-
Hochspannungserzeuger zur Verwendung beim elektrostatischen Belegen
von Gegenständen Um Gegenstände, d.h. ihre Flächen, elektrostatisch mit einem Belag
zu. versehen., der aus Lack oder anderer Farbe, Fasorn, Kunststoff, Schutzmittel
usw besteht, pflegt man Gleichspannungen zwischen 3Q und 150 kV zu verwenden, welche
von einem üblicherweise für Netzanschluss ausgeführten Hochspannungserzeuger erzeugt
werden Nach Unterbrechen der Speisespannung des Erzeugers verbleibt jedoch sir,oft,
eine ziemlich grosse, kapazitiv gespeicherte Elektrizitätsmenge, die zu Funkenübersc-hla,g
oder aseret Entladung führen kann, beispielsweise beim Berühren der Elektrode der
zum Belegen der Gegenstände dienenden Einrichtung. Dies kann für denjenigen, der
die Elektrode berührt, sehr unangenehm sein. Ferner kann ein Ueberschlag das Belagmittel
oder das etwaige Lösungsmittel desselben entzünden. Ferner sei erwähnt, dass in
vielen Ländern Sicherheitsvorschriften bestehen, die u.a. den höchstzulässigen Kurzschlusestrom
begrenzen, beispielsweise auf 0,2 mA in manchen Ländern.
-
Eine Begrenzung des hochgespannten Stroms kann man z.B. durch einen.
ständig ,eingxeschalteten Entladewiderstand erzielen, der aber auch den. Hochspannungserzeuger
ständig belastet und daher keinen zu niedrigen Wert haben darf, andererseits aber
niedrig. genug stein muss, um die gespeicherte elektrische Energie genügend schnell,
zu entladen, die ihrerseits. von Spannung und Kapazität abhängig ist,
da
sie gleich CU@/2 ist, wobei C die Kapazität und U die Uber derselben herrschende
Spannung ist.
-
Bei den üblichsten elektrostatischen sog. Spritzgeräten also Elarichtungen
zum Belegen von Flächen, sollte oder muss der Entladewiderstandswert meist beträchtlich
hörer sein als der Lastwiderstandswert, mit welchem der Hochspannungserzeuger während
des Betriebes normalerweise belastet ist, also währand des Spritzens o.ä. Bei Benutzen
eines als Schutzwiderstand dienenden Vorwiderstandes in Reihe mit der Elektrode
muss der Entladewiderstand einen höheren Wert haben als der Vorwiderstand, wodurch
aber die Entladung verzögert wird.
-
Es ist ferner bekannt, einen relativ niedrigen Bntl4dewidetstandsw
wert zu verwenden, der aber nicht ständig eingeschaltet ist, sondern beim Unterbrechen
des Speisestroms des Bochspannungsersaugers mithilfe eines Relais eingeschaltet
wird. Aus bekannten Gründen ist letzteres Verfahren wenig erw2nscht und teuer.
-
Da der Entladewiderstand unter der vollen Spannung den Hochnpannungserzeugers
steht, und zwar auch im Leerlauf des Gerätes, muss er genügend lang sein, damit
mit Sicherheit kein Längsüberschlag am Widerstand entlang auftreten kann, also auch
keine Kriech- oder Gleitfunken. Er muss aber auch in Querrichtung einwandfrei gegen
Ueberschlag geschützt sein und muss zudem gegen Berührung, Feuchtigkeit, Verschmutzung
und mechanische Einflüsse (u.U. auch gegen chemische und gegen unreine Luft) geschütst
sein.
-
Aus diesen Gründen pflegt man einen solchen Widerstand zusammen mit
dem Hochspannungserzeuger in einem gemeinsamen IsolierstoffblocX unterzubringen.
Hochohmig Entladewiderstände kennen aber, sofern es sich nicht um recht platzbeanspruchende,
sebr teure Widerstände handelt, mangelhaft oder unbrauchbar werden, In manchen Fällen
kann es auch erwünscht sein, den Entladewiderstand gegen einen Widerstand mit anderem
Widerstandswert zu tanschen, Nimmt man an, dass der Hochspannungserzeuger, oder
jedanfalls sein Uo-chspan'nungsteil, in einem Kunststotfblock eingegessen ist, wobei
auch
der Entladewiderstand mit eingegossen ist, muss der gesandte Block mit allem Inhalt
weggeworfen- werden, falls der Widerstand nicht mehr einwandfrei und sicher seinen
Dienst tut. Dies. ist offensichtlich eine beträchtliche Vergeudung von Geld und
Material. Zudem kann es umständlicher und zeitraubender sein, einen neuen Hochspannungserzeuger
gleicher Art zu beschaffen als nur einen Widerstand hierfür.
-
Wollte man den Widerstand in einem gesonderten Isolierstoffblock unterbringen,
wäre eine Leitung zwischen den Blöcken nötig, die also bei defektem Widerstand oder'Unterbrechung
durch Beschädigung) nicht mehr durch den Widerstand gesichert wäre. Diese Lösung
wäre daher unbefriedigend und vermutlich unzulässig, sofern nicht teure und komplizierende
zusätzliche Massnahmen getrof-fen werden..
