DE1114916B

DE1114916B - Electrostatic band generator

Info

Publication number: DE1114916B
Application number: DEH33685A
Authority: DE
Inventors: Lester Earl Wilson Jun
Original assignee: High Voltage Engineering Corp
Current assignee: High Voltage Engineering Corp
Priority date: 1957-07-02
Filing date: 1958-06-30
Publication date: 1961-10-12

Description

Elektrostatischer Bandgenerator Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Generator, insbesondere einen Säulengenerator mit einem bewegten Ladungsträger in Bandform.Electrostatic Band Generator The invention relates to an electrostatic Generator, in particular a column generator with a moving charge carrier in Band shape.

Die bekannten Generatoren dieser Art erzeugen die Hochspannung durch den Transport elektrischer Ladung mit einem Isolierband zu einer Hohlelektrode. Das Band läuft über zwei Trommeln. Eine Trommel liegt an der Hohlelektrode, die andere an Masse. Da die Hohlelektrode und die Walze oder Trommel darin hohes Potential haben, muß ihre mechanische Abstützung, die man in der Regel »Säule« nennt, nicht nur gute Isolationseigenschaften, sondern auch die erforderliche mechanische Festigkeit für den Bandzug über die Walzen haben. Eine gute Säulenkonstruktion ist deshalb notwendigerweise ein Kompromiß zwischen einer in elektrostatischer und mechanischer Beziehung einwandfreien Säule. Bei der Säule treten mechanische Probleme hinsichtlich der Festigkeit und Steifigkeit besonders bei in horizontaler Lage arbeitenden Generatoren auf. Solche horizontal arbeitenden Generatoren benötigt man oft in Verbindung mit Elektronenschleudern oder Beschleunigern, sei es aus Raumgründen oder weil die beschleunigten Partikeln in ein in horizontaler Ebene liegendes Zyklotron eingeschossen werden müssen.The known generators of this type generate the high voltage the transport of electrical charge with an insulating tape to a hollow electrode. The belt runs over two drums. A drum rests on the hollow electrode, which others in bulk. Because the hollow electrode and the roller or drum in it have high potential does not have to have its mechanical support, which is usually called a "column" only good insulation properties, but also the required mechanical strength for the belt tension over the rollers. A good column design is therefore necessarily a compromise between one in electrostatic and mechanical Relationship flawless pillar. The column has mechanical problems the strength and rigidity, especially in the case of generators working in a horizontal position on. Such horizontally working generators are often required in connection with Electron slingshots or accelerators, be it for reasons of space or because they are accelerating Particles are shot into a cyclotron lying in a horizontal plane have to.

Die Erfindung befaßt sich in diesem Zusammenhang mit einer neuen Säulenkonstruktion für elektrostatische Generatoren, bei der sowohl die elektrostatischen als auch die mechanischen Eigenschaften ohne gegenseitige Vernachlässigung zu einem Optimum geführt werden.In this connection, the invention is concerned with a new column construction for electrostatic generators, in which both the electrostatic and the mechanical properties to an optimum without neglecting each other be guided.

Die größten Schwierigkeiten treten, wie schon erwähnt, beim Horizontalgenerator auf. Deshalb wird die Erfindung in Verbindung mit einem solchen Horizontalgenerator erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Generatoren beschränkt, sondern läßt sich auch bei Vertikalgeneratoren verwenden.As already mentioned, the greatest difficulties arise with the horizontal generator on. Therefore, the invention is used in conjunction with such a horizontal generator explained. However, the invention is not limited to such generators, but rather can also be used with vertical generators.

