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Die
Erfindung betrifft ein Luftionisationsgerät mit einer an eine Wechselspannungsquelle
anschließbaren
Hochspannungsleitung und mit Spitzenelektroden, die kapazitiv an
die Hochspannungsleitung gekoppelt sind zur Erzeugung einer Koronaentladung.
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Luftionisationsgeräte kommen
insbesondere zur Beseitigung elektrostatischer Aufladungen von Gegenständen, insbesondere
von dielektrischen Gegenständen
aus Flachmaterial, beispielsweise Folien, zum Einsatz und sind beispielsweise
aus der
US 3 643 128 sowie
aus der DE-AS 1
224 848 und der
US 3 308 344 bekannt.
Außerdem
können
mittels Luftionisationsgeräten
unipolare elektrische Ladungen auf einen aufzuladenden dielektrischen
Gegenstand aufgebracht werden. Sowohl zur Aufladung eines Gegenstandes
als auch zu dessen Entladung ist es erforderlich, freie Ladungsträger zu erzeugen. Dies
erfolgt mittels der Spitzenelektroden, an die eine Hochspannung
angelegt wird, so daß eine
Koronaentladung zündet
und freie Ladungsträger
gebildet werden. Sind die Spitzenelektroden mit negativer Hochspannung
verbunden, so werden negative Ladungsträger erzeugt, die dann zur Aufladung
oder Entladung zur Verfügung
stehen. Sind die Spitzenelektroden mit einer positiven Hochspannung
verbunden, so werden entsprechend positive Ladungsträger erzeugt.
Die Ladungsträger
können
dann – beispielsweise
mittels einer Luftströmung – auf den
zu entladenden bzw. aufzuladenden Gegenstand gerichtet werden.
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Die
Spitzenelektroden sind üblicherweise entweder
direkt an eine Hochspannung angeschlossen oder aber unter Zwischenschaltung
ohmscher Widerstände
oder Kondensatoren. Eine direkte Ankopplung hat den Vorteil einer
sehr effektiven Ladungserzeugung, sie ist aber mit dem erheblichen Nachteil
einer fehlenden Berührungssicherheit
verbunden. Nachteilig ist außerdem,
daß aufgrund
einer fehlenden Beschränkung
des den Spitzenelektroden zugeführten
Entladungsstroms bei der Ausbildung eines Kurzschlusses an einer
einzelnen Spitzenelektrode das Spannungsversorgungsgerät überlastet wird
und demzufolge die Hochspannung an sämtlichen Spitzenelektroden
zusammenbricht.
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Um
die zum Schutz vor Unfällen
erforderliche Berührungssicherheit
gewährleisten
zu können, können hochspannungsfeste
ohmsche Widerstände zum
Einsatz kommen, mit denen der den Spitzenelektroden zugeführte elektronische
Stromfluß begrenzt
werden kann. Die Strombegrenzung hat außerdem zur Folge, daß bei einem
Kurzschluß an
einer Spitzenelektrode nicht die gesamte Hochspannungsversorgung
zusammenbricht und demzufolge auch bei einer Funkenbildung an einer
Spitzenelektrode die restlichen Spitzenelektroden mit Hochspannung
versorgt werden können.
Der Einsatz hochspannungsfester Widerstände ist allerdings mit ganz erheblichen
Kosten verbunden.
