DE3434734A1 - Kompaktspannungsvervielfacher fuer spritzpistolen - Google Patents
Kompaktspannungsvervielfacher fuer spritzpistolenInfo
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Description
Kompaktspannungsvervielfacher für Spritzpistolen
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kaskadenspannungsvervielfacherschaltungen
der Cockroft-Walton1sehen Bauart,
und insbesondere auf die Verwendung derartiger Schaltungen zur Erzeugung hoher Spannungen in elektrostatischen Spritzpistolen.
Die Verwendung von Halbleiterdioden und Kondensatoren in Kaskadenspannungsvervielfacherschaltungen zur Hochspannungserzeugung
für elektrostatische Spritzvorgänge ist im Stand der Technik wohl bekannt. Derartige Schaltungen werden seit
langem zur Hochspannungserzeugung an einer entfernt gelegenen Stelle benutzt, wobei die Hochspannung sodann mittels eines
geeigneten Leistungskabels zu der Spritzpistole geleitet wird und an eine zu der Spritzpistole gehörende Elektrode
angelegt wird, um eine den Auftrag von Farbe oder anderer Flüssigkeiten unterstützende elektrostatische Ladespannung
zu erzeugen. Neuerdings ist bei derartigen Schaltungen eine ausreichende Größenverringerung erreicht worden, so daß sie
unmittelbar in dem Spritzpistolenkörper selbst angeordnet werden können, um den Wert eines an den Vervielfacher angelegten
Wechselstromes niedriger Spannung zur Erreichung eines vorbestimmten elektrostatischen Potentials zu vervielfachen.
Jede der Stufen eines derartigen Spannungsvervielfachers ist gemäß dem Schaltungskonzept einer wohlbekannten Spannungs-
verdoppelungsschaltung aufgebaut, wobei eine Anzahl derartiger
Stufen kaskadengeschaltet ist, um verhältnismäßig hohe elektrostatische Spannungen im Bereich von 50 - 150 Kilovolt
(KV) zu erzeugen. In diesem Bereich liegende Spannungen sind zur elektrostatischen Aufladung gespritzter Flüssigkeiten geeignet.
Eine der Schwierigkeiten bei der Verwendung derartiger Kaskadenspannungsvervielfacherschaltungen
in Spritzpistolen wird durch die verhältnismäßig große räumliche Ausdehnung hervorgerufen, die zur Aufnahme von zur Erzeugung einer sinnvollen
elektrostatischen Spannung geeigneten Schaltkreisen erforderlich ist. Es ist eine erhebliche Anzahl kaskadengeschalteter
Stufen erforderlich, so daß der derartige Schaltungen einschließende Spritzpistolenkörper eine ausreichende
Menge an Isoliermaterial enthalten muß, um die Möglichkeit eines dielektrischen Durchschlages auszuschließen, der anderenfalls
bei hohen elektrostatischen Spannungen auftreten würde. Wegen dielektrischer Durchschlagprobleme ist es auch
notwendig, daß einzelne Schaltungskomponenten innerhalb eines Kaskadenvervielfachers unter geeigneten Abständen zueinander
angeordnet sind, um einen Oberschlag zwischen den Stufen innerhalb
des Vervielfachers zu vermeiden.
Die Anzahl der Spannungsvervielfacherstufen, die zur Erzeugung einer ausreichend hohen Spannung für eine wirksame Anwendung
beim elektrostatischen Spritzen erforderlich sind, stellt eine weitere Schwierigkeit bei der Konstruktion von
Spritzpistolen dar. So ist es beispielsweise nicht ungewöhnlich, daß zur Erzeugung der erforderlichen Spannung 10-12
kaskadengeschaltete Stufen notwendig sind, so daß ein diese Anzahl von Stufen aufweisender Spannungsvervielfacher eine
nicht unerhebliche Längenausdehnung einnimmt. Wenn ein derartiger Spannungsvervielfacher unmittelbar in einem Spritz-
pistolenkörper untergebracht wird, wird die Spritzpistole
groß, unhandlich und schwer. All diese Faktoren sind in Verbindung mit der Auslegung einer Spritzpistole unerwünscht,
denn ein konstruktives Ziel besteht stets darin, eine leichtgewichtige Spritzpistole zu schaffen, die leicht zu handhaben
und bequem zu bedienen ist. Es ist daher wünschenswert, die räumliche Ausdehnung von Kaskadenspannungsvervielfacherschaltungen
auf ein Mindestmaß herabzusetzen, wenn derartige Schaltungen unmittelbar in Spritzpistolenkörper einbezogen werden.
