DE3433872A1

DE3433872A1 - Blitzableiter und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE3433872A1
Application number: DE19843433872
Authority: DE
Inventors: Angel Terrassa Barcelona Illa Arnau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-19
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1985-03-28
Also published as: GB8420012D0; GB2146851B; ES526264A0; US4565900A; FR2552277B1; ES8406003A1; GB2146851A; FR2552277A1

Description

Blitzableiter und Verfahren zur Herstellung desselben

Zum Verständnis des Standes der Technik auf dem Gebiet des Blitzableiterbaus wird nachstehend der Mechanismus der Bildung von elektrischen Entladungen bei Gewittern beschrieben, deren Ableitung die Aufgabe der Blitzableiter ist.

Die Erfahrung lehrt, daß. das Phänomen der Bildung uon elektrischen Entladungen auf eine Anhäufung uon li/assertropfen, die elektrisch aufgeladen werden, in gasförmigem Zustand im Inneren einer Wolke zurückzuführen ist. Die wahrscheinlichste Verteilung der elektrischen Aufladungen im Inneren der Wolken ist weder"zufällig noch ungeordnet; experimen-3Q teil wurde uielmehr nachgewiesen, daß sich die negativ/en Ladungen im unteren und mittleren Bereich der Wolke konzentrieren, während der gesamte obere Teil positiv/ aufgeladen ist.

Aus den obigen Ausführungen geht herv/or, daß die Wolke eigentlich einen riesigen, elektrostatische Aufladungen erzeugenden Generator darstellt.

/2

433872

Die Entladung stellt sich ein, sobald sich in der Luftschicht zwischen der Wolke und der Erde ein elektrisches Feld aufbaut; die Unterseite der Wolke und die nächstgelegene Erdoberfläche wirken also wie die Platten eines gigantischen Kondensators, dessen Dielektrikum die erwähnte Luftschicht zwischen der Wolke und der Erdoberfläche ist, auf der, bedingt durch elektrostatische Induktion, sich die positiven Ladungen ansammeln.

Ausgehend von der Unterseite der Wolke mit ihrer größeren Anhäufung negativer Ladungen ist der Weg, den die Ladungen beschreiben, vielfältig gewunden und verzweigt, wobei manchmal gleichzeitig noch andere Ladungsabgänge stattfinden; diese Ausbreitung der negativen Ladungen von der Wolke zur Erde hin geht lautlos unter schwachen Lichterscheinungen vor sich. Sobald sich die Ausläufer des Funkens der Erdoberfläche nähern, auf der sich große Anhäufungen positiver Ladungen gebildet haben, steigt von einem bestimmten Punkt des Geländes mit hochkonzentrierter Aufladung eine entsprechende Strömung positiver Ladungen nach oben auf.

Das Zusammentreffen der vom Boden aufsteigenden positiven Ladungen mit den von der Wolke kommenden negativen Ladungen führt zur Entladung in einer Höhe von 15 bis 50 Metern, wodurch eine intensive Lichterscheinung und Donner hervorgerufen werden. Bei dieser Entladung werden die größten Stromstärken freigesetzt, auf denen basierend die für den Schutz von Gebäuden bestimmten Einrichtungen zu berechnen sind. Die bisher bekannte Art des Gebäudeschutzes ist die

go Anbringung von Blitzableitern vom Typ Franklin oder auch von radioaktiven Blitzableitern, deren Funktionsweise allgemein bekannt ist und den heutigen Stand der Technik auf diesem Gebiet darstellen.

Die Herstellung von radioaktiven Blitzableitern ergab sich seinerzeit aus der Notwendigkeit, dem Blitzableiter eine vorbeugende Funktion im Sinne einer Verhinderung atmosphäri-

scher .elektrischer Entladungen zu verleihen, wozu Einrichtungen vom Typ Franklin nicht in der Lage sind. Die vorbeugende Funktionsweise des radioaktiven Blitzableiters wird durch eine künstliche Erregung der Atmosphäre durch den Ausstoß positiver Ionen provoziert, wobei mehr Ionen abgegeben werden, als die normale Spitze eines Franklin-Blitzableiters verbreiten könnte, um auf diese Weise die elektrischen Aufladungen in der Wolke zu neutralisieren.

