DE3143978A1

DE3143978A1 - Elektrode

Info

Publication number: DE3143978A1
Application number: DE19813143978
Authority: DE
Inventors: Hans 6060 Mils Oppitz
Original assignee: Eltac Nogler und Daum KG
Current assignee: Eltac Nogler und Daum KG
Priority date: 1980-11-05
Filing date: 1981-11-05
Publication date: 1982-06-09
Also published as: GB2090547A; AT377204B; CH658803A5; FR2493184A1; GB2090547B; JPS57128498A; DE3143978C2; ATA542280A; FR2493184B1

Description

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patentanw^¥;oipl1n1?/d^Manfred rau

D-8500 NDRNBERG 91 POSTFACH 91 04 80 LANGE 2IjUE 30 TELEFON 0? 11 / 3 71 47 TELEX 06 / 23 965

Nürnberg, 3o.1o.1981

ELTAC Nogler und Daum KG, Speckbacherstraße 29, 6o2o Innsbruck / Österreich

Elektrode

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Pie Erfindung betrifft eine Elektrode für vorwiegend elektrostatische Anwendungsbereiche, wie z. B. Gasreinigungsanlagen, Luftfilter, Bioelektronik, elektrische Raumklimtisierung, Geräte zum Entladen elektrostatisch aufgeladener Materialien u. ä. ■ ^!

Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung und Anwendung von Elektroden z.ur Abgabe oder Aufnahme elektrischer Ladungen, wie sie zum Beispiel in Gr;u;relnigungsanlagen, wie auch im gereich der* Bi^oelektronik und Raumklimatisierung Verwendung finden. Die Elektrode ist aiuch in weiteren überwiegend elektrostatisch orientierten Aufgabenbereichen einsetzbar, wie z.B. bei Abbau elektrostatischer Ladungen auf Kunststoffoberflachen oder für verschiedene Reinigungszwecke.

in zunehmenden Maße werden bei der Gas- und Luftreinigung elektrostatische Ki Lter verwendet. Elektrofilter bieten gegenüber den mechanischen Filtern einige Vorteile. So entfällt? das Unbr$uchbarwerden und der dadurch erzwungene Austausch der Filterelemente. Vor allem aber können mit elektrostatischen Filtern auch Partikel Snit einer Korngröße; von weniger als einem Mikrometer abgeschieden werden. Solche Teilchen würden die üblichen mechanischen Filter ungehindert passieren. Dies betrifft nicht nur feinste Staubteilchen, Dämpfe und Geruchspartikel,· sqndem auch Mikroorganismen.

Elektrische Gasreinigungsgerätö^ sirid im allgemeinen zweistufig aufgebaut. Im ersten Schritt werden die anzuschneidenden Verunreinigungen (Ruß, Staubteilchen, Gase, Dämpfe etc.) ionisiert, also elektrisch aufgeladen. Die geladenen Teilchen werden sodann durch elektrostatische Kjräfte an entsprechend gepolten AbseheIdtjelektroden niedergeschlagen und können durch verschiedene Verfahren wie Abklopfen oder Abwaschen entfernt werden.

Die Ionisierung erfolgt meist mit Hilfe von 'Sprühelektroden, die in den verschiedensten Ausführungen bekannt sind. Es wird dabei die elektrostatische ■Spitzenwirkung bzw. Coronaentladung ausgenützt, bei der es neben ausreichender Hochspannung lediglich auf einen möglichst kleinen Krunmungsradius der Elektrode oder von Bauteileil der Elektrode ankortmt. Dementsprechend werden matallische Spitzen, Kanten und Ecken oder dünne Drähte in verschiedenen Anordnungen benützt. Die von den Spitzen abgegebenen Ladungen und durch Stoßprozesse gebildete Ionen lagern sich den V<|rschmutzungsteilchen an. Die geladenen Teilchen werden dann an der Gegenelektrode abgeschieden. Da die von solchen Elektroden aufgebauten Felder stark inhomogen sind, können über die Polarisationswirkung (Dipolbildung)und elektrostatische Kräfte auf den Dipol) auch elektrisch neutrale Teilchen beeinflußt werden. Durch direkten

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Kontakt mit der Elektrode werden weitere Teilchen gelader

Die hohe Geschwindigkeit von Elektroden und Ionen in der Umgebung der Spi tzen macht jedoch auch die Bildung von Ozon durch Stoßprozesse bei dieseι ■ Art der Ionisierung unvermeidbar. Wegen der Giftigkeit des Ozons ist dieser Nebeneffekt besonders in Wohn·- und Arbeitsräumen unerwünscht und von Nachteil. Da außerdem die günstige Betriebsspannung bei solchen Geräten knapp unterhalb der Überschlagungsspannung liegt, sind für den optimalen Einsatz, komplizierte Stabilisierungsbchaltungen für die Elektrodenspannung nötig. Die beträchtlichen elektrostatischen Kräfte zwischen den einzelnen Bauteilen der Elektroden erfordern zudem relativ aufwendige Befestigungs- und Aufhängungseinrichtungen, da geänderte Abstände vermehrt zu Überschlagen führen würden. Natürlich ist bei den verwendeten Hochspannungen auch auf ausreichenden Berührungsschutz durch Strombegrenzungsschaltungen oder gesicherten Einbau zu achten. Insgesamt werden dadurch die Geräte in ihrer Bauweise recht kompliziert. Bei der Reinigung der Raumluft im menschlichen Wohn- und Arbeitsbereich "gibt es insofern eine Erleichterung-, als die zu beseitigenden Aerosole zum allergrößten Teil 'bereits aufgeladen sind. Leichte Ionen und Elektronen, die durch lonisationsprozesse der radioaktiven Erdstrahlung, der kosmischen Strahlung u. ä. entstehen, lagern sich r&lich sehr rasch größeren Kernen, Staub- und Geruchspartikeln an.

