DE2838688A1

DE2838688A1 - Anordnung zum elektrischen laden von teilchen

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Publication number: DE2838688A1
Application number: DE19782838688
Authority: DE
Inventors: Senichi Prof Masuda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-05
Filing date: 1978-09-05
Publication date: 1979-03-15
Also published as: GB2012493A; FR2402322A1; US4210949A; FR2402322B1; GB2012493B; DE2838688C2

Description

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen; M 1438 _? 1.September 1978

SENICHI MASUDA

No. 605, 1-40-10 Nishigahara, Kita-ku_fTokio Japan

Anordnung zum elektrischen Laden von Teilchen

Zum elektrischen Aufladen feiner Feststoffteilchen wurden neben einem Aufladen durch direkten Kontakt und durch Reibung, was keine spezielle Ladevorrichtung erfordert, üblicherweise eine Aufladevorrichtung benutzt, die eine nadelartige oder geradlinige Entladeelektrode 1 zur Erzeugung einer Koronaentladung, eine plattenartige, zylindrische oder kreisförmige Gegenelektrode 2 und eine Gleichspannungsquelle 3 enthält, wie in Fig.1 dargestellt ist. In dieser Anordnung wird eine Gleichspannungs-Koronaentladung 4 erzeugt , damit ein Beschüß und ein Haften der durch die Koronaentladung erzeugten Ionen 5 auf die feinen Feststoffteilchen 6 im Koronaraum 8 erzeugt wird. Dieses Verfahren hat den großen Nachteil, daß die Größe der von den Teilchen empfangenen Ladungsmenge kaum genau bestimmt werden kann, was zur Folge hat,daß die Kontrolle der Ladungs-

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menge der Teilchen technisch schwierig ist. Bei dem unter Anwendung der Koronaentladung arbeitenden Verfahren, das in Fig.1 veranschaulicht ist, be&teht zwar eine klare quantitative Beziehung, da die Sättigungsladungsmenge der geladenen Teilchen 7 allgemein dem Quadrat des Teilchendurchmessers und der Feldstärke des Ladebereichs proportional ist, doch werden die geladenen Teilchen 7 von der Coulomb-Kraft von der Koronaentladungselektrode 1 zur Gegenelektrode 2 getrieben, und Teilchen mit großer Ladungsmenge haften an der Oberfläche 9 der Gegenelektrode und werden nicht dem beabsichtigten Arbeitsbereich 10 zugeführt, während nur Teilchen mit kleiner · Ladungsmenge in den Arbeitsbereich 10 gelangen. Dies ist ein großer Nachteil dieses Verfahrens:

Zur Überwindung dieses Nachteils wurde vom Erfinder in der japanischen Patentanmeldung Nr. 71-500 87 vom 7.JuIi 1971 eine Anordnung zum elektrischen Laden von Teilchen angegeben, wie sie beispielsweise in Fig.2 dargestellt ist. In dieser Anordnung sind Wechsel elektroden 11 und 12 parallel zueinander in einem gewissen Abstand isoliert voneinander angebracht. In diesen Elektroden sind kleine Löcher 13 und 14 gebildet. In der Mitte der Löcher liegen jeweils dritte Entladeelektroden 15 und 16, die gegen die Wechselelektroden 11 und 12 isoliert sind. An die Wechselelektroden 11 und 12 wird beispielsweise über die SekundärwickluSgsanschlüsse 18 und 19 eines Transformators 17 eine Wechselspannung angelegt, damit im Laderaum 20 zwischen dmElektroden ein Wechselfeld entsteht. An die dritten Entladeelektroden 15 und 16 wird gemäß der Darstellung eine weitere Wechselspannung beispielsweise

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über dip Sekundärwicklungsanschlüsse 27 und 28 dieses Transformators 17 über Gleichrichter 21 und 22, Serienwiderstände 23 und 24 und Parallelkondensatoren 25 und angelegt. Wenn im dargestellten Beispiel an der Wechselelektrode 11 eine ausreichend negative Spannung anliegt, wird zwischen dieser Elektrode und der dritten Elektrode 15 wiederholt eine Funkenentladung erzeugt (wobei an diesem Zeitpunkt keine Entladung zwischen den Elektroden 12 und 16 erfolgt), so daß zv/ischen den Elektroden ein Plasma mit positiven und negativen Ionen entsteht, während von den Elektroden negative Ionen in den Laderaum 20 von links nach rechts abgegeben werden, damit sie auf die feinen Feststoffteilchen 6 aufprallen und diese laden. Wenn an der Elektrode 12 eine ausreichend hohe negative Spannung bei umgekehrter Polarität anliegt«, werden' negative Ionen von rechts nach links entsprechend dem oben angegebenen Prinzip in den Laderaum 20 abgegeben,, damit der gleiche AufprallladeVorgang derTeilchen eintritt, was in diesem Beispiel stets eine kräftige negative Ladung der Teilchen ergibt. Die auf die Teilchen einwirkende Coulomb-Kraft wirkt abwechselnd, damit ein Haften der Teilchen an den Elektroden verhindert wird.

Die Anordnung hat zwar einen, sehr einfachen Aufbau, doch hat sich als Nachteil herausgestellt, daß in einer Atmosphäre, die brennbare Gase oder brennbaren Staub enthält, die Energie der wiederholt zwischen deia dritten Entladeelektrodea und den VJechselelelctroden erzeugten Funkenentladung eine Zündung verursachen kann.

Mit Hilfe der Erfindung soll ©In© hochwirksame Anordnung zum elektrischen Laden von Teilchen mit Wschselfeld geschaffen werden, die die geschilderten Machtelle nicht aufweist. Die Anordnung soll exakt und mit hohem Wirkungs-

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grad arbeiten, und Teilchen elektrisch aufladen, wie es in-verschiedenen elektrodynamischen Teilchensteuervorrichtungen, beispielsweise in elektrostatischen Luftreinigungsanlagen, Sortier- und Transportanlagen und verschiedenen-anderen elektrostatisch arbeitenden Geräten, wie elektrostatischen Haarpflanzgeräten und elektrostatischen Sprühgeräten erforderlich ist.

In der erfindungsgeraäßen Anordnung wird dies durch die Verwendung von Plasmaquellen ermöglicht, die im wesentlichen als Ebenen ausgebildet sind, wobei eine zündungsfreie Koronaentladung oder eine Koronaentladung durch Isolatoren anstelle der mit wiederholten Funkenentladungen arbeitenden Plasmaquelle angewendet wird.

