DE19716371A1

DE19716371A1 - Corona treatment device with spray electrode

Info

Publication number: DE19716371A1
Application number: DE1997116371
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Ahlbrandt
Original assignee: AHLBRANDT SYSTEM GmbH
Current assignee: AHLBRANDT SYSTEM GmbH
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1998-10-22

Abstract

The corona treatment device has a spray electrode (3) provided by an electrically- conductive rod electrode, acting as a heat conductive carrier (7) with a high heat capacity, fitted with a dielectric insulation body (8), e.g. of quartz. The rod electrode projects on either side of the insulation body with each of its ends supported in a holder provided by a mounting plate with a reception slit for the end of the electrode rod.

Description

Die Erfindung betrifft eine Koronabehandlungsanlage mit einer Sprühelektrode, welche aus einer elektrisch leiten den Stabelektrode und einem darauf aufgeschobenen, ein Dielektrikum bildenden Isolierkörper besteht.The invention relates to a corona treatment system a spray electrode, which conduct electrically from one the stick electrode and one pushed onto it Dielectric insulating body is made.

Eine Koronabehandlungsanlage der vorstehenden Art ist beispielsweise in der DE-A-25 50 810 beschrieben. Bei den in dieser Schrift dargestellten Sprühelektroden ist der Isolierkörper jeweils an dem der Stromzuführung gegen überliegenden Ende zugeschmolzen. Die Sprühelektrode wird von Halteplatten getragen, die mit prismatischen Ausneh mungen über den Isolierkörper greifen. Über die Beschaf fenheit der Stabelektrode ist in der Schrift nichts ge sagt. In der Zeichnung ist sie jeweils als Rohrkörper dargestellt. Rohrkörper werden bei Sprühelektroden allge mein deshalb verwendet, weil man zur Einhaltung eines gleichmäßigen Sprühabstandes über die Länge der Sprüh elektrode eine möglichst hohe Biegesteifigkeit mit mög lichst geringem Materialeinsatz erreichen will, da das Gewicht der Sprühelektrode nicht zu einem Durchbiegen führen soll, und weil in elektrischen Leitern der Strom ohnehin überwiegend in den Außenbereichen fließt. Erläu tert wird in der Schrift zusätzlich, daß man in den Iso lierkörper auch elektrisch leitendes Pulver eingeben kann, um ein besonders enges Anliegen der stromleitenden Elektrode an den Isolierkörper zu erreichen. Die Schrift zusätzlich einen Absaugkanal, in welchen hinein ein Luftstrom gesaugt wird, der den Austritt von Ozon ver hindern soll und für eine Kühlung der Sprühelektrode durch den in ihn gesaugten Luftstrom sorgt. A corona treatment plant of the above type is described for example in DE-A-25 50 810. Both spray electrodes shown in this document is the Insulating body against the power supply melted overlying end. The spray electrode will carried by holding plates with prismatic recesses reach over the insulating body. About the procurement There is nothing in the writing to indicate the stick electrode says. In the drawing, it is a tubular body shown. Tubular bodies are generally used for spray electrodes mine used because you have to adhere to one uniform spray distance over the length of the spray electrode the highest possible bending stiffness with poss wants to use as little material as possible, because that Weight of the spray electrode does not cause sagging should lead, and because the current in electrical conductors anyway mostly flows in the outside areas. Explanation In Scripture it is additionally stated that one is in Iso lier body also enter electrically conductive powder can be a particularly close concern of the current-carrying To reach the electrode on the insulator. The font additionally a suction channel into which a Airflow is sucked, the ver the escape of ozone should prevent and for cooling the spray electrode through the air flow sucked into it.

Ein bisher beim Betrieb von Koronabehandlungsanlagen nur schwierig zu beherrschendes Problem stellt die Zerstörung von Sprühelektroden durch sich bildende, ortsfeste Licht bögen dar. Kommt es an einer Stelle des Isolierkörpers zu einer verstärkten Koronabildung, dann erhöht sich dort die Temperatur, wodurch der elektrische Widerstand des Dielektrikums abnimmt. Dadurch fließt zunehmend Strom zu dieser Stelle, was zu einem befürchteten, stehenden Lichtbogen und dadurch zu einem Abschalten der Anlage und einer Zerstörung der Sprühelektrode führt. Diesem Mißstand hat man bislang durch eine gute Kühlung der Sprüh elektrode zu begegnen versucht. Insbesondere hat man einen Kühlluftstrom durch die aktive, sprühende Zone der Sprühelektrode hindurchgesaugt, was die DE-C-30 39 951 zeigt.One so far only in the operation of corona treatment plants Destruction poses a difficult problem to control of spray electrodes through the formation of stationary light arches. It occurs at one point of the insulating body increased corona formation, then increases there the temperature, causing the electrical resistance of the Dielectric decreases. As a result, electricity flows in increasingly this point, resulting in a feared, standing Arc and thereby to shutdown the system and destruction of the spray electrode. This grievance you have so far through good cooling of the spray tried to counter electrode. In particular you have a flow of cooling air through the active, spraying zone of the Spray electrode sucked through what DE-C-30 39 951 shows.