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Alternativ
zum Einsatz hochspannungsfester ohmscher Widerstände ist es bekannt, die Spitzenelektroden
kapazitiv an eine Wechselhochspannung anzukoppeln, so daß durch
geeignete Dimensionierung der zum Einsatz kommenden Kondensatoren der
den Spitzenelektroden zuge führte
Entladestrom begrenzt werden kann, ohne daß zusätzliche ohmsche Widerstände erforderlich
sind. Die Verwendung von Kondensatoren macht zwingend den Einsatz
einer Wechselhochspannung erforderlich. Hierzu wird in der Zusammenfassung
der japanischen Druckschrift JP 11-251 035 A ein Hochspannungsgenerator
vorgeschlagen, wobei eine Wechselhochspannung zwei Kondensatoren
zugeführt
werden kann, die jeweils über
eine Diode mit einem Gleichspannungspotential verbunden sind, wobei
zwischen den Kondensatoren und den Dioden jeweils eine Wechselspannung
abgegriffen werden kann. Eine der Dioden ist kathodenseitig und
die andere Diode anodenseitig mit dem Gleichspannungspotential verbunden. Die
derart abgegriffenen Spannungen können zur Erzeugung positiver
und negativer Ladungsträger
herangezogen werden, die zeitlich nacheinander erzeugt werden können. Der
hierbei erzielbare Wirkungsgrad zur Entladung eines dielektrischen
Gegenstandes ist allerdings begrenzt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Luftionisationsgerät der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, daß es zur Entladung eines dielektrischen
Gegenstandes einen höheren
Wirkungsgrad aufweist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Luftionisationsgerät der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
Luftionisationsgerät mindestens
zwei Spitzenelektroden umfaßt,
die jeweils über
eine zugeordnete Diode mit einem Gleichspannungspotential und jeweils über einen
zugeordneten Kondensator mit der Hochspannungsleitung verbunden
sind, wobei eine erste Spitzenelektrode an die Kathodenseite der
zugeordneten Diode und die zweite Spitzenelektrode an die Anodenseite
der zugeordneten Diode angeschlossen ist, wobei zwischen den beiden
Spitzenelektroden eine Koronaentladung ausbildbar ist und kontinuierlich
und gleichzeitig positive Ladungsträger an der ersten Spitzenelektrode
und negative Ladungsträger
an der zweiten Spitzenelektrode erzeugbar sind.
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Das
erfindungsgemäße Luftionisationsgerät kann zur
Entladung eines dielektrischen Gegenstandes herangezogen werden.
Hierzu umfaßt
das Luftionisationsgerät
mindestens zwei Spitzenelektroden, die jeweils über eine Diode mit einem Gleichspannungspotential
verbunden sind, wobei die erste Spitzenelektrode an die Kathodenseite
der zugeordneten Diode und die zweite Spitzenelektrode an die Anodenseite
der zugeordneten Diode angeschlossen ist. Eine derartige Ausgestaltung
stellt sicher, daß zur Beseitigung
elektrostatischer Aufladungen von dielektrischen Gegenständen sowohl
positive als auch negative Ladungsträger erzeugt werden können. Da die
erste Spitzenelektrode kathodenseitig an die Diode angeschlossen
ist, ist diese Diode bei Anliegen einer positiven Halbwelle der
Wechselspannung in Sperrrichtung geschaltet, während die mit der zweiten Spitzenelektrode
verbundene Diode aufgrund des anodenseitigen Anschlusses der zweiten
Spitzenelektrode bei Anliegen einer positiven Halbwelle der Wechselspannung
in Durchlaßrichtung
geschaltet ist. Umgekehrt ist bei Anliegen einer negativen Halbwelle
die mit der ersten Spitzenelektrode verbundene Diode in Durchlaßrichtung
und die mit der zweiten Spitzenelektrode verbundene Diode in Sperrrichtung geschaltet.
Dies hat zur Folge, daß nach
Abklingen von Einschwingvorgängen
zwischen den beiden Spitzenelektroden permanent eine Potentialdifferenz wirksam
ist, die im wesentlichen dem Spitze-Spitze-Wert der von der Wechselspannungsquelle
bereitgestellten Wechselhochspannung entspricht. Folglich werden
kontinuierlich und gleichzeitig Ladungsträger mit positiver und negativer
Polarität
erzeugt, so daß das
Luftionisationsgerät
zur Entladung eines Gegenstandes einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
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Da
zwischen den beiden Spitzenelektroden eine im wesentlichen dem Spitze-Spitze-Wert
der bereitgestellten Wechselhochspannung entsprechende Potentialdifferenz
wirkt, kann die Amplitude der zugeführten Wechselspannung wesentlich
geringer gewählt
werden, als dies bei herkömmlichen,
kapazitiv gekoppelten Spitzenelektroden der Fall ist. Dies wiederum
hat eine erhebliche Kosteneinsparung zur Folge, und zwar sowohl
im Hinblick auf die beim Betrieb des Luftionisationsgerätes zum
Einsatz kommende Wechselspannungsquelle, als auch im Hinblick auf die
Spannungsfestigkeit der Bauteile des Luftionisationsgerätes selbst.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn das Luftionisationsgerät mindestens
eine dritte Spitzenelektrode aufweist, die nicht mit einem Gleichspannungspotential
gekoppelt ist. Es hat sich gezeigt, daß durch eine Kombination von
kapazitiv gekoppelten Spitzenelektroden mit und ohne zusätzlicher
Gleichspannungskopplung auch elektrostatische Restaufladungen von
dielektrischen Gegenständen
reduziert werden können.