Beim Hochspannungsgenerator mit Horizontalsäule bestehen zwei gewichtige Probleme. Eines davon ist die Beanspruchung der Säulenkonstruktion, das andere die Verlagerung der Hochspannungsklemme infolge der Verbiegung der Säule. Im allgemeinen verlangt der kompakte Aufbau, daß Säule und Beschleunigerrohr dicht nebeneinander angeordnet sind. Bei horizontaler Montage des Beschleunigungsrohrs muß die Säule auch in horizontaler Lage nahezu unnachgiebig befestigt sein. Elektrostatische Generatoren sind nun üblicherweise in einem mit isolierendem Druckgas gefüllten Behälter untergebracht, das eine bestimmte elektrische Spannung über einen schmäleren Zwischenraum isolieren kann als ein fester Isolator. Dies hängt mit dem Spannungsabfall an der Oberfläche eines festen Isolators zusammen. Beschleunigerrohr und Säule müssen deshalb jeweils länger sein als der Mindestabstand zwischen Hochspannungsklemme und Behälter, den das Isoliergas noch isolieren kann. Liegt das Beschleunigerrohr horizontal, dann wird das Behältervolumen durch die horizontale Anordnung der Säule verringert, obwohl eine Vertikalsäule ein Optimum an mechanischer Festigkeit geben würde. Außerdem soll die Säule aus elektrostatischen Gründen nahe am Beschleunigerrohr montiert sein. Dazu montiert man die Säule samt dem Beschleunigerrohr horizontal nach Art eines auskragenden Trägers.In the case of the high-voltage generator with a horizontal column, there are two important ones Problems. One of them is the stress on the column construction, the other is Displacement of the high voltage clamp as a result of the bending of the column. In general The compact structure requires that the column and accelerator tube be close to one another are arranged. If the acceleration tube is installed horizontally, the column must be fastened almost unyieldingly even in a horizontal position. Electrostatic generators are now usually housed in a container filled with insulating compressed gas, that isolate a certain electrical voltage over a narrower gap can act as a solid insulator. This depends on the voltage drop on the surface a solid insulator together. Accelerator tube and column must therefore each longer than the minimum distance between the high-voltage terminal and the container, the the insulating gas can still isolate. If the accelerator pipe is horizontal, then the container volume is reduced by the horizontal arrangement of the column, though a vertical column would give optimum mechanical strength. aside from that the column should be mounted close to the accelerator tube for electrostatic reasons be. To do this, the column and the accelerator tube are mounted horizontally according to Art a cantilevered beam.

Daß man die elektrostatischen Eigenschaften der Säule durch Unterteilung des Gesamtspannungsgefälles mit zahlreichen Äquipotentialebenen bzw. Äquipotentialringen verbessern kann, ist bekannt. Der elektrostatische Bandgenerator zur Erzeugung hoher Gleichspannung mit Einrichtungen zur Potentialsteuerung längs des Transportbandes ist nun gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch einen zellenartigen Aufbau der im wesentlichen zwischen den beiden Laufflächen des Bandes befindlichen frei tragenden Säule derart, daß die Säule durch mindestens zwei Reihen von in der Säulenachse nebeneinander angeordneten Isolierstoffbausteinen gebildet wird, die zur gleichmäßigen Verteilung der längs der Säule auftretenden Biegekräfte durch senkrecht zur Säulenachse sich erstreckende Metallplatten miteinander fest verbunden sind. Verlagerungen und mechanische Spannungen werden außerdem noch durch eine kräftige Federplatte an der Säulenbasis verringert. Darüber hinaus wird die Verlagerung ohne nennenswerte Steigerung der Beanspruchung durch Verstärkung der die Äquipotentialebenen verkörpernden Metallplatten mit Hilfe von Leisten verringert, die die Biegesteifigkeit der Ebenen erhöhen.That you can determine the electrostatic properties of the column by subdividing it of the total voltage gradient with numerous equipotential planes or equipotential rings can improve is known. The electrostatic band generator for generating high DC voltage with devices for potential control along the conveyor belt is now characterized according to the invention by a cell-like structure of cantilevered essentially located between the two running surfaces of the belt Column in such a way that the column is divided by at least two rows of in the column axis juxtaposed insulating blocks is formed, which for uniform Distribution of the bending forces occurring along the column through perpendicular to the column axis extending metal plates are firmly connected to each other. Relocations and mechanical tensions are also reduced by a strong spring plate decreased at the column base. In addition, the relocation will be without significant Increase in the stress by reinforcing those that embody the equipotential planes Metal plates with the help of strips that reduce the flexural rigidity of the levels raise.

