DE2060852C3 - Blitzableiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Blitzableiter mit einer »m Ende zugespitzten Stange und einer in der Nähe ller Stangenspitze angeordneten radioaktiven Strahlungsquelle, die aus einem chemisch inerten, Beta-Strahlen aussendenden Gas besteht.

In der Fachliteratur ist verschiedentlich bezweifelt Worden, daß durch Anordnung einer radioaktiven Strahlungsquelle an einem Blitzableiter die Blitzschutzwirkung mit einem vertretbaren technischen und wirtichaftlichen Aufwand erhöht werden kann. Es wird fcwar nicht bestritten, daß die durch eine radioaktive Strahlungsquelle bewirkte Ionisierung der Luft bzw. die Von radioaktiven Blitzableitern ausgehenden Emistionsströme die Umgebung des Blitzableiters im Prinzip derart beeinflussen können, daß eine gewisse Hinlenkung der Gewitterentladung zum Blitzableiter erfolgen kann. Vielmehr wird von manchen Blitzforschern bestritten, daß dieses Prinzip der Blitzschutzverbesserung in der Praxis realisierbar ist. So wird z. B. in der Zeitschrift »Kosmos«, Heft 9 vom September 1961, S. 390 bis 392 geäußert, daß man für eine merkliche Ver-Besserung des Blitzschutzes eine so große Menge an Radium als radioaktives Material benötigt, daß der Einlatz eines damit ausgestatteten Blitzableiters unwirtschaftlich wird. Es wird dort ausgeführt, daß eine Radioaktivität von 1 mC, die mit vertretbarem Aufwand gerade noch erzielt werden könne, zur Herbeiführung 3er gewünschten Wirkung zu schwach sei. An anderer Stelle (vgl. die Zeitschrift »ETZ-A«, Bd. 83, Heft 5 vom 26. Februar 1962, S. 152 bis 157) wird darauf hingewiesen, daß die von radioaktiven Blitzableitern ausgehenden Emissionsströme zu schwach seien, um die Blitzentladung steuernde Raumladungen zu bilden, und daß tatsächlich wirksame Raumladungen hunderttausendmal stärker sein müßten als die erzielten Raumladungen.

Die in der Fachwelt verbreiteten Vorurteile gegen radioaktive Blitzableiter mögen nicht zuletzt daher rühren, daß die zur Zeit bekannten technischen Ausführungsformen solcher Blitzableiter in der Tat wesentliche Mangel haben. So ist aus der schweizerischen Patentschrift 422 933 ein Blitzableiter mit einer am Ende zugespitzten Stange und mit in der Nähe der Stangenspitze angeordneten radioaktiven Strahlungsquellen bekannt, bei welchem die Strahlungsquellen elektrisch gegenüber der Stange und somit gegenüber der Erde isoliert sind. Diese Isolierung wird für notwendig gehalten, um einen Blitzeinschlag in die Strahlungsquellen und somit deren Zerstörung zu verhindern. Die Strahlungsquellen befinden sich somit auf einem gegenüber Erde unterschiedlichen Potential, so daß zwischen den Strahlungsquellen einerseits und der Stange des Blitzableiters andererseits ein elektrisches Feld vorhanden ist Die von den Strahlungsquellen erzeugten Ionen beeinflussen daher weniger die weitere Umgebung des Blitzableiters, sondern werden vielmehr zum großen Teil dazu »verschwendet«, die Potentialdifferenz zwischen dem Träger der StrahlungsquelJeri und Erde auszugleichen. Nicht zuletzt läßt sich mit dieser Erscheinung die Unwirksamkeit der bekannten mit radioaktiven Strahlungsquellen ausgestatteten Blitzableiter erklären.