Allerdings werfen der Bau und die Anbringung radioaktiver Blitzableiter wegen der verbindlich vorgeschriebenen Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang mit radioaktiven Materialien nicht nur aus gesetzlicher Sicht, sondern auch im Hinblick auf die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen gewisse Probleme auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Blitzableiter einfacher Bauart zu schaffen, der die aufgezeigten Wachteile vermeidet und ein besseres Auffangen atomosphärischer elektrischer Entladungen hoher Spannung ermöglicht und somit für den Anwender und seine zu schützenden Einrichtungen eine größere Sicherheit gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine zusätzliche atmosphärische Vorrichtung mit proportionaler Funktionsweise und dielektrischem Träger zur Herbeiführung einer elektrischen Prävention durch umfangreiche Erregung der atmosphärischen Elektrizität mittels eines Beschleunigers mit Ablenkflügeln oder Deflektoren, ver-QQ sehen mit Bohrungen - all dies in radialer Anordnung - sowie Flügel aus dielektrischem Material, auf denen zahlreiche Stifte befestigt und mittig in den Bohrungen ausgerichtet sind, wodurch ein Potentialunterschied zwischen der Mittelstange und den Ablenkflügeln mit ihrer positiven gg Ladung und den negativ aufgeladenen Stiften entsteht, der umso größer wird, je höher das Gefälle der atmosphärischen Aufladung und damit die Wahrscheinlichkeit der Entstehung eines Blitzes ist, wobei der Potentialunterschied die An-

zahl der zwischen der Mittelstange, den Ablenkflügeln und den Stiften befindlichen Ionen und Elektronen erhöht, u/as eine stoßweise Ionisierung und folglich eine zur Gewitterwolke hin ausgerichtete Ionenströmung hervorruft, die um so intensiv/er ist, je wahrscheinlicher die Entstehung eines Blitzes wird.

Dieser Blitzableiter wird erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß zuerst die Mittelstange mit einer Unterlage uerschraubt und dann diese mit dem oben und unten offenen Zylinder abgedeckt wird, wonach in radialer Anordnung die mit den Bohrungen v/ersehenen Ablenkflügel oder Deflektoren montiert und mit Hilfe von Schrauben auf der Unterlage unbeweglich,befestigt werden, worauf auf der Unterlage die dielektrischen Flügel mit ihren zahlreichen Stiften angebracht werden, die untereinander durch ein Flacheisen verbunden und ebenfalls radial angeordnet sind, so daß die Spitzen der Stifte in den Bohrungen zentriert sind, wobei zur Befestigung der Flügel auf der Unterlage Schrau-^Den dienen, während zum Schutz der gesamten Vorrichtung gegen liiitterungseinflüsse Abdeckungen mit Hilfe von Schrauben angebracht werden.

Die Bauweise des Blitzableiters mit proportionaler Funktionsweise, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, beinhaltet einen dielektrisch getragenen atmosphärischen Beschleuniger, mit dessen Hilfe der Blitzableiter in die Lage versetzt wird, eine wesentlich größere Menge an Elektrizität in der Atmosphäre zu verbreiten. Diese elekng trische Prävention erleichtert das Auffagen der Entladung, die dann mittels eines herkömmlichen Systems zum Erdboden hin abgeleitet wird.

Beim Bau des Blitzableiters wird zuerst eine herkömmliche, „p. spitze, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehende Stange mechanisch und elektrisch mit einem Stromleiter aus Kupfer verbunden, der seinerseits die Stange direkt mit der Erde verbindet, wobei der Stange das positive Potential zufällt.

Die Stange wird mit einem Element bzw. einer Unterlage verschraubt, auf der alle weiteren Elemente montiert sind. Diese Unterlage wird mit einem Zylinder aus rostfreiem Stahl abgedeckt, der zusammen mit den beiden am Schluß anzubringenden Abdeckungen dazu dient, die Apparatur gegen Witterungseinflüsse zu schützen. Hierauf wird der Beschleuniger installiert, der aus einer metallischen, radialen Ablenkvyorrichtung mit mehreren Flügeln (Def lektoren) besteht, in denen zahlreiche Bohrungen angebracht und die mittels Schrauben elektrisch an die Mittelstange angeschlossen sind. Durch diese Bohrungen werden die Flügel mit der.Unterlage verbunden und elektrisch an die Mittelstange angeschlossen, so daß der Beschleuniger ein positives Potential aufweist.

Danach wird - ebenfalls in radialer Anordnung - der eigentliche atmosphärische Beschleuniger angebracht, der ein aus mehreren Flügeln aus dielektrischem Material bestehendes Dielektrikum darstellt, das entsprechend der oben beschriebenen Anordnung durch Schrauben mit der Unterlage verbunden ist und zu dem zahlreiche Erreger in Form kleiner Stifte gehören, die dergestalt mit dem Dielektrikum verbunden sind, daß sie auf den gedachten Mittelpunkt der in den Deflektorflügein vorgenommenen Bohrungen ausgerichtet sind.

Die Anbringung der Bohrungen und der Erreger ist ebenfalls radial.

Da der atmosphärische Erreger auf einem dielektrischen Träger fest angebracht ist, übernimmt er permanent das Poten-QQ tial der ihn umgebenden Atmosphäre; d.h., sein Potential ist angesichts obiger Ausführungen negativ.

Dadurch, daß das Potential der Mittelstange wie auch der Deflektoren positiv und dasjenige der Erreger negativ ist, ge ergibt sich ein Potentialunterschied, der um so größer ist, je mehr das Gefälle des atmosphärischen Potentials anwächst, d.h., je näher der Moment der Entstehung eines Blitzes rückt.