Nach der Erfindung ist die Anordnung zum elektrischen Aufladen von Teilchen mit zwei oder mehr Plasmaerzeugungsvorrichtungen, die parallel einander gegenüber mit gewissem Abstand angeordnet sind, damit eingeführte Teilchen von beiden Seiten festgehalten werden, wobei diese Vorrichtungen mit Koronaentladungselektroden versehen sind, Hochspannungsquellen zum abwechselnden Anlegen einer Hochspannung an die Koronaentladungselektroden der jeweiligen PiasmaerzeugungsVorrichtungen zur Erzeugung einer Plasmaentladung und einer ein Hauptfeld erzeugenden Wechselspannungsquelle zum Anlegen einer hohen Wechselspannung zwischen die gegenüberliegenden Plasmaerzeugungsvorrichtungen zur Erzeugung eines Haupt-Wechselfeldes im dazwischenliegenden Entladungsraum dadurch gekennzeichnet, daß das Anlegen einer Spannung aus der die Koronaentladung erzeugenden Hochspannungsquelle, die an die Plasmaerzeugungsvorrichtung angeschlossen ist, in synchroner Weise nur dann

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erfolgt, wenn die Plasmaerzeugungsvorrichtung ab- . wechselnd eine bestimmte Polarität aufweist, so daß eine Koronaentladung entsteht, wobei abwechselnd in der Nähe der Plasmaerzeig ungsvorrichtungen durch die Koronaentladung ein Plasma gebildet wird, und daß unipolare Ionen mit dieser Polarität abwechselnd von den gegenüberliegenden Plasmaerzeugungsvorrichtungen in den dazwischenliegenden Laderaum abgegeben werden, damit in diesen Laderaum eingeführte Teilchen durch abwechselnden Beschüß durch die unipolaren Ionen von beiden Seiten in dem Wechselfeld aufgeladen werden.

In dieser Anordnung können bemerkenswerte "Wirkungen erhalten werden, indem die betroffenen Teilchen bis zu einem theoretisch bestimmten Sättigungspunkt aufgeladen werden können, wobei die Möglichkeit einer Zündung vollständig auch in Anwesenheit eines brennbaren Gases oder Staubs in der Atmosphäre ausgeschlossen wird, und indem die Gesamtmenge der Teilchen dem Arbeitsbereich ohne Haften an den Elektroden zugeführt werden kann. Da das Plasma positive und negative Ionen enthält und eine bipolar ionisierte Atmosphäre periodisch in der Plasmaerzeugungsvorrichtung hervorgerufen wird, besteht eine weitere vorteilhafte Wirkung darin, daß unipolar geladene Teilchen mit hohem elektrischen Widerstand beim Haften an den Elektroden sofort entladen werden, so daß die Ladewirkung nicht durch Erzeugung einer Gegenionisierung behindert wird.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 13 beispielshalber erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig.3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12 und 13 Blockschaltbilder von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Anordnung,

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Fig.7 verschiedene Arten von Koronaentladungselektroden, die Plasmaerzeugungsvorrichtungen in den erfindungsgemäßen Anordnungen bilden und

Fig.11 Beispiele von Bauelementen für die Elektroden der Plasmaerzeugungsvorrichtungen nach der Erfindung.

Die in Fig.3 dargestellte Anordnung enthält zwei parallele Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30, die einander gegenüberliegend und gegeneinander isoliert angebracht sind. In diesem Ausführungsbeispiel besteht jede Plasmaerzeugungsvorrichtung aus zwei Gruppen linearer Entladeelektroden 31, 31S 31" ..... und 32, 32', 32»... , oder 33, 33*, 33», ...». und 34, 34·, 34», _e... , die nebeneinander in einer parallelen Ebene in gleichen Abständen und isoliert gegeneinander angeordnet sind. Die Elektroden 31, 31', 31" .... sind mit Hilfe eines Leiters 35 miteinander verbunden und über einen Schutzwiderstand an eine Ausgangsklemme 40 einer eine Wechselspannung abgebenden Koronaerzeugungs-Hochspannungsquelle 39 angeschlossen, die aus einer Wechselspannungsquellenelnheit 37 und einem im vorliegenden Fall intermittierend betriebenen Zusatz- und Trenntransformator 38 besteht. Die Elektroden 32, 32·, 32".... sind über einen Leiter 41 miteinander verbunden und über einen Schutzwiderstand an die andere Klemme 43 dieser Hochspannungsquelle 39 angeschlossen. Die Elektroden 33, 33', 33", .... sind über einen Leiter 44 miteinander verbunden und über einen Schutzwiderstand 45 mit einer Ausgangsklemme 49 der anderen, eine Wechselspannung abgebenden Koronaerzeugungs- Hochspannungsquelle 48 verbunden, die aus einer VTecheelspannungseinheit 45 und einem im vorliegenden Beispiel intermittierend betriebenen Zusatz- und Trenntransformator 47 besteht.

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Die Elektroden 34, 34«, 34"...sind über einen Leiter 50 und einen Schutzwiderstand 51 mit der anderen Ausgangsklemme 52 dieser Hochspannungsquelle 48 verbunden. Eine eine Wechselspannung abgebende Hauptfeld-Hochspannungsquelle erzeugt im Laderaum 20 zwischen den zwei Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 ein Haupt-Wechselfeld; diese Hauptfeld-Hochspannungsquelle besteht aus einer Wechselspannungsquelleneinheit 54 und einem Zusatztransformator 45, dessen Ausgangsklemmen 56 und 57 an die Klemmen 43 bzw. 52 angeschlossen. sind.Auf C-rund dieser Anordnung wird an die Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und eine hohe Wechselspannung angelegt, damit im Laderaum 20 ein Haupt-Wechselfeld entsteht. Außerdem ist vorgesehen, daß nur dann, wenn die Ausgangsklemme 56 oder 57 eine bestimmte Polarität, beispielsweise eine positive Polarität hat, das Signal durch den Leiter 58 oder 59 zur Wechselspannungsquelleneinheit 37 oder 46 geschickt wird, damit au£hdiese Einheit in Betrieb gesetzt wird und eine hohe Wechselspannung erzeugt« Wenn beispielsweise die PlasmaerzeuRungsvorrichtung 29 positiv in Bezug auf die Plasmaerzeugungsvorrichtung 30 ist, wird zwischen zwei benachbarte Gruppen der linearen Entladeelektroden 31, 31', 31" .... und 32, 32', 32", .... die die Plasmaerzeugungsvorrichtung 29 bilden, von der Koronaerzeugungs-Hochspannungsquelle 39 eine Hochspannung mit hoher Frequenz angelegt, so daß die Entladeelektroden beider Gruppen positive und negative Ionen aus der hochfrequenten Wechselspannungs-Koronaentladung liefern«, damit eine bipolar ionisierte Atmosphäre mit sowohl positiven als auch negativen Ionen in ihrer Mähe sowie ein Plasma βθ ähnlich einerEbene im Koronaentladeabschnitt entstehen.