Durch die Erfindung wird eine Kaskadenspannungsvervielfacherschaltung
geschaffen, die ihrer Art nach zur Anwendung in elektrostatischen Spritzpistolen geeignet ist, die eine
nennenswert kleinere Längenausdehnung aufweist als Spannungsvervielfacher nach dem Stand der Technik, wobei die Länge des
Spannungsvervielfachers eine Funktion der Summe der Länge der einzelnen kaskadengeschalteten Stufen ist und wobei die Länge
jeder kaskadengeschalteten Stufe prinzipiell eine Funktion der räumlichen Größe der in der Stufe vorhandenen Kondensatoren
ist. Die Erfindung folgt aus der Erkenntnis, daß die maximale Spannungsbelastung in aufeinanderfolgenden Stufen von Kondensatoren
in dem Spannungsvervielfacher eine Funktion der relativen Lage dieser Kondensatoren in der Spannungsvervielfacherkette
ist, wobei die Spannungsbelastung derartiger Kondensatoren umso kleiner wird, je weiter sich die derartige Kondensatorstufe
längs der Spannungsvervielfacherkette von der Spannungsquelle entfernt befindet. Deshalb wird die Kondensatornennspannung
als eine Funktion der Lage des Kondensators in der Spannungsvervielfacherkette gewählt. Da die Kondensatornennspannung
unmittelbar mit der räumlichen Größe des Kondensators selbst in Zusammenhang steht, kann die Längenausdehnung
der längs der Vervielfacherkette entfernter gelegenen Kondensatorstufen herabgesetzt werden, wodurch die Gesamtlänge des
Vervielfachers vermindert wird.
-tr-
Ein prinzipielles Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Spannungsvervielfacherschaltkreises zum Einbau in eine
Spritzpistole, der eine minimale räumliche Größe aufweist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Spannungsvervielfacherschaltkreises, der eine minimale Längenausdehnung
aufweist.
Die vorstehenden und weiteren Ziele und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen deutlich gemacht,
wobei auf die Zeichnung bezug genommen wird. In dieser zeigen:
Fig. 1 ein Schaltschema eines Cockroft-Walton-Spannungsvervielfachers;
Fig. 2 eine Vervielfacheranordnung nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung;
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3; und
Fig. 5 ein Spannungsdiagramm .j
In Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild einer zehnstufigen
Cockroft-Walton-Schaltung dargestellt. In einer typischen Ausführungsform einer derartigen Schaltung weisen sämtliche
Kondensatoren "C" denselben Kapazitätswert auf, während sämtliche Dioden "D" von der gleichen Art sind. Anschlüsse 10
und 15 bilden die Eingangsanschlüsse, wobei der Anschluß 15 typischerweise geerdet ist. Ein Wechselstrom vorbestimmter
Spannung wird an den Anschluß 10 angelegt, wobei diese Spannung durch die aufeinanderfolgenden Stufen des Spannungsver-
Vielfacherschaltkreises stufenweise hochgesetzt wird, was an einem Ausgangsanschluß 20 einen Gleichspannungswert hoher
Spannung hervorruft. Die Theorie der Betriebsweise derartiger Schaltungen ist im Stand der Technik wohl bekannt, und es
können nötigenfalls nacheinander weitere Spannungsvervielfachungsstufen
hinzugefügt werden. Beispielsweise weist eine "Stufe" des SpannungsvervieIfachers von Fig. 1 Kondensatoren
12 und 14 sowie Dioden 11 und 13 auf. Jede derartige nachfolgende
"Stufe" des Spannungsvervielfachers weist ebensolche Paare von Kondensatoren und Dioden auf. Somit ist ersichtlich,
daß die Spannungsvervielfacherschaltung von Fig. 1 zehn
Spannungsvervielfachungsstufen aufweist.