Neuerdings werden Elektroden nach Art der oben beschriebenen Sprüh- und Spitzenelektroden auch für die elektrische Raumklimatisierung eingesetzt. Ks konnte nämlich gezeigt werden, daß die Luftelektrizität, also die Zahl der Ionen in der Luft' und das von ihnen erzeugt Feld und hierbei, insbesonders das Verhältnis der Zahl der positiven Ionen zur Zahl der negativen, :;ioh auf Wohlbefinden und Gesundheit auswirkt. In der natürlichen Atmosphäre herrscht unter normalen Bedingungen ein Übergewicht an negativen Ionen, und ein elektrisches Feld mit dem positiven Pol in der Ionosphäre, bei. einer Feldstärke von ca. 130 V/m in Bodennähe. Abweichungen von diesen Vorhältnissen wurden als schädlich erkannt und wirken in Richtung Konzentrationsschwäche, rascherer Ermüdung, größerer Infektionsgefahr u. ä... So werfen etwa die bekannten Föhribeschwerden. zumindest zum Teil auf luftelektrische Einflüsse zurückgeführt. In geschlossenen Räumen und Fahrzeugen sind die elektrischen Bedingungen immer mehr oder weniger gestört. Meist herrscht ein Übergewicht an positiven Ionen; das elektrische Feld wird durch ivraday-Käfige (z.B. Stahlbeipribauten) abgeschirmt. Die natürlichen elektrischen Verhältnisse wieder herzustellen ist daher die Aufgabe von Bioklim;tt:hiierungsgeräten und Ionisatoren. Der große Nachteil tie"i den bereits bekannten Geraten

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ist wiederum vorallem die Ozonbildung, besonders natürlich bei Spitzenelektroden, aber auch an den Rändern von Flächenelektroden.

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode zu schaffen, mit eier auch über eine größere Fläche ein möglichst gleichförmiges, elektrisches Feld aufgebaut bzw. eine gleichmäßige Ionisierung erreicht werden kann. DnrUberhinaus soll mit einem geringen Aufwand für die Herstellung und Sichen mgariaßnahmen das Auslagen gefunden —_P-—. sowie ein universeller Einsatz dar Elektrode gewährleistet werden.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß ein polymeren oder textiler Flor mit geringen Faserleitwerten auf der Anschlußseite über einen

hochohmigen Schichtgemischwiderstand, der auch als Kleber fungieren kann,

Pcefzebener il all s

mit der Stromzuführung oder Stromableitung verbunden ist, und/Hleser Schichtgemischwiderstand je nach Verwendung der Elektrode auf einen

zweckentsprechend geformten, festen oder biegsamen Isoaltor aufgebracht wird.

Die überraschenden Vorteil der erfindungsgemäß aufgebauten Elektroden liegen darin, daß zwar jede einzelne Faser einen sehr hohen Innenwiderstand zum stromführenden Teil der Elektrode besitzt, doch bleibt der Gesamtleitwert der großflächigen Elektrode durch.die Summe der vielen Einzelleitwerte jedoch erhalten. ' Während herkömmliche Elektroden Ladungen im wesentlichen nur an den Randzonen abgeben (Spitzenwilrkung), werden bei der erfindungsgemäßen Elektrod wegen der Oberflächenstruktur "des Flors Ladungen gleichmäßig von der ganzen Fläche abgegeben. Wegen der Widerstandswerte der Fasern treten an den Faserenden auch keine Coronaentladungen· auf. DieProduktion von Ozon wird damit ver mieden. Der hohe Innenwiderst;and verhindert femer selbst bei sehr hohen Betriebsspannungen das Auftreten von unzulässigen Berührungsstromstärken.-Ein hoher Widerstand des Klebers bzw. des Schichtgemischwiderstandes gibt zusätzliche Sicherheit. Weitere Schutzmaßnahrfteh sind daher überflüssig. Aus denselben Gründen besteht auch.keine Gefahr vqn Überschlagen. Stabilisierungsschaltungen, wie sie sonst z. B, Ιϊΐ Elektrofiltem üblich sind, entfallen.

(iemäß einer weiteren,sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorge sehen, daß als Flor natürliche Materialien mit geeigneten elektrischen Eigenschaften, wie z. B. natürliche Felle verwendet 'werden, da diese von Natur aus enl-nprechende, elektrische Eigenschaften aufweisen und ebenfalls eine ViοL-zcil11. von Fasern aufweisen, über die die Ladungen erfindungsgemäß abgegeben werden können.

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Nach einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß als Flor polymere Fasern, insbesondere solche, die sich zur elektrostatischen Beflockung eignen, oder Gewebe aus diesen Fasern verwendet werden. Vorteilhaft ist bei der Verwendung von polymeren Fasern, daß diese durch chemische Vorbehandlung auf einen gewünschten Faserleitwert eingestellt werden können und so die abgegebene Ladungsmenge der Elektrode festgelegt werden kann.

TCrfiridungsgemäß ist es aber auch möglich, daß als Flor hochpolymere Fasern, insbesondere solche, die sich zur eletrostatlschen Beflockung eignen, .uh.-r Gewebe aus diesen Fasern verwendet werden, die sich vorallem durch ihre Figenschaft der Polarisationsumkehr auszeichnen, wodurch bei einem darüberstreichenden Luftstrom eine jL&dungsmultiplikation und somit eine Vervielfachung der Wirkung der Elektrode erreicht werden kann.

Von Vorteil ist auch eine AusfUhrungsform der Erfindung bei der, als Flor Mischmaterialien oder Mischgewebe verwendet werden, bzw. der elektrische Leitwert des Flors bzw. der Fasern des Flors durch vorzugsweise chemische Behandlung auf bestimmte Werte eingestellt wird. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung kann die Ladungsabgabe der Elektrode in sehr weite:n Hen Mühen einfach variiert werden.

