DE3049484C2 - Vorrichtung zur ausschließlich einseitigen elektrischen Koronabehandlung von bahnförmigen Materialien oder von Formkörpern - Google Patents

Description

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- Durch die relativ große Versetzung d>sr Spitze der

richtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, Spitzenelektrode 3 gegenüber der Masseelektrode 4

daß sich senkrecht zu der zu behandelnden Fläche ein wird der Abstrahlungseffekt in der Längsachse der Spit-

oder mehrere Koronafreistrahlen entwickeln, ohne daß zenelektrode erheblich begünstigt

an der der Fläche abgewandten Seite der Materialbahn 5 Um einen flächendeckenden Behandlungseffekt zu

oder des Fonnkörpers Hilfsmittel vorgesehen zu wer- erreichen, genügt nicht eine Spitzenelektrode, sondern

den brauchen. es ist eine Vielzahlanordnung von Spitzenelektroden er-

Diese Aufgabe wird nach den: Patentanspruch 1 forderlich.

durch die Merkmale seines kennzeichnenden Teils ge- Für eine exakte Abstrahlung des Koronafreistrahles 6

löst ίο in der Längsachse der Spitzenelektrode ist es wesent-

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung und die lieh, daß das Koronafeld sich in einem elektrischen Kräfdatnit erzeugte frei abstrahlende Korona erlaubt die tefeld entwickelt, in dem die Kräfte im Zentrum der Behandlung von Konturen, Ecken oder auch Rundun- Korona, d. h. an der Entladungsspitze, gleich Null sind, gen an Materialien oder an Formkörpern, ohne daß Bei einer Anordnung von beispielsweise drei neben-Schwierigkeiten auftreten, zumal mit der erfindungsge- 15 einanderliegenden Spitzenelektroden werden diese Bemäßen Vorrichtung eine relativ lange Entladungsfahne dingungen für die Entladungsspitze der mittleren Spitvon z. B. 15 mm erzeugt wird. zenelektrode erreicht Die Entladungsspitzen an den je-

Durch das Massepotential des zu behandelnden Ma- weiligen Enden einer Spitzenelektrodenreihe sind uner-

terials wird eine Saugwirkung erzielt, die Ue Wirklich- wünschten Verdrängungskräften unterworfen, so daß

tung der Koronafreistrahlen unterstützt und den Be- 20 die Koronafreistrahlen 6 seitlich abgelenkt werden, wie

handlungseffekt intensiviert dies in der F i g. 2 aufgezeigt ist

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus In der F i g. 2 ist eine Elektrodenanordnung 7 aufge-

den Unteransprüchen und der !folgenden Beschreibung zeigt, die mit Spitzenelektroden 8, 9, 10,11,12,13,14,

vorteilhafter, beispielsweiser Ausführungsformen der 15,16,17 ausgerüstet ist Die Spitzenelektroden 9 bis 16

Vorrichtung. Es zeigt 25 erzeugen einen einwandfreien senkrechten Koronafrei-

Fig. 1 eine Elektrodenanordnung mit einer Spitzen- strahl. Der von den Spitzenelektroden 8 und 17 ausge-

elektrode, bei der die Spitze gegenüber der Masseelek- hende Koronafreistrahl beugt sich infolge der Kraftfel-

trode in Richtung auf die zu behandelnde Fläche ver- der der Spitzenelektroden 9 und 16 nach außen stark ab.

setzt ist. Diese Erscheinung ist bei der Behandlung unerwünscht,

F i g. 2 eine Elektrodenanordnung mit einer Reihe 30 da ja eine Ausrichtung der Elektrodenanordnung ge-

von Spitzenelektroden, genüber einem zu behandelnden Material sich nach der

Fig.3 eine Elektrodenanordnung, bei der die End- Korona richten müßte, die den geringsten Abstrah-

elektroden der Spitzenelektrodenreihe als Kugelellek- lungsweg besitzt und dies sind, wie in der Figur darge-

troden ausgebildet sind, ' stellt, die Koronafreistrahlen, die von den Spitzenelek-

F i g. 4 die Elektrodenanordnung nach der F i g. 3 mit 35 troden 8 und 17 erzeugt werden. Auf der anderen Seite einer Antriebseinrichtung zur Erzielung einer Hin- und würde das Material durch die Entladungen der Spitzen-Herbewegung, elektroden 9 bis 16 einen Überbehandlungseffekt erfah-