Eine unzureichende Kühlung wirkt sich insbesondere auch dann negativ aus, wenn der Isolierkörper mit einem elek trisch leitenden Pulver, insbesondere Aluminiumpulver, gefüllt ist. Es kommt dann oftmals zu einem Schmelzen und Zusammensintern des Aluminiumpulvers und dadurch zu einer Zerstörung des Isolierkörpers durch erhöhten Innendruck.Inadequate cooling also has a particular effect then negative if the insulator with an elec trically conductive powder, especially aluminum powder, is filled. It often melts and Sintering the aluminum powder together and thereby into one Destruction of the insulating body due to increased internal pressure.

Wie die DE-A-38 31 964 zeigt, ist es bei Sprühelektroden auch schon bekannt, auf einer Achse einen relativ massi ven Tragkörper derart aufzuschieben, daß die Achse den Tragkörper beidseitig überragt. Dadurch kann man die Sprühelektrode auf einfache Weise mittels der Achse an beiden Enden haltern. Der Tragkörper der Sprühelektrode ist wiederum mit einem Isolierkörper versehen, bei dem es sich jedoch nicht um ein separates, aufgeschobenes Rohr, sondern um eine Beschichtung handelt, die beispielsweise durch Aufdampfen erzeugt werden soll. Nachteilig bei sol chen Sprühelektroden ist es, daß der aus Metall gebil dete Tragkörper und die Beschichtung, welche meist aus Quarz besteht, einen stark unterschiedlichen Ausdehnungs koeffizienten haben. Das führt bei stärkerer Erwärmung der Sprühelektrode zu einem Abplatzen der Beschichtung, wodurch die Sprühelektrode unbrauchbar wird. Deshalb sind im Tragkörper nach der DE 38 31 964 Kühlkanäle vorgese hen, durch die bei Betrieb der Koronabehandlungsanlage ein Kühlmedium geführt wird. Diese Kühlkanäle sollen des weiteren dazu dienen, Gewicht einzusparen, was ausdrück lich in der Schrift angeführt ist.As DE-A-38 31 964 shows, it is with spray electrodes also known, a relatively massive on one axis ven to postpone such that the axis of the Support body protrudes on both sides. This allows you to Spray electrode in a simple manner by means of the axis both ends. The supporting body of the spray electrode is in turn provided with an insulating body in which it but is not a separate, pushed-on pipe, but is a coating that, for example should be generated by vapor deposition. A disadvantage of sol Chen spray electrodes, it is made of metal dete support body and the coating, which mostly from Quartz is a very different expansion have coefficients. This leads to greater warming the spray electrode to flake off the coating, which makes the spray electrode unusable. That is why vorese in the support body according to DE 38 31 964 cooling channels hen, by the operation of the corona treatment system a cooling medium is guided. These cooling channels are said further serve to save weight, what express Lich is stated in the scripture.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Koronabe handlungsanlage der vorstehenden Art so zu gestalten, daß die Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung des Isolierkörpers durch Lichtbogenüberschläge möglichst ge ring ist, ohne daß hierzu eine aufwendige Kühlung der Sprühelektrode erforderlich wird.The problem underlying the invention is a corona hub to design the handling system of the above type in such a way that the risk of damage or destruction of the Insulator by arcing as possible is ring without the need for complex cooling of the Spray electrode is required.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stabelektrode als gut wärmeleitender Tragkörper mit hoher Wärmekapazität ausgeführt ist, mit ihren beiden En den den Isolierkörper überragt und dort jeweils von einer Halterung gehalten ist.This problem is solved according to the invention in that the stick electrode as a good heat-conducting support body high heat capacity is carried out with their two En overhanging the insulating body and there by one Bracket is held.

