技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種實驗室電力設(shè)備，特別是一種實驗室用于電容器放電的鎖式放電棒。

背景技術(shù)：
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在高校和研究所的實驗室，如果是研究高能物理方面，就會經(jīng)常用到各種各樣的電容器，特別是高壓電容器和超級電容器的放電是有危險性的。在對電容器進(jìn)行儲存以及充電前都需要先對電容器進(jìn)行徹底放電，但是目前市面上的放電工具為放電棒，大部分存在以下問題：1.放電棒只有直放功能，沒有阻放功能。直放就是直接將電容器對地放電，阻放就是電容器通過高功率電阻損耗后再對地放電。對于充滿電的超級電容器，如果用直放進(jìn)行放電，電容器會脈沖放電，在大電流沖擊的情況下，容易使電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分受損，減緩電容器壽命，質(zhì)量好的超級電容器都是萬元以上，這就導(dǎo)致嚴(yán)重的財產(chǎn)損失，并且放電時出現(xiàn)弧光，伴隨火花和巨響，威脅實驗人員的人身安全；2.為了節(jié)省放電棒體積，使用抽拉絕緣連接桿的設(shè)計，這種設(shè)計的缺陷是最內(nèi)層絕緣桿較細(xì)，而高功率電阻都是較重的，所以這種抽拉絕緣連接桿式的放電棒一般連接的是小功率放電電阻，這樣的小功率電阻很容易被高能物理實驗中的超級電容器熱擊穿，并且功率電阻損壞后不可拆卸；3.放電棒放電探頭的形狀一般是u型或者針型，這樣的設(shè)計缺點是人需要一直握住放電棒，并且如果人控制的力度和角度不合適，容易造成探頭和電容器電極的接觸不良；4.對于高壓電容器放電的放電棒設(shè)計，一般來說放電放探頭制作粗糙，容易引起高壓電弧的二次放電，并且高壓放電棒的絕緣桿一般制作的較長也不便于收納。

本發(fā)明從以上角度出發(fā)，設(shè)計了一種便攜性強(qiáng)、通用性好、易拆卸、重復(fù)利用性高、高功率電阻攜帶能力強(qiáng)、直放和阻放雙倍選擇和防接觸不良的鎖式放電棒，總體來說節(jié)省了人力，提高了人身安全，并且相對于價格幾千元的實驗室放電棒而言，節(jié)省了成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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發(fā)明思路如下：

保留現(xiàn)在市場上放電棒設(shè)計的主要優(yōu)點，比如減小體積，增強(qiáng)便攜性；直放和阻放可供選擇；絕緣桿使用絕緣性能好的材料，比如電木、聚乙烯等；放電棒探頭使用導(dǎo)電性能好的材料，比如：黃銅、不銹鋼。

改進(jìn)突破點在于目前市面上的優(yōu)秀想法沒有深化，比如減小體積不一定要用抽拉式，抽拉式的缺點就是不能攜帶重量大的高功率電阻。如果將直徑范圍值為30-35mm、單節(jié)長度范圍值為300-400mm的絕緣棒采用兩級螺紋咬合就可以提高絕緣桿的應(yīng)力；絕緣材料采用玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合物材料并且增加絕緣傘裙就可以減弱高壓爬電現(xiàn)象以及絕緣桿過長的問題；導(dǎo)電材料選用銅鎳合金，就可以緩解黃銅易氧化、不銹鋼導(dǎo)電性能不夠優(yōu)越的情況；放電棒整體采用鎖式結(jié)構(gòu)就可以解決接觸不良現(xiàn)象、節(jié)省人力和降低危險情況的發(fā)生。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種實驗室用于電容器放電的鎖式放電棒，其特征在于：該種放電棒包括放電鉤、鉤倉、絕緣傘裙、電阻倉、直放香蕉插頭母頭和阻放香蕉插頭母頭、外接桿和內(nèi)接桿、手握接桿以及接地系統(tǒng)；所述的絕緣傘裙與鉤倉是一體結(jié)構(gòu)；所述的鉤倉內(nèi)包括放電鉤、彈簧、波紋管蓋板、波紋管以及電極板；所述的電阻倉內(nèi)有兩個高功率電阻以及電阻倉底端有兩個阻放香蕉插頭母頭；所述的外接桿通過螺紋連接；所述的內(nèi)接桿通過螺紋連接；所述的手握接桿包括磁鐵桿、電磁鐵以及電磁鐵開關(guān)，磁鐵桿與內(nèi)接桿通過螺紋連接，手握接桿與外接桿通過螺紋連接；所述的接地系統(tǒng)包括香蕉插頭公頭和接地線；所述的鉤倉內(nèi)的放電鉤和波紋管蓋板可以沿著受力方向移動，電極板無法移動，鉤倉圓弧臺固定于鉤倉頂部；所述的波紋管兩端分別焊接于波紋管蓋板底部和電極板頂部；所述的電磁鐵在電磁鐵開關(guān)打開時，產(chǎn)生的強(qiáng)磁場會使磁鐵桿受到排斥力。

