Brevet FR2552277A1 — publié le 19850322

La présente invention a pour objet certains perfectionnements dans la construction des paratonnerres, qui, par leurs possibilités d'adaptation et leur simplicité, assurent une meilleure fiabilité dans la capture des décharges électriques atmosphériques à haute tension, en augmentant par conséquent la sécurité des usagers et de leurs installations. Pour comprendre quel est l'état de la technique dans la construction des paratonnerres, on décrira ci-après le mécanisme de formation de ces décharges dans les orages et que les paratonnerres ont pour mission de recueillir. L'expérience confirme que le phénomène de formation des décharges électriques est dû à l'accumulation à l'intérieur du nuage de gouttes d'eau à l'état vaporisé, lesquelles deviennent chargées électriquement. La disposition la plus probable des-charges dans les nuages n'est ni aléatoire, ni désordonnée, car expérimentalement on a démontré que les charges négatives s'accumulent dans la partie inférieure et centrale du nuage, tandis que toute la partie supérieure est positive. Il ressort de tout ce qui précède, qu'un nuage est comme un énorme générateur de charges électrostatiques. La décharge se produit lors de la formation d'un champ électrique 20 dans la couche d'air comprise entre le nuage et la terre La surface inférieure du nuage et celle du terrain immédiat agissent donc comme les armatures d'un immense condensateur dont le diélectrique est la couche d'air précitée, les charges positives y apparaissant par induction électrostatique. De la partie inférieure du nuage, o la concentration des charges négatives est plus forte, les charges partent tout au long de parcours tortueux et ramifiés, accompagnés parfois simultanément d'autres issues; cette propagation des charges négatives du nuage vers la terre est silencieuse et faiblement lumineuse Lorsque les extrémités de l'étincelle approchent du terrain sur lequel se sont formées d'importantes concentrations de charges positives, à partir d'un point de celui-ci, avec une concentration très élevée de charges électriques, part vers le haut une onde analogue de charges positives. La rencontre des charges positives venant du sol avec les charges 35 négatives du nuage à une hauteur de 15 à 50 mètres produit la décharge; cette décharge, d'une intense luminosité, donne lieu au tonnerre et c'est dans ladite décharge que le courant atteint les valeurs les plus élevées pour lesquelles on doit calculer les protections destinées à sauvegarder les édifices, le moyen connu jusqu'à présent à cet effet étant l'installation de paratonnerres du type Franklin, ou bien du genre radioactif, dont les principes de fonctionnement sont du domaine public et forment ce que l'on peut considérer comme l'état de la technique connue. La fabrication des paratonnerres radioactifs a obéi en son temps à la règle d'obtenir que le paratonnerre considéré exerce une action préventive empêchant la formation de décharges électriques atmosphériques, ce que le type Franklin ne peut réaliser Cette action préventive du paratonnerre radioactif s'effectue en provoquant une ionisation artificielle 10 de l'atmosphère supérieure à celle d'une pointe normale de paratonnerre Franklin, afin de neutraliser ainsi les charges électriques du nuage. Cependant, la construction et l'installation des paratonnerres radioactifs présente certains problèmes non seulement au point de vue des textes légaux, mais également de la sécurité, par suite des précautions 15 obligatoires que l'on doit prendre avec les matières radioactives. C'est pourquoi la présente invention visant à améliorer la capture des décharges électriques atmosphériques, incorpore une série de dispositions nouvelles dans sa construction, ce qui la rend beaucoup plus efficace sans les inconvénients précédemment mentionnés. La construction du paratonnerre, dit à action proportionnelle, faisant l'objet des présentes comprend un accélérateur atmosphérique à support diélectrique grâce auquel on accroit énormément la quantité d'électricité que le paratonnerre est capable de disperser dans l'atmosphère, en réalisant de la sorte un effet de préparation électrique qui 25 facilite la capture de la décharge en la conduisant à la terre à l'aide d'un système classique. Le paratonnerre se construit en premier lieu en assemblant mécaniquement et électriquement à une tige pointue classique ou pointe, préférablement en acier inoxydable, un conducteur électrique en cuivre 30 reliant directement à la terre cette pointe qui reste au potentiel positif, ladite pointe étant vissée sur une pièce ou embase sur laquelle sont montés tous les autres éléments; l'embase en question est entourée d'un cylindre en acier inoxydable dont le but, conjointement avec les deux couvercles que l'on monte finalement, est de protéger l'ensemble contre les agents atmosphériques; on met ensuite en place l'accélérateur, lequel est composé d'un déflecteur métallique fait de plusieurs ailettes radiales dans lesquelles on a percé de multiples orifices, ces ailettes étant fixées à l'embase à l'aide de vis reliées électriquement a la pointe centrale, ledit accélérateur restant à un potentiel positif. Ensuite, et là encore suivant une disposition radiale, on incorpore l'accélérateur atmosphérique proprement dit constitué par plusieurs ailettes de matière diél&ctrique fixées à la base par plusieurs vis suivant la disposition radiale précitée, et auxquelles