Im Rahmen der Erfindung ist auch eine AusfUhrung&form möglich, bei der .-in eier Rückseite des Isolators, auf den der Schichtgemischwiderstand aufgebracht wird, eine weitere leitende Schicht aufgetragen wird. Damit ist die Elektrode als Kondensator einsetzbar und kann gleichzeitig zur Glättung von überlagerten Pulsen herangezogen werden bzw. durch einen Gegentaktbetrieb zweier erfindungsgemäßer Elektroden die Wirkung derselben verdoppelt werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schichtgemischwiderstand in Form e^es leitfähigen Lackes auf den Flor, vorzugsweise textiles Gewebe oder Teppichgewebe aufgebracht wird. Durch diese Lösung können insbesondere bei Geräten für Innenräume bereite vorhandem» Textilbeläge wie Teppiche oder dgl. zum Aufbau des elektrischen FeJdt;v- b/.w. zur Abgabe der Ladung herangezogen werden.

Nach einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung ist es möglich, daß dur Anschluß des Flores, vorzugweise eines festen Kunstfasergewebes, über ein rni!; leitfähigem Lack behandeltes zweites gitter-, netz- oder folienförmige^ Material erfolgt, mit ,dem der Flor in Kontakt gebracht wird. Diese Ausführunra-

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Conn zeichnet yich dadurch aus, daß bsi Elektroflltem bzw. Aufbereitung:;·- unLagen für die Raumluft, das elektrische Feld rasch an unterschiedliche Gegebenheiten lediglich durch den Auetausch des Flors bzw. Kunstfasergewebes angepaßt werden kann.

Von besonderem Vorteil ist eine AusfUhrungsform der Erfindung bei der der Flor auf Gitter und Stege aufgebracht wird, und das dahinterliegende z. B. polaritätsgleiche Behältnisse zur Aufnahme der elektrostatischen Abscheidun- i^r,en' dient.

l);:tmit können in einfacher Weise die auszuscheidenden Schadstoffe ausgeschieden werden, da die Teilchen im Behältnis durcii die Umladeprozesse, die beim . ι\ujsi.«render beschichteten St$ge mit der Ladung' gleichen Vorzeichens wie die . elektrode belegt werden,^ nicht mehr aus diesen 'austreten können. Sie werden nnmlich von den Wänden des Behältnisses,, die alle das gleiche Potential besitzen wie die Schadstoffteilchen, abgestoßen.

Vorteilhaft ist eine erfindungsgetnäße Ausführung, die zwei Elektroden, von denen zumindest eine, einen auf Gitter bzw. Stege aufgebrachten Flor aufweist,' dem ein z. B. polaritätsgleiches Behältnis zur Aufnahme der elektrostatischen Abscheidung zugeordnet ist, zu eineln Elektrofilter zusammengefaßt sind, da damit die Wirkung von ElektfOfilt'em wesentlich erhöht werden kann. Erfindungsgemäß kann auch eine Elektrode wesentlich kleiner sein als die andere oder mit schmalen weit auseinanderliegenden Stegen gebaut sein, um möglichst inhomogene Felder zu erzeugen. Damit können die Vorteile der erfindungsgemäßen Elektroden auoh in speziellen Anwendungsfällen, die aus technischen Gründen inhomogene Felder erfordern, voll genutzt werden.

Weiters ist es erfindungsgemäß auch möglich, daß die Elektrode als Abscheideelektrode in einem Elektrofilter dient, bei dem die Ionisierung durch bekannt« Methoden, z. B. Spnjhverfahrerx., vorgenommen wird. Damit können bereits bes behende Elektrofilteranlagen ■ ohne großen Aufwand unter Ausnutzung der erfindungsgemäßen Vorteile nachgeröstet werden.

Von Vorteil ist auch^: eine AusfUhrungsform bei der zumindest zwei oder mehr Elektroden derart in ein n^fbiles Gerät eingebaut werden, daß das Gerät Staub und sonstige kleine Teilchen ähnlich wie ein Staubsauger aufnehmen kann, dadurch kann die Wirkung des elektrischen Feldes auch zum Teilchentranr.port verendet werden und es kcVinen aufwendige und störende Gebläse, und dp;L. einges worden. Von Vorteil ist es hiertjei, wenn zumindest eine Elektrode als mlationsfähige Rolle ausgebildet ist.

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Welters sind AusfuTirungsformen gemäß der Erfindung möglich, bei welchen die Elektroden zur eletrlschen Raumklimatisierung durch Erzeugung eines elektrostatischen Feldes und zur Ionisierung der Luft verwendet werden, bzw. die Elektroden als Wand-, Decken- oder Schreibtischgeräte ausgebildet sind. Daraus ergibt sich die Vielzahl der vorteilhaften Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen Lösung. '

Gemäß einer weiteren Ausfühnjngsform ist vorgesehen, daß die Elektroden, die z. B. flächig ausgeführt sind, an den Randzonen gegengepolt werden, wobei der zentrale Teil der Elektroden und der Randteil elektrisch getrennt sind. Damit wird verhindert, daß es zur Ablagerung von ionisierten Teilchen π im· ι um die Elektrode kommen.kann, pa. durch den gegengepolten Teil diese abgestoßen werden." .

Weiters ist es erfindungsgernäß auch,möglich, daß die Elektroden zur Senkung der Anzahl von schädlichen Mikroorganismen in der Raumluft und an der Oberfläche von Gegenständen bzw. zur Förderung des Pflanzenwachstums eingesetzt werden, vorzugsweise durch positiv gepolte Elektroden unter dem Dach von Gewächshäusern bzw. duroh die geometrische Form der Elektroden ein stark inhomogenes Feld erzeugt wird, in dem Insekten getötet werden können. .

Im Rahmen-der Erfindung ist es auch möglich, daß durch die Stromzuleίlung der Elektrode elektrostatische, z, B. duüfeh Reibungselektrizität ent·:L;indem:, Ladungen abgeführt werden, und zwar sowohl vom Elektrodenmaterial se!b;:t, air. auch von Materialien,die zu diesem_r>Zweck mit der Elektrode in Kontakt oder in Nähe derselben gebracht werden. Dö$it können die erfindungsgemäßen Elektroden gleichzeitig zur Vermeidung von statischen Aufladungen herangezogen werden. Dies bewährt sich insbesondere in Räumen mit elektronischen Geräten bzw. in Wohnräumen.