Die Leisten dienen außerdem als Stützen für Abstandshalter für das Förderband und Gradientenschienen. Die Säulengestalt ist nicht nur auf eine maximale mechanische Abstützung abgestimmt, sondern ist auch räumlich sehr gedrängt, und die Säule kann leicht zwischen den beiden Bandlaufflächen angeordnet werden. Dadurch wird eine vorteilhafte Ausnutzung des Raumes innerhalb der Säule möglich, deren dem Behälter zugewandte Seite in der Regel zylindrisch sein muß. Außerdem wird der Laufraum des Bandes, der bei den bekannten elektrostatischen Generatoren in der Regel nur toter Raum ist, vorteilhaft ausgenutzt.The strips also serve as supports for spacers for the Conveyor belt and gradient rails. The column shape is not just at a maximum mechanical support, but is also very compact, and the column can easily be placed between the two belt running surfaces. Through this an advantageous use of the space within the column is possible, their the side facing the container must be cylindrical as a rule. In addition, the Running space of the belt, which in the known electrostatic generators in the Usually just dead space is used to advantage.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt , Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Generators, wobei einzelne Teile der besseren Übersicht halber entfernt sind, Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den Generator laut Fig. 1, wobei ebenfalls einzelne Teile zur besseren Übersicht entfernt sind, Fig. 3 eine Seitenansicht der Säule des Generators von Fig. 1, zum Teil im Schnitt, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4, Fig. 6 ein vereinfachtes Schema zu dem horizontal auskragend montierten Generator, bei dem die Säule im wesentlichen ein einziger starr mit der Grundplatte verbundener Arm ist, Fig. 7 ein Schaubild zur Darstellung der Verteilung der Biegemomente in der Säule laut Fig. 6 zu einem bestimmten Zeitpunkt, Fig. 8 ein Schaubild ähnlich der Fig. 6, jedoch mit zwei parallelen und mit Hilfe von Stiften befestigten Stützen und mehreren Äquipotentialebenen entsprechend der Erfindung, Fig. 9 ein Schaubild ähnlich der Fig. 7 zur Darstellung der Biegemomente in der Säule laut Fig. 8 zu einem bestimmten Zeitpunkt, Fig. 10 ein Schaubild ähnlich der Fig. 8 unter Verwendung einer kräftigen Federplatte entsprechend der Erfindung, Fig. 11 ein Schaubild ähnlich der Fig. 9 zur Darstellung der Verteilung der Biegemomente in der Säule der Fig. 10 zu einem bestimmten Zeitpunkt und Fig. 12 ein Kräftediagramm zur Darstellung der Verteilung der gesamten in der Säule laut Fig. 10 wirksamen Kräfte.The invention is described below on the basis of an exemplary embodiment described with drawings. 1 shows a schematic side view of the generator, with individual parts removed for the sake of clarity, FIG. 2 is a schematic plan view of the generator according to FIG. 1, likewise with individual parts are removed for a better overview, Fig. 3 is a side view of the Column of the generator of Fig. 1, partly in section, Fig. 4 is a longitudinal section the line 4-4 of FIG. 3, FIG. 5 shows a section along the line 5-5 of FIG. 4, FIG. 6 shows a simplified diagram of the generator mounted in a horizontally cantilevered manner which the column is essentially a single one rigidly connected to the base plate Arm, Fig. 7 is a diagram showing the distribution of the bending moments in the column according to FIG. 6 at a certain point in time, FIG. 8 is a diagram similar of Fig. 6, but with two parallel supports fastened with the aid of pins and several equipotential planes according to the invention, FIG. 9 is a diagram similar to FIG. 7 to illustrate the bending moments in the column according to FIG. 8 at a certain point in time, FIG. 10 using a graph similar to FIG. 8 a strong spring plate according to the invention, Fig. 11 is a diagram similar 9 to illustrate the distribution of the bending moments in the column of FIG. 10 at a specific point in time; and FIG. 12 is a force diagram for illustration the distribution of the total forces effective in the column according to FIG.