Bei einer solchen Koronabehandlungsanlage wird die Gefahr einer Zerstörung der Sprühelektrode durch örtliche Über hitzungen nicht wie beim Stand der Technik durch eine möglichst gute Kühlung verhindert, sondern erstmals plan mäßig und bewußt dadurch, daß die infolge von elektri schen Überschlägen zu örtlich überhöhten Temperaturen führende Wärme im Inneren der Sprühelektrode durch den gut wärmeleitenden Tragkörper möglichst rasch verteilt wird. Der Erfinder konnte feststellen, daß man Sprüh elektroden mit einer Quarzisolierung als Dielektrikum ei ner weit höheren Temperatur aussetzen kann als man das bisher annahm, wenn nur durch einen guten Wärmeleiter da für gesorgt wird, daß Temperaturspitzen vermieden wer den. Die bei der erfindungsgemäßen Sprühelektrode mögli chen höheren Temperaturen erlauben zudem eine Ausnutzung der bekannten Tatsache, daß Ozon, welches bei Sprühent ladungen zwangsläufig entsteht, bei Temperaturen von über 200°C wieder zerfällt. Versuche mit einer erfindungsgemä ßen Koronabehandlungsanlage zeigten, daß in vielen Fäl len gänzlich auf eine Luftabsaugung zum Schutz der Umge bung vor Ozon und auf die Erzeugung eines Kühlluftstromes verzichtet werden kann. Auch wenn eine Luftabsaugung vorgesehen wird, ergibt sich durch die Erfindung eine wesentliche Einsparung, da diese einfacher als bisher ge staltet sein kann, weil der Katalysator zur Ozonumwand lung kleiner sein kann und weil infolge geringerer ab zu saugender Luftmengen das gesamte Absaugsystem kleiner und mit einem Gebläse geringerer Leistung versehen sein kann.With such a corona treatment system there is a danger destruction of the spray electrode by local overs not heated as in the prior art by a cooling as good as possible prevented, but flat for the first time moderate and conscious that the result of electri arcing to locally excessive temperatures leading heat inside the spray electrode through the good heat-conducting support body distributed as quickly as possible becomes. The inventor was able to determine that spray electrodes with quartz insulation as dielectric exposed to a much higher temperature than you can previously assumed if there was only a good heat conductor to ensure that temperature peaks are avoided the. The possibili in the spray electrode according to the invention Chen higher temperatures also allow exploitation the known fact that ozone, which is charges inevitably arises at temperatures of over 200 ° C disintegrates again. Experiments with a ß corona treatment plant showed that in many cases len entirely on an air suction to protect the environment Exercise against ozone and the generation of a cooling air flow can be dispensed with. Even if an air extraction is provided, results from the invention Significant savings, since it is easier than before can be designed because the catalyst to the ozone wall lung can be smaller and because of less due to the entire suction system smaller and can be provided with a fan of lower power.

Da bei der erfindungsgemäßen Koronabehandlungsanlage die Sprühelektrode an den Enden der Tragelektrode gehalten wird, entfällt das bei bisherigen Sprühelektroden proble matische Ankleben von Haltern an den Isolierkörper. Sol che Klebeverbindungen hielten oftmals den auftretenden Temperaturen nicht stand und lösten sich oder wurden weich.Since in the corona treatment plant according to the invention Spray electrode held at the ends of the support electrode this is no longer the problem with previous spray electrodes Matic gluing of holders to the insulating body. Sol Che adhesive connections often held the occurring Temperatures did not stand and dissolved or became soft.

Die Halterung der Sprühelektrode ist besonders einfach gestaltet und erlaubt bei Wärmedehnungen ein Verschieben der Sprühelektrode, wenn gemäß einer vorteilhaften Wei terbildung der Erfindung die Halterung eine Halteplatte mit einem Schlitz zur Aufnahme eines Endes des Tragkör pers aufweist.The spray electrode is particularly easy to hold designs and allows displacement in the event of thermal expansion the spray electrode, if according to an advantageous Wei terbildung the invention, the bracket a holding plate with a slot for receiving one end of the support body pers has.

Lange Sprühelektroden können auch ohne entsprechend lange Brennöfen zur Erzeugung von rohrförmigen Isolierkörpern hergestellt werden, wenn gemäß einer vorteilhaften Wei terbildung der Erfindung der Isolierkörper aus mehreren, hintereinander auf den Tragkörper aufgeschobenen, sich an Stoßstellen gegenseitig berührenden Rohrabschnitten be steht.Long spray electrodes can also be used without a correspondingly long one Kilns for the production of tubular insulating bodies are produced if according to an advantageous Wei development of the invention of the insulating body from several, pushed one behind the other onto the supporting body Butt joints of mutually contacting pipe sections stands.

