DE1952891A1 - Method and device for indicating gas - Google Patents

Method and device for indicating gas

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Description

Eaton YaIe & Towne Ine., Cleveland, Ohio/USAEaton YaIe & Towne Ine., Cleveland, Ohio / USA

«Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige von Gas""Method and device for displaying gas"

Die Erfindung richtet sich auf eine Gasanzeige, näher "bezeichnet auf Verfahren und Vorrichtungen zur Anzeige der Produkte anfangender bww. schwelender Verbrennung in der Luft.The invention is directed to a gas indicator, referred to in more detail on procedures and devices for displaying the products beginning bww. smoldering burn in the air.

Es gibt viele Orte, an denen es wichtig ist, daß ein etwa entstehendes Feuer zum frühstmöglichen Zeitpunkt angezeigt wird. Jedoch ist das Anfangsstadium eines Feuers schwierig festzustellen, da dies anfangs nur kaum wahrnehmbaren Rauch oder Hitze erzeugen mag. So können lediglich sehr geringe Mengen von gewissen Gasen, wie Z0B. Kohlendioxyd oder Schwefeldioxyd erzeugt werden, und es existieren nur wenige Geräte, welche die Möglichkeit eines Feuers in einem so frühen Stadium anzeigen. Geräte die hierzu in der lage sind, sind sehr kostspielig herzustellen und zu unterhalten und in einigen Fällen sind derartige Geräte sehr gefährlich, da diese radioaktive Materialien verwenden. Soweit bekannt, benutzen die besten Geräte dieser Art sämtlich radioaktives MaterialoThere are many places where it is important that a fire is reported as soon as possible. However, the initial stage of a fire is difficult to determine as it may initially produce barely noticeable smoke or heat. Thus, only very small amounts of certain gases, such as carbon dioxide or Z are 0 sulfur dioxide produced, and there are only a few devices which indicate the possibility of a fire in such an early stage. Devices capable of doing this are very expensive to manufacture and maintain, and in some cases such devices are very dangerous because they use radioactive materials. As far as is known, the best devices of this type all use radioactive material

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&AD& AD

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Gerätes der in Rede stehenden Art, welches in der lage ist, Feuer in einem frühzeitigen Stadium festzustellen, und zwar mit relativ geringem Aufwand und ohne radioaktives Material.The object of the invention is to provide a device of the type in question, which is able to fire in one determine the early stage, with relatively little effort and without radioactive material.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die Prinzipien der Fotoionisation verwendet werden können, um die Gegenwart bestimmter Gase in Mischung mit einem anderen Gas anzuzeigen. So wurde gefunden, daß es möglich ist, eine wirksame Gasanzeige durch Auslösung einer Korona-Entladung zu erhalten. Wenn eine Korona-Entladung in der Atmosphäre stattfindet, kann sehr gut die Anwesenheit geringer Anteile von Rauch oder anderen Produkten einer beginnenden Verbrennung festgestellt werden.The invention is based on the knowledge that the principles of photoionization can be used to create the present certain gases mixed with another gas. It has thus been found that it is possible to provide an effective gas gauge by triggering a corona discharge. If there is a corona discharge in the atmosphere, it may very well the presence of small amounts of smoke or other products of incipient combustion can be detected.

Gemäß der Erfindung wird eine Korona-Entladung in der Luft oder anderem zu untersuchendem Gas gebildet, wobei die Korona-Entladung ein normales Maß an Ionisation bewirkt, wenn das Gas im Normalzustand ist, wobei das Maß der innisation des Gases gemessen wird, um zu bestimmen, wie sich dies zum normalen Maß verhält. Dabei kann durch das Maß der -Ionisation angezeigt werden, ob eine gasförmige Substanz, die von diesem Gas unterschiedlich ist, sich in Mischung mit diesem Gas befindet. According to the invention, a corona discharge is formed in the air or other gas to be examined, wherein the corona discharge causes a normal level of ionization, when the gas in the normal state, wherein the extent of the measured innisation of the gas to determine how this relates to normal measure . It can be displayed by the degree of ionization, if a gaseous substance, which is different from this gas is in a mixture with this gas.