Die bisher in Betracht gezogenen Strahlungsquellen für Blitzableiter, beispielsweise Radiumquellen (oder Amercium-241-Quellen wie in der Deutschen Offenlegungsschrift 1 640 142 vorgeschlagen), sind hochgiftig, und ihr Einsatz ist daher sehr gefährlich. Die Gefahr wird dadurch noch vergrößert, daß das radioaktive Material in fester Form vorliegt, und im Falle einer Zerstörung der es umgebenden Schutzhülle bildet es immer noch eine mehr oder weniger kompakte Masse von gefährlicher Radioaktivität

Die Erfindung geht daher aus von einem Blitzableiter der eingangs beschriebenen Art, bei welchem die Strahlungsquelle aus einem chemisch inerten, Beta-Strahlen aussendenden Gas besteht. Im Falle einer Beschädigung einer solchen Strahlungsquelle verflüchtigt sich das radioaktive Gas sofort in der Luft, so daß es nicht mehr in gefährlicher Konzentration vorliegt. Infolge seiner inerten Eigenschaft kann sich das Gas auch nicht biologisch im menschlichen Gewebe festsetzen, so daß die Gefahr einer bleibenden Verseuchung praktisch ausgeschlossen ist. Es ist also ohne Erhöhung der Gefahr möglich, Strahlungsquellen weit stärkerer Radioaktivität vorzusehen, als es mit den bisher in Betracht gezogenen Strahlungsquellen möglich war. Durch diese gefahrlos mögliche Erhöhung der Radioaktivität läßt sich die schwächere ionisierende Wirkung von Beta-Strahlen gegenüber den bei den in Betracht gezogenen Quellen ausgesendeten Alpha-Strahlen mehr als ausgleichen. Hinzu kommt noch, daß Beta-Teilchen eine viel größere Weglänge zurücklegen als Alpha-Teilchen und somit die Luft in größerer Entfernung ionisieren, was die Blitzschutzwirkung erhöht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Ausnutzung dieser Vorteile einer aus einem chemisch inerten, Betra-Strahlung aussendenden Gas bestehenden Strahlungsquelle einen Blitzableiter derart auszubilden, daß die von der Strahlungsquelle bewirkte Ionisierung effektiver als bisher zur Erhöhung des Blitzschutzes ausgenutzt wird, ohne daß die Gefahr von Blitzeinschlägen in die Strahlungsquelle besteht. Bei einem Blitzableiter der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Strahlungsquelle in direktem elektrischen Kontakt mit der Stangenspitze befindet und im Inneren eines mit großen öffnungen ausgestatteten Faradayschen Käfigs

angeordnet ist, der sich in elektrischem Kontakt mit der Stange befindet

Bei dem erfindungsgemäßen Blitzableiter werden wegen des elektrischen Kontakts zwischen der Strahlungsquelle und der Stange die erzeugten Ionen nicht für den Ausgleich der Differenz zwischen dem Potential des Strahlungsquellenträgers und dem Erdnotential »verschwendet«, sondern alle erzeugten Ionen können nutzbringend für den Blitzschutz eingesetzt werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem weiter oben erwähnten bekannten Blitzableiter, bei welchem die Strahlungsqueüen von der Stange elektrisch isoliert waren.

Trotz der fehlenden Isolation zwischen der Strahlungsquelle und der Blitzableiterstange wird bei der Erfindung ein Blitzeinschlag in die Strahlungsquelle verhindert, denn der mit der Stange elektrisch verbundene Faradaysche Käfig kann die Strahlungsquelle schützen. Der Faradaysche Käfig ist mit großen Öffnungen ausgestattet, um einen möglichst geringen Anteil der Nutzstrahlung zu absorbieren.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Faradaysche Käfig durch zwei an der Stange befindliche Kragen und die Kragen verbindende Lamellen gebildet, deren Ebenen radial zur Stangenachse verlaufen, und ist im Raum zwischen den Innenkanten der Lamellen und der Außenwand der Stange nahe jeder Lamelle eine Strahlungsquelle angeordnet, die sich parallel zur Slangenachse zwischen den beiden Kragen erstreckt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand von Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht entlang einer die Achse des Blitzableiters enthaltenden Vertikalebene,