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Auf Grund der nach rechts gerichteten Wirkung des Hauptfeldes von der Plasmaerzeugungsvorrichtung 29 zur PIamaerzeugungsvorrichtung 30 werden nur positive Ionen aus dem Plasma in den Laderaum nach rechts geführt, damit sie auf Teilchen 6, die von oben eingeführt werden aufprallen und diese laden. Da die Wechselspannungsquelleneinheit 46 in diesem Fall kein Betriebssignal über den Leiter 56 empfangen hat und damit ebenso wie die Koronaentladungs-Hochspannungsquelle nicht arbeitet, wird zwischen die angrenzenden Gruppen der linearen

Entladeelektroden 33, 33', 33" und 34, 34', 34»... ,

die die andere Plasmaerzeugungsvorrichtung bilden, keine hohe Wechselspannung mit hoher Frequenz angelegt, die eine negative Polarität hat, so daß keine hochfrequente Wechselspannungs-Koronaentladung, also kein Plasma zwischen den beiden Gruppen der Entladeelektroden erzeugt wird» Als Folge davon können negative Ionen nicht von der Plasmaerzeugungsvorrichtung 30 auf Grund der Wirkung des Hauptfeldes in den Laderaum 20 unter Verminderung der den Teilchen verliehenen positiven Ladungen gezogen werden. Wenn die Polaritäten der Vorrichtungen 29 und 30 umgekehrt werden, läuft der oben geschilderte Vorgang umgekehrt ab, wobei in diesem Fall über die Plasmaerzeugungsvorrichtung 30 mit positiver Polarität das Plasma 60' erzeugt wird, damit positive Ionen nach links in den Laderaum 20 geliefert werden? ^^ie Vorrichtung 29 erzeugt dabei kein Plasma. Das Feld des Laderaums 20 wird also periodisch nach links und nach rechts umgewechselt, und im Laderaum laufen positive (oder negative) unipolare Ionen nur hin und her. Die Teilchen 6 werden in diesemBeispiel abwechselnd von links und rechts mit Ionen positiver Polarität beschossen, so daß sie sofort

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auf einen theoretisch "bestimm en Sättigungspunkt aufladen werden und als geladene Teilchen 7 auf Grund der Schwerkraft oder auf Grund der Wirkung eines Luftstroms in Pfeilrichtung nach unten in den Laderaum fallen, wobei sie ohne Haften an den Elektroden hin- und herschwingen und dem Arbeitsbereich 10 zugeführt werden. Der Verlauf der von der Hochspannungsquelle 53 gelieferten Spannung kann sinusförmig sein oder auch eine andere Form haben, doch hat sie im Hinblick auf eine Verbesserung der Ladegeschwindigkeit vorzugsweise eine Rechteckform.Die Frequenz kann die Netzfrequenz sein, doch falls es erforderlich ist, kann auch eine höhere oder eine niedrigere Frequenz angewendet werden. Der Verlauf der von den Hochspannungsquellen 39 und 48 gelieferten Spannungen kann sinusförmig, rechteckig, dreieckig, impulsförmig oder auch auf andere Weise geformt sein. Die Frequenz kann gleich der Frequenz der Hochspannungsquelle 53 sein, doch kann zur Verbesserung der Ionenerzeugungsfähigkeit auöh irgend eine höhere Frequenz angewendet werden. Die Hochspannungsquellen und 48 können getrennt von der Hochspannungsquelle 53 aufgebaut sein, doch können sie auch aus einer gemeinsamen Baueinheit bestehen, wie in der Ausführungsform von Fig.5 angegeben ist. Die Hochspannungsquellen 39 und .48 und die Hochspannungsquelle 53 können mit ihren Ausgangsklemmen direkt über einen Schutzwiderstand oder dergleichen an die Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 angeschlossen sein, wie in der Ausführungsform von Fig.3 angegeben ist, doch können sie abhängig von besonderen Situationen über einen Kopplungskondensator angeschlossen werden, was nicht eigens ausgeführt werden muß. Die der Koronaerzeugung dienenden Hoch-

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Spannungsquellen können wie bei den Hochspannungsquellen 39 und 48 Wechselspannungsquellen sein, doch können sie abhängig von bestimmten Fällen auch Gleichspannungsquellen sein.

Jede Plasmaerzeugungsvorrichtung 29 und 30 der hier zu beschreibenden Anordnung besteht aus zwei Gruppen benachbarter Koronaentladungselektroden, wie das Ausführungsbeispiel von Fig.3 zeigt. Wenn in diesem Fall an die beiden Elektrodengruppen aus der Hochspannungsquelle 39 oder der Hochspannungsquelle 48 eine Wechselspannung angelegt wird, entsteht an jeder Elektrodengruppe eine Koronaentladung, so daß in ihrer Nähe positive und negative Ionen entstehen, die ein ebenes Plama bilden. Wie in der Ausführungsform von Fig.4 zu erkennen ist, kann jedoch abhängig vom speziellen Fall eine der zwei Elektrodengruppen, die die das ebene Plasma erzeugenden Vorrichtungen 29 oder 30 bilden, teilweise oder ganz mit einer Isolierschicht überzogen sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig.12 kann jedoch in dichtem Abstand gegenüber den Koronaentladungselektroden unter Zwischenfügung eines Isolators eine induktive Elektrode vorgesehen werden, die die Koronaentladung hervorruft. In einer solchen Anordnung mit unterdrückter Funkenerzeugung können die Abstände zwischen den Elektroden beider Gruppen stark herabgesetzt werden. Im zuvor genannten Fall mit vollständiger Beschichtung der Elektroden müssen die nichtüberzogenen Elektroden als Entladungselektroden zur Erzielung der Koronaentladung angeordnet werden, während die überzogenen Elektroden koronafreie Elektroden mit großem Krümmungsradius sein können. Wie die Ausführungsbeispiele der Figuren 8, 9 und 10zeigen,

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kann eine der zwei Elektrodengruppen, die die das ebene Plasma erzeugenden Vorrichtungen 29 oder 30 bilden, aus koronafreien Entladeelektroden bestehen, die nicht mit einem Isolator überzogen sind, wobei in diesem Fall die ihnen gegenüberliegenden anderen Elektroden natürlich als Entladeelektroden zur Erzeugung einer Koronaentladung angeordnet sein sollten. Wenn jedoch wie im Fall der Ausführungsformen der Fig.4 bis 10 die mit einem Isolator überzogenen Elektroden, also die koronafreien Elektroden mit Koronaentladungselektroden zur Bildung der Plasmaerzeugungsvorrichtungankombiniert werden und ein Plasma mit einem entsprechenden Entladungseffekt so entsteht (unter Verhinderung einer Gegenionisierung), dann müssen die Koronaentladungselektroden aus einer Wechselspannungs-Koronaentladung positive und negative Ionen liefern; zu diesem Zweck müssen die Hochspannungsquellen 39 und 48 Wechselspannungsquellen sein, deren Frequenz höher als die Frequenz der Hochspannungsquelle 53 ist. Damit die Erzeugung einer Koronaentila dung wirksam verhindert wird, wenn an die Koronaentladungselektroden keine Spannung aus den Hochspannungsquellen 39 oder 48 angelegt wird, kann in Serie zu jeder der Hochspannungqquellen 39 und 48 eine Gleichspannungsquelle geschaltet sein, die das Anlegen einer Vorspannung ermöglicht„Die die Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 bildenden Entladungselektroden müssen nicht immer geradlinig sein; sie können auch Streifen mit scharfen Kanten (Fig.5), Streifen mit Vorsprüngen (Fig.7a und Fig.7c), Stäbe mit Vorsprüngen (Fig.6, 7b und Fig.7d) oder Drähte mit Stern- oder Quadratquer-

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schnitt sein. Auch andere geeignete Formen sind, möglich.