Fig.5 eine rechteckige Elektrodenanordnung mit ren.

mehreren parallel zueinander liegenden Spitzenelektro- In der F i g. 3 ist aufgezeigt, mit welchen Mitteln der

denreihen und Masseelektroden, 40 in der F i g. 2 dargestellte Nachteil, nämlich der unter-

F ig. 6 und 7 runde Elektroden anordnungen, schiedlichen Höhen der Koronaentladungen in der

F i g. 8 eine elliptische Elektrodenanordnung, Senkrechten begegnet werden kann.

F i g. 9 und 10 Behandlungsvorrichtungen in schema- Die in der F i g. 3 aufgezeigte Elektrodenanordnung 7

tischer Darstellung und weist eine Reihe von Spitzenelektroden 8 bis 17 auf,

Fig. 11 und 12 eine manuell verformbare, aber bie- 45 jedoch sind an den Enden dieser Reihe Kugelelektroden

gesteife Elektrodenanordnung. 18 vorgesehen. Sowohl die Spitzenelektroden 8 bis 17

Bei der in der F i g. 1 aufgezeigten Elektrodenanord- als auch die Kugelelektroden 18 liegen an dem gleichen

nung wird im Generator 1 eine hochfrequente Hoch- Potential, da sie über eine Verbindung 19 miteinander

spannung erzeugt, die über Leitungen 2 an eine Spitzen- zusammengeschlossen sind. Auch die Masseelektrode

elektrode 3 und eine Masseelektrode 4 herangeführt 50 20 ist, wie die F i g. 3 zeigt, in dem Vollisolierkörper 5

wird. Sowohl die Spitzenelektrode 3 als auch die Mas- eingebettet

seelektrode 4 sind in einem Vollisolierkörper 5 in paral- Bei anliegender Hochspannung wirkt sich das Kräfteleier Anordnung vorgesehen. feld der Kugelelektroden 18 so aus, daß die Koronaent-

Bei angelegter, hochfrequenter Hochspannung wird ladung der benachbarten Spitzenelektroden 8 und 17

ein in Richtung der Längsachse der Spitzenelektrode 3 55 ihre Koronaabstrahlung ohne Abweichung aus dem

sich erstreckender Koronafreistrahl 6 erzielt, dessen Zentrum in axialer Richtung entwickeln können. Mit

Länge ohne eine seitliche Abweichung etwa 15 mm be- dieser Maßnahme ist ein völlig gleichmäßiges Abstrah-

trägt len aller Entladungsspitzen gewährleistet, so daß ein

Dies ist nur dadurch zu erreichen, daß elektrophysika- gleichmäßiger Behandlungseffekt mit dieser lisch die kapazitiven Verschiebestrombedingungen so 60 Elektrodenanordnung erzielt werden kann,
günstig sind, daß möglichst zwische η den Elektroden 3 In der F i g. 4 ist aufgezeigt, mit welchen Mitteln ein und 4 keine oder kleine Ströme fließen und daß inner- flächendeckender Behandlungseffekt erreicht werden halb des Vollisolierkörpers 5, in dem die Elektroden kann, der bei einer statischen Spitzenentladung beeingebettet sind, ein möglichst großcx Hochfrequenzwi- karuitlich seine Grenzen hat. Die Elektrodenanordnung derstand geschaffen wird. 65 7 wird durch eine geeignete Antriebseinrichtung 21 ge-

Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Isolier- maß der Funktionslinie 22 mit einer genügend hohen

material eine Zellstruktur aufweist und z. B. aus einem Geschwindigkeit, die im Verhältnis zu der Bewegung

Kunststoffschaum gebildet wird. des zu behandelnden Materials 23a steht, hin- und her-

bewegt, wodurch ein flächendeckender Behandlungseffekt sichergestellt wird.