Derartige Restaufladungen, sogenannte Überkompensationen, können aufgrund
der unterschiedlichen Beweglichkeiten negativer und positiver Ladungsträger und
der unterschiedlichen positiven und negativen Koronaeinsatzspannungen
bei üblichen
Luftionisationsgeräten
kaum vermieden werden.
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Als
Gleichspannungspotential kommt vorzugsweise Erdpotential zum Einsatz.
Alternativ kann der Einsatz eines einstellbaren, insbesondere eines regelbaren
Gleichspannungspotentials vorgesehen sein. Durch Verändern des
Gleichspannungspotentiales kann das Mengenverhältnis der erzeugten positiven
und negativen Ladungsträger
beeinflußt
und dadurch auf eine eventuelle Überkompensation
Einfluß genommen
werden.
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Von
Vorteil ist es, wenn die mit den Spitzenelektroden verbundenen Dioden
in Reihe zu einem Strombegrenzungselement, beispielsweise einem ohmschen
Widerstand, geschaltet sind, da dadurch der über die Dioden in Durchlaßrichtung
fließende Strom
zur Vermeidung einer Beschädigung
der Dioden begrenzt werden kann.
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Um
den Zustand der Spitzenelektroden überwachen und Aussagen bezüglich der
an den Spitzenelektroden ausgekoppelten Ladungen treffen zu können, ist
es von Vorteil, wenn die mit den Spitzenelektroden verbundenen Dioden
mit einer Meßeinheit
zur Bestimmung des über
die Dioden fließenden
Stromes verbunden sind. So kann beispielsweise vorgesehen sein,
daß der
Diodenstrom unmittelbar mittels eines Strommessers erfaßt wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß der über das Strombegrenzungselement
sich ausbildende Spannungsabfall erfaßt wird.
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Um
elektrostatische Aufladungen ausgedehnter Gegenstände, beispielsweise
breiter Folien, zu beseitigen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn
das Luftionisationsgerät
zumindest zwei Reihen von Spitzenelektroden umfaßt, wobei die erste Reihe Spitzenelektroden
aufweist, die kathodenseitig an eine Diode angeschlossen sind, und
die zweite Reihe Spitzenelektroden aufweist, die anodenseitig an
eine Diode angeschlossen sind. Über
die Dioden sind die Spitzenelektroden jeweils mit einem Gleichspannungspotential
verbunden.
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Günstig ist
es, wenn zwischen der ersten und der zweiten Reihe von Spitzenelektroden
eine dritte Spitzenelektrodenreihe angeordnet ist, wobei diese Spitzenelektroden
nicht mit einem Gleichspannungspotential, vorzugsweise Erdpotential,
gekoppelt sind. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, daß sämtliche
Spitzenelektroden der ersten Reihe jeweils an die Kathode einer
Diode und die Spitzenelektroden der zweiten Reihe jeweils an die
Anode einer Diode angeschlossen sind zur Verbindung mit einem Gleichspannungspotential,
und daß zwischen
der ersten und der zweiten Reihe Spitzenelektroden angeordnet sind,
die keine Gleichspannungskopplung aufweisen.
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Alternativ
und/oder ergänzend
kann vorgesehen sein, daß das
Luftionisationsgerät
zumindest eine Reihe von Spitzenelektroden aufweist, bei der über eine
Diode an ein Gleichspannungspotential angeschlossene Spitzenelektroden
und nicht mit einem Gleichspannungspotential gekoppelte Spitzenelektroden
hintereinander angeordnet sind. Hierbei ist es günstig, wenn sich über eine
Diode an ein Gleichspannungspotential angeschlossene Spitzenelektroden
und nicht mit einem Gleichspannungspotential gekoppelte Spitzenelektroden
alternierend abwechseln.
