DE2240300C2 - Elektrostatischer Hochspannungs-Entladungsapparat - Google Patents

Description

jeweiligem isolierenden Bauteil trennt, und daß jedes der elektrisch leitenden Bauteile mit der Einrichtung (C, G, 26, D 2) zur Zuführung der Hochspannung verbunden ist.

2. Hochspannungs-Entladungsapparat nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zuführung einer Kochspannung gegenüber Erdpotential aus einer Gleichspannungsquelle (G) besteht. jo

3. Hochspannungs-Emladungsapparat nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungijinrichtung eine Vielzahl von Spitzen (B) umfaßt.

4. llochspannungs-'intladungsapparat nach einem der Ansprüche I bis 3. üadiirc'· gekennzeichnet, daß das isolierende Gehäuse (A) aus thermoplastischem Material und die isolierenden Bauteile (D. E) aus keramischem Werkstoff bestehen.

5. Hochspannungs-Entladungsapparat nach einem w der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Gehäuse (A) länglichen Aufbau aufweist und daß jeweils ein isolierendes Bauteil (E) mit den Enden des Gehäuses verbunden ist.

6. Hochspannungs-Emladungsapparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der isolierenden Bauteile eine Stütze (D) umfaßt, die senkrecht zu dem isolierenden Gehäuse (^angeordnet ist.

ten leitenden Pfade können Lichtbogenentladungen entstehen. Durch die bei solchen Lichtbogenentladungen entstehende Wärme sind das Kunststoffgehäuse, die

Stützen und Isolierungen der Gefahr von Beschädigungen ausgesetzt.

Um derartige Beschädigungen von aus Kunststoff bestehenden Bau-Jemcnten zu vermeiden, ist es nötig, spezielle Isolations- und dielektrische Materialien, etwa keramische Stoffe, zu verwenden, die ausreichend

zu

temperaturbeständig sind und bei durch Lichtbögen verursachten Temperatureinwirkungen nicht beeinträchtigt werden. Derartige Werkstoffe sind jedoch nicht nur teuer, sondern führen wegen ihrer Härte und Sprödigkeit zu Schwierigkeiten beim Zusammenbau des Apparates. So könnte die Verwendung eines keramischen Isolationsclemcnts. dessen Länge einige Zentimeter überschreitet, aus Kostengründen unzulässig sein, während Gehäuse mit einer Länge von 2 Metern und mehr nicht außergewöhnlich sine' Dagegen lassen sich Kunststoffgehäuse aus Polyvinylchlorid oder Tetrafluoräthylen, die durch Lichtbogen hoher Temperatur beschädigt werden, ohne weiteres mit beliebiger Länge extrudieren und auf die gewünschte Länge zuschneiden. Außerdem sind die Kosten derartiger Kunststoffe erheblich geringer als die keramischer Werkstoffe.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen Hochspannungs-Fntladungsapparat der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem

7. Hochspannungs-Entladungsapparat nach einem so das leicht und billig herzustellende, aber aus einem

Hochiempcratur-Beschädigungen

der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der leitenden Bauteile einen Ring (Dl, Ei) umfaßt,der mit der nächsten benachbarten Spitze (B) verbunden ist.

8. Hochspannungs-Emladungsapparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der isolierenden Bauteile (E) in Längsrichtung mit dem isolierenden Gehäuse (A)fluchtend angeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrostatischen Hochspannungs-Entladungsapparat der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus eier US-PS 60 276 bekannten Art.