In der F i g. 5 ist eine weitere Möglichkeit für die Ausbildung der Elektrodenanordnung zur Erzielung einer flächendeckenden Behandlung aufgezeigt Die rechtekkige Elektrodenanordnung wird im Betrieb ortsfest ausgebildet Die Elektrodenanordnung ist in der Draufsicht dargestellt, und zwar schaut man auf die Spitzen der Spitzenelektroden. Es sind so viele Spitzenelektroden vorgesehen, daß jeder Bereich eines zu behandelnden Materials einer Koronabehandlung unterzogen wird. Sowohl die Spitzenelektroden, die in zueinander parallel verlaufenden Reihen angeordnet sind, als auch die dazu parallel verlaufenden Masseelektroden sind untereinander verbunden, wobei über die Anschlüsse 19 und 20 die für die Entladung erforderliche Hochspannung zugeführt wird. Die Reihen der Spitzenelektroden werden jeweils an den Enden durch Kugelelektroden 18 begrenzt

In der F i g. 2 wurde aufgezeigt daß die Koronaentladung an Spitzen, die sich am Ende einer Reihe von Spitzenelektroden befinden, durch elektrische Kraftfelder abgedrängt wird. Eine andere Möglichkeit ohne Verwendung von Kugelelektroden zu einer gleichmäßigen nicht abgedrängten Koronaentladung zu kommen, ist in der F i g. 6 dargestellt Die F i g. 6 zeigt eine Elektrodenanordnung, bei der die Spitzenelektroden und die Masseelektroden auf Kreisen 23 und 24 angeordnet sind. Jede Entladungsspitze besitzt eine Nachbarin, so daß jeweils eine Entladung im Zentrum der Spitze gewährleistet ist

Durch diese runde Elektrodenanordnung 25 wird ein flächenbedeckendes Entladungsbild erzeugt. In der Elektrodenanordnung liegen die Spitzenelektroden und die Masseelektroden auf konzentrischen Kreisen. Die Spitzenelektroden und die Masseelektroden sind jeweils untereinander elektrisch verbunden. Auch bei dieser Konstruktion wird die Hochspannung über Anschlüsse 19 und 20 zugeführt

Die F i g. 7 zeigt ebenfalls eine runde Elektrodenanordnung, jedoch mit dem Unterschied, daß die Spitzenelektroden und die Masseelektroden auf spiralförmigen Linien 26,27 angeordnet sind, wzischen denen ein gleicher Abstand vorgesehen ist.

Die Einspeisung der Hochspannung erfolgt über Anschlüsse 19,20.

Sofern der Elektrodenanordnung 25 eine reversierende Kreisbewegung eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung aufgegeben wird und sich die Elektrodenanordnung gemäß der Funktionslinie 28 bewegt, wird ein intensiver flächendeckender Behandlungseffekt erzielt In diesem Anwendungswaü niuS die ί lochspar.nung über ein flexibles Leitungssystem oder über Schleifringe an die Elektroden herangeführt werden. Es ist auch möglich, wie dies in der F i g. 8 aufgezeigt ist, die Elektrodenanordnung 29 in der Form einer Ellipse auszubilden. Den Spitzenelektroden und den Masseelektroden, die auf ellipsenförmigen Linien angeordnet und jeweils untereinander verbunden sind, wird die Hochspannung über Anschlüsse 19,20 zugeführt

In der F i g. 9 ist eine Vorrichtung für eine einseitige Behandlung von bahnförmigem Material 30 aufgezeigt Das bahnförmige Material wird über Rollen 31 längs einer kreissegmentförmigen Linie geführt Innerhalb eines Gehäuses 32 sind einen Koronafreistrahl erzeugende Spitzenelektroden 33 angeordnet Die Spitzenelektroden 33 sind jeweils zwischen zwei benachbarten Rollen 31 vorgesehen.

In der Fig. 10 ist schematisch ein Behandlungssystem aufgezeigt, das zur Behandlung von Formkörpern 34 benutzt werden kann. Auf einem Transportband 35 wird der Formkörper 34 transportiert und an den Koronafreistrahlen 6 vorbeigefügt, die von einer Elektrodenanordnung 36 erzeugt werden. In der F i g. 11 ist eine Elektrodenanordnung 37 aufgezeigt bei der der Vollisolierkörper 38 als Rundstab ausgebildet ist und eine Reihe von Spitzenelektroden 39 sowie Kugelelektroden 18