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Als
vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn zwischen zwei über eine
Diode mit einem Gleichspannungspotential gekoppelte Spitzenelektroden jeweils
eine nicht mit dem Gleichspannungspotential gekoppelte Spitzenelektrode
angeordnet ist. Die eine Gleichspannungskopplung aufweisenden Spitzenelektroden
wiederum können
alternierend an die Kathode bzw. die Anode einer Diode angeschlossen sein.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes ist
vorgesehen, daß das
Luftionisationsgerät
mindestens zwei Reihen von Spitzenelektroden umfaßt, wobei
in einer ersten Reihe kathodenseitig an eine Diode und über die
Diode an ein Gleichspannungspotential angeschlossene Spitzenelektroden
und nicht mit einem Gleichspannungspotential gekoppelte Spitzenelektroden
alternierend hintereinander angeordnet sind, wobei in der zweiten
Reihe anodenseitig an eine Diode und über die Diode an ein Gleichspannungspotential
angeschlossene Spitzenelektroden und nicht mit einem Gleichspannungspotential
gekoppelte Spitzenelektroden alternierend hintereinander angeordnet
sind.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine erste Ausführungsform
einer prinzipiellen Schaltanordnung der Spitzenelektroden eines
erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes zur Entladung
eines dielektrischen Gegenstandes;
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2:
eine Darstellung des zeitlichen Verlaufes der sich an den Spitzenelektroden
gemäß der Schaltanordnung
von 1 ausbildenden Potentialverhältnisse;
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3:
eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Schaltanordnung
der Spitzenelektroden eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes;
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4:
eine teilweise aufgetrennte Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
eines Luftionisationsgerätes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5:
eine Schnittdarstellung längs
der Linie 5-5 in 4;
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6:
eine perspektivische Darstellung des Luftionisationsgerätes gemäß 4;
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7:
eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes;
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8:
eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes;
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9:
eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes und
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10:
eine Draufsicht auf eine fünfte
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes;
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1 zeigt
in schematischer Darstellung am Beispiel von zwei mit den Bezugszeichen 10 bzw. 12 belegten
Spitzenelektroden die Verschaltung der Spitzenelektroden eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes mit
einer Wechselhochspannungsquelle 14. Die beiden Spitzenelektroden 10 und 12 sind
jeweils über
einen Kondensator 16 bzw. 18 kapazitiv an eine
Hochspannungsleitung 20 gekoppelt, die an einen Hochspannungsanschluß 22 der
Wechselhochspannungsquelle 14 angeschlossen ist. Über die
Hochspannungsleitung 20 und die Kondensatoren 16 und 18 kann
somit den Spitzenelektroden 10 und 12 eine Wechselhochspannung
zugeführt
werden.
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An
die Spitzenelektroden 10 und 12 ist zusätzlich jeweils
eine Diode 24 bzw. 26 angeschlossen, die im dargestellten
Ausführungsbeispiel über eine
gemeinsame Masseleitung 28 mit einem geerdeten Masseanschluß 30 der
Wechselhochspannungsquelle 14 verbunden sind. Alternativ
könnte vorgesehen
sein, die Dioden 24 und 26 an eine einstellbare,
vorzugsweise regelbare, Gleichspannungsquelle anzuschließen, so
daß durch
Verändern des
Gleichspannungspotentials das Mengenverhältnis der positiven und negativen
Ladungsträger
beeinflußt
werden kann.
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Die
beiden Dioden 24 und 26 sind entgegengesetzt zueinander
dergestalt verschaltet, daß die Spitzenelektrode 10 an
die Kathode 32 der Diode 24 angeschlossen ist,
deren Anode 34 mit der Masseleitung 30 verbunden
ist, während
die Spitzenelektrode 12 an die Anode 36 der Diode 26 angeschlossen
ist, deren Kathode 38 mit der Masseleitung 28 in
Verbindung steht.