Vorteilhaft ist weiten» wenn mit swei Elektroden ein elektrostatischer Ventilator dadurch beitrieben wird, daß ein aufladbares Blatt einen Ladungstransport zwischen den Elektroden durchführt, da dadurch eine Luftzirkulation ohne rotierende Teiler und ohne mechanischen Antrieb erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß kann die. Elektrode an der Unterseite des Tonannes 1»·ί i'iallaispielem angebracht werden, um "die Schallplatte zu entstauben und ;-.u entladen.

Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, daß die au der Elektrode anliegende Gleichspannung· für "biöelektronisehe Zwecke modulier! wird, und zwar vorzugsweise mit niederen Sequenzen im Bereich 5 - ir.· He.·Hv/..

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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der, in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert.

Eb zeigen

Fig 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Eletrode; Fig 2 eine AnsfLvirungsvariante einer erfindungsgemäßen Elektrode; Fig 3 ein Prinzipschaltbild für den Betrieb einer erfindungsge-

mäßen Elektrode nach Fig 2;
Fig 4 eine Ausführungsvariante eines Prinzipschaltbildes beim Einsatz

zweier" erfindungsgemäßer Elektroden gemäß Fig 2j Fig 5 eine erfindungsgemäße Elektrode, mit einem dieser zugeordneter

Gehäuse in Seitenansicht geschnitten ; .eine
Fig 6 /rachematische Darstellung eines Elektrofliters unter Anwendung

zweier erfindungsgemäßer Elektroden;

Fig 7 eine Anordnung von erfindungsgemäßen Elektroden für einen Luftreiniger in stark vereinfachter Ausführungsform;

Fig 8 die Anordnung von erfindungsgemäßen Elektroden zum Aufnehmen von abzusondernden Teilchen, in einem mobilen Gerät in sche-. matischer Darstellung;

Fig 9 eine erfindungsgemäße Elektrode in der Anordnung für ein Luft-

- !reinigungsgerät; >

"Fig 10 eine Ausfijhrungsvariante eines Luftreinigungsgerätes mit erfindungsgemäß ausgebildeten Elektroden;

Fig 11 eine sehematische Anordnung der erfindungsgemäßen Elektroden zur elektrostatischen Entladung, bei der Produktion von Kunststoffbahnen; . ■ . . .

Fig 12 eine sehematische Anordnung von erfindungsgemäßen Elektroden zur Abscheidung von Schmutzteilchen und zur. gleichzeitigen Erzeugung eines Luftstromes.

in Fig 1 besteht der ladungsabgebende bzw. -aufnehmende Teil' der Elektrode aus polymerem oder textilem Flor 1. .Auf der Haftseite wird dieser Flor über einen hochohmigen Schichtgemischwiderstand 2 und eine leitfähige Stromzuführung aus Metall oder Schichtgemischwiderstand 3 gespeist. Als Unterlage und zur mechanischen Stützung dient das Isolationsmaterial 4, das je nach Verwendungszweck steif oder'biegsam sein kann. Bei entsprechend isolierender Unterlage, auf die die Elektrode aufgebracht werden soll oder bei entsprechender Aufhängung und ausreichender Festigkeit des z. B. textlien Gewebe» kann

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diese ochicht auch entfallen. Selbstverständlich ist jede beliebig'· I'.m·»!- i_^T,obung an Stelle der Plattenform in Fig' I möglich. Her Flor 1 der Schicht kann sowohl aus halbleitenden, polymeren Γ"α.'_-··πι al:· auch aus natürlichen Materialien bestehen, sofern diese die entsprechenden elektrischen Eigenschaften aufweisen, wie z. B. natürliche Felle. Audi Mischmaterialien sind denkbar. Als vorzügliches Ausführungsbeispiel lx-i eine elektrostatisch beflockte Elektrode genannt, bei der ein entsprechend leitfähiger Kleber

der Stromzufuhr·. dient.

Zur optimalen Ausnutzung der angelegten Spannung kann der Faserleitwert des Flors 1 durch geeignete, vorzugsweise chemische Vorbehandlung auf den gewünschten Wert eingestellt und die von der Elektrode abgegebene Ladungsmenge so gesteuert werdten. Hochpolymere bieten mit ihrer Eigenschaft der PoIarisationsumkehr einen weiteren Vorteil. Durch den darüberstreichenden z. B. von einem Ventilator getriebenen Luftstrom kommt es zu einer Laduripsruultipli-" kation und zu einer Vervielfachung der Wirkung der Elektrode.

Bei den erfindungsgetnäß aufgebauten Elektroden besitzt zwar jede einzelne Faser einen sehr hohen Innenwiderstand zum strornführenden Teil der Elektrode, doch bleibt der Gesamtleitwert der großflächigen Elektrode durch die Summe der vielen Einzelleitwerte erhalten. Während herkömmliche Elektroden Ladungen im wesentlichen nur an den Randzonen abgeben - Spitzenwirkung -, werden bei der erfindungsgemäßen Elektrode wegen der Oberflächenstruktur des Flors 1 Ladungen gleichmäßig von der ganzen Fläche abgegeben. Wegen der Widerstandswerte der Fasern treten an den Faserenden auch keine Coronaentladungen auf. Die Produktion von Ozon wird damit vermieden. Der hohe Innenwiderstand verhindert femer selbst bei sehr hohen Betriebsspannungen das Auftreten von unzulässigen Berül-irungsstrornstärken. Ein hoher Widerstand des Klebers bx.w. des Schichtgemischwiderstandes 2 gibt zusätzliche Sicherheit. Weitere Schutzmußnahmen sind daher überflüssig. Alis denselben Gründen besteht auch keine Oe_r fahr von Überschlagen. Stabilisierungsschaltungen, wie sie sonst ■/.. B. in Elektrofiltem üblich sind, entfallen.

In Fig 2 ist auf der Kickseite des Isolationsmaterials 4 eine weitere leitende Schicht 5 aufgebracht. Der Schichtgemischwiderstand 3, das Isolationsmaterial 4 und die Schicht 5 bilden somit einen Kondensator.