Wenn eine der zwei Elektrodengruppen, die die Plasmaerzeugungsvorrichtungen bilden, aus koronafreien Elektroden besteht, dann können die Koronaentladungselektroden und die koronafreien Elektroden in.einer Ebene (Fig.8), zickzackförmig (Fig.9 und Fig.11) oder auch in anderen Kombinationen angeordnet werden. Wie aus der Ausführungsform von Fig.10 zu erkennen ist, können die koronafreien Elektroden in Form einer ebenen Platte ausgeführt werden, wobei die Koronaentladungselektroden parallel vor ihnen liegen, was nicht besonders erläutert werden muß.

Die die Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 bildenden Elektroden sind nicht immer in zwei Gruppen unterteilt; sie können auch in drei oder mehr Gruppen abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall in der Reihenfolge angrenzenderElektroden unterteilt sein, an die zur Erzielung einer Wechselspannungs-Koronaentladung eine Spannung unter Verwendung einer drei- oder mehrphasigen Koronaerzeugungs-Hochspannungsquelle angelegt wird. In diesem Fall wird jede Ausgangsklemme der das Haupt-Wechselfeld bildenden Hochspannungsquelle mit dem neutralen Schaltungspunkt oder mit einer Ausgangsklemme jeder der Koronaerzeugungs-Hochspannungsquellen verbunden. Abhängig vom jeweiligen Fall werden durch die Zwischenräume zwischen den jeweiligen Elektroden, die die Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 bilden, von der Rückseite her Luftströme in den Laderaum 20 geschickt, damit verhindert wird, daß geladene Teilchen in der Plasmazone nahe den Plasmaerzeugungsvorrichtungen entladen werden oder an den Elektroden

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haften und damit erreicht wird, daß trotzdem anhaftende Teilchen wieder entfernt werden. Sollten Teilchen an den Plasmaerzeugungsvorrichtungen haften, dann können sie durch mechanische Stöße mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens oder auch durch Abkratzen entfernt werden, damit ein Abfall der Entladungsleistung verhindert wird.

Fig.4 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist eine Gruppe von Elektroden 31, 31', 31", ... und 33, 33', 33"ι ···. aus jeweils zwei Gruppen von Elektroden in den Plasmaerzeugungsvorrichtungen der Ausführungsform von Fig.3 an der Oberfläche jeweils mit einer Isolierschicht 61 bzw. 61' überzogen. Die jeweils andere Gruppe der Elektroden 32, 32', 32" , .... und 34, 34¹, 34", .... sind Entladeelektroden zur Erzielung einer Koronaentladung; die Frequenz der die Koronaentladung hervorrufenden Hochspannungsquellen 39 und 48, die diesen Elektroden eine hohe Wechselspannung zur Bildung des Plasmas 60 zuführen, ist höher als die Frequenz der hohen Wechselspannung der das Haupt-Wechselfeld bildenden Hochspannungsquelle 53· in diesem Beispiel ist die Frequenz um eine Stelle oder mehr höher_o Auf Grund dieser Anordnung erzeugt jede Gruppe der Entladeelektroden 32, 32», 32", ...„ und 34, 34', 34" , .... eine Hochfrequenz-Koronaentladung mit jeder Gruppe der Elektroden 31, 31', 31"» ·· und 33, 33', 33", ...., die mit einer Isolierschicht bedeckt sind, abwechselnd nur dann, wenn die Plasma-

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erzeugungsvorrichtung 29 oder 30 eine bestimmte Polari tat haben, so daß positive und negative Ionen unter Bildung des Plasmas 60 oder 60^l in der Nähe erzeugt werden. Die mit den Bezugszeichen 6 Ms 60* in Fig.4 bezeichnetenfeile stimmen mit den entsprechenden Teilen in Fig. 3 überein ; auch der Vorgang des Aufladens der Teilchen gleicht dem im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Vorgang. Wie bereits erwähnt wurde, ermöglicht in diesem Ausführungsbeispiel die Verwendung von isolierenden Überzügen 60 und 60* stark reduzierte Abstände zwischen den jeweiligen Elektrodengruppen der Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30, was zur Verbesserung der Ladungswirksamkeit der Anordnung vorgezogen wirdo

In Fig.5 ist ein Blocksdaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die zwei Gruppen von Ladeelektroden 31, 31% 31", .... 32, 32«, 32», .... und 33, 33*, 33«, .... , 34, 34% 34% «...., die die Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 bilden, streifenförmig gestaltet. Jede der streifenförmigen Elektroden weist an beiden Enden die Form scharfer Messerklingen auf, damit an diesen Stellen eine Koronaentladung stattfindet. Außerdem werden in-diesem Beispiel die beiden Enden der Sekundärwicklung des Zusatztransformator der das Haupt-Wechselfeld bildenden Hochspannungsquelle 53 teilweise dazu benutzt, zusammen mit Gleichrichtern 62 und 63 und Ableitwiderständen tind 65, die in der dargestellten Richtung angeschlossen sind, als die Korona-Erzeugungs-Hoohspannungsquellen 39 und 48 zu wirken. Die mit dem Bezugszeichen bis 60* in Fig.5 bezeichneten Teile stimmen mit den

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entsprechend bezeichneten Teilen in Fig.3 überein. Wenn also die Ausgangsklemme 56 der Hochspannungsquelle 53 eine bestimmte Polarität hat, beispielsweise positiv ist, ist auch die Ausgangsklemme 4ö der Hochspannungsquelle 39 positiv in Bezug auf die Klemme 56, und zwischen die Gruppen der Entladeelektroden 31, 31», 31", und 32, 32', 32« ,.·.... der Plasmaerzeugungsvorrichtung 29 wird eine Spannung angelegt, damit die zuvor genannte Gruppe der Elektroden eine positive Polarität erhält.Diese zuvor genannte Elektrodengruppe gibt positive Ionen durch eine positive Koronaentladung ab, während die zuletzt genannte Elektrodengruppe durch eine negative Koronaentladung negative Ionen abgibt. Dadurch entsteht in der Nähe das Plasma 60, das positive Ionen in den Laderaum 20 abgibt und die Teilchen lädt. An diesem Zeitpunkt liegt zwischen der Ausgangsklemme 49 der Hochspannungsquelle 48 und der Klemme 57 auf Grund des Gleichrichters 63 und des Ableitwiderstandes 65 keine Potentialdifferenz vor. Daher wird auch keine Koronaentladung erzeugt, so daß an der Plasmaerzeugungsvorrichtung 30 kein Plasma erscheint und keine negativen Ionen in den Laderaum 20 abgegeben werden. Der Ableitwiderstand 65 verhindert, daß das Potential an der Klemme 49 auf Grund des positiven lonenstroms, der durch den Laderaum 20 in die Gruppe der Entladeelektroden 33» 33S 33"» «··.. als Folge der Koronaentladung zwischen dieser Gruppe von Entladeelektroden und der Gruppe der Entladeelektroden 34, 34*, 34", .... gelangt, gegen das Potential an der Klemme 57 ansteigt. Der Ableitwiderstand 64 hat die gleiche Wirkung. Wenn die Polarität der Hochspannungsquelle 53 umgekehrt wird,

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werden auch alle Vorgänge umgekehrt, und die Plasmaerzeugungsvorrichtung 30 sendet nur positive Ionen in den Entladeraum 20, die die Teilchen laden. Die koronafreien Elektroden 66, 66' und 67» 67' verhindern die Erzeugung einer Wechselspannungs-Koronaentladung durch die Wirkung des Haupt-Wechselfeldes an den Enden der Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30, wodurch Ionen mit der anderen Polarität in die Einlaß- und Auslaßenden des Laderaums 20 unter Entladung der geladenen Teilchen gelangen. In diesem Beispiel ist jede Elektrode stabförmig ausgebildet, und sie enthält zur Koronaentladung Vorsprünge, die gegen die Entladeelektroden 31 und 31" oder 33 und 33" gerichtet sind, wie der Darstellung zu entnehmen ist.