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Der
zeitliche Verlauf der sich an den Spitzenelektroden 10 und 12 ausbildenden
Potentialverhältnisse
ist in 2 idealisiert dargestellt, wobei Leckströme und Koronaströme zur Erzielung
einer besseren Übersichtlichkeit
nicht berücksichtigt
wurden.
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Aufgrund
der Kopplung der Spitzenelektrode 10 über die bei Anliegen einer
positiven Halbwelle in Sperrrichtung geschaltete Diode 24 mit
Massepotential verschiebt sich im eingeschwungenen Zustand die an
der Spitzenelektrode 10 wirksame Hochspannung zu positiven
Werten, während
die an der Spitzenelektrode 12 wirksame Spannung aufgrund
der entgegengesetzt zur Diode 24 verschalteten Diode 26 zu
negativen Werten verschoben wird. Der Verlauf der an der Spitzenelektrode 10 wirksamen
Spannung ist in 2 mit U1 bezeichnet,
der Verlauf der an der Spitzenelektrode 12 wirksamen Spannung
ist mit U2 bezeichnet.
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Die
von der Wechselhochspannungsquelle 14 bereitgestellte Wechselhochspannung
ist mit Uq bezeichnet. Die Wechselhochspannung Uq weist im dargestellten
Ausführungsbeispiel
einen Amplitudenwert UA von etwa 10 kV auf,
der entsprechende Spitze-Spitze-Wert USS beträgt etwa
20 kV.
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Da
die an der Spitzenelektrode 10 wirksame Spannung U1 zu positiven Werten und die an der Spitzenelektrode 12 wirksame
Spannung U2 im eingeschwungenen Zustand
zu negativen Werten verschoben wird, bildet sich zwischen den beiden
Spitzenelektroden 10 und 12 eine zeitunabhängige Potentialdifferenz ΔU aus, deren
Wert praktisch dem Spitze-Spitze-Wert USS entspricht.
Es hat sich gezeigt, daß mittels
der Schaltanordnung gemäß 1 kontinuierlich
und gleichzeitig freie positive und negative Ladungsträger jeweils
an der auf positiverem bzw. negativerem Potential liegenden Spitzenelektrode 10 bzw. 12 durch
Ausbilden einer Koronaentladung erzeugt werden, sofern die Potentialdifferenz ΔU zwischen
den Spitzenelektroden 10 und 12 die Koronaeinsatzspannung übersteigt.
Eine geerdete Gegenelektrode ist nicht erforderlich. Da die Potentialdifferenz ΔU im wesentlichen
dem Spitze-Spitze-Wert USS der Wechselhochspannung
Uq entspricht, kann die Amplitude UA geringer
gewählt
werden als die Koronaeinsatzspannung.
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Aus 2 wird
deutlich, daß trotz
Anschluß der
Spitzenelektroden 10 und 12 an eine Wechselspannung
aufgrund der zeitunabhängigen
Potentialdifferenz ΔU
eine permanente Koronaentladung aufrechterhalten wird. Der von der
Wechselhochspannungsquelle 14 über die Hochspan nungsleitung 20 den
Spitzenelektroden 10 und 12 bereitgestellte Entladestrom
ist aufgrund des Einsatzes der Kondensatoren 16 und 18 begrenzt,
und über
die Gleichspannungskopplung der Spitzenelektroden 10 und 12 mittels
der Dioden 24 und 26 wird eine passive Entladewirkung
bei hoch aufgeladenen dielektrischen Gegenständen sichergestellt, da überschüssige Ladungen über die
Dioden in Durchlaßrichtung
abgeführt werden
können.
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In 3 ist
eine alternative Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung dargestellt,
wobei für
identische Bauteile dieselben Bezugszeichen wie in 1 verwendet
werden. Zusätzlich
zu den Spitzenelektroden 10 und 12 kommt bei der
in 3 dargestellten Schaltanordnung eine Spitzenelektrode 40 zum
Einsatz, die über
einen Kondensator 42 mit der Hochspannungsleitung 20 gekoppelt
ist, die aber keine zusätzliche
Gleichspannungskopplung über
eine Diode aufweist.