-
Man könnte die beiden Blöcke natürlich aneinander kleben oder kitten,
aber eine solche Verbindung muss unlösbar sein und führt daher zum selben Ergebnis
wie das schon erwähnte Unterbringen des Widerstandes im Isolierstoffblock des Hochspannungserzeugers.
-
Je nach dem wie die Frage der Unterbringung des Widerstandes ausserhalb
des Isolierstoffblockes o.ä. des Hochspannungs gelöst wird, bestehen weiterhin wenigstens
einige der genannten Probleme nicht zuletzt finanzielle, und die Gefahr von Kriechstrecken,
des Eindringens von Feuchtigkeit sowie gewisse mechanische und montagemässige Probleme.
-
Bei einem erfindungsgemässen Hochspannungserzeuger', der die wesentlichen
Merkmale wenigstens des Hauptanspruchs aufweist,.
-
entEllen diese Probleme weitgehend oder völlig.
-
Die anliegende Zeichnung zeigt schematisch ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes.
-
Eine nicht dargestellte, Hochspannung erzeugende Stufe, ist in einem
Kunststoffblock 1 eingegossen und mit einer sehr langen, d.h.
-
ti.efen Bohrung 2 versehen, die-hier ein Sackioch bildet. In dieser
Bohrung 2 befindet sich ein Entladewiderstand 3.-beispielsweise
von
der Grössenordnung mehrere tausend Megaohm. Er kann erwUnschtenfalls aus zwei oder
mehr Teilwiderständen bestehen, die sodl elektrisch wie mechanisch in Reihe liegen
und zusammen den allenfalls teilbaren Entladewiderstand 3 bilden. Der als zylindrischer
Rundstab ausgebildete Widerstand 3 ist an seinen Enden mit herkömmlichen Anschlusskappen
3a, 3b aus Metall oder Widerstandsmaterial versehen. Der nicht geerdete Ausgangsleiter
4 der hochspannungserzeugenden Stufe erstreckt sich durch, den Isolierstoff des
Blocks 1 in die Bohrung 2 am Boden derselben hinein und liegt starr oder federnd
gegen die Widerstandskappe 3a an. Die Mündung der Bohrung 2 kann mit Innengewinde
versehen undtoder etwas erweitert sein um einen darin eingeschraubten bzw. hineingeschobenen
leitenden hohlen Anschlusskörper 3 aufzunehmen, in welchem eine Feder 6 zwischen
der Widerstandskappe 3b und dem Sacklochboden des Körpers 5 eingespannt ist. Der
Anschlusskörper S steht somit in federndem elektrischen Kontakt mit sowohl dem Widerstand
3 wie auch mit einem geerdeten Gehäuse des Hochspannungserzeugers.
-
Der elektrische Kontakt zwischen einer oder beiden der Kappen 3a und
3b und dem Hochspannungsleiter 4 bzw. geerdetem Gehäuse 7 kann auch in anderer Weise
erfolgen* sollte aber federnd sein.
-
Es ist leicht einzusehen, dass man den Widerstand 3 leicht auswechseln
kann, ohne den Block 1 mit seinem ganzen Inhalt auswechseln zu müssen.
-
Bei Bedarf lässt sich die Bohrung 2 leicht reinigen, beispielsweise
indem man ein dünnes Rohr, ggf. ein gewöhnliches Trinkr5,hrchen für Limonade, in
die Bohrung tief einführt und Luft undZoder Reinigungsflüssigkeit einbläst bzw.
spritzt. Anschliessend kann man nötigenfalls Warmluft oder eine zum Schnelltrocknen
geeignete Flüssigkeit wie Spiritus, Äther einspritzen, die nicht den Isolierstoff
des Blocks 1 angreift.
-
Wahlweise kann die Bohrung 2 durchgehend sein und an ihrem näher an
der Kappe 3a liegenden Ende mit einem eingekitteten," eingeklemmten oder eingeschraubten
Isolierstoffpropfen 2a dicht verschlossen
sein Der Leitet 4 kann
Sich seitlich in das Loch 2 hinein in gewissem Abstand Von dessen Boden erstrecken
und gebogen oder mit einer s.o gerichteten Blattteder.versehen sein, dass Kontakt
mit der Seitenfläche der Kap-pe 3a erfolgt.
-
Der Erfindungsgegenstand ist in vielerlei Weise abwandelbar.