Dieser Potentialunterschied führt zu einer enormen Beschleunigung der zwischen den beiden Einheiten befindlichen Ionen und Elektronen, bis schließlich eine Stoßionisierung und damit eine Ionenströmung zur Wolke hin hervorgerufen ujird. Die prinzipiellen Verbesserungen am Bau und damit die hervorragenden Eigenschaften dieses Blitzableiters bestehen demnach in der Erzeugung einer Ionisierung, die umso intensiver ist, je wahrscheinlicher die Entstehung eines Blitzes wird, weshalb hier von proportionaler Funktionsweise gesprochen wird.

Nachstehend ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Blitzableiters ;

Fig. 2 eine Draufsicht nach Fig.1;
Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 1.

Der Bau des Blitzableiters beginnt mit der Anbringung der Stange 10 auf der Unterlage 11. Danach wird diese mittels des unten offenen Zylinders 20 abgedeckt .und anschließend werden auf der Unterlage 11 die Ablenkflügel oder Deflektoren 12 montiert, die mit radial angeordneten Bohrungen 13 versehen werden und durch Schrauben 14 mit der Unterlage 11 verbunden sind. Daraufhin erfolgt die Anbringung des aus einer entsprechenden Anzahl von Flügeln 15 aus dielektrischem Material bestehenden Beschleunigers, wäh-

gO rend sich auf diesen Flügeln zahlreiche kleine Stifte 16 befinden, die auf den Mittelpunkt der Bohrungen 13 hin ausgerichtet und untereinander durch ein Flacheisen 21 verbunden sind.

gc Wie die Flügel 15, die über Schrauben 17 mit der Unterlage 11 verbunden werden, sind auch diese Stifte radial angeordnet. Schließlich gehören zu der Vorrichtung noch die beiden - oberen und unteren - Abdeckungen 18, die

/7

mittels Schrauben 19 an dem Flügel 12 befestigt werden und zusammen mit dem Zylinder 20 zum Schutz des Mechanismus gegen üJitterungseinflüsse dienen.

Die erfindungsgemäße Bauweise macht es leicht verständlich, daß der Zweck der elektrischen Prävention unabhängig von der Anzahl der Flügel der Ablenkvorrichtung bzw. des Dielektrikums sowie von ihrer Länge, Form und den Bohrungen in den Deflektoren erfüllt wird. 10

Claims

Patentansprüche

1. Blitzableiter, gekennzeichnet durch eine zusätzliche atmosphärische Vorrichtung mit proportionaler Funktionsweise und dielektrischem Träger zur Herbeiführung einer elektrischen Prävention durch umfangreiche Erregung der atmosphärischen Elektrizität mittels eines Beschleunigers mit Ablenkflügeln oder Deflektoren (12), versehen mit Bohrungen (13) - all dies in radialer· Anordnung - sowie Flügel (15) aus dielektrischem Material, auf denen zahlreiche Stifte (16) befestigt und'mittig in den Bohrungen (13) ausgerichtet sind, Wodurch ein Potentialunterschied zwischen der Mittelstange (10) und den Ablenkflügeln (12) mit ihrer positiven Ladung und den negativ aufgeladenen Stiften

(16) entsteht, der umso größer wird, je höher das Gefälle der atmosphärischen Aufladung und damit die Wahrscheinlichkeit der Entstehung eines Blitzes ist, wobei der Potentialunterschied die Anzahl der zwischen der Mittelstange (10), den Ablenkflügeln (12) und den Stiften (16) befindlichen Ionen und Elektronen erhöht, was eine stoßweise Ionisier rung und folglich eine zur Gewitterwolke hin ausgerichtete Ionenströmung hervorruft, die um so intensiver ist, je wahrscheinlicher die Entstehung eines Blitzes wird.

/2

2. Verfahren zur Herstellung eines Blitzableiters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Mittelstange (1O) mit einer Unterlage (11) uerschraubt und dann diese mit dem oben und unten offenen Zylinder (20) abgedeckt wird, wonach in radialer Anordnung die mit den Bohrungen (13) versehenen Ablenkflügel oder Deflektoren (12) montiert und mit Hilfe von Schrauben (14) auf der Unterlage (11) unbeweglich befestigt werden, worauf auf der Unterlage (11) die dielektrischen Flügel (15) mit ihren zahlreichen Stiften

(16) angebracht werden, die untereinander durch ein Flacheisen (21) verbunden und ebenfalls radial angeordnet sind, so daß die Spitzen der Stifte (16) in den Bohrungen (13) zentriert sind, wobei zur Befestigung der Flügel (15) auf der Unterlage (11) Schrauben (17) dienen, während zum Schutz der gesamten Vorrichtung gegen Witterungseinflüsse Abdeckungen (18) mit Hilfe won Schrauben (19) angebracht werden.