In Fig 3 ist anhand der .Prinzipschaltung gezeigt, daß die Elektrode gleichzeitig mit ihrer kapazitiven Wirkung eingesetzt werden kann, z. B. zur Glättung

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von überlagerten Pulsen.

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Γη Fig 4 ist gezeigt, wie entsprechend geschaltet zwei erfindungsgemäße Elektroden auch im Gegentakt betrieben und ihre Wirkung damit verdoppelt we !"den kann.

!.·: ί π Mauptanwendungsgebiet der Elektroden sind Luft- und Gasreinigungsania-,(>"M. Ms Luftfilter besonders bewährt-hat sich etwa die folgende Anordnung. ^:- ine erfindungsgemäße Elektrode wird mit hoher negativer Spannung belegt. /\is Gegenelektrode und gleichzeitig als Abscheidebecken dient ein Wassergefäß, das an hrde bzw. Masse liegt und damit elektrisch positiv gegenüber der ersten Elektrode ist. Ein Ventilator bläst die zu reinigende Luft zwischen die Elektroden. Durch das Feld zwischen den beiden Elektroden und durch umladeprozesse an der negativen· Elektrode wird errreicht, daß sich ■ die Aerosole im Wasserbad absetzen. Der Zusatz von Paraffinö'l oder von organischen Ölen j z. B. gewöhnliches Speiseöl ₉ im: Wasser zur Verhinderung der Verdunstung und zur Entspannung der Wasseroberfläche erweist sich als nötig, da sonst nur ein Bruchteil der Teilchen vom Wasser aufgenommen, der größere Teil aber .reflektiert wird. An Stelle des Wasserbeckens als zweite Elektrode ■ .kann auch eine erfindungsgemäß aufgebaute, durchlöcherte Elektrode, direkt über der Wasseroberfläche als Gegenpol verwendet werden. Das Wasser kann dabei, muß aber nicht, auf demselben Potential liegen wie die Elektrode. Mit der beschriebenen Anordnung werden auch feinste Staubteilchen, Geruchspartikel, Tabakrauch, kurz alle Aerosole und Mikroorganismen nachhaltig aus der Luft entfernt. Durch geeignete geometrische Anordnung der Elektroden₅ · · z. B. negative Elektroden an der Auslaßöffnurig langer als das Wasserbecken , kann erreicht werden, daß der gereinigte Luftstrom mit negativen Ionen ange- ■ reichert wird und so das elektrische Raumklima verbessert wird.

In Fig 5 ist dargestellt, wie Filter mit noch geringerem Aufwand gebaut werden können. Der Flor 1 wird auf Gitter 6, Stege oder dgl. aufgebracht, die entweder selbst leitfähig sind oder mit hochohmigöm Schichtgemischwiderstand, eventuell in mehreren Schichten unterschiedlicher Leitfähigkeit, versehen werden. Der dahinterliegende Raum, der von einem Gehäuse 7 kassettenförmig umschlossen wird, dient zur:_Aufnahme der eingeschlossenen Aerosole. Um diese im Abscheideraum zu halten,: bedient man sich folgender Methode. Das Gehäuse ■ wird an dasselbe Potential gelegt wie die Elektrode. Die Aerosole werden beim Passieren der beschichteten Stege bzw. Gitter 6 durch Umladeprozesse mit der Ladung gleichen Vorzeichens wie die Elektrode belegt. Das bedeutet, daß die Teilchen innerhalb des Abscheideraumes von allen Wänden, die alle das gleiche Potential besitzen, abgestoßen werden. Die Teilchen sind in der Kassette gefangen. Das Gehäuse 7 kann dabei entweder selbst leitfähig sein oder mit

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Schiehtgernischwiderstan'd allein oder mit Schichtgemischwiderstand urv¹ poxymeren oder textlien Fasern beschichtet sein.

In Fig 6 ist eine Ausführung gezeigt, mit der die Effektivität eines derartigen Filters erhöht werden kann. Der Filter besteht im Schema aus drei Elektroden 8, 9, 10, dem Gehäuse 11 und dem Ventilator 12. Die Elektroden 8 und 9 sind positiv, die Elektrode 10 negativ gepolt. 8 und 9 können auch elekü-Lsch leitend verbunden sein. Der Ventilator 12 bläst den Luftstrom zwischen ^r-üe Elektroden 9 und 10. Die Aerosole werden vom elektrischen Feld durch die durchlöcherte Elektrode 9 in den AbSßheidej?aum zwischen 8 und 9 befördert und nach demselben Prinzip wie oben festgehalten. Die Elektroden im Inneren dos Gehäuses 11 müssen dazu nicht unbedingt mit leitendem Flor belegt sein. In einer erweiterten Ausführung kann auch die Elektrode 10' in symmetrischer Wei^e mit einem Abscheidekasten ^ersehen werden.

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In Räumen mit nur wenig verschmutzter Luft reicht der Betrieb eines Gerätes ohne Ventilator aus, um Staub, Tabakrauch und Mikroteilchen zu entfernen.

Die Fig 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Das Gerät wird vorteilhafterwei.se in mittlerer Höhe an der Wand 13 angebracht. Der Hochspannungsteil IA liegt hinter der leicht schrägen negativen Elektrode 15. Die umgeladenen Aerosole werden im Raum 16 hinter der durchlässigen, positiven bzw. geerdeten Kloktrodo 17 abgelagert. Die größere negative Elektrode gibt zusätzlich negative· Ionen in den Raum ab und verbessert so das elektrische Raumklima.

Sollte das zu reinigende Gas einen hohen Anteil elektrisch neutraler Teilchen enthalten, trifft für normale Wohn- und Arbeitsräume im allgemeinen nicht zu , so kann nach folgenden !Methoden vorgegangen werden. Der Gasstrom kann z. B. von Ventilator und Leiteinrichtungen so gelenkt werden, daß gesichert ist, daß jedes Teilchen zumindest einmal die Elektrode trifft und dabei aufgeladen wird.j. Eine andere Methode besteht darin, das elektrische Feld zwischen den Elektroden, durch entsprechende Ausformung der Elektroden stark inhomogen auszulegen und die Teilchen durch Polarisationswirkung auszufiltern. In einem weiteren Schritt können, etwa in industriellen Ga^reinigungsanlagen, die bekannten Spitzenelektroden oder auch Flüssigkeits^ersLiuiber, Lenard-Effekt ,zur Ionisierung eingesetzt werden. Die erfindung:-v<enüiße Elektrode wird dann als Abscheideelektrode, z. B. in einer Ausführung¹.;-; n?.ch Fig 5 verwendet.