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Die
Spitzenelektrode 10 ist wiederum mit der Kathode der Diode 24 verbunden,
während
die Spitzenelektrode 12 mit der Anode der Diode 26 in
Verbindung steht. In Reihe zu den Dioden 24 und 26 ist in
die Masseleitung 30 ein ohmscher Widerstand 50 geschaltet.
Während
die Spitzenelektroden 10 und 12 über die
zugeordneten Dioden 24 bzw. 26 mit Massepotential
gekoppelt sind, ist eine derartige Gleichspannungskopplung für die Spitzenelektrode 40 nicht
vorgesehen. Dies hat zur Folge, daß lediglich von den Spitzenelektroden 10 und 12 über die
Dioden 24 bzw. 26 Ladungen abgeführt werden
können.
Hierbei wirkt der ohmsche Widerstand 50 als Strombegrenzungselement,
mit dessen Hilfe der Durchlaßstrom
der Dioden 24 und 26 zur Vermeidung einer Beschädigung beschränkt wird.
Der sich ausbildende Spannungsabfall am ohmschen Widerstand 50 kann
gemessen werden. Dies gibt die Möglichkeit Aussagen
zu treffen über
den Zustand der Spitzenelektroden und die über die Spitzenelektroden ausgekoppelten
Ladungen.
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Auch
bei der in 3 dargestellten Schaltanordnung
stellt sich zwischen den Spitzenelektroden 10 und 12 eine
in ihrem Betrag zeitunabhängige
Potentialdifferenz ΔU
ein, und zusätzlich
liegt an der kapazitiv mit der Hochspannungsleitung 20 gekoppelten
Spitzenelektrode 40 die von der Wechselhochspannungsquelle 14 bereitgestellte
Hochspannung Uq an. Es hat sich gezeigt, daß durch den kombinierten Einsatz
der gleichspannungsgekoppelten Spitzenelektroden 10 und 12 und
der zusätzlichen
Spitzenelektrode 40, die keine Gleichspannungskopplung über eine
Diode aufweist, eine Überkompensation,
d. h. eine Restaufladung dielektrischer Gegenstände, stark reduziert werden
kann, wie sie häufig
aufgrund der unterschiedlichen Beweglichkeit der positiven und negativen
Ladungsträger
und der unterschiedlichen Koronaeinsatzspannungen für positive
und negative Ladungsträger
auftritt.
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Eine
erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes mit
einer Schaltanordnung der Spitzenelektroden gemäß 1 ist in
den 4 bis 6 schematisch dargestellt und
insgesamt mit dem Bezugszeichen 60 belegt.
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Das
Luftionisationsgerät 60 umfaßt einen Isolierkörper 62,
der als im wesentlichen U-förmige Profilschiene
aus einem dielektrischen Kunststoffmaterial gefertigt ist und zwei
parallel zueinander ausgerichtete Schenkel 63, 64 aufweist,
die über
ein Querstück 65 einstückig miteinander
verbunden sind und zwischen sich eine sich über die gesamte Länge des Isolierkörpers 62 erstreckende
Aufnahme 66 ausbilden.
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Der
Isolierkörper 62 trägt auf seiner
der Aufnahme 66 abgewandten Stirnseite 67 eine
Nut 68, die eine Spitzenelektrodenanordnung 70 aufnimmt. Letztere
wird von einer Vielzahl von in einer Reihe entlang des Isolierkörpers 62 ausgerichteten
Spitzenelektroden 71 und 72 gebildet, die alternierend
hintereinander angeordnet sind.