Jede Stufe des Vervielfachers von Fig. 1 verdoppelt theoretisch die Eingangsspitzenspannung E, weshalb das theoretische
Ausgangssignal des Vervielfachers die mit der Anzahl der Stufen multiplizierte doppelte Eingangsspitzenspannung
E ist. Für die Schaltung von Fig. 1 hat das theoretische Ausgangssignal am Anschluß 20 den Wert 2OE. In der praktischen
Wirklichkeit ist das theoretische Ausgangssignal durch den Ladespannungsabfall über den Kondensatoren, den Welligkeitsabfall
und den Spannungsabfall über den Dioden typischerweise nur gering und kann daher für die Zwecke der Erfindung
vernachläßigt werden. Gleichermaßen ist der durch die Welligkeit hervorgerufene Spannungsabfall primär eine Funktion der
für die Schaltung gewählten Kapazitätswerte, und es kann angenommen werden, daß die Kapazitätswerte hinreichend groß gewählt
werden können, um so den Welligkeitsspannungsabfall auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Der Ladespannungsabfall
über der gesamten Vervielfacherkondensatorkette ist eine Summe der einzelnen Kondensatorladespannungsabfälle längs
der Kette. Der Nettoeffekt des Kondensatorladespannungsabfalls besteht darin, das theoretische Gesamtausgangssignal
auf einen etwas geringeren Wert als 2NE herabzusetzen/ wobei N die Anzahl der Stufen und E die Eingangsspitzenspannung
darstellt.
In Fig. 5 sind längs des N-stufigen Vervielfachers vorgenommene
tatsächliche Spannungsmessungen dargestellt. Der Vertikalmaßstab auf der rechten Seite des Diagramms von
Fig. 5 zeigt die Ausgangsspannung einer typischen Spannungsvervielfacherschaltung
als eine Funktion der Anzahl von Stufen der Schaltung, die auf dem unteren Horizontalmaßstab
angezeigt sind. Der Vertikalmaßstab auf der linken Seite des Diagramms von Fig. 5 zeigt den Ladespannungsabfall über einer
einzelnen Kondensator/Diodenstufe als eine Funktion der Lage dieser Stufe in der Spannungsvervielfacherschaltung, wie sie
auf dem unteren Horizontalmaßstab dargestellt ist. Die Kurve zeigt die kumulative Ausgangsspannung an jeder Stufe des
Vervielfachers, woraus hervorgeht/ daß die Spannung in dem Maße ansteigt, wie die Anzahl von Stufen ansteigt, jedoch
mit abnehmender Steigung. Diese abnehmende Steigung ist den beschriebenen Spannungsverlusten zuzuschreiben. Die Kurve 2
von Fig. 5 zeigt den Ladespannungsabfall über jeder Kondensatorstufe
des Vervielfachers, woraus hervorgeht, daß der Spannungsabfall über den ersten Kondensatorstufen merklich
größer ist als der Spannungsabfall über den längs der Vervielfacherkette weiter entfernt gelegenen Kondensatorstufen.
Die Kurve 3 von Fig. 5 zeigt eine Kondensatorspannungskurve, bei der ein Sicherheitsfaktor von 25% über den Spannungsabfällen
von Kurve 2 vorgesehen ist, welcher zur Sicherheit in den verschiedenen Kondensatoren der jeweiligen Stufen des
Vervielfachers angewendet werden kann. Typischerweise ist ein Nennspannungssicherheitsfaktor von ungefähr 25% erforderlich,
um einen zuverlässigen Betrieb der Kondensatoren ohne eine Lebensdauereinbuße des Erzeugnisses sicherzustellen. Die Kurven
von Fig. 5 zeigen, daß es nicht notwendig ist, eine gleich-
/to
mäßige Nennspannung für alle Kondensatoren in der Spannungsvervielfacherkette
aufrechtzuerhalten. Beispielsweise geht aus Kurve 3 hervor, daß eine Sicherheitsnennspannung für die
Kondensatoren in Stufe 1 eines Vervielfachers der dargestellten Art in der Gegend von 15 KV liegen sollte, während eine
Sicherheitsnennspannung für einen Kondensator in Stufe 10 desselben Vervielfachers bei ungefähr 6 KV liegen kann.