Nach dem oben beschriebenen Prinzip,' die abgeschiedenen Teilchen zwischen gleichgepolten Elektroden festzuhalten, können auch mobile Gerät

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werden, die die Funktion eines Staubsaugers erfüllen.

In Fig 8 ist ein Schema für einen derartigen Apparat dargestellt. Der Hochspannungsteil 14 wird wahlweise über das Netz oder über Batterien oder Akkus, die im Griff 18 Platz finden, gespeist. Die Elektrode 19 mit erfindungsgemäßem Aufbau ist negativ gepolt und "saugt" Schmutzteilchen, Papierschnitzel, Staub, Mikroben etc. an. Diese werden an der Elketrode 19 umgeladen, von einor der gogengepolten, durchlöcherten Elektrode^ 20 angezogen und im Ablage-'tvium 21 LVistgehalten, dessen sämtliche Wände wieder das gleiche Potential ! raj*en.

Ein derartiger Staubsauger arbeitet völlig geräuschlos, ohne verschleißende Teile und beseitigt vorallem auch jene kleinsten Partikel, die von den üblichen Staubsaugern, durch den Staubsack hindurch, wieder in den Raum geblasen werden. Er kann unabhängig vom Netz eingesetzt werden und ist auch an solchen Stellen verwendbar, an denen mit normalen Staubsaugern nicht gearbeitet werden kann, so etvja bei der Entstaubung von Zimmerpflanzen oder an Arbeitsplätzen, auf denen Papierblätter oder kleinere Bauteile herumliegen, v/eil nur sehr kleine und .leichte Partikel diese dafür aber gründlich, entfernt werden. Entstaubung von Büchern, Schallplatten, Gläsern und ähnlich !■"mpfindllohen Materialien gehören auch zum potentiellen Arbeitsgebiet. U:\i-.h demselben Prinzip können z. B. auch Kleiderroller gebaut werden. Din 19 kann für solche Zwecke in Form einpr Rolle, einer rotations-

V iigen Bürste ausgebildet werden, die etwas über den Gehäuserand vorsteht. · Die Elektroden können außer zur Filterung, wie bereits mehrfach erwähnt, auch vorteilhaft für die elektrische Raumklimatisierung, also zur Erzeugung des richtigen elektrostatischen Feldes und des Überschusses negativer Luftionen eingesetzt werden. Einfache Geräte für diesen Zweck sind dem Filter in Fig 7 ähnlich, das ja eigentlich ein Kombinationsgerät, Filter und Ionisator, ist. Der Abseht
gelassen.

Der Abscheideraum 16 und die Elektrode 17 werden für reine Klimageräte weg-

nie Fig 9und 10 zeigen die einfachsten Ausführungen. Die Elektrode in Fig IO • ist nur in ihrem Mittelteil negativ, an den "Rändern aber positiv geladen. Damit werden etwaige restliche Randwirkungen und die stärkere Verschmutzung övi- Randzonen und der umgebenden Wand vermieden. Werden Elektroden nach Fig 9 und 10 als Deckenelektroden verwendet, um die natürlichen Feldverhältnisse Jm Raum zu simulieren, müssen sie natürlich^positiv gepolt werden. Auch solche einfachen Elektroden wirken z. T,als Luftfilter, weil die ionisierten Aerosole durch das von der Elektrode' erzeugte elektrostatische Feld entweder

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direkt an der Elektrode;oder an den Wänden und Einrichtungsgegenständen abgelagert werden.

In Versuchen wurde festgestellt, daß in Räumen mit richtig gepoltem Feld und negativem Ionenüberschuß die Anzahl schädlicher Keime wesentlich unter der Keimzahl in unbehandelten Räumen liegt. Daher bieten sich ionisierende und ■ felderzeugende Geräte z. B, für Krankenanstalten an. Sie könnten dort auch andere, bisher übliche Geräte ersetzen, die meist schädliche Nebenwirkungen haben, wie etwa UV-Strahler oder ozonproduzierende Geräte. In Lagerhal k*n kann auf diese Art die Haltbarkeits.dauer eingelagerter Lebensmittel verlängert werden.

In Gewächshäusern bewährt sich z. B. eine rohrförmig ausgebildete Elektrode, die unter dem Dach angebracht und positiv angesteuert wird. Als Gegenelektrode fungiert der Metallrahmen des Gewächshauses. Die Faraday-Käfig-Wirkunp; de:-! Gewächshauses wird so kompensiert und im Inneren des Gewächshaus«:; 1\\>>\- Liehe Feldverhältnisse erzeugt, wie sie im Freien vorliegen. Dan wach:·!.um der Pflanzen wird dadurch angeregt und außerdem werden viele KrankeJ !.cn, wie etwa Pilzbefall' der Pflanzen u. ä. verhindert.

Der größte Feldgradient tritt, wegen des kurzen Abstandes,natürlich zwischen Elektrode und Dach auf. Der Feldgradient wird hier so stark, daß kleine Insekten angezogen und gelötet werden. Nach diesem Prinzip,nämlich mit stark inhomogenen Feldern, gelang es auch, wirkungsvolle Mückenfänger für Zimmer und auch Campingplätze, selbst in stark mückenverseuchten Gebieten, mit Erfolg zu betreiben.