Überschläge im Bereich der Stoßstellen lassen sich auf einfache Weise dadurch ausschließen, daß der Isolierkör per zusätzlich zu den auf den Tragkörper aufgeschobenen Rohrabschnitten auf diese aufgeschobene, mit Stoßstellen aneinanderstoßende Hüllrohre hat, wobei die Stoßstellen der Hüllrohre zu den Stoßstellen der Rohrabschnitte längsversetzt sind.Rollovers in the area of the joints can be found exclude in a simple manner that the Isolierkör by in addition to those slid onto the supporting body Pipe sections pushed onto this, with joints has abutting cladding tubes, the joints of the cladding tubes to the joints of the tube sections are longitudinally offset.

Die erfindungsgemäße Koronabehandlungsanlage vermag bei den Sprühentladungen entstehendes Ozon selbst zum größten Teil wieder zu O₂ zurückzubilden, wenn gemäß einer ande ren Weiterbildung der Erfindung die Koronabehandlungsan lage zum Betrieb der Sprühelektrode mit Temperaturen von über 200°C an der sprühenden Oberfläche des Isolierkör pers ausgebildet ist.The corona treatment plant according to the invention can at the corona discharges arising ozone even regress back to O ₂ for the most part, when in accordance with a ande ren development of the invention position the Koronabehandlungsan for operating the discharge electrode at temperatures above 200 ° C on the sprayed surface of the Isolierkör formed pers is .

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da von schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe invention permits numerous embodiments. For there is a further clarification of their basic principle of is shown schematically in the drawing and is described below. This shows in

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Koronabehand lungsanlage nach der Erfindung, Fig. 1 shows a cross section through a Koronabehand treatment plant according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Sprühelektrode der Koronabehandlungsanlage, Fig. 2 shows a cross section through a corona discharge of the corona treatment system,

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht der Sprühelek trode, Fig. 3 trode is a partial side view of the Sprühelek,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Halterung der Sprüh elektrode, Fig. 4 is a side view of a mount of the spray electrode,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Sprühelektrode. Fig. 5 shows a longitudinal section through the spray electrode.

Die Fig. 1 zeigt einen Rahmen 1, in welchem mittels ei ner Halterung 2 zwei im Querschnitt H-förmige Sprühelek troden 3, 4 parallel zueinander gehalten sind. Den Sprüh elektroden 3, 4 mit geringem Abstand gegenüber ist eine als Walze ausgebildete drehbare Gegenelektrode 5 aus Me tall angeordnet. Durch den zwischen den Sprühelektroden 3, 4 und der Gegenelektrode 5 entstehenden Spalt führt eine Folie 6, welche durch Sprühentladungen behandelt werden soll. Fig. 1 shows a frame 1 , in which by means of egg ner bracket 2 two in cross-section H-shaped Sprühelek electrodes 3 , 4 are held parallel to each other. The spray electrodes 3 , 4 with a small distance opposite is arranged as a roller rotatable counter electrode 5 made of Me tall. A film 6 , which is to be treated by spray discharges, leads through the gap formed between the spray electrodes 3 , 4 and the counter electrode 5 .

Die Fig. 2 verdeutlicht durch ihren gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab den Aufbau der Sprühelektrode 3, welcher mit dem der anderen Sprühelektrode 4 identisch übereinstimmt. Die Sprühelektrode 3 hat einen leisten förmigen Tragkörper 7 aus gut wärmeleitendem Metall, bei spielsweise Kupfer. Dieser Tragkörper 7 ist massiv ausge bildet und hat deshalb eine hohe Wärmekapazität. Er ist in einen Isolierkörper 8 aus Quarz oder ein anderes, ein Dielektrikum bildendes Material hineingeschoben, so daß ein möglichst guter Kontakt zwischen dem Isolierkörper 8 und dem Tragkörper 7 entsteht. FIG. 2 clarifies the structure of the spray electrode 3 by its enlarged scale compared to FIG. 1, which structure is identical to that of the other spray electrode 4 . The spray electrode 3 has a strip-shaped support body 7 made of heat-conducting metal, for example copper. This support body 7 is massive forms and therefore has a high heat capacity. It is pushed into an insulating body 8 made of quartz or another material that forms a dielectric, so that the best possible contact between the insulating body 8 and the supporting body 7 is produced.

Die Fig. 3 verdeutlicht, daß der Tragkörper 7 an den Enden der Sprühelektrode 3 aus dem Isolierkörper 8 her austritt. Das ermöglicht eine einfache Halterung der Sprühelektroden 3, 4, was die Fig. 4 zeigt. FIG. 3 illustrates that the supporting body 7 emerges at the ends of the discharge electrode 3 of the insulating body 8 forth. This enables the spray electrodes 3 , 4 to be easily held, as shown in FIG. 4.