Derartige Hochspannungs-Entladiingsapparate werden bei der Steuerung einer großen Anzahl von gegen Hochtemperatur-Beschädigungen infolge von Lichtbogenbildung empfindlichen Material bestehende Gehäuse wirksam gegen Beschädigungen durch Licht-Dögen geschützt ist.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen elektrostatischen Hochspannungs-Eniladungsapparat erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I beschriebenen Maßnahmen gelöst, da hierdurch an dem gegen Hochicmperatur-Beschädigtingen infolge von Lichtbogenbildung empfindlichen Gehäuse kein Hochspannungsgradient auftritt, so daß an diesem keine Lichtbögen auftreten können, während die Isolation von einfachen und leicht herzustellenden temperaturfesten Bauteilen übernommen wird.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des crfindufpgsgemüßen elektrostatischen Hochspannungs-Entladungsappnrates sind Gegenstand der Pa-

lentansprüchc 2 bis 8.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Hochspannungs-Entladungsapparaies,

F i g. 2 den Längsschnitt 2-2 der F i g. 1,

F i g. 3 den Querschnitt 3-3 der F i g. 2,

F i g. 4 den Querschnitt 4-4 der F i g. 2,

Fig.5 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Hochspannungs-Entladungsapparates und

F i g. 6 den Längsschnitt 6-6 der F i g. 5.

Der Hochspannungs-Entladungsapparai enthält ein Gehäuse A, eine Vielzahl von aus dem Gehäuse hervorstehenden. Entladungsspitzen B. die mittels eines Kabels Can eine Hochspannungsquelle C angeschlossen sind, sowie Stützen D zur Befestigung des Gehäuses A an dem Rahmen einer Maschine oder eines Apparates. Bei dem in den Fig. I und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind an jedem Ende des Gehäuses A isolierende Abschiußkappen E befestigt, an denen das Gehäuse A über Bänder F am Maschinenrahmen montiert ist; bei diesem ersten Ausführungsheispiel dienen die Stützen D zur Unterstützung des Mittelab-Schnitts des Stabes. Die Abschlußkappen E und die Stützen D (bzw. die Stützen D nach F i g. 5 und 6) bestehen aus einem speziellen Werkstoff, der gegen Hochtempera tur-Lichtbogenbildung widerstandsfähig ist. während das Gehäuse A des Stabes aus herkommlichen Kunststoffen hergestellt ist. Zwischen dem Gehäuse A und den Abschlußkappen E sind zur Trennung dieser Elemente voneinander leitende Ringe El eingebaut, die mit dergleichen Hochspannung wie die Entladungsspiiy.cn B verbunden sind. In ähnlicher r* Weise sind leitende Ringe DI an den Stützen D vorgesehen, die mit der Hochspannung verbunden sind und das Gehäuse A von dem speziellen isolierenden Teil Jer Stützen ü trennen. Auf diese Art und Weise wird die gesamte Isolation des Gehäuses A gegenüber Erde (d. h. w gegenüber dem Maschinenrahmen) von den hoehtcmperatur-widerstandsfähigen Abschlußkappen E und/ •der dem hochtemperatur-widerstandsfähi^en isolie-. enden Abschnitt 30 der Stützen D übernommen, ndcrerscits Irin an den empfindlichen Kunststoffteilen -»s ■ 'S Gehäuses A kein Spanniingsgn'dient auf. da die • :iche Hochspannung an den Spitzen B wie an den Ringen FX bzw. D I existiert, an denen das Gehäuse A 11. der Nähe eines geerdeten Teils isoliert unterstützt ist.

Das Gehäuse A umfaßf einen länglichen isolierenden ί·ι ^schnitt 12. der aus geeignetem Kunststoff. z.B. '. etrafluoräihylen. cxtrudiert ist. Nach oben verlaufende lausche 14 bilden einen in Längsrichtung angeordnc- >cn minieren Kanal 16. durch den die Spitzen ö lervorstchcn. sowir: Schlitze, die die entsprechenden V' Kamen eines geschlitzten Rohrelcmenles 18 aufnehmen. Das Rohrelement 18 ist aus billigem Kunststoff- !solationsmatcrial. etwa Polyvinylclorid.cxlrudieri und auf eine Länge zugeschnitten, die etwa gleich der Länge des Abschnitts 12 ist. Diese Länge kann im Bereich weniger Zentimeter bis über zwei Meter liegen,

Bei dem Kabel Γ handelt es sich um einen isolierten Draht mit einer leitenden Seele 20 und mehreren Isolationsschichten, die eine hohe dielektrische Durchbriichsspannung haben. Das Kabel C ist mit enger 6ϊ Passung durch eine iii'hmnj; in dem Abschnitt 12 so weil 'lindnrehgcführi. daU es in' wesentlichen mit dem entgegengesetzten l'.ndc abschließt. Die Spitzen Ii. bei denen es sich beispielsweise um doppelseitige Stahlnadeln handelt, sind durch quer durch den Abschnitt 12 verlaufende und in Längsrichtung verteilte Löcher gepreßt, so daß sie die Kabelisolation durchstechen und die leitende Kabelseele berühren.