Daß. die richtigen Ionisationsverhältnisse nicht nur zur Abwehr von Krankheiten beitragen,sondern auch beim Kampf gegen Müdigkeit und Konzentration··.-schwäche mitwirken, konnte in Arbeitsgroßräumen und z. B. auch in üncnl.-lichen Verkehrsmitteln. gezeigt werden. Mit der neuen erfirv'uiig;·.-gemäßen Elektrode sind derartige Geräte leichter und billiger herzusteJlen als bisher, zudem entfallt das lästige Nebenprodukt Ozon. Es können jeLzL auch sehr einfache kleine Ionisierungsgeräte hergestellt werden,-die auf Schreibtischen oder Nadhtkästchen aufstellbar sind. Am einfachsten werden dazu Kunststoffgehäuse ,beliebiger Form mit einem leitfähigen Kleber bestrichen und elektrostatisch beflockt. Der elektronische Bauteil für die negative Hochspannung findet im Gehäuse Platz.

Eine zusätzliche Verbesserung des elektrischen Raumklimas erreicht man, indem man das hohe statische Potential niederfrequent moduliert. Besonders die Modulation mit 10 Hertz, die aus der natürlichen Atmosphäre bekannt ist, zeitigt beste Ergebnisse, sei es für gesteigerte Konzentrationsfähigkeit,.

Rir verbessertes Wohlbefinden oder auch für beschleunigtes Pflanzenwachstum. Je nach Aufbau des elektronischen Impulsgebers kann hier die Ausführung der Elektrode als Kondensator nach Fig:^ besonders nützlich sein.

Außer der mehrfach erwähnten AusfUhrungsform der* Elektrode mit elektrosta-Li.ijcher.BefLockung eignen sich als Flor· auch handelsübliche Textilfaser™ und Gewebe vorwiegend aus Kunststoff. Das verwobene textile Material, z. B. . ein Stück Kunststoff teppich, muß dazu nur auf der Rückseite mit einem elektrisch leitendem Lack eingestrichen und dieser Lack kontaktiert werden. Es genügt aber auch, ein z. B. gitter- oder netzförfciges Material oder eine Kotie, die mit dem Lack behandelt wurden, in engen Kontakt mit dem textlien :;i.iiok zu bringen. Die beiden Teile aufeinanderzulegen reicht in vielen Fan en bereits aus. ' _·

Neben der Anwendung für Elektrofilter und Ionisierungsgeräte in der weiter oben beschriebenen Art wird durch diese spezielle Ausführungsform der Elektrode ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet des Verfahrens erschlossen: Bekannt ist die Erscheinung, daß sich die meisten KunstStoffmaterialien durch Reibung elektrostatisch aufladen (z. B. durch Gehen mit .Kunststoffsohlen auf Plastikböden oder Sitzen auf Sesseln mit Kunststoffüberzügen, z. B. im Auto usw.). Beim Berühren von Metallteilen, wie Türklinken, Eisengelähdem etc. kommt es zu Entladungen unter unangenehmer Funkenbildung, Werden derartige Materialien in der erfindungsgemäßen Weise mit einer elektrisch leitenden Kunststoffschicht unterlegt bzw. mit leitendem Lack eingestrichen, und dieöe f.ohicht; :;>«],·.«Ίη· koninkUert und geerdet oder an ein entsprechendes Potential ρ,Ηορ,ΐ:., :;o wird die elektrostatische Ladung sofort abgeleitet oder kompensiert.

Die derart hergestellte Elektrode kann gleichzeitig auch zur elektrischen Raumklimatisierung herangezogen werden. Eine Verbesserung tritt allein schon dadurch ein, daß die Störfelder verscnwinden, die durch statisch aufgeladene Kunststoffe erzeugt werden. Ein in der beschriebenen Weise behandelter Kunst-, stoffteppich etwa erfüllt so in idealer Kombination mehrere Funktionen: Elektrostatische Aufladung des Materials durch leibüngselektrizität wird verhindert; der negativ gepolte Teppich stellt im Raum' ähnliche Feldverhältnisse her, wie sie im Freien auftreten (130 V/m von oben nach unten); die Elektrode arbeitet als Ionisierungsgerät und erzeugt das erwünschte Verhältnis der ιonenzahlen,nomlich Überschuß negativer Ionen. Schließlich vermindert der Teppich als Elektrode eines Luftfilters in der beschriebenen Weise die Menge eier ionisierten Aerosole in:der Luft. Durch die geringen Leitwerte besteht keinerlei Sicherheitsrisiko, auch wird kein Ozon gebildet. Natürlich kann

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auch hier eine niederfrequente Modulation (z. B. 10 Hertz) überlagern werden.

Die erfindungsgemäße Elektrode kann außer für die genannten Zwecke noch für viele andere Spezialaufgaben eingesetzt warden, von denen im folgenden einige stellvertretend herausgegriffen werden:

Bringt man die Elektrode an der Unterseite des Tonarmes eines Platten.'-.iKt-'cr; an, so wird dadurch die sich darunter wegdrehende Schallplatte entstaubl und entladen. - ■

In Fig 11 ist eine Elektrode 22 bei der Produktion von Kunststoffbahnen - schematischer Querschnitt - gezeigt, bei der sich die starke elektrostatische Aufladung störend bemerkbar macht. Dort kann die Elektrode 22 ebenfalls mit Vorteil eingesetzt werden. Die zu produzierende Bahn 23 wird unter einer erfindungsgemäßen Elektrode 22 durchgeführt, um sie zu entladen.

In Fig 12 ist ein elektrostatischer Ventilator beschrieben, der mit den vorliegenden Elektroden leicht zu verwirklichen ist. Zwischen den beiden Flektroden 24, 25 befindet sich ein Blatt 26, eines aufladbaren, z. B. IvIbIcI-tenden Materials, das an einer Kante 27 beweglich aufgehängt ist. Iu-; HIaI ι. 26 wird z. B. von der negativen Elektrode 24 aufgeladen, wegen der ).'J(-irhnamigen Ladung abgestoßen und von der positiven Elektrode 25 angezogen. Dort findet ein Umladeprozeß statt. Das nunmehr positv geladene Blatt ?6 schlägt zur negativen Elektrode 24 zurück und so fort. Diese Pendelbewegung, bei der natürlich Ladung transportiert wird, also ein Strom fließt,preßt Luft zwischen den Elektroden 24, 25 durch und trägt somit zur Konvektion und Ventilation bei.