to an den Enden der Spitzenelektrodenreihe und Masseelektroden 40 aufnimmt

Die Elektrodenanordnung 37 ist flexibel, jedoch biegesteif und kann manuell verschiedenen Formen eines zii behandelnden Formkörpers 41 angepaßt werden, wie dies in der Fig. 12 aufgezeigt ist Die Werkstoffwahl der metallischen Leiter ist derart, daß nach einer manuellen Verformung die Elektrodenanordnung diese Form beibehält ohne daß ein Zurückfedern auftritt
Der Vollisolierkörper 38 wird durch einen einen ZeI-lenaufbau aufweisenden Isolierstoff gebildet damit sich ein hoher Hochfrequenzwiderstand ergibt Die Träger der Spitzen der Spitzenelektroden als auch die Masseelektroden sind Rundstäbe, die z. B. aus Blei oder Kupfer gefertigt sind, so daß sich keine Rückstellbewegungen durch Federungen nach der Verformung ergeben. Die Hochspannung zur Erzeugung der Entladungen wird über Anschlüsse 43,42 zugeführt

	Bezugszeichen	Generator	Kugelelektrode
30		Leitung	Anschluß
	1	Spitzenelektrode	Verbindung
	2	Masseelektrode	Anschluß
	3	Vollisolierkörper	Masseelektrode
	4	Koronafreistrahl	Antriebseinrichtung
35	5	Elektrodenanordnung	Funktionslinie
	6	8 bis 17Spitzenelektroden	Material
	7	18	Kreis
		19	Kreis
	19a	Elektrodenanordnung
40	20	Linie
	20a	Linie
	21	Funktionsünie
	22	Elektrodenanordnung
	23a	Material
45	23	RoUe
	24	Gehäuse
	25	Spitzenelektrode
	26	Formkörper
	27	Transportband
50	28	Elektrodenanordnung
	29	Elektrodenanordnung
	30	Vollisolierkörper
	31	Spitzenelektrode
	32	Masseelektrode
55	33	Formkörper
	34	Anschluß
	35	Anschluß
	36
	37
60	38
	39
	40
	41
	42
65	43

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

1 2 kennzeichnet, daß der Vollisolierkörper (38) als Patentansprüche: Rundstab ausgebildet ist

1. Vorrichtung mit einer aus mindestens einer

Spitzenelektrode und einer Masseelektrode beste- 5

henden Elektrodenanordnung zur ausschließlich einseitigen elektrischen Koronabehandlung von bahn- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit förmigen Materialien oder von Formkörpern, d a - einer aus mindestens einer Spitzenelektrode und einer durch gekennzeichnet, daß die Spitzen- Masseelektrode bestehenden Elektrodenanordnung zur elektrode (3; 8 bis 17) in einem Vollisolierkörper (5, io ausschließlich einseitigen elektrischen Koronabehand-38) festgelegt und die Masseelektrode {4,20a) in dem lung von bahnförmigen Materialien oder von Fonnkör-Vollisolierkörper eingebettet ist, der Vollisolierkör- pern.

per (5,38) zur Erzielung eines hohen Hochfrequenz- Es ist bekannt, sowohl bahnförmige Matenahen, z. B.

Widerstandes Zellstruktur aufweist und die Spitze Folien aus Kunststoff, Papier oder Metall als auch in der

der Spitzenelektrode (3, 8 bis 17) aus dem VoUiso- 15 Formgestaltung einfache Formkörper mit Koronaentla-

lierkörper ragt und in Richtung auf die zu behan- düngen zu behandeln, um die behandelten Flächen be- ■

delnde Fläche gegenüber der Massaelekirode (4, drucken oder zur Herstellung von Verbundstoffen ver- ■

TOa) versetzt ist kleben zu können. |

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Sofern die Koronabehandlung für Matenaloberfläzeichnet, daß der Vollisolierkörper (5,38) aus einem 20 chen angewendet wird, wird in der Praxis erwartet daß Kunststoffschaum besteht der Behandlungswert an diesen Flächen oder an zwei