In Fig. 4 erkennt man eine Halteplatte 9, welche zwei nach oben hin offene Schlitze 10, 11 hat. In diese Schlitze 10, 11 sind von oben her das Ende des Tragkör pers 7 der Sprühelektrode 3 und ein entsprechendes Ende eines Tragkörpers 7a der Sprühelektrode 4 eingeschoben. Dadurch sind die Sprühelektroden 3, 4 zuverlässig gehal ten, können jedoch bei Wärmedehnungen sich in Längsrich tung innerhalb der Halteplatte 9 verschieben.In FIG. 4 one recognizes a holding plate 9, which has two upwardly open slots 10, 11. In these slots 10 , 11 , the end of the Tragkör pers 7 of the spray electrode 3 and a corresponding end of a support body 7 a of the spray electrode 4 are inserted from above. As a result, the spray electrodes 3 , 4 are reliably held, but can move in the longitudinal direction within the holding plate 9 in the event of thermal expansion.

Die Fig. 5 zeigt, daß die Sprühelektrode 3 auf einem langen Tragkörper 7 hintereinander zwei Rohrabschnitte 12, 13 aufgeschoben sind, die sich an einer Stoßstelle 14 berühren. Über diese Rohrabschnitte 12, 13 sind drei Hüllrohre 15, 16, 17 geschoben, die ihrerseits mit Stoß- stellen 18, 19 aneinanderstoßen, die zu der Stoßstelle 14 versetzt sind. Die Rohrabschnitte 12, 13 und die Hüll rohre 15, 16, 17 bilden zusammen den Isolierkörper 8. Alle Stoßstellen 14, 18, 19 können durch ein Füllmate rial, beispielsweise Silikonkleber, verschlossen sein, so daß keine Luftspalten entstehen. Fig. 5 shows that the spray electrode 3 on a long support body 7 two tube sections 12 , 13 are pushed one behind the other, which touch at a joint 14 . Three cladding tubes 15 , 16 , 17 are pushed over these tube sections 12 , 13 , which in turn abut one another with joints 18 , 19 which are offset from the joint 14 . The tube sections 12 , 13 and the cladding tubes 15 , 16 , 17 together form the insulating body 8 . All joints 14 , 18 , 19 can be closed by a filling material, for example silicone adhesive, so that no air gaps arise.

Reference list

11

Rahmen
frame

22nd

Halterung
bracket

33rd

Sprühelektrode
Spray electrode

44th

Sprühelektrode
Spray electrode

55

Gegenelektrode
Counter electrode

66

Folie
foil

77

Tragkörper
Supporting body

88th

Isolierkörper
Insulating body

99

Halteplatte
Retaining plate

1010th

Schlitz
slot

1111

Schlitz
slot

1212th

Rohrabschnitt
Pipe section

1313

Rohrabschnitt
Pipe section

1414

Stoßstelle
Joint

1515

Hüllrohr
Cladding tube

1616

Hüllrohr
Cladding tube

1717th

Hüllrohr
Cladding tube

1818th

Stoßstelle
Joint

1919th

Stoßstelle
Joint

Claims

1. corona treatment system with a spray electrode, which che consists of an electrically conductive rod electrode and a egg pushed onto it, forming a dielectric insulating body, characterized in that the rod electrode is designed as a heat-conducting support body ( 7 ) with a high heat capacity, with its two ends protrudes beyond the insulating body ( 8 ) and is held there by a holder ( 2 ).

2. corona treatment system according to claim 2, characterized in that the holder ( 2 ) has a holding plate ( 9 ) with a slot ( 10 ) for receiving one end of the support body ( 7 ).

3. corona treatment system according to claims 1 or 2, characterized in that the insulating body ( 8 ) from several, one behind the other on the supporting body ( 7 ) pushed up, at joints ( 14 ) mutually touching pipe sections ( 12 , 13 ).

4. corona treatment plant according to claim 3, characterized in that the insulating body ( 8 ) in addition to the on the support body ( 7 ) pushed tube sections ( 12 , 13 ) pushed onto this, with joints ( 18 , 19 ) abutting cladding tubes ( 15 , 16th , 17 ), the joints ( 18 , 19 ) of the cladding tubes ( 15 , 16 , 17 ) being offset longitudinally to the joints ( 14 ) of the tube sections ( 12 , 13 ).

5. corona treatment system according to at least one of the preceding claims, characterized in that it is designed to operate the spray electrode ( 3 ) with temperatures of over 200 ° C on the spraying surface of the Isolierkör pers ( 8 ).