Häher gesagt, kann in der Nähe der Korona-Entladung- eine bestimmte Gasmenge abgegrenzt v/erden, in welcher nur ein geringer Zerfall der Ionisation stattfindet, die durch die liorona-Ent-In fact, in the vicinity of the corona discharge there can be a certain Delimited amount of gas in which only a slight decay of the ionization takes place, which is caused by the liorona

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ladung hervorgerufen worden ist. Daraufhin wird dann die Ionisation dieser bestimmten Gasmenge gemessen. Das Haß der Ionisation weicht dabei entschieden von einem normalen Maß ab, wenn bestimmte Gase oder Bauchbestandteile anwesend sind, wodurch die inzeige von sehr geringen Anteilen von Gas oder Hauch möglich wird.charge has been generated. The ionization of this specific amount of gas is then measured. The hatred of Ionization deviates significantly from a normal level when certain gases or abdominal components are present, indicating very small amounts of gas or Breath becomes possible.

Hierbei kann man gemäß der Erfindung ein Paar Elektroden verwenden, die zwischen sich eine Gasmenge aufnehmen, ferner Mittel zur Aufbringung einer Spannung zwischen den Elektroden, die eine Korona-Entladung in dem Gas an einer Elektrode bewirken, Mittel welche die andere Elektrode in einer Stellung nahe der Korona-Entladung anbringen, so daß die Korona in einem hohen Maße die Gasmenge zwischen den Elektroden ionisiert und Strommeßmittel, die mit einer Elektrode zur Messung des Ionisationsstromes verbunden sind.Here you can use a pair of electrodes according to the invention, which take up a quantity of gas between them, furthermore means for applying a voltage between the electrodes, causing a corona discharge in the gas at one electrode, means keeping the other electrode in position place near the corona discharge so that the corona ionizes to a large extent the amount of gas between the electrodes and current measuring means connected to an electrode for measuring the Ionization current are connected.

Wenn die Einrichtung zur Anzeige von Rauch und Feuer dient, kann man die Elektroden derart anordnen, daß diese der Atmosphäre ausgesetzt sind und man kann Strommeßgeräte verwenden, welche kontinuierlich den Ionisationsstrom der Korona messen.If the device is used to display smoke and fire, the electrodes can be arranged so that they are exposed to the atmosphere are exposed and you can use ammeters, which continuously measure the ionization current of the corona measure up.

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Die Erfindimg ist nachstehend anhand der .Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt inThe invention is illustrated below with reference to the drawing, for example explained in more detail. This shows in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, und inFig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention, and in

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Figo 1 οFig. 2 shows a cross section along the line 2-2 of Figo 1 o

Eine Elektrodenanordnung 10 weist einen Draht 11 auf, der eine Elektrode bildet, an welcher eine positive Korona-Entladung ausgelöst wird und eine Hülse 12, welche eine negative Elektrode bildet, welche den Draht 11 konzentrisch umgibt. Details, mittels welcher der Draht 11 montiert ist, sind für das Verständnis der Erfindung nicht wichtig. Es sei lediglich bemerkt, daß die gegenüberliegenden Endteile des Drahtes 11 an Isolierkappen 13 an gegenüberliegenden Enden der Hülse 12 befestigt sind, wobei eine Feder 14 vorgesehen ist, welche den Draht in ausgefluchteter gespannter Stellung hält. Gegenüberliegende Teile der Hülse 12 sind mit Öffnungen 15 beträchtlicher Größe versehen, welche die Zirkulation von Gas durch die Hülse relativ zum Draht 11 ermöglichen.An electrode arrangement 10 has a wire 11 which forms an electrode on which a positive corona discharge is triggered and a sleeve 12, which forms a negative electrode which surrounds the wire 11 concentrically. Details by which the wire 11 is mounted are not important for an understanding of the invention. It is just notes that the opposite end portions of the wire 11 are attached to insulating caps 13 on opposite ends of the sleeve 12 are attached, wherein a spring 14 is provided which holds the wire in an aligned tensioned position. Opposite Parts of the sleeve 12 are provided with openings 15 of considerable size, which allow the circulation of gas allow through the sleeve relative to the wire 11.