-
FaLls der Querschnitt (Durchmesserj) der Bohrung genügend gross ist,
kann sie mit einem losen, besser aber mit einem festen inneren Futterrohr versehen
werden, wobe.i das Fu-tt-etröhr' vorzugs weise aus härterem Stoff wie der Block
1 besteht, z'.B. aus. Glas, Keramik, härterem Kunststoff o.ä., wobei' der Widerstand
3 in dieses Futterrohr hineingeschoben wird. Ferner kann einer oder beide der gegen
die Enden des Widerstandes anliegenden elektrischen Anschlüsse aus radial federnden
Buchsen- oder Bandkontakten bestehen, wodurch eine achsiale Federung nach Art der
Feder 6 unnötig wird. Der geerdete Anschlusskörper und der etwaige. Pfropfen 2 sollten
gasdicht sein und vorzugsweise auch gegen einen gewissen inneren Druck in der Bohrung
widerstandsfähig sein. Der Körper 5 kann unverlierbar oder fest am Widerstand 3..
3 selbst angebracht sein. Die Bohrung 2 kann mit Isoliergas- wie Freon, Argon oder
Krypton, gegebenenfalls unter Druck, gefüllt sein, oder mit einer gut isolierenden
Flüssigkeit. Bin gewisser Ueberdruck in der Bohrung kann durch das Einführen des
Körpers 5 und/oder Pfropfans 2a durch Kolbenwirkung erzeugt werden. Man kann den
aus festem.
-
Material bestehenden Widerstand 3 durch eine schwach leitende Flüssigkeit
ersetzen, z.B. durch eine Metallsalzlösung geringer Konzentration, ggf.- mit Glyzerinzusatz,
wobei Elektroden, we-lche den Kappen 3a und 3b entsprechen, an-den Enden der Bohrung
2 in diese hineinragen und entweder aus dem selben Metall bestehen, welches das
genannte Metallsalz bildet, oder aus einem gegen die Widerstandslösung inertem Werkstoff,
z.Bb aus rostfreiem Stahl.
-
(Aus Gründen, die hier nicht näher dargelegt z'u-werden brauchen,
besteht im allgemeinen keine Gefahr kumulativer Gasbildung dreh Elektrolyse, sofern
Durchmesser, Schlankheitsgrad und sonstige Parameter der Widerstandsflüssigkeitssäule
und ihrer nächsten Umgebung richtig gewählt werden, was nicht sonderlich kritisch
ist.)
Die Flüssigkeit soll die Bohrung 2 in ihrer ganzen Länge ausfüllen,
wobei der Anschlusskörper S aus einer dicht schliessenden, elektrisch leitenden
Schraube oder Klemmpfropfen bestehen kann und bei Bedarf leicht entfernbar ist>
z.B. bei Auswechseln der Widerstandsflüsigkeit. Um eine je nach spezifischem Widerstand
der Flüssigkeit allzu lange Bohrung zu vermeiden-, kann man in der Bohrung einen,
Isolierstoffstab in gleicher Art wie den in der eichnung datgestellten Widerstand
3 unterbringen, wodurch der wirksame Querschnitt des Flüssigkeitswiderstandes wesentlich
g'eringer gemacht werden kann als der Querschnitt der Bohrung, die @öglichst keinen
allzu geringen Querschnitt haben sollte. Ein solcher Isolierstab kann ferner mit
einem Aussengewinde oder einer Spirairippe ähnlich wie eine Förderschnecke versehen
sein, wobei das Gewinde bzw.
-
Schnecke wenigstens angenähert überall gegen die Innenwand der Bohrung
anliegt, so dass die Strombahn in der Flüssigkeit schrauben förmig (gewendelt) verläuft
und damit vielfach so lang ist wie die Bohrung selbst und damit ausserdem der wirksame
Pl(1ssigkeitsquerschnitt wesentlich kleiner ist als der Querschnitt der Bohrung.
-
Wahlweise kann die Bohrung 2 ein Innengewinde aufweisen* wobei ein
gegen die Gewindescheitel desselben anliegender glatter Isolierstab in die Bohrung
geschoben ist, so dass wiederum die Widerstandsflüssigkeit eine im genannten Innengewinde
verlaufende Wendel bildet.
-
Ferner braucht die Flüssigkeit nicht direkt/ in die Bohrung 2 selbst
gefüllt zu werden sondern kann in einem langen, starren oder biegsamen, vorzugsweise
zylindrischem Isolierstoffbehälter engeschlossen sein, der mit leitenden Enden versehen
ist und ein auswechselbares Widerstandsorgan ähnlich wie der Widerstand 3 bildet.
-
gin durch eine Flüssigkeit gebildeter Entladewiderstand kann bei jeder
der oben beschriebenen Möglichkeiten ohne weites ausgewechselt bzw. erneuert werden.
-
Bei Verwendung einer Isolierflüssigkeit oder einer Widerstandsflüssigke
-it
können Ausdehnungsmittel zweckmässig oder notwendig sein. Solche Mittel sind in
zahlreichen, verschiedensten Ausführungen bekannt. Beispielsweise kann der Körper
5 einen Metallbalg, aufweisen oder aus einem am einen Ende geschlossenen Metallbalg
bestehen, wobei die Mantelwand des Balges die Flussigkeit von der Aussenluft trennt.
Ferner kann der Balg die Feder 6 überflüssig machen, besonders in dem Falle, dass
bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel der Widerstand 3 von Isolierflüssigkeit
umgeben ist.