Entsprechend den Fig. 1 und 2 ist die Säule 1 mit ihrem an Masse liegenden Ende mit Hilfe von zwei Stiften 2 auskragend befestigt. Die beiden Stifte 2 sind mit zwei Nasen 3 an der Basis der Säule 1 und mit entsprechenden Öffnungen im Stützrahmen 4 verbunden. Die an Masse liegende und zugleich den Antriebsmotor enthaltende Bandtrommel 5 ist auf den am Stützrahmen 4 mit weiteren Bolzen 6 an einem Paar auf der Grundplatte 8 befestigten Winkeln 7 verbunden. Die als Hohlelektrode ausgebildete Hochspannungselektrode 9 mit der darin untergebrachten Bandtrommel 10 (Umlenkwalze) ist in ähnlicher Weise auf zwei Stütznasen 11 am Hochspannungsende der Säule 1 gelagert. Die ganze Anordnung ist in einem mit der Grundplatte 8 verbolzten und mit unter Druck stehendem Isoliergas gefüllten Behälter 12 untergebracht. Um die Bandtrommeln 5 und 10 läuft ein endloses Band 13. Dieses endlose Band 13 läuft längs der Säule 1, auf der mehrere Aquipotentialringe 14 zur elektrostatischen Abschirmung des Bandes 13 und anderer Apparateteile gelagert sind. Die Äquipotentiahinge 14 stellen außerdem einen mit dem zylindrischen Druckbehälter 12, in dem der ganze Generator untergebracht ist, verträglichen elektrostatischen Zustand her.According to FIGS. 1 and 2, the column 1 is fastened with its end lying on the ground with the aid of two pins 2 in a cantilever manner. The two pins 2 are connected to two lugs 3 on the base of the column 1 and to corresponding openings in the support frame 4. The belt drum 5, which is connected to the ground and at the same time contains the drive motor, is connected to the brackets 7 fastened to the support frame 4 with further bolts 6 on a pair of brackets 7 on the base plate 8 . The high-voltage electrode 9, designed as a hollow electrode, with the belt drum 10 (deflection roller) accommodated therein, is mounted in a similar manner on two support lugs 11 at the high-voltage end of the column 1. The entire arrangement is accommodated in a container 12 bolted to the base plate 8 and filled with insulating gas under pressure. An endless belt 13 runs around the belt drums 5 and 10. This endless belt 13 runs along the column 1 on which several equipotential rings 14 are mounted for electrostatic shielding of the belt 13 and other parts of the apparatus. The equipotential rings 14 also produce an electrostatic state compatible with the cylindrical pressure vessel 12 in which the entire generator is housed.

Laut den Fig. 3, 4 und 5 besteht die Säule 3 abwechselnd aus zahlreichen Bauelementen 15 und dazwischenliegenden Isolierstoffbausteinen 16. Jedes etwa in einer Ebene liegende Bauelement 15 hat in der Regel Rechteckform, wobei die größere Rechteckseite beim Horizontalgenerator senkrecht liegt (Fig. 3 und 4). Alle Bauelemente 15 sind untereinander durch Verkittung mit den in der Regel rechteckförmigen Isolierstoffbausteinen 16 verbunden. Jedes Bauelement 15 besteht im einzelnen aus einer Metallplatte 17, z. B. einer rostfreien, rechteckigen Stahlplatte, die z. B. 2,5 mm dick, etwa 70 cm lang und etwa 7,5 cm breit sein kann. Die Metallplatte 17 ist an ihren beiden Befestigungsflächen für die Bausteine bzw. Isolatoren 16 zur Bildung einer glatten Oberfläche sandgestrahlt. Auf jeder Längskante der Metallplatte 17 ist eine metallische Leiste 18 aufgepreßt, um die Biegefestigkeit der Metallplatte zu erhöhen und so eine etwaige Verlagerung der Hochspannungselektrode 9 zu verringern. Funkenschlitze 19 sollen Überschläge ausgleichen und die Isolatoren 16 schützen. Die Leisten 18 dienen nicht nur zur Erhöhung der Biegefestigkeit der Metallplatten, sondern auch als Träger für Abstandshalter 20 für das Förderband und leitende Gradientenschienen 21, die in Richtung der Säulenachse abwechselnd aufeinanderfolgen. Die Abstandshalter 20 und die Gradientenschienen 21 sind jeweils auf die Leisten 18 aufgeschoben. Die Gradientenschienen 21 sind dem Förderband 13 zwar mit einer flachen metallischen Fläche zugewandt, aber so weit zurückgesetzt, daß sie das Förderband nicht berühren.According to Fig. 3, 4 and 5 3, the pillar alternately from numerous components 15 and intermediate Isolierstoffbausteinen 16. Each approximately in a plane lying device 15 generally has a rectangular shape, the larger side of the rectangle in the horizontal generator is perpendicular (Fig. 3 and 4). All components 15 are connected to one another by cementing with the generally rectangular insulating material modules 16. Each component 15 consists in detail of a metal plate 17, for. B. a stainless, rectangular steel plate, the z. B. 2.5 mm thick, about 70 cm long and about 7.5 cm wide. The metal plate 17 is sandblasted on both of its fastening surfaces for the building blocks or insulators 16 to form a smooth surface. A metal strip 18 is pressed onto each longitudinal edge of the metal plate 17 in order to increase the flexural strength of the metal plate and thus to reduce any displacement of the high-voltage electrode 9. Spark slots 19 are intended to compensate for flashovers and protect the insulators 16. The strips 18 serve not only to increase the flexural strength of the metal plates, but also as supports for spacers 20 for the conveyor belt and conductive gradient rails 21 which alternate in the direction of the column axis. The spacers 20 and the gradient rails 21 are each pushed onto the strips 18. The gradient rails 21 face the conveyor belt 13 with a flat metallic surface, but are set back so far that they do not touch the conveyor belt.