所述的外接桿是中空結(jié)構(gòu)，外接桿外部直徑范圍值為30-35mm，外接桿內(nèi)部孔直徑和內(nèi)接桿外部直徑范圍值為8-10mm，內(nèi)接桿可以在外接桿內(nèi)部滑槽中沿受力方向移動，外接桿和內(nèi)接桿每節(jié)的長度范圍值為300-400mm，外接桿有三節(jié)，內(nèi)接桿有4節(jié)，手握接桿有1節(jié)，因為高功率電阻重量較重，桿體總長度2m左右較適宜。

所述的放電鉤、波紋管蓋板和電極板均采用銅鎳合金材料，彈簧和波紋管均為良導(dǎo)體。

所述的鉤倉圓弧臺、鉤倉、電阻倉、外接桿、內(nèi)接桿和手握接桿均采用玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合物材料。

所述的外接桿通過螺紋連接，外接桿的兩端螺紋包括一級陰螺紋、二級陰螺紋、一級公螺紋和二級公螺紋，一級螺紋直徑大于二級螺紋直徑，二級螺紋直徑大于內(nèi)接桿直徑，外接桿之間通過一級螺紋和二級螺紋之間的分別咬合形成外接桿連接點。

所述的電阻倉頂部有兩個直放香蕉插頭母頭以及底部有兩個阻放香蕉插頭母頭，可以和接地線上的香蕉插頭公頭構(gòu)成插拔結(jié)構(gòu)，這樣方便切換直放模式和阻放模式。

所述的鉤倉內(nèi)的彈簧不受力時處于自然伸展?fàn)顟B(tài)，放電鉤與鉤倉圓弧臺形成鎖定狀態(tài)，打開電磁鐵開關(guān)時，磁鐵桿受到電磁鐵提供的排斥力，并通過內(nèi)接桿在外接桿滑槽內(nèi)的位置移動將力傳遞到波紋管蓋板，電磁鐵提供的排斥力大于彈簧的形變力，放電鉤伸出，彈簧壓縮，波紋管伸長，形成開鎖狀態(tài)。