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Innerhalb
der Aufnahme 66 sind – jeweils
einer Spitzenelektrode 71 bzw. 72 zugeordnet – drei in Längsrichtung
aneinander anliegende und elektrisch miteinander verbundene Schraubenfedern 74, 75, 76 angeordnet,
wobei ein Federende der unmittelbar dem Querstück 65 benachbart angeordneten Schraubenfeder 76 radial
absteht, einen in das Querstück 65 eingeformten
Durchlaß durchsetzt
und in die Nut 68 eintaucht. Dieses Federende bildet eine
Spitzenelektrode 71 oder 72. Ein Federende der
im Abstand zum Querstück 65 angeordneten
Schraubenfeder 75 steht radial in die den Spitzenelektroden 71, 72 abgewandte
Richtung ab und ist an eine Diode 77 bzw. 78 angeschlossen,
die ihrerseits an eine innerhalb der Aufnahme 66 parallel
zur Nut 68 verlaufende Masseleitung 80 angeschlossen
ist. Die der Spitzenelektrode 71 zugeordnete Diode 77 ist
hierbei anodenseitig an die Schraubenfeder 75 angeschlossen, während die
der Spitzenelektrode 72 zugeordnete Diode 78 kathodenseitig
mit der Schraubenfeder 75 in Verbindung steht. Die Kathodenseiten
der Dioden 77 und 78 sind in 4 jeweils
durch eine balkenförmige
Markierung gekennzeichnet.
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Die
Schraubenfedern 74, 75 und 76 umgeben
eine in der Aufnahme 66 schleifenförmig verlaufende Hochspannungsleitung 82,
an die über
eine Zuleitung 84 eine Wechselhochspannung anschließbar ist.
Die Spitzenelektroden 71, 72 sind über die Schraubenfedern 74, 75, 76 kapazitiv
mit der Hochspannungsleitung 72 gekoppelt, denn die Schraubenfedern 74, 75 und 76 bilden
jeweils einen Kondensator, über
den die von der Hochspannungsleitung 72 bereitgestellte
Wechselhochspannung an die Spitzenelektroden 71, 72 übertragen
werden kann. Die Zuleitung 84 umfaßt in üblicher Weise zur Abschirmung
der Hochspannung ein Schirmgeflecht, das mit der Masseleitung 80 verbunden
ist. Dies ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Zur elektrischen
Isolation ist die gesamte Aufnahme 66 mit den Schraubenfedern 74, 75, 76 und
den Dioden 77 und 78 sowie der Hochspannungsleitung 82 und
der Masseleitung 80 mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffmasse,
beispielsweise Polyurethan, ausgegossen.
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Aus
dem voranstehenden wird deutlich, daß die Spitzenelektrodenanordnung 70 eine
Vielzahl von Spitzenelektroden 71 und 72 umfaßt, die
kapazitiv mit der Hochspannungsleitung 82 gekoppelt sind und
die zusätzlich über die
Dioden 77 bzw. 78 mit Massepotential verbunden
sind. Hierbei sind die Spitzenelektroden 71 über die
Schraubenfedern 74, 75, 76 an die Anode
der zugeordneten Diode 77 angeschlossen, während die
Spitzenelektroden 72 über die
Schraubenfedern 74, 75, 76 an die Kathode
der zugeordneten Diode 78 angeschlossen sind. Die Verschaltung
der Spitzenelektroden 71, 72 erfolgt somit entsprechend
der in 1 dargestellten Schaltanordnung.
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Die
alternierende Anordnung von Spitzenelektroden 71, 72,
die an die Anodenseite bzw. die Kathodenseite einer Diode angeschlossen
sind und über
diese mit einem Gleichspannungspotential, im dargestellten Ausführungsbeispiel
mit Massepotential, verbunden sind, wird insbesondere aus 6 deutlich.
Hierbei sind die an die Anodenseite der Diode 77 angeschlossenen
Spitzenelektroden 71 zusätzlich mit a gekennzeichnet,
und die an die Kathodenseite der Diode 78 angeschlossenen
Spitzenelektroden 72 sind mit k gekennzeichnet.
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In 7 ist
eine alternative Ausgestaltung eines Luftionisationsgerätes dargestellt,
das insgesamt mit dem Bezugszeichen 90 belegt ist. Es unterscheidet
sich von dem voranstehend unter Bezugnahme auf die 4, 5 und 6 dargestellten
Luftionisationsgerät 60 lediglich
dadurch, daß zwei
Reihen von Spitzenelektroden nebeneinander angeordnet sind, wobei
die erste Reihe Spitzenelektroden 71 umfaßt, die
an die Anodenseite der zugeordneten Diode 77 angeschlossen
sind, während
die zweite Reihe Spitzenelektroden 72 aufweist, die an
die Kathodenseite der zugeordneten Diode 78 angeschlossen sind.