Die Abschlußkappen E sind aus hochtemperatur-beständigem dielektrischem Material, etwa Keramik, Tonerde, Steatit, Quarz oder dergleichen, geformt. Der äußere Teil 22 jeder Abschlußkappe E weist einen Umfang auf, der im wesentlichen dem des Rohretementes 18 entspricht, und umfaßt einen Dorn 24, der sich in den von den Wänden des Abschnitts 12 und des Rohrelements 18 gebildeten Hohlraum einschieben läßt und dicht hineinpaßt. Nahe dem äußeren Ende weist jede keramische Abschlußkappe E einen Wulst 25 auf. der einen praktischen Anschlag zur Abstützung der Befestigungsbänder Fbildet Die Bänder Fbestehen aus Metall, etwa Stahl, und dienen dazu, den Stab an dem Rahmen F1 einer Maschine zu befestigen.

Die Ringe El sind zwischen dem äußeren Abschnitt 22 der Abschlußkappen E und den Gehäuse A angeordnet, jeder Ring E\ besteht this leitendem Material, etwa Messing oder Stahl, und umfaßt eine Lasche 26 mit einer Öffnung, die die letzte Entladungsspitze B der Reihe sicher umklammert und mit diese; in guter elektrisch leitender Verbindung steht. Auch andere Arten der Verbindung des Ringes E 1 mit der Hochspannung sind denkbar.

Die mittlere Stütze D in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und die Stützen Din dem A'jsführungsbeispiel nach Fig. 5 sind grundsätzlich gleich. Jede dieser Stützen D umfaßt einen Fußabschnitt 30 aus hochtemperatur-bcständigem Isoliermaterial wie etwa Keramik oder dergleichen, der den Apparat vom Maschinenrahmen FI in.einem Abstand hält und gleichzeitig stützt, sowie einen leitenden Ring D1. der mittels einer möwenflügcl-förmigen Klammer D 2 mit Hochspannung verbunden ist. Die Klammer D 2 besteht beispielsweise aus Stahl und umfaßt einen mittleren Abschnitt 32, der in den Kanal 16 des Abschnitts 12 hineinpaßt. Ein in dem mittleren Abschnitt 32 vorgesehenes Loch umgreift eine in der Mitte a-ngcordneie Spitze B dicht, so daß zwischen der Spitze ß, der Klammer D 2 und dem Ring D'- sicherer elektrischer Kontakt besteht. Unter dem Ring D I ist das geschlitzte Rohrelement 18 von eine* isolierenden Manschette 36 umgeben, die zur Stützung und zur gleichmäßigen Verteilung des Druckes dient. Der Ring D 1 selbst kann über einen Gewindebolzen 38 an dom keramischen Abschnitt 30 befestigt sein.

Das Kabel Cvcrläuft durch eine l.ängsbohrung 40 in der Abschlußkappc E und wird darin dutch ein schraubbares Kunststoff-Klcmnielcment 42 gehalten. Die Se?!? 20 des Kabels Cist an die Glcich-Hoehspannungsquelle G angeschlossen, die eine Spannung von bis zu 50 000 V bei einem Strom von bis zu 20 mA abgibt.