In Fig.6 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 31, 31', 31", ..*.,

32, 32», 32», ...., 33, 33', 33", 34, 34',

34", der Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und

30 stabförmige Elektroden, die nadelartige, gegen die jeweils benachbarten Elektroden gerichtete Vorsprünge aufweisen. Außerdem enthalten die Koronaerzeugungs-Hochspannungsquellen 39 und 48 Zusatztransformatoren 38 und 47, deren Primärwicklung über Thyristoren 69 und 70 mit der Energiequelle der Niederspannungsquelle für die das Haupt-Wechselfeld erzeugende Hochspannungsquelle 53 verbunden ist, wie der Darstellung zu entnehmen ist. Die Thyristoren 69 und 70 leiten nur dann Strom, wenn an den Ausgangsklemmen 56 und 57 der Hochspannungsquelle 53 eine Spannung mit bestimmter Polarität, beispielsweise positiver Polarität,

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anliegt. Die mit den Bezugszeichen 10 bis 67 in Fig.6 bezeichneten Bauteile stimmen mit den entsprechend bezeichneten Bauteilen der Figuren 3 und 5 überein. Wenn in diesem Beispiel an der Ausgangsklemme 56 eine Spannung mit positiver Polarität gegenüber der Ausgangsklemme 57 vorhanden ist, leitet nur der Thyristor 69, und zwischen den Klemmen 40 und 43 erscheint eine hohe Spannung, damit nur in der Plasmaerzeugungsvorrichtung 29 ein Plasma 60 entsteht; aus diesem Plasma werden positive Ionen in den Laderaum 20 abgegeben. Der Thyristor 70 leitet jedoch nicht, so daß keine negativen Ionen aus der Plasmaerzeugungsvorrichtung 30 · in den Laderaum 20 gelangen. Wenn die Polarität der Ausgangsspannung der Hochspannungsquelle 53 umgekehrt wird, leitet nur der Thyristor 70, so daß alle Vorgänge umgekehrt werden; dies bedeutet, daß von der Plasmaerzeugungsvorrichtung 30 positive Ionen in den Laderaum 20 abgegeben werden, während die Plasmaerzeugungsvorrichtung 23 keine negativen Ionen liefert. Dadurch wird eine positive Ladung der Teilchen im Laderaum 20 erreicht.

In Fig.7 sind verschiedene Formen von Koronaentladungselektroden 31» 32, 31'.ο.. dargestellt, die die Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 bilden. Die inFig.7a dargestellten Elektroden weisen Entladevorsprünge 68 an den jeweiligen Kanten auf, die VorSprüngen benachbarter Kanten in zickzackförmiger Anordnung gegenüberliegen. Die Elektroden von Fig.7b sind stabförmig ausgebildet und mit nadelartigen Entladevorsprüngen 71 versehen, die den Vorsprüngen der jeweils benachbarten Elektroden in zickzackförmiger

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Anordnung gegenüberliegen. Fig.7c zeigt die streifenförmigen Entladeelektroden von Fig.7a, wobei jedoch jede Elektrode auf beiden Seiten jeweils mit einer streifenförmigen Isolierschicht 61 ·· zum Festhalten versehen ist, damit eine Gegenionisierung durch Anhaften von Teilchen vollständig verhindert wird. Die Entladevorsprünge 68 liegen dabei frei. In Fig.7d sind die Elektroden von Fig.7b dargestellt, wobei jedoch die Entladevorsprünge 71 gegen den Laderaum gerichtet sind.

In Fig.8 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Form der Erfindung dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel werden anstelle der Elektroden 32, 32¹, 32", .... und 34, 34', 34", .... aus den jeweils zwei Gruppen von Elektroden der Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 koronafreie zylindrische Elektroden 72_s 72», 72", ... und 73, 73·, 73", .... mit großem Krümmungsradius verwendet. Angrenzend an diese Elektroden liegen geradlinige Koronaentladungselektroden 31, 31', 31", ··

und 33, 33', 33", In Fig.8 gleichen die mit

den Bezugszeichen 10 bis 60' versehenen Bauteile den entsprechend bezeichneten Bauteilen von Fig.3. In diesem Ausführungsbeispiel kann jedoch die Frequenz der von den Koronaerzeugungs-Hochspannungsquellen abgebenen Wechselspannung höher als die Frequenz der Wechselspannung sein, die von der das Haupt-Wechselfeld erzeugenden Hochspannungsquelle abgegeben wird; die Frequenz kann dabei etwa um eine Stelle höher sein. Wenn die das ebene Plasma erzeugenden Vorrichtungen 29 oder 30 eine bestimmte Polarität haben,

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erzeugen die ihnen zugehörigen Entladeelektroden 31, 31 \ 31", ... oder 33, 33', 33", ....eine Wechselspannungs-Koronaentladung gegen die jeweiligen koronafreien zylindrischen Elektroden 72, 72', 72», ... oder 73, 73', 73", ... , damit abwechselnd positive und negative Ionen unter Bildung des Plasmas 60 und 60· geliefert werden. Der Teilchenladevorgang ist offensichtlich, so daß er hier nicht erläutert werden muß.