Im übrigen
ist das Luftionisationsgerät 90 entsprechend
dem Luftionisationsgerät 60 ausgestaltet, so
daß zur
Vermeidung von Wiederholungen auf die voranstehenden Erläuterungen
Bezug genommen wird.
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Wie
bereits erläutert,
ist es zur Vermeidung von Überkompensationen,
d. h. zur Vermeidung von Restaufladungen aufgrund der unterschiedlichen
Beweglichkeiten der positiven und negativen Ladungsträger und
der unterschiedlichen Koronaeinsatzspannungen für positive und nega tive Ladungsträger, von Vorteil,
wenn zusätzlich
zu Spitzenelektroden 71, 72, die mittels einer
Diode an ein Gleichspannungspotential gekoppelt sind, auch Spitzenelektroden
zum Einsatz kommen, die lediglich kapazitiv mit der Hochspannungsleitung 82,
jedoch nicht zusätzlich
an ein Gleichspannungspotential gekoppelt sind. Ein Luftionisationsgerät mit einer
derartigen Verschaltung der Spitzenelektroden ist in 8 dargestellt
und insgesamt mit dem Bezugszeichen 95 belegt. Dieses unterscheidet
sich von dem voranstehend erläuterten Luftionisationsgerät 10 lediglich
dadurch, daß zusätzlich zu
den Spitzenelektroden 71 und 72 auch Spitzenelektroden 96 zum
Einsatz kommen, die nicht mit der Masseleitung 80 verbunden
sind. Im übrigen weist
das Luftionisationsgerät 95 einen
entsprechenden Aufbau auf wie das Luftionisationsgerät 60,
so daß für identische
Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden wie in den 4, 5 und 6.
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Bei
dem in 8 dargestellten Luftionisationsgerät 95 sind
die Spitzenelektroden 71, 72 und 96 jeweils
in einer Reihe im Abstand zueinander angeordnet, wobei die keine
Gleichspannungskopplung aufweisenden Spitzenelektroden 96 zwischen
den jeweils über
eine Diode 77 bzw. 78 mit der Masseleitung 80 verbundenen
Spitzenelektroden 71 und 72 angeordnet sind.
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In 9 ist
eine weitere alternative Ausführungsform
eines Luftionisationsgerätes
dargestellt, das insgesamt mit dem Bezugszeichen 100 belegt ist.
Es unterscheidet sich vom Luftionisationsgerät 95 lediglich dadurch,
daß insgesamt
nur zwei Reihen von Spitzenelektroden zum Einsatz kommen, wobei in
einer ersten Reihe alternierend Spitzenelek troden 71 und 96 und
in der zweiten Reihe alternierend Spitzenelektroden 72 und 96 angeordnet
sind.
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In 10 schließlich ist
ein Luftionisationsgerät 105 dargestellt,
das in entsprechender Ausgestaltung wie das in den 4, 5 und 6 dargestellte
Luftionisationsgerät 60 nur
eine einzige Reihe von Spitzenelektroden umfaßt. Im Gegensatz zum Luftionisationsgerät 60 sind
allerdings zwischen den alternierend angeordneten Spitzenelektroden 71 und 72,
die an ein Gleichspannungspotential gekoppelt sind, jeweils Spitzenelektroden 96 positioniert,
die keine Gleichspannungskopplung aufweisen.
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Die
voranstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschriebenen
Luftionisationsgeräte
kommen zur Entladung eines dielektrischen Gegenstandes zum Einsatz,
wobei kontinuierlich sowohl positive als auch negative Ladungsträger erzeugt werden.
Soll lediglich eine Ladungsträgerart
erzeugt werden zur Aufladung eines Gegenstandes, so kann dazu eine
Reihe von ausschließlich
kathodenseitig oder ausschließlich
anodenseitig an eine Diode angeschlossener Spitzenelektroden 71 bzw. 72 (siehe 8)
an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen werden. Je nach Polung
der zugeordneten Dioden werden dann nur positive oder nur negative Ladungsträger erzeugt,
die auf den aufzuladenden Gegenstand aufgebracht werden können.