Eine Spannungsquelle 16 ist mit dem Draht 11 verbunden und bringt eine positive Spannung auf, welche eine Korona-Entladung in dem Gas an dem Draht auslöst. Die negative Hülse 12A voltage source 16 is connected to the wire 11 and applies a positive voltage which causes a corona discharge in the gas on the wire. The negative sleeve 12

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ist in einen Stromkreis mit der Spannungsquelle 16 eingeschaltet, z.B· durch Erdverbindungen. Ebenso ist in den stromkELS mit der Hülse 12 ein Strommesser 17 eingeschaltet, welcher den Ionisierungsstrom der Korona mißt»is switched into a circuit with the voltage source 16, e.g. through earth connections. Likewise in the stromkELS with the sleeve 12 an ammeter 17 is switched on, which measures the ionization current of the corona »

pur den Fachmann versteht es sich, daß das Gas um den Draht in Abhängigkeit von der Auslösung der Korona-Entladung foto-" ionisiert wird. Bei der Dimensionierung der Elektrodenhülse 12 wird ein Durchmesser gewählt, welcher die Hülse 12 in eine solche Nähe zum Draht 11 bringt, in welcher die innere Fläche der Hülse 12 sich in der Nähe der Korona-Entladung befindet. Diese Nähe ist derart, daß die Hülse 12 eine Gasmenge umgrenzt, welche die Korona-Entladung in einem relativ hochionisierten Zustand hält. Mit anderen Worten, die Hülse 12 und der Draht sind so zueinander angeordnet, daß nur ein geringer Zerfall der Ionisation in dem Gas zwischen den Elektroden stattfindet.Pure the skilled person understands that the gas around the wire depending on the triggering of the corona discharge photo " is ionized. When dimensioning the electrode sleeve 12, a diameter is selected which the sleeve 12 into a brings such proximity to the wire 11, in which the inner surface of the sleeve 12 is in the vicinity of the corona discharge. This proximity is such that the sleeve 12 defines an amount of gas which keeps the corona discharge in a relatively highly ionized state. In other words, the sleeve 12 and the wire are arranged in relation to one another in such a way that only a slight decomposition of the ionization takes place in the gas between the electrodes.

Es wurde festgestellt, daß die Einrichtung besonders gut arbeitet, wenn der Innendurchmesser der Hülse 12 etwa 0,7 cm (0,275 ") beträgt und der Draht 11 ein Wolfram-Draht mit einem Durehmesser von etwa 0,008 (0,003 ") ist. Es wird dann eine wirksame Korona-Entladung durch Aufbringung einer 3»400 Volt Spannung zwischen den Elektroden erzeugt. Die Erfindung soll jedoch nicht auf diese vorerwähnten Maßangaben beschränkt sein, da die Erfindung auch bei anders ausgebildeten Elektroden arbeitet. Beispielsweise kann eine Hülse mit größerem Durch-It has been found that the facility works particularly well when the inside diameter of the sleeve 12 is about 0.7 cm (0.275 ") and the wire 11 has a tungsten wire a diameter of about 0.008 (0.003 "). It will then an effective corona discharge by applying a 3 »400 Volt voltage generated between the electrodes. However, the invention is not intended to be restricted to these dimensions mentioned above because the invention also works with differently designed electrodes. For example, a sleeve with a larger diameter