In Fig.9 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Entladeelektroden 31, 31', 31", und 33, 33^s, 33", .... der Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 in der Ausführungsform von Fig„8 zickzackförmig gegenüber ihren benachbarten, koronafreien zylindrischen Elektroden 72, 72·, 72", ... und 73, 73', 73", ..... angeordnet. Wenn geladene Teilchen mit hohem Widerstand an den koronafreien Elektroden haften erreichen die umgekehrt polarisierten Ionen aus der umgekehrt polarisiertenKoronaentladung an den Koronaentladeelektroden die haftenden Teilchen über das Feld auf Grund dieser Anordnung leichter, was zur Folge hat, daß die haftenden geladenen Teilchen entladen werden und daß die Gegenionisierung leichter verhindert werden kann. In Fig.9 kennzeichnen die Bezugszeichen 10 bis 73" die gleichen Bauteile wie die entsprechend gekennzeichneten Bauteile von Fig„8. Der sich abspielende Ladevorgang ist in diesem Ausführungsbeispiel offensichtlich, so daß er hier nicht näher erläutert wird«,

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In Fig.10 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt.Bei dieser Ausführungsform werden anstelle der koronafreien zylindrischen Elektroden 72, 72^f, 72", .... und 73, 73', 73", .... der das ebene Plasma erzeugenden Vorrichtungen 29 und 30 der Ausführungsform von Fig.9 jeweils koronafreie plattenförmige Elektroden Jk und 75 verwendet, die die Vorrichtungen 29 und 30 bilden; vor diesen plattenförmigen Elektroden sind die jeweiligen Gruppen der Koronaentladeelektroden 31, 31',

31", und 33, 33', 33", angebracht. In

dieser Anordnung kann das Entladen der an den koronafreien Elektroden 7k und 75 haftenden Teilchen besser durchgeführt werden, und die Bildung einer Gegenionisierung kann besser verhindert werden. Die in Fig.10 mit dem Bezugszeichen 10 bis 60' versehenen Bauteile gleichen den entsprechend bezeichneten Bauteilen von Fig.9. Der TeilchenladeVorgang ist in dieser Ausführungsform offensichtlich, so daß er hier nicht erläutert wird.

In den Ausführungsformen der-Figuren 4, 8, 9 und 10 kann die Vorspannung zwischen die Gruppe der Koronaentladegruppen und die gegenüberliegenden Gruppe der mit einer Isolierschicht überzogenen Elektroden oder der koronafreien Elektroden angelegt werden.

In Fig.11 sind Beispiele für die Ausführung der Plasmaerzeugungsvorrichtung 29 der Figuren 8 und 9 dargestellt. Fig.11a zeigt dabei die koronafreien zylindrischen

Elektroden 72, 72', , die mit isolierenden

Haltern 76 und 76' in der dargestellten Form befestigt sind; die Koronaentladeelektroden 31, 31',

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31", .... werden von den Spitzen der Halter gestützt, und sie sind zu beiden Seiten der koronafreien zylindrischen Elektroden 72 und 72· in gleichen Abständen parallel und isoliert von diesen aufgehängt.. Wenn die Richtung der Halter 76 und 76' um den gleichen Winkel gegen die Ebene der Elektroden 72 und 72· in die in Fig.11b dargestellte relative Lage gedreht wird, stehen die Elektroden 31, 31', 31", ..... und 72, 72», zickzackförmig zueinander, wie in Fig.9 dargestellt ist. In Fig.11c ist die koronafreie Entladeelektrode 72' mit dem Halter,76» dargestellt, und die KoronaentiLade elektroden 31' und 32" von Fig.11a sind zwischen den koronafreien zylindrischen Elektroden und 72" so angeordnet, daß die Elektroden 31, 31', 31", .... und 72, 72', 72", .... so gestellt sind, daß ihre Mitten in einer Ebene liegen, wie Fig.8 zeigt.

In Fig.12 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der mittels eines Isolators nahe den Koronaentladeelektroden eine induktive Elektrode vorgesehen ist, damit jede der Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 entsteht. Dabei sind Koronaentladeelektrodengruppen und 78 vorgesehen; diese bestehen aus vielen streifenförmigen Elektroden 81 und 82, die auf isolierende Platten 79 und 80 eekleb* und jeweils miteinander verbunden sind. Außerdem sind sie an die Ausgangsklemmen 86 und 87 über Leiter 83 und 84 mit einer Hochspannungsquelle 85 verbunden, die zur Bildung eines Haupt-Wechselfeldes im Laderaum 20 eine Rechteck-Wechselspannung abgibt. An den Rückseiten der isolierenden Platten 79 und 80 sind induktive

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Elektroden 88 und 89 festgeklebt, die über Leiter oder 91 niit jeweils einer Ausgangsklemme 94 oder 95 einer Koronaerzeugungs-Hochspannungsquelle 92 oder 93 verbunden sind, die eine Wechselspannung abgibt. Die jeweils andereAusgangsklemme der Hochspannungsquelle 92 oder 93 ist in diesem Beispiel direkt, mit der Ausgangsklemme 86 oder 87 der Rechtecksparmungsquelle 85 verbunden. Die Hochspannungsquellen 92 und 93 geben intermittierend eine hohe Wechselspannung ab, so daß diese Wechselspannung nur dann geliefert wird, wenn die Koronaentladeelektrodengruppen 77 und 78, die zu den Plasmaerzeugungsvorrichtungen 29 und 30 gehören, eine bestimmte Polarität, beispielsweise eine positive Polarität haben. Wenn in dieser Anordnung beispielsweise die Koronaentladeelektrodengruppe 77 positiv ist, wird zwischen diese Gruppe und die induktive Elektrode 88 eine Wechselspannung angelegt, damit durch den Isolator von den Rändern der jeweiligen streifenförmigen Elektroden 81 zur isolierenden Platte 79 eine Koronaentladung erzeugt wird, wobei positive Ionen nur von dem auf diese Weise erzeugten Plasma in den Laderaum gegen die andere Koronaentladeelektrodengruppe 78 gezogen und von dieser aufgenommen werden. Da an diesem Zeitpunkt die andere Koronaerzeugungs-Hocnspannungsquelle 93 jedoch keine Ausgangsspannung abgibt, entsteht an den streifenförmigen, negativen Elektroden 82, die zur Koronaentladeelektrodengruppe 78 gehören, keine Koronaentladung, so daß keine negativen Ionen von ihnen in den Laderaum 20 geliefert werden. Wenn die

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Polarität der das Haupt-Wechselfeld erzeugenden Hochspannungsquelle 85 umgekehrt wird, läuft auch der oben geschilderte Vorgang umgekehrt ab, wobei an diesem Zeitpunkt positive Ionen nur von der positiven Koronaentladegruppe 78 in den Laderaum geliefert werden. Das Feld des Laderaums 20 wird daher periodisch entsprechend Rechteckwellen umgekehrt, so daß unipolare Ionen mit positiver (oder negativer) Polarität nur hin- und herbewegt werden und die von oben eingeführten feinen Teilchen 96 bombardieren und aufladen. Die geladenen Teilchen werden in Schwingungen versetzt, da sie abwechselnde Coulomb-Kräfte empfangen, und sie werden kräftig bis zu der maximalen theoretischen Lademenge aufgeladen, ohne daß sie durch eine in einer Richtung wirkende Coulomb-Kraft an den Elektroden haften; sie werden dann nach unten abgegeben» In diesem Fall kann die Verbindung von den Wechselspannungsquellen 92 und 93 zur Wechselspannungsquelle 85 und die Verbindung zu den induktiven Elektroden 88 und 89 über einen Kondensator und nicht direkt erfolgen. Dabei wird vorzugsweise parallel zu dem Kopplungskoridensator ein hochohmiger Widerstand zum Ableiten angesammelter Ladungen geschaltet.

Die induktiven Elektroden 88 und 89 können ebenso anstelle einer plattenförmigen Ausbildung auch in Form von Streifen gebildet werden; sie können mit den Koronaentladeelektroden 77 und 78 in Gegenüberlage durch die isolierende Platte zickzackförmig angeordnet werden. Durch diese Anordnung können die induktiven Elektroden selbst als Koronaentladeelektroden benutzt werden.