on incorpore des excitateurs réalisés sous la forme de petites pointes solidaires du diélectrique, de telle manière qu'elles viennent se disposer chacune au centre de l'un des orifices pratiqués dans les déflecteurs, la disposition des orifices et des excitateurs étant totalement radiale L'excitateur atmosphérique, ainsi mécaniquement solidaire des ailettes diélectriques, 10 se trouve constamment au potentiel de l'atmosphère environnante, c'est-à-dire, compte tenu de ce qui a été expliqué précédemment, au potentiel négatif. Etant donné qu'aussi bien la pointe principale que les déflecteurs se trouvent au potentiel positif, tandis que les excitateurs sont au 15 potentiel négatif, il s'établit une différence de potentiel qui est d'autant plus forte qu'est plus élevé le gradient du potentiel atmosphérique et par conséquent la probabilité d'apparition de la foudre. Cette différence de potentiel accélère énormément les ions et les électrons qui se trouvent entre les deux ensembles au point de provoquer 20 une ionisation par choc et par conséquent un flux ionique dirigé vers le nuage La caractéristique principale de ce paratonnerre réside donc dans la production d'une ionisation d'autant plus intense qu'est plus probable l'apparition de la foudre, ce qui est précisément ce qu'on peut appeler une action proportionnelle. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig 1 est une vue en élévation d'un dispositif de paratonnerre suivant l'invention. -Fig 2 en est une vue en plan. Fig 3 en est une coupe partielle à grande échelle. Ainsi qu'on peut le voir en fig 1 à 3, pour réaliser le paratonnerre suivant l'invention l'on commence par monter la pointe verticale métallique 10, ou pointe principale, sur l'embase 11 de forme circulaire. Sur cette dernière on dispose le cylindre 20, ouvert aux deux bouts et qui vient l'entourer comme montré On fixe ensuite sur l'embase 11 les ailettes radiales 12 dont chacune comporte une rangée de perforations 13 disposées suivant le même rayon moyen, la fixation s'opérant grâce aux vis 14 On continue en incorporant à l'ensemble précité le dispositif accélérateur constitué par des ailettes radiales 15 en matière diélectrique sur chacune desquelles est montée une rangée de petites pointes 16, ou pointes auxiliaires, centrées par rapport aux perforations 13 et juste engagées dans celles-ci Les ailettes 15 sont fixées par des vis 17 à un disque bloqué dans le cylindre 20 et qu'on peut considérer comme faisant partie de l'embase 11 Les pointes 16 de chaque rangée radiale sont réunies électriquement entre elles par une platine 21 enrobée dans l'ailette 15 correspondante Enfin l'on met en place les deux couvercles supérieur et inférieur 18 qui se fixent aux ailettes 12 et 15 au moyen 10 des vis 19, ces couvercles ayant pour but de protéger les divers éléments à l'encontre des agents atmosphériques. Comme on le comprend grâce à l'originalité de la construction, la préparation électrique est assurée indépendamment du nombre d'ailettes du déflecteur et du diélectrique ainsi que de la longueur, la forme le 15 nombre de celles-ci et des orifices dans les déflecteurs. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. 20 R E V E ND I C A T I O NS 1 Dispositif de paratonnere à tige pointue ou pointe principale, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif atmosphérique à aetion proportionnelle avec support diélectrique visant à remplir une fonction de préparation électrique efficace en excitant énormément la quantité d'électricité de l'atmosphère et en utilisant à cet effet d'une part un accélérateur à ailettes de déflection ( 12) percées d'orifices ( 13) suivant une disposition radiale, et d'autre part des ailettes en 10 matière diélectrique ( 15) sur lesquelles sont fixées de multiples pointes auxiliaires ( 16) centrées sur les orifices ( 13), en créant une différence de potentiel entrela pointe principale ( 10), les déflecteurs ( 12) chargés positivement et les pointes auxiliaires ( 16) chargées négativement, cette différence de potentiel étant d'autant plus forte 15 qu'est plus élevé le gradient de potentiel atmosphérique et plus probable l'apparition de la foudre, et ladite différence de potentiel augmentant le nombre des ions et des électrons qui se trouvent libres entre le pointe principale ( 10), le déflecteur ( 12) et les pointes auxiliaires ( 16), en provoquant ainsi une ionisation par choc et par conséquent, un flux ionique dirigé vers le nuage, d'autant plus intense que l'apparition de la foudre est plus probable. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pour l'établir on commence par visser la pointe principale ( 10) sur l'embase ( 11), on entoure cette dernière d'un cylindre ( 20) ouvert à 25 ses deux extrémités afin de monter ensuite les déflecteurs ( 12) en position radiale, sur les déflecteurs en question on réalise des orifices ( 13), puis on fixe lesdits déflecteurs ( 12) sur l'embase ( 11) au moyen des vis ( 14), on dispose sur cette embase ( 11) les ailettes diélectriques ( 15) pourvues de multiples pointes auxiliaires ( 16) réunies entre elles 30 par une platine ( 21) également disposée radialement, de telle manière que les pointes auxiliaires ( 16) soient centrées dans les orifices ( 13), on bloque les ailettes ( 15) sur l'embase ( 11) grâce aux vis ( 17) et enfin, pour protéger l'ensemble à l'encontre des agents atmosphériques, on met en place les couvercles ( 18) au moyen des vis ( 19). 35