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messer, etwa von 3,8 cm (1,5 lf) verwendet werden, wobei dann eine Korona-Entladung durch Aufbringung von 6.400 Volt ausgelöst wird. Es ist lediglich erforderlich, daß die Hülse eine Gasmenge umgrenzt, in welcher nur ein geringer Zerfall der durch die Korona-Entladung bewirkten Ionisation möglich ist. Jedoch arbeitet die Einrichtung bei größeren Durchmessern der Hülse etwas weniger wirksam und vorzugsweise verwendet man eine Hülse mit einem Durchmesser in der Größenordnung yon etwa 0,7 cm (0,275tl)· Es wurden Elektroden mit einer Länge von etwa 9 cm (3,5IT) und etwa So cm (8'») verwendet, jedoch ist ihre bestimmte Länge relativ unwichtig und kann unter Berücksichtigung der Strommengen gewählt werden, die erforderlich sind, um die Anzeige eines bestimmten Meßgerätes 17 zu bewirken.knife, about 3.8 cm (1.5 lf ) can be used, in which case a corona discharge is triggered by the application of 6,400 volts. It is only necessary that the sleeve delimit an amount of gas in which only a slight decomposition of the ionization caused by the corona discharge is possible. However, the device with larger diameters of the sleeve operates somewhat less effective and preferred to use a sleeve with a diameter in the order yon about 0.7 cm (0.275 tl) · There are electrodes having a length of about 9 cm (3.5 IT ) and about So cm (8 ") are used, but their specific length is relatively unimportant and can be selected taking into account the amounts of current required to effect the display of a particular measuring device 17.

Beim Gebrauch der erfindungsgemäßen Einrichtung wurde festgestellt, daß diese keinen irgendwie wesentlichen Niederschlag von Staubpartikeln bewirkt, was unerwünscht wäre. Der !Potoionisationseffekt der Korona-Entladung bewirkt, daß der Ionisationsstrom auf anwesende Gase anspricht. Bei einem Beispiel wurden 16.000 Teile pro Million Kohlendioxyd zu relativ reiner Luft zugegeben und festgestellt, daß der Ionisationsstrom einen Betrag von 19 Mikro-Amp. aufwies, verglichen mit 35 Mikro-Amp. bei relativ reiner Luft» Tatsächlich kann sehr leicht die Gegenwart von Kohlendioxyd selbst in einem kleinen Verhältnis von 8.000 Teilen pro Million angezeigt werden. AufWhen using the device according to the invention it was found that this does not cause any substantial precipitation of dust particles, which would be undesirable. The! Potionization Effect the corona discharge causes the ionization current to respond to gases that are present. In an example 16,000 parts per million carbon dioxide were added to relatively pure air and found that the ionization current was 19 micro-amps. compared to 35 micro-amps. in relatively pure air »Indeed, the presence of carbon dioxide can very easily occur even in a small one Ratio of 8,000 parts per million are displayed. on

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diese Weise können Produkte einer beginnenden Verbrennung und andere Gase angezeigt werden, die in swhr geringen Verhältnissen anwesend sind, einschließlich Kohlenmonoxyd, Schwefeldioxyd, Schwefelwasserstoff, Methan und gasförmigen Substanzen, wie Rauch·this way products of a starting combustion and other gases that are present in swhr low proportions can be indicated, including carbon monoxide, sulfur dioxide, Hydrogen sulfide, methane and gaseous substances such as smoke

Ss erscheint nicht notwendig, eine Tollständige Theorie für die Wirkungsweise der Erfindung zu geben, es wird jedoch angenommen, daß der Erfolg der Erfindung sich aus der sToßionisation ergibt, die durch den Fotoeffekt einer Korona-Entladung bewirkt wird, zusammen mit der Tatsache, daß die Ionen sich lediglich ein kurzes stück bis zu einer Elektrode bewegen müssen und sich nicht in einem wesentlichen Maße in dem Gas verbrauchen bzw. zerfallen. Unterschiedliche Gase haben dann beträchtlich verschiedene Einflüsse auf das Haß der Ionisation.Ss does not seem necessary to be a great theory for to give the mode of operation of the invention, but it is believed that the success of the invention results from the shock ionization which is caused by the photo effect of a corona discharge, together with the fact that the ions are separated only have to move a short distance to an electrode and not consume themselves to a significant extent in the gas or disintegrate. Different gases then have considerably different influences on the hatred of ionization.