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In Fig.13 ist ein Blockschaltbild mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die mit den Bezugszeichen 29 bis 96 bezeichneten Bauteile von Fig.13 gleichen den entsprechend bezeichneten Bauteilen der Figuren 3 und 12. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwischen den jeweiligen streifenförmigen -Entladeelektroden 81 und 82, die jeweils gegenseitig zur Bildung der Koronaentladeelektrodengruppen angeschlossen sind, lineare (oder strichpunktartige) Hilfsentladeelektrodengruppen 97, 98 und 99, 100 isoliert von den streifenförmigen Elektroden angebracht, die auch gegeneinander isoliert sind. Die Hilfselektroden der gleichen Gruppe sind nicht miteinander ver bunden. In einer Gegenüberlage zu den Hilfsentladeelektrodengruppen 97, 98, 99 und 100 sind streifenförmige induktive Elektrodengruppen 101, 102, 103 und 104 vorgesehen, die parallel auf der Rückseite der Isolierplatten 79 und 80 gemäß der Darstellung angebracht sind. Die Elektroden, die der jeweiligen Gruppe 101, 102 und 103, 104 angehören, sind miteinander verbunden, jedoch von den Elektroden der anderen Gruppe isoliert; sie. sind über einen Kopplungskondensator 105, 106, 107 oder 108 und einen Leiter 109, 110, 111 und 112 an die Hochspannungsquelle 92 oder 93 angeschlossen, wie der Darstellung zu entnehmen ist. Außerdem sind hochohmige Ableitwiderstände 113 bis 116 vorgesehen. Die jeweiligen induktiven Elektrodengruppen 101 bis 104 sind in Isot latoren 117 und 118 eingebettet.

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Wenn angenommen wird, daß nur die Koronaerzeugungs·*- Hochspannungsquelle 92 eine Wechselspannung liefert, und daß die Koronaentladeelektrodengruppe 77 positiv ist, dann wird diese Wechselspannung über die Kopplungskondensatoren 105 und 107 der induktiven Elektrodengruppe 101 und 103 zugeführt, so daß als Folge davon durch die isolierende Platte 79 und die Gruppe 81 der streifenförmigen Entladeelektroden eine Wechselspannung zwischen die isolierten geradlinigen Hilfsentladeelektrodengruppen 97 und 99 auf Grund einer elektrostatischen Induktion angelegt wird₀ Als Folge davon entsteht eine Wechselspannungs-Koronaentladung zwischen den Hilfsentladeelektrodengruppen 97 und 99 und den Rändern der streifenförmigen Entladeelektrodengruppe 81, was zur Abgabe positiver Ionen in den Laderaum 20 führt. Wenn die Polarität umgekehrt wird, wird auch der Vorgang umgekehrt, so daß positive Ionen von der Entladeelektrodengruppe 78 in den Laderaum 20 abgegeben werden.

Auf diese Weise werden feine Teilchen wirksam und sicher geladen. Da in diesem Fall jedoch die Hilfsentladeelektrodengruppen 97, 98, 99 und 100 vorgesehen sind, wird die Wecheelspannungs-Koronaentladung verstärkt, so daß die gelieferte Ionenmenge unter Verbesserung der Ladewirkung stark vergrößert wird.

Die Hilfsentladeelektrodengruppen 97, 99 einerseits und 98, 100 andrerseits können mit Hilfe eines Leiters angeschlossen sein; die induktiven Elektroden 100, 103 einerseits und 102, 104 können jeweils mit Hilfe der

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Leiter 109 und 110 angeschlossen sein, wobei die anderen Leiter 111 und 108 zur Erzielung der gleichen Wirkungsweise mit denLeitern 83 und 9^- verbunden sind.

Die Koronaentladeelektroden und die Hilfsentladeelektroden der Teilchenladeanordnung können in Form von Streifen, Linien, Stäben, Nadeln oder anderen geometrischen Gestalten ausgebildet sein. Auch die induktiven Elektroden können in Form flacher Platten, Streifen, Linien, Stäben oder anderen Gestalten ausgebildet sein; falls es erforderlich ist, können sie mit einem Isolator überzogen sein, damit einwirkende Isolatoren entstehen. Die Entladeelektroden und die induktiven Elektroden können durch Aufdampfen von Metall im Vakuum, durch Piatieren, Ätzen und dergleichen hergestellt werden. Die Entladeelektroden und die induktiven Elektroden können nicht nur aus Metallen, sondern auch aus Irgendwelchen leitenden oder halbleitenden Materialien hergestellt werden. Wenn sie aus einem Material mit ausreichendem Widerstand (etwa 10 bis 100 M Ω ) hergestellt werden, kann die Sicherheit weiter verbessert werden, da die Funkenentladungsenergie im Falle eines dielektrischen Durchbruchs des Isolators begrenzt werden kann.

Die isolierenden Platten 79 und 80 können vollständige Isolatoren sein, doch können sie auch anorganische Isolatoren mit einer geringen Leitfähigkeit, beispielsweise Glasisolatoren, sein,, Zum Schutz der Entladeelektroden kann die Oberfläche mit einem anorganischen Isolator wie Glas mit entsprechender Leitfähigkeit überzogen sein. Die Koronaerzeugungs-Hochspannungs-

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quellen 92 und 93 und die das Haupt-Wechselfeld erzeugende Hochspannungsquelle können als eine gemeinsame Wechselspannungsquelle zur Abgabe der jeweils erforderlichen Spannungen an Abgriffen an ihrer Ausgangsseite ausgebildet sein. Die Hochspannungsquelle 85 kann irgendeine Quelle sein, die symmetrische Wechselspannungen abgibt, doch werden zur Verbesserung des Ladewirkungsgrades vorzugsweise Wechselspannungen mit symmetrischem Rechteckverlauf benutzt.

Die Hochspannungsquellen 92 und -93 können beliebige Quellen zur Erzeugung gegebener Wechselspannungen sein, doch werden vorzugsweise Hochspannungsquellen benutzt, die Wechselspannungen mit einer Frequenz erzeugen, die höher als die von der Hochspannungsquelle 85 erzeugte Frequenz ist, da dadurch die Menge der gelieferten Ionen vergrößert werden kann.