Jeder Bandabstandshalter 20 besteht im einzelnen aus einem Isolierstab 22, z. B. aus Porzellan, und einem Bandabstandsstreifen 23, welche beide miteinander fest verbunden sind. Die Bandabstandshalter 20 isolieren die Bandladung von den Gradientenschienen 21, den Aquipotentialflächen 17 und anderen metallischen Teilen der Säule 1. Each tape spacer 20 consists in detail of an insulating rod 22, e.g. B. made of porcelain, and a tape spacer strip 23, which are both firmly connected to each other. The ribbon spacers 20 isolate the ribbon charge from the gradient rails 21, the equipotential surfaces 17 and other metallic parts of the column 1.

Auf jedem Bauelement 15 ist mit den Endschienen 24, 25 ein Äquipotentialring 14 gelagert. Die untere Endschiene 24 ist länger als die obere Endschiene 25 und trägt den Äquipotentialring 14 an ihren Enden, während die kürzere Oberschiene 25 mit einer auf der Napfscheibe 27 befestigten überwurfmutter 26 den dritten Befestigungspunkt für den Äquipotentialring bildet. Zwischen den Enden der Endschienen 24 und 25 sind Bandabstandshalter 28 und Gradientenschienen 29, ähnlich den bereits beschriebenen Bandabstandshaltern 20 und Gradientenschienen 21, befestigt. Die Bandabstandshalter 28 und Gradientenschienen 29 dienen beide für die Außenseiten der Bandlaufflächen. Dadurch ist das Förderband 12 auf seiner ganzen Länge um die Säule 1 herum mechanisch genau fixiert und elektrisch abgeschirmt. Zur gleichmäßigen Spannungsverteilung längs der Säule 1 sind zwischen der Hochspannungselektrode 9 und Masse eine Reihe von Widerständen 30 jeweils zwischen den kurzen Enden der Schienen 25 des einen Bauelements 15 und den langen Enden der Schienen 24 des benachbarten Säulenstücks 15 vorgesehen. Die über die Säulenlänge auftretenden Kräfte sind insgesamt durch eine kräftige Federplatte 31 verringert, die zwischen den Säulenstützennasen 3 und den Säulenendstücken 32 gehaltert ist.An equipotential ring 14 is mounted on each component 15 with the end rails 24, 25. The bottom rail 24 is longer than the upper end rail 25 and transmits the equipotential ring 14 at their ends, while the shorter upper rail 25 at a fixed on the Napfscheibe 27 coupling nut 26 forms the third attachment point for the equipotential ring. Between the ends of the end rails 24 and 25, tape spacers 28 and gradient rails 29, similar to the tape spacers 20 and gradient rails 21 already described, are fastened. The tape spacers 28 and gradient rails 29 both serve for the outer sides of the tape running surfaces. As a result, the conveyor belt 12 is mechanically precisely fixed and electrically shielded over its entire length around the column 1. For even voltage distribution along the column 1, a series of resistors 30 are provided between the short ends of the rails 25 of one component 15 and the long ends of the rails 24 of the adjacent column section 15 between the high-voltage electrode 9 and ground. The forces occurring over the length of the column are reduced overall by a strong spring plate 31 which is held between the column support lugs 3 and the column end pieces 32.