Sie Erfindung erlaubt die Anzeige sehr geringer Anteile von produkten anfänglicher Verbrennung, wenn diese sich in Mischung mit der Luft befinden und erlaubt den Bau eines wirksamen Rauch- und Peueranzeigere, der mit geringen Kosten hergestellt und unterhalten werden kann, ohne die Gefahren radioaktiver Stoffe zu haben. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht begrenzt auf Rauch- und Feueranzeiger, sondern kann auch in weiteren Fällen verwendet werden, in denen geringe Anteile eines Gases angezeigt werden sollen, das von einem Gas, mit demYou invention allows the display of very small amounts of products of initial combustion when mixed with the air and allows the construction of an effective one Smoke and fire indicators manufactured at a low cost and can be maintained without the dangers of radioactive substances. In addition, the invention is not limited on smoke and fire alarms, but can also be used in other cases where low proportions of a gas should be displayed by a gas with which

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es in Mischung ist, unterschiedlich ist.it is mixed, is different.

Patentansprüche :Patent claims:

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Claims (15)

Patentansprüche :Patent claims: 1, y Verfahren zur Anzeige einer gasförmigen Substanz in einem Gas, welche von diesem unterschiedlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korona-Entladung in dem Gas ausgelöst wird, welche ein normales Maß an Gasionisation bewirkt, wenn sich das Gas im Normal- oder Reinzustand befindet, und daß das Maß der Ionisation gemessen wird, um durcl Abweichungen von dem normalen Maß der Ionisation anzuzeigen, ob eine gasförmige Substanz, die sich von dem. Gas unterscheidet, sich in Mischung mit dem Gas befindet.1, y method of displaying a gaseous substance in a Gas which is different from this, characterized in that a corona discharge is triggered in the gas which causes a normal level of gas ionization when the gas is in its normal or pure state, and that the degree of ionization is measured by Deviations from the normal level of ionization indicate whether a gaseous substance is different from the. Gas distinguishes is in mixture with the gas. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hähe der Korona-Entladung eine Gasmenge umgrenzt wird, in welcher nur ein relativ kleiner Zerfall der durch die Korona bewirkten Gasionisation stattfindet, wobei die Ionisation der Gasmenge gemessen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in the height of the corona discharge, an amount of gas is delimited in which only a relatively small decay of the gas ionization caused by the corona takes place, the ionization of the Gas amount is measured. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine positive Korona-Entladung erzeugt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a positive corona discharge is generated. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas einem Elektrodenpaar entgegenge-4. The method according to claim 1 or one of the following, characterized characterized in that the gas opposes a pair of electrodes 009839/1261009839/1261 19528S119528S1 setzter Polarität ausgesetzt und eine Korona-Entladung in dem Gas an einer der Elektroden ausgelöst wird, wobei die Elektroden in solcher Nähe zueinander angeordnet werden, daß sie eine Grasmenge umgrenzen, die in einem relativ hohen Maße durch den lOtoionisationseffekt der Korona-Entladung ionisiert wird.exposed polarity and a corona discharge is triggered in the gas at one of the electrodes, the electrodes be placed in such proximity to each other that they delimit an amount of grass that is ionized to a relatively high degree by the ionization effect of the corona discharge. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine positive Spannung auf die Elektrode aufgebracht wird, an welcher die Korona-Entladung gebildet wird.5. The method according to claim 4, characterized in that a positive voltage is applied to the electrode at which the corona discharge is formed. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gräsmenge auf eine Abmessung begrenzt wird, welche nicht mehr als 1,9 cm (0,75") beträgt, gemessen zwischen den Oberflächen der gegenüberliegenden Elektroden.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that that the amount of grass is limited to a dimension which is no more than 1.9 cm (0.75 ") measured between the Surfaces of the opposing electrodes. 