所述的放電鉤、波紋管蓋板、波紋管和電極板相連且均為導(dǎo)體，從而將接地線的香蕉插頭公頭插入電極板上的直放香蕉插頭母頭就構(gòu)成直接放電。

所述的放電鉤、波紋管蓋板、波紋管、電極板和高功率電阻相連，從而將接地線的香蕉插頭公頭插入高功率電阻尾部的阻放香蕉插頭母頭就構(gòu)成電阻放電。

所述的鉤倉圓弧臺與鉤倉是可拆卸式連接，方便對鉤倉內(nèi)的元件更換和維護(hù)，裝有兩個阻放香蕉插頭母頭的電阻倉底部面板是可拆卸的，方便電阻的更換。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的放電鉤采用銅鎳合金材料，并且放電鉤的頭部采用小球結(jié)構(gòu)，鉤體部分采用拋光打磨，避免對高壓電容器放電時引起打火以及拉弧現(xiàn)象。鉤倉圓弧臺是絕緣體，但直接與電容器電極接觸，也要進(jìn)行邊緣圓角設(shè)計，做到光滑無毛刺。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的鉤倉、電阻倉邊緣也進(jìn)行圓角設(shè)計，避免有毛刺和棱角，引起電容器的拉弧放電，并且絕緣傘裙面也要打磨和增大有效面積，進(jìn)而減弱爬電現(xiàn)象和減小電容器朝人體方向放電的有效截面。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的香蕉插頭公頭和香蕉插頭母頭一方面是高壓電常用的接口端子，另一方面如果香蕉插頭公頭和香蕉插頭母頭如果發(fā)生接觸不良，香蕉插頭公頭會及時從香蕉插頭母頭內(nèi)部脫落，便于實驗人員及早發(fā)現(xiàn)安全隱患。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的波紋管兩端分別焊接于波紋管蓋板底部和電極板頂部，在電極板頂部增加兩個圓柱型銅鎳合金金屬體，位于波紋管內(nèi)部，金屬體的高度等于波紋管不伸長時的長度，作用是導(dǎo)電和防止波紋管被過于擠壓，為了便于波紋管在伸縮過程中換氣，在金屬體以及電極板中設(shè)計換氣孔。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的放電鉤是焊接在一個矩形金屬體上，兩者構(gòu)成一體，金屬體和銅鉤只能在鉤倉內(nèi)上下一維移動，避免放電鉤旋轉(zhuǎn)帶來的麻煩。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的鉤倉內(nèi)部的局部剖面圖；