Die Vorteile der Erfindung bei Benutzung gemeinsam mit einem elektrostatischen Horizontalgenerator werden bei der Erläuterung der Fig. 6 bis 12 noch besser verständlich. Die Fig. 6, 8 und 10 zeigen verschiedene Säulenkonstruktionen für einen auskragend montierten elektrostatischen Bandgenrator. Im Schaubild Fig. 6 ist ein einzelner Arm 33 auf der Grundplatte 34 unlösbar befestigt, z. B. damit verkittet oder zementiert, damit er sich auf der Grundplatte nicht verdrehen kann.The advantages of the invention when used together with an electrostatic Horizontal generators can be better understood in the explanation of FIGS. 6 to 12. Figures 6, 8 and 10 show various column designs for a cantilever mounted electrostatic belt generator. In the diagram Fig. 6 is a single Arm 33 non-detachably attached to the base plate 34, e.g. B. puttied or cemented with it, so that it cannot twist on the base plate.

Die dabei auftretende Verteilung der Biegemomente zeigt das Schaubild Fig. 7. Das Biegemoment wächst nach einer Exponentialfunktion, wobei das größte Biegungsmoment an der Nahtstelle zwischen der Säule 33 und der Grundplatte 34 auftritt. Daß das Biegemoment stärker als linear anwächst, erklärt sich aus der Tatsache, daß bei Verlagerung des Meßpunkts für das Biegemoment gegen die Grundplatte 34 zu nicht nur das Gewicht des an dieser Stelle abgestützten Säulenteils, sondern auch der Abstand von diesem Massenzentrum derart abgestützten Säule linear anwächst. Im Schaubild laut Fig. 7 ist natürlich auch die Gewichtswirkung der Hochspannungselektrode 35 bereits berücksichtigt.The resulting distribution of the bending moments is shown in the diagram Fig. 7. The bending moment increases according to an exponential function, the greatest being Bending moment occurs at the interface between the column 33 and the base plate 34. The fact that the bending moment increases more than linearly is explained by the fact that when moving the measuring point for the bending moment against the base plate 34 to not only the weight of the column part supported at this point, but also the distance from this center of mass thus supported column increases linearly. In the diagram according to FIG. 7, of course, there is also the weight effect of the high-voltage electrode 35 already taken into account.

Bei den Säulen laut der Fig. 8 und 10 kann man das Biegemoment an jeder Stelle als die Summe von zwei Komponenten ansehen. Eine Komponente ist durch das Gewicht von Säule und Hochspannungselektrode bedingt. Ihre Verteilung entspricht der im Schaubild der Fig. 7 gezeigten Kurve. Diese Komponente ist im Schaubild laut der Fig. 9 und 11 durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die andere Komponente liegt in der umgekehrten Richtung und ist durch die Metallplatten 40 bedingt.In the case of the columns according to FIGS. 8 and 10, the bending moment at any point can be viewed as the sum of two components. One component is determined by the weight of the column and the high voltage electrode. Their distribution corresponds to the curve shown in the diagram in FIG. 7. This component is shown in the diagram according to FIGS. 9 and 11 by a dashed line. The other component is in the opposite direction and is due to the metal plates 40 .