Bei dem in Fig. 5 und b gezeigten Ausführiingsbeispiel dienen Kappen 44 und 46 zum Verschließen der Enden des Gehäuses A, wobei ihr Aufbau, abgesehen von den an dci Enden vorgesehenen Stützen. grundsätzlich der gleiche ist wie bei dem Auslülmingsbeispicl nach Fig. I. Da sich jedoch ein Schmutz- oder Ölfilm auf der Oberfläche des Kabels C'iind der Kappe 46 zwischen dem Ring D I und dem geerdeten Gehäuse der Hochspannungsquelle Cl (bzw. einem metallischen Maschinenrahmen, djii this Kabel C" möglicherweise berührt) bildet, besteht die Kappe -4h vorzugsweise aus keramischem Werkstoff, um die Rciniuiiiiir zu erleich-

lern und den Widerstund gegen I loehlemperaltir Beschädigiingen durch Brennen. Kohlensloff-Spurbildung. Verdampfung oder Sublimation zu erhöhen.

Wie sich ;uis der vorstehenden Beschreibung ergibt, sind sämtliche Teile des hit/eempfindlichen isolierenden Gehäuses A in wirksamer Weise durch ein leitendes Bauteil gegenüber der keramischen Stütze oder dem sonstigen hochtemperatiir-beständigeri Miitcriiil, das den Stab mit dem benachbarten geerdeten Teil verbindet, gelrennt. Da die Spitzen und die leitenden Bauteile alle iiiif der gleichen Hochspannung lieg« kann ein sich auf der Oberfläche des Gehäuses sammelnder Öl- oder Schnuil/filin keine Funkenbildu daran bewirken. Vielmehr besieht der gesamte Spa nungsgradient an dem widerstandsfähigen keramisch Material, das sich leicht reinigen läßt, wobei selbst dar wenn Staub. Schmutz oder Öl einen Lichtbogen an di keramischen Siüi/eii /?oder an den Abs'.-hlußkappen hervorrufeil sollte, kein Schaden entstünde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektrostatischer Hochspannungs-Entladungsapparat mit einem isolierenden Gehäuse aus einem Material, das gegen Hochtemperatur-Beschädigungen infolge von Lichtbogenbildung empfindlich ist, einer zur Hochspannungs-Gasionisation dienenden Entladungseinrichtung, die in dem Gehäuse angeordnet ist und daraus herausragt, und mit einer Verfahren eingesetzt, bei denen die Haftung eines Gegenstandes an einem anderen aufgrund elektrostatischer Aufladungen reguliert werden soll, beispielsweise die Haftung eines Papierbogens an einer bestimmten Walze einer Druckmaschine. Auch ist es mit derartigen Apparaten möglich. Bögen beim Stapeln zu neutralisieren. Hierbei werden hohe Spannungen, beispielsweise 25 kV positiv oder negativ eingesetzt.

Werden Erde oder geerdete Teile in die Nähe der ldi

Einrichtung zur Zuführung einer Hochspannung _I0 Entladungseinrichtur-s gebracht, so köm-en starke gegenüber Erdpotential an die Entladungseinrich- Lichtbögen auftreten.~Da solche Hochspannungs-Entlatung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein isolierendes Bauteil (D. E) vorgesehen ist.

das aus einem gegen Beschädigungen durch dungsapparate in der Industrie einem rauhen Betrieb ausgesetzt sind und nur selten und dabei unzulänglich gereinigt werden, können sich leicht Öl. Schmutz. Staub

Hochspannungs-Lichtbogen widerstandsfähigen 15 und sonstige leitende Fremdstoffe an der Oberfiäcne

Material besteht und das isolierende Gehäuse (A) des isolierenden Gehäuses absetzen, in das die

von benachbarten auf Erdpotential liegenden Teilen trennt, daß zwischen dem isolierenden Gehäuse und Entladungseinrichtung eingebettet ist. Ebensolche Ablagerungen sind möglich an den Stützen und an der Isolation der Leitungen und Drähte, die die Entladunas-

leitendes Bauteil (Dl, El) eingefügt ist. das die 20 einrichtung mit der Hochspannungsquellc verbinden.

Oberfläche des isolierenden Gehäuses von dem Längs den durch solche leitenden Fremdstoffe gebildeleitenden

jedem der isolierenden Bauteile ein elektrisch E) if i