝向下段钢管延伸的芯管，利用插入下段钢管内的芯管，且芯管底端与下加劲板的底端平齐，减少下段钢管在下加劲板底部位置的应力，芯管与内环板总体上可以提升法兰节点的承载力和疲劳寿命，降低避雷针脆性断裂事故的发生。

附图说明

图1为本发明一种带芯管的新型避雷针的结构示意图；

图2为本发明一种带芯管的新型避雷针中上段钢管的结构示意图；

图3为图1中A-A剖视图；

图4为图1中B-B剖视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1至图4为本发明一种带芯管的新型避雷针的实施例，一种带芯管的新型避雷针，包括上段钢管1和下段钢管2，上段钢管1内径小于下段钢管2；上段钢管1底面焊接有上段法兰盘3，在上段钢管1底部的外侧壁上均布有八块上加劲板5，上加劲板5成类直角梯形，上加劲板5竖直设置，底端与上段法兰盘3的顶面通过焊接方式固定连接，上加劲板5的另一条直角边也通过焊接方式与上段钢管1的侧壁固定连接，在上段钢管1内焊接有内环板6，内环板6成圆环形，中间为空心，内环板6的外径与上段钢管1的内径相等，实际制造时可以做成间隙配合，以方便将内环板6放入上段钢管1内，内环板6的顶面与上加劲板5的顶面平齐，以抵消上加劲板5顶部对上段钢管1造成的应力。在上段钢管1内与上加劲板5平齐的位置加设内环板6，通过内环板6的设置减少上段钢管1在上加劲板5顶部位置的应力。

下段钢管2的顶面焊接有下段法兰盘4，在下段钢管2的底部的外侧壁上也均布有八块下加劲板9，下加劲板9的结构与上加劲板5结构一致，下加劲板9较长的底边与下段法兰盘4的底面焊接，下加劲板9的另一条直角边与下段钢管2的侧壁焊接。

在上段法兰盘3的底部焊接有朝向下段钢管2方向延伸的芯管7，芯管7的外径与下段钢管2的内径相等，在芯管7完全插入下段钢管2内后，芯管7的底端与下加劲板9的底端平齐。利用插入下段钢管2内的芯管7，且芯管7底端与下加劲板9的底端平齐，减少下段钢管2在下加劲板9底部位置的应力，芯管7与内环板6总体上可以提升法兰节点的承载力和疲劳寿命，降低避雷针脆性断裂事故的发生。

上段法兰盘3在两个相邻的上加劲板5之间开有固定孔，下段法兰盘4也在相邻的下加劲板9之间开有固定孔，通过穿过上段法兰盘3的固定孔和下段法兰盘4的固定孔的螺栓8将上段钢管1和下段钢管2固定在一起。

现有技术中，加劲板的应力集中主要是由其上窄下宽的几何特性以及加劲板与钢管连接的焊缝导致。本发明将上段法兰盘3底部的芯管7插入下段钢管2后，可增加上下钢管段连接处的抗弯刚度，减少法兰加劲板数量，也就相应减少了焊缝数量，从而达到减缓节点处应力集中的效果。在上加劲板5顶部位置的上段钢管1内设置内环板6、下段钢管2内设置芯管7并且延伸到下加劲板9底部的位置，可以提高管壁面外刚度，从而也达到改善应力集中的效果。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。