In Fig. 8 hat die Säule im wesentlichen die gleiche Masse wie in Fig. 6, besteht aber aus zwei auf der Grundplatte 34 senkrecht dazu nebeneinander mit den Bolzen 38, 39 befestigten Armen 36, 37 und einer Reihe von Metallplatten 40, die untereinander entsprechend der Zeichnung gleich sind. Die Hochspannungselektrode 35 ist mit den beiden Armen 36 und 37 durch die beiden Bolzen 41, 42 verbunden. Laut des Kräftediagramms von Fig. 9 wächst hier das von denMetallplatten 40 (dargestellt durch die gestrichelte Linie) etwa linear von der Hochspannungsklemme gegen das an Masse liegende Ende an. Dadurch kommt es zu der durch die voll ausgezogene Linie dargestellten Biegemomentverteilung. Durch Versteifung der Metallplatten 40 wird die treppenförmige Linie im Linkssinn um ihr rechtes Ende verdreht, wodurch sich die durchgezogene Linie senkt. Die Wirkung der Metallplatten 40 besteht deshalb in der Verminderung der nach rechts wirkenden Biegemomente um einen mit der erhöhten Steifigkeit der Metallplatten 40 erhöhten Betrag. Mit der Verringerung der nach rechts drehenden Biegemomente wachsen jedoch die nach links drehenden Biegemomente. Man erreicht dadurch eine optimale Steifigkeit für die Metallplatten 40 bei Verringerung des maximalen Biegemomentes in der Säule. Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird das Biegemoment am an Masse liegenden Säulenende auf Null verringert, so daß zwei Bolzen 38, 39 die Säule tragen können. In der in Fig. 8 dargestellten Säule wird die Hochspannungselektrode 35 in der Senkrechten so weit verlagert, bis die Metallplatten 40 zur Bereitstellung des erforderlichen entgegengesetzten Biegemoments ausreichend verformt sind. Zur Vermeidung einer übermäßigen Verlagerung der Hochspannungselektrode 35 sollen die Metallplatten 40, wie bereits beschrieben, zusätzlich versteift sein. Dann kommt es unter Umständen aber zu einem zu großen Gegenbiegemoment im Säulenzentrum. Dies läßt sich nach der Erfindung durch eine kräftige Federplatte 43 nahe an der Säulenbasis entsprechend der Fig.10 vermeiden. Die Biegemomentkomponenten und die resultierenden Biegemomente nehmen dann die Verteilung des Schaubilds laut Fig. 11 an. Man könnte nun auf den Gedanken kommen, daß eine optimale Kräfteverteilung eintritt, wenn das höchste im Rechtssinn wirksame Biegemoment nächst der -Säulenbasis dem höchsten im Linkssinn wirksamen Biegemoment im Säulenzentrum gleich ist. Zur Gesamtbeanspruchung der Säule gehören aber nicht nur die mit den Biegemomenten verbundenen Beanspruchungen, sondern auch die unmittelbaren Zug- und Druckkräfte, die an der Säulenbasis nach einer Exponentialfunktion ihren Höchstwert erreichen. Zur Verringerung des Maximums aller in der Säule auftretenden Kräfte soll deshalb das Biegemoment an der Säulenbasis geringer als am Säulenzentrum sein. Diese Überlegung ist im Kräftediagramm der Fig. 12 graphisch dargestellt.In Fig. 8 the column has essentially the same mass as in Fig. 6, but consists of two arms 36, 37 , which are fastened perpendicularly to the base plate 34 next to one another with the bolts 38, 39, and a row of metal plates 40 which correspond to one another are the same as the drawing. The high-voltage electrode 35 is connected to the two arms 36 and 37 by the two bolts 41, 42. According to the force diagram of Fig. 9, that of the metal plates 40 (represented by the dashed line) increases approximately linearly from the high-voltage terminal towards the end connected to ground. This results in the bending moment distribution shown by the solid line. By stiffening the metal plates 40 , the stepped line is rotated in the left direction about its right end, whereby the solid line is lowered. The effect of the metal plates 40 is therefore to reduce the bending moments acting to the right by an amount that increases with the increased rigidity of the metal plates 40. However, as the bending moments turning to the right decrease, so are the bending moments turning to the left. This achieves an optimal rigidity for the metal plates 40 while reducing the maximum bending moment in the column. In a special embodiment of the invention, the bending moment at the grounded end of the column is reduced to zero, so that two bolts 38, 39 can support the column. In the column shown in FIG. 8, the high-voltage electrode 35 is displaced vertically until the metal plates 40 are sufficiently deformed to provide the required opposite bending moment. In order to avoid excessive displacement of the high-voltage electrode 35, the metal plates 40 should, as already described, be additionally stiffened. Then, under certain circumstances, the counterbending moment in the column center is too great. According to the invention, this can be avoided by a strong spring plate 43 close to the column base as shown in FIG. The bending moment components and the resulting bending moments then assume the distribution of the diagram according to FIG. 11. One could now get the idea that an optimal distribution of forces occurs when the highest bending moment effective in the right direction next to the column base is equal to the highest bending moment effective in the left direction in the center of the column. The overall stress on the column includes not only the stresses associated with the bending moments, but also the direct tensile and compressive forces that reach their maximum value at the base of the column according to an exponential function. In order to reduce the maximum of all forces occurring in the column, the bending moment at the column base should therefore be lower than at the column center. This consideration is shown graphically in the force diagram of FIG.