圖3是本發(fā)明的電阻倉的局部剖面圖；

圖4是本發(fā)明的當(dāng)內(nèi)接桿和外接桿分別連接時的局部剖面圖；

圖5是本發(fā)明的磁鐵桿被排斥引起內(nèi)接桿移動時的局部剖面圖；

圖6是本發(fā)明的接地系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的鉤倉的立體效果圖；

圖8是本發(fā)明的電阻倉的立體效果圖；

圖中：1-放電鉤；2-鉤倉；3-絕緣傘裙；4-電阻倉；5-阻放香蕉插頭母頭；6-外接桿連接點；7-一級接桿；8-二級接桿；9-三級接桿；10-手握接桿；11-電磁鐵開關(guān)；12-接地線；13-香蕉插頭公頭；14-直放香蕉插頭母頭；15-鉤倉圓弧臺；16-波紋管蓋板；17-波紋管；18-高功率電阻公頭適配孔；19-陰螺紋；20-內(nèi)接桿；21-高功率電阻公頭適配孔；22-直放香蕉插頭母頭；23-波紋管；24-彈簧；25-彈簧；26-內(nèi)接桿；27-磁鐵桿；28-電磁鐵；29-一級陰螺紋；30-二級陰螺紋；31-外接桿連接點；32-二級公螺紋；33-公螺紋；34-一級公螺紋；35-內(nèi)接桿連接點；36-直放香蕉插頭母頭；37-高功率電阻公頭；38-高功率電阻；39-探頭外接桿；40-阻放香蕉插頭母頭；41-高功率電阻；42-電極板；43-換氣孔。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種實驗室用于電容器放電的鎖式放電棒作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，該放電棒包括放電鉤(1)、鉤倉(2)、絕緣傘裙(3)、電阻倉(4)、直放香蕉插頭母頭(22)(36)和阻放香蕉插頭母頭(5)(40)、外接桿(7)(8)(9)和內(nèi)接桿(20)(26)、手握接桿(10)以及接地系統(tǒng)(12)(13)，絕緣傘裙(3)與鉤倉(2)是一體結(jié)構(gòu)，接地系統(tǒng)(12)(13)包括香蕉插頭公頭(13)和接地線(12)。如圖2和圖5所示，該放電棒的鉤倉(2)內(nèi)包括放電鉤(1)、彈簧(24)(25)、波紋管蓋板(16)、波紋管(17)(23)以及電極板(42)，鉤倉(2)內(nèi)的放電鉤(1)和波紋管蓋板(16)可以沿著受力方向移動，電極板(42)無法移動，鉤倉圓弧臺(15)固定于鉤倉(2)頂部；放電鉤(1)、波紋管蓋板(16)和電極板(42)均采用銅鎳合金材料，彈簧(24)(25)和波紋管(17)(23)均為良導(dǎo)體，鉤倉(2)內(nèi)的彈簧(24)(25)不受力時處于自然伸展?fàn)顟B(tài)，放電鉤(1)與鉤倉圓弧臺(15)形成鎖定狀態(tài)，打開電磁鐵開關(guān)(11)時，磁鐵桿(27)受到電磁鐵(28)提供的排斥力，并通過內(nèi)接桿(20)(26)在外接桿(7)(8)(9)滑槽內(nèi)的位置移動將力傳遞到波紋管蓋板(16)，電磁鐵(28)提供的排斥力大于彈簧(24)(25)的形變力，放電鉤(1)伸出，彈簧(24)(25)壓縮，波紋管(17)(23)伸長，形成開鎖狀態(tài)，鉤倉圓弧臺(15)與鉤倉(2)是可拆卸式連接，方便對鉤倉內(nèi)的元件更換和維護(hù)，裝有兩個阻放香蕉插頭母頭(5)(40)的電阻倉(4)底部面板是可拆卸的，方便電阻的更換。鉤倉圓弧臺(15)是絕緣體，但直接與電容器電極接觸，也要進(jìn)行邊緣圓角設(shè)計，做到光滑無毛刺。波紋管(17)(23)兩端分別焊接于波紋管蓋板(16)底部和電極板(42)頂部，在電極板(42)頂部增加兩個圓柱型銅鎳合金金屬體，位于波紋管(17)(23)內(nèi)部，金屬體的高度等于波紋管(17)(23)不伸長時的長度，作用是導(dǎo)電和防止波紋管(17)(23)被過于擠壓，為了便于波紋管(17)(23)在伸縮過程中換氣，在金屬體以及電極板(42)中設(shè)計換氣孔(43)。放電鉤(1)是焊接在一個矩形金屬體上，兩者構(gòu)成一體，金屬體和鉤體只能在鉤倉內(nèi)上下一維移動，避免放電鉤(1)旋轉(zhuǎn)帶來的麻煩。如圖3所示，該放電棒的電阻倉(4)內(nèi)有兩個高功率電阻(38)(41)以及電阻倉(4)底端有兩個阻放香蕉插頭母頭(5)(40)，頂部有兩個直放香蕉插頭母頭(14)(36)以及底部有兩個阻放香蕉插頭母頭(5)(40)，可以和接地線(12)上的香蕉插頭公頭(13)構(gòu)成插拔結(jié)構(gòu)，這樣方便切換直放模式和阻放模式。如圖4和圖5所示，該放電棒的外接桿(7)(8)(9)通過螺紋連接，內(nèi)接桿(20)(26)通過螺紋連接，手握接桿(10)包括磁鐵桿(27)、電磁鐵(28)以及電磁鐵開關(guān)(11)，磁鐵桿(27)與內(nèi)接桿(26)通過螺紋連接，手握接桿(10)與外接桿(9)通過螺紋連接，外接桿(7)(8)(9)是中空結(jié)構(gòu)，外接桿(7)(8)(9)外部直徑范圍值為30-35mm，外接桿(7)(8)(9)內(nèi)部孔直徑和內(nèi)接桿(20)(26)外部直徑范圍值為8-10mm，內(nèi)接桿(20)(26)可以在外接桿(7)(8)(9)內(nèi)部滑槽中沿受力方向移動，外接桿(7)(8)(9)和內(nèi)接桿(20)(26)每節(jié)的長度范圍值為300-400mm，外接桿(7)(8)(9)有三節(jié)，內(nèi)接桿(20)(26)有4節(jié)，手握接桿(10)有1節(jié)，因為高功率電阻(38)(41)重量較重，桿體總長度2m左右較適宜，外接桿(7)(8)(9)、內(nèi)接桿(20)(26)和手握接桿(10)均采用玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合物材料，外接桿(7)(8)(9)通過螺紋連接，外接桿(7)(8)(9)的兩端螺紋包括一級陰螺紋(29)、二級陰螺紋(30)、一級公螺紋(34)和二級公螺紋(32)，一級螺紋直徑大于二級螺紋直徑，二級螺紋直徑大于內(nèi)接桿直徑，外接桿之間通過一級螺紋和二級螺紋之間的分別咬合形成外接桿連接點(6)(31)。