Fig.2 eine Schnittansicht entlang Linie 11-11 in Fig. 1,

F i g. 3 eine Ansicht analog der in F i g. 1, in der nur der Mittelkörper des Blitzableiters dargestellt ist, wobei die Schnittebene der Linie HI-III in Fig.4 entspricht,

F i g. 4 eine Schnittansicht entlang Linie IV-IV in F i g. 3 und

F i g. 5 eine Schnittansicht entlang Linie V-V in F i g. 3.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Nach der Zeichnung umfaßt der Blitzableiter einen Hauptkörper 101, dessen unterer Teil 102 ein Gewinde aufweist und dazu bestimmt ist, in den oberen Teil eines nicht dargestellten Mastes geschraubt 7U werden. Der obere Teil 103 desselben Hauptkörpers 1Oi weist gleichfalls ein Gewinde auf; auf diesen oberen Teil 103 ist eine Spitze 108 geschraubt.

Die Spitze 108, der Hauptkörper 101 und der nicht dargestellte Mast bilden zusammen die Blitzableiter-Auffangstange in der Weise, daß der Hauptkörper als ein Teil der Stange angesehen werden kann.

Der Hauptkörper 101 weist zwischen seinem oberen Teil 103 und seinem Mittelteil einen Kragen 104 und zwischen seinem unteren Teil 102 und seinem Mittelteil einen Kragen 105 auf.

In dem oberen Kragen 104 sind neun Kanäle 106 ausgeführt. Diese Kanäle weisen über ihre gesamte Höhe einen konstanten Durchmesser auf. In dem unteren Kragen 105 sind gleichfalls neun Kanäle 107 ausge- 6<s führt. Die Kanäle 106 und 107 liegen koaxial; es befindet sich somit über jedem Kanal 107 ein Kanal 106. Die Kanäle 107 weisen in ihrem oberen Teil einen Durchmesser etwa gleich dem Durchmesser der Kanäle 1OS auf; in ihrem unteren Teil 117 weisen sie einen größeren Durchmesser auf.

Die Kanäle 107 sind durch Verschlußglieder 115 verschlossen, deren Kopf 116 in dem unteren Teil 117 der Kanäle gelegen ist

Es sind radioaktive Quellen mit Beta-Strahlung vorgesehen. Es sind bevorzugt Kr-85-Quellen; es sind neun an der Zahl vorgesehen entsprechend der Zahl der Kanäle 106 und der Zahl der Kanäle 107. Jede Quelle weist eine Einkapselung bzw. Umhüllung Ul für das Gas auf, die durch eine Hülse i 10, durch einen oberen Stopfen 112 und einen unteren Stopfen 113 begrenzt bzw. bestimmt ist.

Die die Umhüllung für das Gas bildende Hülse UO besteht beispielsweise aus Nickel und weist eine Stärke in der Größenordnung von 25 Mikron auf. Der obere Stopfen 112 und der untere Stopfen 113 bestehen beispielsweise aus nichtrostendem Stahl. Der obere Stopfen 112 ist massiv. Der untere Stopfen 113 umfaßt ein kleines Füllrohr 114, das nach außen vorspringt und von der gleichen Seite geschlossen ist

Auf der Seite der Quelle weist das Verschlußglied 115 einen Hohlraum auf, der dazu bestimmt ist, den vorspringenden Teil des kleinen Füllrohrs 114 aufzunehmen. Eine Feder 118 ist einerseits an dem oberen Stopfen 112 der Quelle und andererseits auf der unteren Fläche einer Unterlegscheibe 109 abgestützt, die zwischen der oberen Fläche des Kragens 104 und der unteren Fläche der Spitze 108 gelegen ist. Nahe den Kanälen 106 und 107 sind Lamellen 119 an die Kragen 104 und 105 geschweißt. Die Lamellen 119 erstrecken sich entlang Ebenen, die die Achse bzw. Mittellinie der Stange, d. h. die Mittellinie des Hauptkörpers 101 und der Spitze 108 enthalten. Jede Ebene einer Lamelle 119 enthält gleichfalls die Mittellinie eines Kanals 106 und eines Kanals 107. Jede Lamelle ist gegen die zylindrische Wand des Kragens 104 und auf die obere ebene Wand des Kragens 105 geschweißt.