Die Verwendung der Leisten 18 hat in erster Linie die Erhöhung des Flächenträgheitsmoments des horizontalen Querschnitts der Metallplatten 17 über ihre horizontale Längs-Mittelachse zur Folge. Entsprechend Fig. 10 ist deshalb das Trägheitsmoment 1 des darin dargestellten Querschnitts die Summe der Trägheitsmomente der Metallplatte 17 zuzüglich der Trägheitsmomente der Leisten 18. Dann gilt unter der Annahme eines dem in gestrichelten Linien dargestellten Rechtecks entsprechenden Querschnitts der Leisten 18 die Formel Die Verlagerung jeder Metallplatte 17 ist nicht nur dem Elastizitätsmodul E des verwendeten Materials, sondern auch dem Wert 1 indirekt proportional. Wenn die Leisten 18 aus Aluminium und die Metallplatten 17 aus rostfreiem Stahl bestehen, dann ist der Versteifungsgewinn durch die Leisten 18 zwar nicht so groß, wie sich durch die Gleichung (1) ergibt. Das geringe Gewicht des Aluminiums läßt eine solche Versteifung aber ratsamer als mit schwereren Stoffen erscheinen.The use of the strips 18 primarily results in an increase in the geometrical moment of inertia of the horizontal cross section of the metal plates 17 over their horizontal longitudinal center axis. According to FIG. 10, the moment of inertia 1 of the cross section shown therein is therefore the sum of the moments of inertia of the metal plate 17 plus the moments of inertia of the strips 18. Then, assuming a cross section of the strips 18 corresponding to the rectangle shown in dashed lines, the formula applies The displacement of each metal plate 17 is not only indirectly proportional to the modulus of elasticity E of the material used, but also to the value 1. If the strips 18 are made of aluminum and the metal plates 17 are made of stainless steel, then the gain in reinforcement through the strips 18 is not as great as results from equation (1). The low weight of aluminum makes such a stiffening appear more advisable than with heavier fabrics.

Die obige Erläuterung behandelt nur ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung. Statt in einem elektrostatischen Horizontalgenerator kann man die Erfindung natürlich ebensogut bei Generatoren mit vertikalen Säulen verwenden. Obwohl die infolge auskragender Konstruktion auftretenden Probleme beim Vertikalgenerator nicht bestehen, ist der geschlossene und räumlich gedrängte Säulenaufbau gemäß der Erfindung auch beim Vertikalgenerator von Vorteil.The above explanation only deals with a specific embodiment the invention. Instead of using an electrostatic horizontal generator, you can use the The invention can of course also be used with generators with vertical columns. Even though the problems associated with the vertical generator as a result of the cantilevered construction does not exist is the closed one and spatially packed column structure according to the invention also advantageous for the vertical generator.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrostatic belt generator for generating high DC voltages with devices for potential control along the charge transport belt, characterized by a cell-like structure of the cantilever column located essentially between the two running surfaces of the belt (13) such that the column is supported by at least two rows of in The column axis is formed side by side insulating blocks (16) which are firmly connected to each other for even distribution of the bending forces occurring along the column by perpendicular to the column axis extending metal plates (17).

2. Generator according to claim 1, characterized in that the supports or arms (32) of the column made of insulating material blocks (16) and metal plates (17) embedded in between extend parallel to one another and preferably in the horizontal direction and at their free end the high-voltage electrode (9 ) with built-in belt drum (10) .

3. Generator according to claim 1 and 2, characterized in that that the base plate (8) closest to the plate (43) compared to the rest Plates (17) is carried out reinforced.

4. Generator according to claim 1 to 3, characterized characterized in that each metal plate (17) with one in the same equipotential plane lying equipotential ring (14) and with the charge conveyor belt (13) each to both Sides surrounding spacers (18) and with end rails (24, 25) for the spacers (18) is mechanically connected.

5. Generator according to claim 1 to 4, characterized in that the metal plates (17) made of stainless steel and the end rails (24, 25) made of aluminum are embedded between the insulating blocks (16) by cementing. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1011972; U.S. Patent No. 2,252,668.