DE10157524B4 - Luftionisationsgerät - Google Patents

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T23/00Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere

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  • Elimination Of Static Electricity (AREA)

Abstract

Luftionisationsgerät mit einer an eine Wechselspannungsquelle anschließbaren Hochspannungsleitung und mit Spitzenelektroden, die kapazitiv an die Hochspannungsleitung gekoppelt sind, zur Erzeugung einer Koronaentladung, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftionisationsgerät (60, 90, 95, 100, 105) mindestens zwei Spitzenelektroden (10, 12, 71, 72) umfaßt, die jeweils über eine Diode (24, 26, 77, 78) mit einem Gleichspannungspotential und jeweils über einen zugeordneten Kondensator (16, 18) mit der Hochspannungsleitung (20) verbunden sind, wobei die erste Spitzenelektrode (10, 72) an die Kathodenseite (32) der zugeordneten Diode (24, 78) und die zweite Spitzenelektrode (12, 71) an die Anodenseite (36) der zugeordneten Diode (26, 77) angeschlossen ist, wobei zwischen den beiden Spitzenelektroden (10, 12, 77, 78) eine Koronaentladung ausbildbar ist und kontinuierlich und gleichzeitig positive Ladungsträger an der ersten Spitzenelektrode (10, 71) und negative Ladungsträger der zweiten Spitzenelektrode (12, 72) erzeugbar sind.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
  • 1: eine erste Ausführungsform einer prinzipiellen Schaltanordnung der Spitzenelektroden eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes zur Entladung eines dielektrischen Gegenstandes;
  • 2: eine Darstellung des zeitlichen Verlaufes der sich an den Spitzenelektroden gemäß der Schaltanordnung von 1 ausbildenden Potentialverhältnisse;
  • 3: eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Schaltanordnung der Spitzenelektroden eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes;
  • 4: eine teilweise aufgetrennte Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Luftionisationsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5: eine Schnittdarstellung längs der Linie 5-5 in 4;
  • 6: eine perspektivische Darstellung des Luftionisationsgerätes gemäß 4;
  • 7: eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes;
  • 8: eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes;
  • 9: eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes und
  • 10: eine Draufsicht auf eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftionisationsgerätes;
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (9)

  1. Luftionisationsgerät mit einer an eine Wechselspannungsquelle anschließbaren Hochspannungsleitung und mit Spitzenelektroden, die kapazitiv an die Hochspannungsleitung gekoppelt sind, zur Erzeugung einer Koronaentladung, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftionisationsgerät (60, 90, 95, 100, 105) mindestens zwei Spitzenelektroden (10, 12, 71, 72) umfaßt, die jeweils über eine Diode (24, 26, 77, 78) mit einem Gleichspannungspotential und jeweils über einen zugeordneten Kondensator (16, 18) mit der Hochspannungsleitung (20) verbunden sind, wobei die erste Spitzenelektrode (10, 72) an die Kathodenseite (32) der zugeordneten Diode (24, 78) und die zweite Spitzenelektrode (12, 71) an die Anodenseite (36) der zugeordneten Diode (26, 77) angeschlossen ist, wobei zwischen den beiden Spitzenelektroden (10, 12, 77, 78) eine Koronaentladung ausbildbar ist und kontinuierlich und gleichzeitig positive Ladungsträger an der ersten Spitzenelektrode (10, 71) und negative Ladungsträger der zweiten Spitzenelektrode (12, 72) erzeugbar sind.
  2. Luftionisationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftionisationsgerät (95, 100, 105) mindestens eine dritte Spitzenelektrode (96) aufweist, die nicht mit einem Gleichspannungspotential gekoppelt ist.
  3. Luftionisationsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an eine Diode (24, 26, 77, 78) angeschlossenen Spitzenelektroden (10, 12, 71, 72) über die zugeordnete Diode (24, 26, 77, 78) mit Erdpotential verbunden sind.
  4. Luftionisationsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Spitzenelektrode (10, 18) verbundenen Dioden (24, 26) in Reihe zu einem Strombegrenzungselement (50) geschaltet sind.
  5. Luftionisationsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftionisationsgerät (90, 95, 100) zumindest zwei Reihen von Spitzenelektroden (71, 72) umfaßt, wobei die erste Reihe Spitzenelektroden (72) aufweist, die kathodenseitig an eine mit Gleichspannungspotential verbundene Diode (78) angeschlossen sind, und die zweite Reihe Spitzenelektroden (71) aufweist, die anodenseitig an eine mit Gleichspannungspotential verbundene Diode (77) angeschlossen sind.
  6. Luftionisationsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten Reihe von Spitzenelektroden (71, 72) eine dritte Reihe von Spitzenelektroden (96) angeordnet ist, die nicht mit einem Gleichspannungspotential gekoppelt sind.
  7. Luftionisationsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftionisationsgerät (90, 100, 105) zumindest eine Reihe von Spitzenelektroden aufweist, wobei über eine Diode (77, 78) an ein Gleichspannungspotential angeschlossene Spitzenelektroden (71, 72) und nicht mit einem Gleichspannungspotential gekoppelte Spitzenelektroden (96) hintereinander angeordnet sind.
  8. Luftionisationsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich über eine Diode (77, 78) an ein Gleichspannungspotential angeschlossene Spitzenelektroden (71, 72) und nicht mit einem Gleichspannungspotential gekoppelte Spitzenelektroden (96) alternierend abwechseln.
  9. Luftionisationsgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftionisationsgerät (100) mindestens zwei Reihen von Spitzenelektroden umfaßt, wobei in einer ersten Reihe kathodenseitig an eine Diode (78) und über die Diode (78) an ein Gleichspannungspotential angeschlossene Spitzenelektroden (72) und nicht mit einem Gleichspannungspotential gekoppelte Spitzenelektroden (96) alternierend hintereinander angeordnet sind, wobei in der zweiten Reihe anodenseitig an eine Diode (77) und über die Diode (77) an ein Gleichspannungspotential angeschlossene Spitzenelektroden (71) und nicht an ein Gleichspannungspotential gekoppelte Spitzenelektroden (96) alternierend hintereinander angeordnet sind.
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