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch einander gegenüberliegenden Flächen des Körpers gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (7) gleichmäßig vorhanden ist Diese Forderung bestimmt eine oder mehrere parallelverlaufende Reihen von die Qualität eines zu erstellenden Endproduktes. Spitzenelektroden (8 bis 17) aufweist und die End- 25 Bei der Produktherstellung hat sich ergeben, daß eine elektroden jeder Reihe als Kugelelektroden (18) einseitige Koronabehandlung in den Fällen schwierig zu ausgebildet sind und die Spitzenelektroden und die erreichen ist, wenn das zu behandelnde Material durch Kugelelektroden an dem gleichen Potential liegen. den sogenannten Elektrodenspalt, in dem sich die Koro-

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- na durch elektrische Entladung entwickelt hindurchgezeichnet daß die Elektrodenanordnung (7) mittels 30 führt werden muß.

einer Antriebseinrichtung (21) in der Längsrichtung Damit es zu einer ausschließlich einseitigen Koronahin- und herbewegbar ist behandlung kommt, darf auf der Rückseite der zu be-

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet handelnden Materialoberfläche kein Freiraum, z. B. ein durch eine Elektrodenanordnung (25), bei der die Luftpolster durch Falten, im Elektrodenspalt vorhanden Spitzenelektroden und die Masseelektroden auf zu- 35 sein. Ein bahnförmiges Material muß auf einer Walze, einander konzentrischen Kreisen (23, 24) angeord- die als Elektrode dient, planflächig aufliegen, um den _net sind. unerwünschten Rückseiteneffekt zu verhindern. Auch

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet Verschmutzungen an der Walzenoberfläche können durch eine Elektrodenanordnung, bei der die Spit- schon zu Fehlbehandlungen führen, zenelektroden und die Masseelektrcden auf spiral- 40 Ein weiteres Problem besteht darin, daß sehr dicke förmigen, in gleichem Abstand voneinander verlau- Materialien nach dieser Verfahrensweise überhaupt fenden Linien (26,27) vorgesehen sind. nicht mittels Koronaentladung behandelt werden

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- können, da der Elektrodenspalt in der Regel Abmessunzeichnet, daß die Elektrodenanordnung mittels einer gen von 0,5 bis 3 mm aufweist

Antriebseinrichtung um eine vertikale Achse zu ei- 45 Bei den teilweise geschlossenen Formkörpern muß

ner Drehpendelbewegung antreibbar ist das bekannte Verfahren der Koronabehandlung voll-

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet ständig versagen, da in derartigen Fällen geeignete Gedurch eine angenähert ellipsenförmige Elektroden- genelektroden nicht in den Formkörper eingebracht anordnung (29), in der die Spitzenelektroden und die werden können.

Masseelektroden auf angenähert elliptischen Linien 50 Es ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art

vorgesehen sind. bekannt (CH-PS 4 49 943), bei der die Elektroden aus

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- einem Isolierkörper herausragen, wobei die herausrazeichnet, daß das zu behandelnde bahnförmige Ma- genden Enden in der Länge gleich sind.

terial über Rollen (31) kreissegmentförmig geführt Mit der bekannten Vorrichtung werden im Betrieb

ist und in einem umgebenden Gehäuse (32) frei 55 Entladungsparabeln erzeugt, die sich von der einen

strahlende Spitzenelektroden (33) jeweils zwischen Elektrodenspitze zu der in gleicher Höhenlage liegen-

zwei Rollen angeordnet sind. den zweiten Elektrodenspitze erstrecken. Eine derartige

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Entladungsparabel hat einen Scheitelpunkt, der den Bekennzeichnet, daß der mit Spitzen- und eingebette- handlungspunkt bildet Nur dieser Behandlungspunkt ist ten Masseelektroden versehene Vollisolierkörper 60 wirksam.

(38) manuell verformbar ist und in der jeweiligen Um die Behandlungswirkung zu intensivieren, wird

Formstellung verbleibt. bei der bekannten Vorrichtung die Entladungsparabel

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge- mittels eines Luft- oder Gasstromes auf die zu behankennzeichnet, daß die in den Vollisolierkörper einge- delnde Fläche gedrückt. Dieses Andrücken erfolgt unbetteten Elektrodenteile aus einem biegesteifen, 65 kontrolliert. 1st der Luft- oder Gasstrom zu heftig, dann nach einer Verformung nicht zurückfedernden Ma- reißt die Korona an den Elektroden ab. Der Behandterial bestehen. lungseffekt ist abhängig von der Intensität des Luft-

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- oder Gasstromes.