Es wird nun die tatsächlich gemessene Ladungsmenge von Teilchen als Beispiel angegeben, die mit Hilfe der hier beschriebenen Anordnung geladen wurden. Dabei zeigt sich ein Wert, der nahe dem theoretischen Sättigungswert liegt und der in sehr kurzer Ladezeit erhalten wird; dies zeigt, daß die hier beschriebene Teilchenladeanordnung eine bemerkenswerte Ladewirksamkeit hat. Die einzelnen Meßergebnisse waren:

Teilchendurchmesser 2a = 26

f -14

Theoretische Sättigungsladuagsmenge: qc = 1,237 x 10 (c);

-14 Gemessene Maximalladungsmenges qmax = I₂,225 χ 10 (C);

14 Mittlere Ladungsmenge: q = 1,204 χ 10 (c); (q/qc) χ 100 = 99,0 (%);
Ladezeit T = 50 (ms).

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Die hier beschriebene Teilchenladeanordnung ermöglicht das Laden beliebiger Teilchen auch mit hohem Widerstand in einer sehr kurzen Zeit bis zu der oben angegebenen theoretischen Sättigungsladungsmenge, ohne daß eine Gegenionisierung eintritt. Die Anordnung kann daher als Teilchenladeanordnung in einer zweistufigen elektrostatischen Luft reinigungsanlage angewendet werden,dfe in eine Teilchenladeanordnung und eine Teilchensammelanordnung unterteilt ist, wobei die Ladeanordnung vor der Sammelanordnung liegt. In diesem Fall hat sich gezeigt, daß hochohmiger Staub, der unter Anwendung gewöhnlicher Verfahren wegen der erzeugten Gegenionisierung nicht in befriedigender Weise geladen und gesammelt werden kann, unter Anwendung der hier beschriebenen Anordnung ausgezeichnet gesammelt werden kann. Die hier beschriebene Anordnung kann auch in einem elektrostatischen, mit Pulver arbeitenden Färbeverfahren eingesetzt werden» In diesem Anwendungsfall kam die Anordnung mit einer Farbspritzpistole kombiniert werden, damit Farbteilchen kräftig aufgeladen werden; die Anordnung kann aber auch direkt als Färbegerät eingesetzt werden, indem Teilchen und ein zu färbendes Objekt in ihr angebracht werden. In diesem Fall wird vorzugsweise eine das Haupt-Wechselfeld bildende Hochspannungsquelle verwendet, die auf der Sekundärseite des Zusatztransformators einen an Masse zu legenden neutralen Schaltungspunkt aufweist. Dabei hat die Mitte des Laderaums zwischen den zwei das ebene Plasma erzeugenden Vorrichtungen Massepotential, so daß ein sicher an Masse liegendes Objekt, das mit Farbe versehen werden soll, an dieser Stelle eingefügt werden kann, damit die geladenen Farbteilchen zum Laden auf das Objekt aufprallen. Da die

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hier beschriebene Teilchenladeanordnung ein genaues Laden von Teilchen proportional zum Quadrat des Teilchendurchmessers und zur Feldstärke ermöglicht, kann sie auch als Teilchenladeanordnung in einem elektrostatisch arbeitenden Sortiergerät benutzt werden, bei dem ein vorbestimmter Teilchendurchmesser als Unterscheidungskriterium durch die Wirkung des Feldes in dem Gerät ausgenutzt wird; außerdem kann die Anordnung als Teilchendurchmesser-Meßgerät oder auch als Staubmengen-Meßgerät eingesetzt werden. In diesem Fall, kann ein sehr genauer Betrieb mit sehr genauen Meßergebnissen erhalten werden„

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-SS-Lee rs e i te

Claims

2638688

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipt -Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen: M 1438 - 1.September 1978

SENICHI MASUDA

No. 605, 1-40-10 Nishigahara, Kita-ku, Tokio, Japan

Patentansprüche

[Ί.) Anordnung zum elektrischen Aufladen von Teilchen mit zwei oder mehr ein ebenes Plasma erzeugenden Vorrichtungen, die parallel einander gegenüber mit gewissem Abstand angeordnet sind, damit eingeführte Teilchen von beiden Seiten festgehalten werden, wobei diese Vorrichtungen mit Koronaentladungselektroden versehen sind, Hochspannungsquellen zum abwechselnden Anlegen einer Hochspannung an die Koronaentladungselektroden der jeweiligen Plasmaerzeugungsvorrichtungen zur Erzeugung einer Plasmaentladung und einer ein Hauptfeld erzeugenden Wechselspannungsquelle zum Anlegen einer hohen Wechselspannung zwischen die gegenüberliegenden Plasmaerzeugungsvorrichtungen zur Erzeugung eines Haupt-Wechselfeldes im dazwischenliegenden Entladungsraum, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlegen einer Spannung aus der die Koronaentladung erzeugenden Hochspannungsquelle, die an die Plasmaerzeugungsvorrichtung angeschlossen ist, in synchroner Weise nur dann erfolgt, wenn die Plasmaerzeugungsvorrichtung

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abwechselnd eine bestimmte Polarität aufweist, so daß eine Koronaentladung entsteht, wobei abwechselnd in der Nähe der Plasmaerzeugungsvorrichtungen durch die Koronaentladung ein Plasma gebildet wird, und daß unipolare Ionen mit dieser Polarität abwechselnd von den gegenüberliegenden Plasmaerzeugungsvorrichtungen in den dazwischenliegenden Laderaum abgegeben werden, damit in diesen Laderaum eingeführte Teilchen durch abwechselnden Beschüß durch die unipolaren Ionen von beiden Seiten in dem Wechselfeld aufgeladen werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die die Koronaentladung hervorrufenden Hochspannungsquellen solche Hochspannungsquellen verwendet werden, die eine Wechselspannung mit höherer Frequenz als die Hochspannungsquelle abgeben, die das Haupt-Wechselfeld erzeugt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Rückseite her durch die Plasmaerzeugungsvorrichtungen Luftströme gegen den Laderaum geblasen werden, damit die Adhäsion von Teilchen verhindert wird.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß jede Plasmaerzeugungsvorrichtung aus zwei Koronaentladungs- Elektrodengruppen besteht, die in engem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den jeweiligen Elektrodengruppen eine Isolierung angebracht ist und wobei jeweils die zweiten Elektroden miteinander verbunden sind, und daß zur Erzeugung der Koronaentladung aus der diese Entladung erzeugenden Hochspannungsquelle eine Hochsgsamiung zwischen beide

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Koronaentladungs-Elektrodengruppen angelegt wird.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaerzeugungsvorrichtungen eine Koronaentladungs-Elektrodengruppe und eine keine Koronaentladung erzeugende Elektrodengruppe enthalten, die in engem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den jeweiligen Elektrodengruppen eine Isolierung angebracht ist, und daß aus der die Koronaentladung erzeugenden Hochspannungsquelle eine Hochspannung zwischen die Koronaentladungs-Elektrodengruppe und die keine Koronaentladung hervorrufende Elektrodengruppe angelegt wird, damit die Koronaentladung erzeugt wird.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Plasmaerzeugungsvorrichtung,mehrere, in engem Abstand parallel zueinander angeordnete Koronaentladungselektrodengruppen und eine induktive, mittels eiaes Isolators in der Nähe angeordnete Elektrode enthält und daß aus der die Koronaentladung hervorrufenden Hochspannungsquelle eine Hochspannung zwischen die Koronaentladungselektrodengruppen und die induktive Elektrode zur Erzeugung der Koronaentladung eine Hochspannung angelegt wird.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfsentladungselektroden so angeordnet sind, daß sie den Koronaentladungselektrodengruppen nahe gegenüberliegen und von diesen isoliert sind und dabei auch der induktiven Elektrode in engem Abstand getrennt durch einen Isolator gegenüberliegen.
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