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Claims

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Patentansprüche i

1. Elektrode für vorwiegend elektrostatische Anwendungsbereiche, wie z. B. Gasreinigungsanlagen, Luftfilter, Bioelektrik, elektrische Raurnklimatisierung, Geräte zum Entladen elektrostatisch aufgeladener Materialien u. ä"., dadurch gekennzeichnet, daß ein polymerer oder textiler Flor (l) mit geringen Faserleitwerten auf der Anschlußseite über einen hochohmi p,en Schichtgemischwiderstand (2, 3), der auch als Kleber fungieren kann, mit der Stromzuführung oder Stromableitung verbunden ist, und gegebenenfalls dieser Schichtgemischwiderstand· (2,, 3) je nach Verwendung der Eleki.roii'"· (B, 9, 10, 15, 17, 19, 20, 22, 24, 25) ©Uf einen zweckentsprechend p.i-Tonnten, festen oder biegsamen Isolator aufgebracht wird.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flor (1) . natürliche Materialien mt geeigneten elektrischen Eigenschaften, wie z. B. natürliche Felle verwendet werden.

3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als FJor (l) polymere Fasern, insbesondere solche, die sich zur elektrostatischen Beflockung eignen, oder Gewebe aus diesen Fasern verwendet werden.

4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flor (i) hochpolymere Fasern, insbesondere solche, die sich zur elektrostatischen Beflockung eignen, odßr Gewebe aus diesen Fasern verwendet werden.

5. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flor (1) Mischmaterialien oder Mischgewebe verwendet werden.

6. Elektrode nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leitwert des Flors (1) bzw. der Fasern des Flors (1) durch vorzugsweise chemische Behandlung auf bestimmte Werte eingestellt wird.

7. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückseite des Isolators, auf den der Schichtgemischwiderstand (2, 3) aufgebracht wird, eine weitere leitende Schicht (5) aufgetragen wird.

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8. · Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtgemischwi-derstand (2, 3) in Form eines leitfähigen Lackes auf den Flor (l), vorzugsweise textiles Gewebe oder Teppichgewebe, aufgebracht wird.

'). Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß . des Flors (1) vorzugsweise eines festen Kunstfagergewebes, über ein mit 1 e i. tfähigem Lack behandeltes .gitter-., netz- Oder folienförmiges Material erfolgt, mit dem der Flor (1) in Kontakt gebracht wird.

1.0. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flor (l) auf Gitter (6) und Stege aufgebracht wird, und dös dahinterliegende, z. B. pni.aritätsgleiche Behältnis zur Aufnahme der elektrostatischen Abscheidungt>n dient. . -, *

11. Elektrode nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektroden (9, 10) von denen zumindest eine, einen auf Gitter bzw. Stege aufgebrachten Flor (1) aufweist, dem ein z. B. polaritätsgleiches Behältnis zur Aufnahme-der elektrostatischen Absciieidungen zugeordnet ist, zu einem Elektrofilter zusammengefaßt sjLnd.

12. Elektrode nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (8, 9, 10, 15, 17, 19, 20, 22, 24, ,25) wesentlich kleiner als die andere oder mit schmalen, weit auseinanderliegenden Stegen gebaut wird, um möglichst inhomogene Felder zu erzeugen.

13. Elektrode nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode als Abscheideelektrode in einem Elektrofilter dient, bei dem die Ionisierung durchbekannte Methoden, z. B. Sprühverfahren vorgenommen wird. .

XA. Elektrode nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei oder mehr Elektroden (19, 20) eierait in ein mobiles Gerät eingebaut werden, daß das Gerät Staub und sonstige kleine Teilchen, ähnlich wie ein Staubsauger aufnehmen kann,

3 5. · Elektrode nach Anspruch 1, 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Elektrode als rotationsfähige Rolle ausgebildet ist.

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16. Elektrode nach Anspruch?., dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (15, 17) zur elektrischen Raurrikliinatisierung durch Erzeugung eines elektrostatischen Feldes und zur Ionisierung der Luft verwendet werden.

17. Elektrode nach Anspruch 16, dadurqh gekennzeichnet, daß die Elektroden als Wand-, Decken- oder Schreibtischgeräte ausgebildet sind.

18. Elektrode nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß 11 i - * Elektroden, die z. B. flächig ausgeführt sind, an den Randzonen gegen,(repolt werden, wobei der zentrale Teil der Elektrode und der Randteil eVktrisch getrennt sind.

19. Elektrode nach Anspruchl und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (8, 9, 10, 15, 17, 24, 25^;) zur Senkung der Anzahl von schädlichen Mikroorganismen in der Raumluft und an der Oberfläche von Gegenständen verwendet werden.

20. . Elektrode nach Anspruchl und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden zur Förderung des Pflanzenwachstums eingesetzt werden, vorzugsweise durch positiv gepolte Elektroden unter dem Dach von Gewächshäusern.

21. Elektrode nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß

die geometrische Form der Elektroden ein stark inhomogenes Feld erzeugt" wird, in dem Insekten getötet werden können.

22. Elektrode nach' Anspruch 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Stromzuleitung der Elektrode elektrostatische, z. B. durch Reibungselektrizität entstandene, Lad&ngen abgeführt werden, und zwar sowohl vom Elektrodenmaterial selbst, als auch von Materialien, die zu diesem Zweck mit der Elektrode in Kontakt oder in die Nähe derselben gebracht werden.

23. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß m.^:t zwei. Elektroden (24, 25) ein elektrostatischer Ventilator dadurch betrieben wird, daß ein aufladbares Blatt einen Ladungstransport zwischen den Elektroden ■ (24, 25) durchführt.

24. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode an der Unterseite des Tonarmes bei Plattenspielern angebracht wird, uni d.^;e

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Schallplatte zu entstauben und zu entladen.

PSi. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Elektrode anliegende Gleichspannung für bioelektronische Zwecke moduliert wird, und zwar vorzugsweise mit niederen Frequenzen im Bereich 5 bis 10 ι brtz.