Die Kragen 104 und 105 und die Lamellen 119 bilden einen Faradayschen Käfig, der indessen große öffnungen auf Grund der Entfernung zwischen den Lamellen 119 aufweist. Dieser Faradaysche Käfig mit großen öffnungen genügt indessen, um die Quellen, die er umfaßt, gegen direkte Entladungen zu schützen.

Der Hauptkörper 101, die Spitze 108 und die Lamellen 119 sind aus Metall. Die Quellen stehen somit durch ihren Stopfen 112, die Federn 118 und die Unterlegscheibe 109 in direktem elektrischer. Kontakt mit der Blitzableiterauffangstange, zu der der Hauptkörper 101 und die Spitze 108 gehören.

Aus dem vorhergehenden folgt, daß die Quellen in unmittelbarer Nähe zu der Stange liegen, in direktem elektrischen Kontakt mit der letzteren stehen und sich leicht unterhalb des zugespitzten Endes der Stange befinden.

Die Quellen können leicht eingebaut werden; tatsächlich können sie vor der Montage der Unterlegscheibe 109 und der Spitze 108 durch die Kanäle 106 rutschen, bis ihr unterer Stopfen 113 in Berührung mit dem Verschlußglied 115 kommt, das in dem Kragen 105 gelegen ist. Damit der Teil des kleinen Rohrs 114, der vorspringt, bei seiner Einführung in den entsprechenden Hohlraum des Verschlußgliedes 115 nicht beschädigt wird, besteht dieser aus einem weniger harten Material, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial. Vor dem Aufsetzen der Unterlegscheibe 109 und der Spitze 108 auf den Hauptkörper 101 werden die Federn 118 in

die Kanäle 106 über die Stopfen 112 der Quellen eingeführt.

Die Quellen können in direkter Berührung mit der Stange angebracht werden; denn im Fall einer Verflüchtigung einer oder mehrerer Quellen besteht keine Gefahr, da das Krypton, das ein Edelgas ist, sich augenblicklich verdünnt und in keiner Weise kontaminierend werden kann. In der Tat kann es keine chemische Verbindung bilden und sich so auf irgendeinem Körper festsetzen.

Da die Quellen Beta-Strahlen, d. h. eine durchdringende Strahlung, aussenden, ist die Stärke der Hülse relativ unbedeutend, und es ist zur gleichen Zeit eine genügende Strahlung durch einen Wasserfilm gewährleistet, der sich auf der Hülse auf Grund von Regen bildet, der im allgemeinen die Gewitter bzw. Unwetter begleitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Blitzableiter mit einer am Ende zugespitzten Stange und einer in der Nähe der Stangenspitze angeordneten radioaktiven Strahlungsquelle, die am einem chemisch inerten, Beta-Strahlen aussendenden Gas besieht, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strahlungsquelle (111) in direktem elektrischen Kontakt mit der Stangenspitze (108) befindet und im Inneren eines mit großen Öffnungen ausgestatteten Faradayschen Käfigs (104, |05, 119) angeordnet ist, der sich in elektrischem Kontakt mit der Stange (101) befindet

2. Blitzableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet, daß der Faradaysche Käfig durch zwei «n der Stange (101) befindliche Kragen (104, 105) und die Kragen verbindende Lamellen (119) gebildet ist, deren Ebenen radial zur Stangenachse verlaufen, und daß im Raum zwischen den Innenkanten der Lamellen (119) und der Außenwand der Stange (101) nahe jeder Lamelle eine Strahlungsquelle (111) angeordnet ist die sich parallel zur Stangenachse zwischen den beiden Kragen (104, 105) erstreckt