如圖7和圖8所示，該放電棒的放電鉤的頭部采用小球結(jié)構(gòu)，鉤體部分采用拋光打磨，避免對高壓電容器放電時引起打火以及拉弧現(xiàn)象。鉤倉圓弧臺(15)是絕緣體，但直接與電容器電極接觸，也要進(jìn)行邊緣圓角設(shè)計，做到光滑無毛刺，鉤倉(2)、電阻倉(4)邊緣也進(jìn)行圓角設(shè)計，避免有毛刺和棱角，引起電容器的拉弧放電，并且絕緣傘裙(3)面也要打磨和增大有效面積，進(jìn)而減弱爬電現(xiàn)象和減小電容器朝人體方向放電的有效截面，香蕉插頭公頭(13)和香蕉插頭母頭(14)(36)(5)(40)一方面是高壓電常用的接口端子，另一方面如果香蕉插頭公頭(13)和香蕉插頭母頭(14)(36)(5)(40)如果發(fā)生接觸不良，香蕉插頭公頭(13)會及時從香蕉插頭母頭(14)(36)(5)(40)內(nèi)部脫落，便于實驗人員及早發(fā)現(xiàn)安全隱患。

本發(fā)明一種實驗室用于電容器放電的鎖式放電棒的使用方法如下：

1：取出所有內(nèi)接桿(20)(26)通過公母螺紋連接，最后將內(nèi)接桿(26)的公螺紋(33)和磁鐵桿(27)的陰螺紋(19)連接，注意連接的時候一定要連接牢固；也不要用力過猛使內(nèi)接桿發(fā)生彎曲。

2：將所有外接桿(7)(8)(9)依次通過一級陰螺紋(29)、二級陰螺紋(30)、一級公螺紋(34)和二級公螺紋(32)連接，最后將三級接桿(9)的一級公螺紋(34)、二級公螺紋(32)與手握接桿(10)的一級陰螺紋(29)、二級陰螺紋(30)相連，注意連接時要用力合適。

3：將連接好的內(nèi)接桿(20)(26)與磁鐵桿(27)一起放入外接桿(7)(8)(9)與手握接桿(10)的內(nèi)部滑槽中，其中磁鐵桿(27)放在靠近手握接桿(10)的一端，并且確定電磁鐵開關(guān)(11)是斷開的。

4：因為鉤倉(2)和電阻倉(4)是一體結(jié)構(gòu)的兩個部分，所以現(xiàn)在通過探頭外接桿(39)的一級公螺紋(34)與一級接桿(7)的一級母螺紋(29)、二級母螺紋(30)依次咬合連接，形成外接桿連接點(6)。

5：將接地線(12)接地，然后把香蕉插頭公頭(13)插入阻放香蕉插頭母頭(5)(40)。實驗操作員帶上高壓橡膠手套，進(jìn)一步打開電磁鐵開關(guān)(11)，使放電鉤(1)從鉤倉(2)彈出,此時處于開鎖狀態(tài)，用放電鉤(1)勾出電容器的電極后，關(guān)閉電磁鐵開關(guān)(11)，此時鉤倉(2)內(nèi)的彈簧(24)(25)給放電鉤(1)回縮的力，導(dǎo)致放電鉤(1)和鉤倉圓弧臺(15)牢牢夾住了電容器電極，這就是鎖定狀態(tài)。當(dāng)電容器電極被本發(fā)明一種實驗室用于電容器放電的鎖式放電棒鎖定后，實驗操作員不必繼續(xù)手持放電棒，而且鎖定后也不用擔(dān)心接觸不良。

6：大概1-5分鐘后，實驗操作員打開電磁鐵開關(guān)(11)，使放電棒解鎖，把放電探頭遠(yuǎn)離電容器電極后，拔掉阻放香蕉插頭母頭(5)(40)上的香蕉插頭公頭(13)，并將香蕉插頭公頭(13)插入直放香蕉插頭母頭(14)(36)中，然后實驗員將鎖式放電棒的放電鉤(1)重新鉤住電容器的電極，然后關(guān)閉電磁鐵開關(guān)(11)，此時放電棒處于鎖定狀態(tài)，直放是對聚集在電容器內(nèi)的小電荷進(jìn)行徹底釋放。

7：使用完畢后，從電容器上取下放電棒。將放電棒分拆為：單節(jié)外接桿(7)(8)(9)、單節(jié)內(nèi)接桿(20)(26)、手握接桿(10)、磁鐵桿(11)、接地系統(tǒng)(12)(13)和探頭(1)(2)(3)(4)，因為單個部件的最長長度不超過50cm，因此所有部件可以分類擺放到工具箱內(nèi)，工具箱放置于實驗室干燥的位置既節(jié)省空間又防止放電棒被擠壓、受潮。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。