7. Verfahren nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden einer Luftzirkulation zwischen den Elektroden ausgesetzt werden, wobei der zwischen den Elektroden fließende Strom kontinuierlich gemessen wird, um durch eine Änderung des Stromes eine Änderung der Menge der gasförmigen Substanz in der Luft anzuzeigen.7. The method according to claim 4 or one of the following, characterized in that the electrodes have an air circulation between the electrodes, whereby the current flowing between the electrodes is continuously measured, to indicate a change in the amount of gaseous substance in the air by changing the current. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ein Paar Elektroden (11,12), welche zwischen sich eine Gasmenge aufnehmen können, Mittel (16) zur Aufbringung einer Spannung8. Apparatus for performing the method according to claim or one of the following, characterized by a pair Electrodes (11, 12) which can accommodate a quantity of gas between them, means (16) for applying a voltage 0 0983 9/12610 0983 9/1261 zwischen den Elektroden, welche eine Korona-Entladung in dem Gas an einer Elektrode (11) auslösen, Mittel (13)ι welche die andere Elektrode (12) in einer der Korona nahen Stellung anbringen, derart, daß diese die Gasmenge in einem hohen Maße ionisiert, welche sich zwischen den Elektroden befindet und durch Strommeßmittel (17), welche mit einer Elektrode (12) zur Messung des Stromes verbunden sind, welcher bei der Erzeugung der Korona-Entladung fließt.between the electrodes, which have a corona discharge in the Trigger gas at one electrode (11), means (13) which the other electrode (12) in a position close to the corona attach in such a way that this ionizes the amount of gas to a high degree, which is located between the electrodes and by current measuring means (17) which are connected to an electrode (12) for measuring the current which is generated during generation the corona discharge flows. 9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (16) zur Aufbringung einer Spannung auf die Elektroden (11,12) eine positive Korona-Entladung bewirken.9 · Device according to claim 8, characterized in that the Means (16) for applying a voltage to the electrodes (11, 12) cause a positive corona discharge. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11,12) einen Abstand voneinander von nicht mehr als etwa 1,9 cm (0,75 ") aufweisen.10. Apparatus according to claim 8 or 9> characterized in that that the electrodes (11, 12) are spaced from one another by no more than about 1.9 cm (0.75 "). 11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden als ein Draht und eine Platte ausgebildet sind.11. The device according to claim 8 or one of the following, characterized characterized in that the electrodes are designed as a wire and a plate. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht und die platte einen gleichbleibenden Abstand voneinander aufweisen, der nicht mehr als etwa 1,9 cm (0,75 ") beträgt.12. The device according to claim 11, characterized in that the wire and the plate are a constant distance from each other which is no more than about 1.9 cm (0.75 "). 009839/126 1009839/126 1 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Elektroden (11,12) etwa 0,7 cm (0,275 lf) beträgt.13. The device according to claim 12, characterized in that the distance between the electrodes (11, 12) is approximately 0.7 cm (0.275 lf ). H. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte als Hülse (12) ausgebildet ist, die konzentrisch zu dem Draht (11) angeordnet ist, wobei die Hülse Öffnungen (15) für eine Zirkulation des Gases relativ zu der Korona-Entladung an dem Draht aufweist. H. Device according to claim 11 or one of the following, characterized in that the plate is designed as a sleeve (12) which is arranged concentrically to the wire (11), the sleeve having openings (15) for circulation of the gas relative to the corona discharge on the wire. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Hülse (12) nicht mehr als etwa 3,8 cm (1,5") beträgt»15. The device according to claim 14, characterized in that the inner diameter of the sleeve (12) is not more than about 3.8 cm (1.5 ") is» 009839/1261009839/1261
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