Bei der Prüfung von Keramikkondensatoren, die für eine Verwendung in derartigen Schaltungen geeignete Nennspannungen
und Kapazitätswerte aufweisen, stellt man fest, daß die räumliche Größe derartiger Kondensatoren sich unmittelbar
ebenso ändert wie die Kondensatornennspannung. Diese Kondensatoren können in ihrer Form rechteckig ausgebildet sein
und beispielsweise eine vorbestimmte Höhenausdehnung und eine in Abhängigkeit von der Nennspannung veränderliche
Längenausdehnung aufweisen. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß drei dieselben Kapazitätswerte aufweisende Kondensatoren,
die jedoch Nennspannungen von 8 KV, 10 KV bzw. 15 KV aufweisen, sich in der Längenerstreckung um ungefähr
50% ändern. Mit anderen Worten ist also ein eine Nennspannung von 8 KV aufweisender Keramikkondensator ungefähr halb so
lang wie ein eine Nennspannung von 15 KV aufweisender Keramikkondensator, und ein eine Nennspannung von 10 KV aufweisender
Keramikkondensator ungefähr 20% länger als ein eine Nennspannung von 8 KV aufweisender Kondensator. Diese Erkenntnis
kann mit großem Nutzen für die Gestaltung der räumlichen Auslegung einer Spannungsvervielfältigerschaltung angewendet
werden.
Kurve 3 von Fig. 5 zeigt, daß die Sicherheitsnennspannung von längs den Vervielfacherstufen angeordneten Kondensatoren
nach und nach herabgesetzt werden kann, während die Anzahl
der Stufen in bezug auf die Quelle der angelegten Spannung nach außen fortschreitet. Theoretisch können derartige Sicherheitsnennspannungen
gemäß der folgenden Tabelle herabgesetzt werden:
TABELLE | S tu fe nnumme r | I |
1 | Nennspannung (KV) | |
2 | 12 | |
3 | 11,2 | |
4 | 10,5 | |
5 | 9,5 | |
6 | 8,6 | |
7 | 8,0 | |
8 | 7,2 | |
9 | 6,6 | |
10 | 6,2 | |
5,7 |
Da die räumliche Längenausdehnung eines Kondensators eine unmittelbare
Punktion seiner Nennspannung ist, ergibt sich, daß die räumliche Größe der Kondensatoren stufenweise vermindert
werden kann, während die Anzahl der Stufen in bezug auf die Quelle der angelegten Spannung nach außen fortschreitet. Wenn
beispielsweise die in Tabelle I dargestellte Nennspannung der Kondensatoren mit der für diesen Kondensator erforderlichen
Längenausdehnung und ferner mit der Längenausdehnung von Kondensatoren verglichen wird, die gemäß der Lehre des Standes
der Technik gewählt werden, in der die herkömmliche Übung vor-
schreibt, daß die Nennspannung sämtlicher Kondensatoren derart zu wählen ist, daß der Spannungsbelastung der den größten
Spannungsabfall aufweisenden Stufe standgehalten wird, erhält man eine Einschätzung der Gesamtersparnis in der Längenausdehnung.
Der Vergleich ist in Tabelle II unter der Annahme einer normierten Längenausdehnung von 1,0 für den
Kondensator von Stufe 1 dargestellt:
TABELLE | II | Länge (Stand der Technik) |
|
Stufennummer | Länge (Erfindung) |
1,0 | |
1 | 1,0 | 1,0 | |
2 | 0,93 | 1,0 | |
3 | 0,87 | 1,0 | |
4 | 0,79 | 1,0 | |
5 | 0,72 | 1,0 | |
6 | 0,67 | 1,0 | |
7 | 0,60 | 1,0 | |
8 | 0,55 | 1,0 | |
9 | 0,52 | 1,0 | |
10 | 0,48 |
Gesamt
7,13
10,0
Tabelle II zeigt, daß in einem zehnstufigen Spannungsvervielfacher
in der Längenausdehnung eine Gesamtersparnis von ungefähr 30% erreicht werden kann, wenn die Nennspannungen der
Kondensatoren gemäß der erfindungsgemäßen Lehre gewählt werden. Dies bedeutet, daß die Länge eines Spritzpistolenlaufs,
in dem der Spannungsvervielfacher untergebracht ist, im Vergleich zu bekannten Spritzpistolen gleicher Funktion um unge-
fähr 30% verkürzt werden kann.
In einer praktischen Anwendung ist die gesamte Längenersparnis etwas kleiner als 30%, weil Kondensatornennspannungen
über einen weiten Bereich von Stufenwerten kommerziell nicht erhältlich sind. Beispielsweise wurden in der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung keramische Werkstoffe für Kondensatoren
gewählt, die von Myada Development Company, Hampton, Virginia, hergestellt werden. Kondensatoren aus diesem Material
wurden auf entsprechende Größen geschnitten, um Nennspannungen von 15 KV, 10 KV bzw. 8 KV zu erhalten und wurden
zur Anwendung in der Erfindung ausgewählt, um einen bedeutenden Sicherheitsfaktor in der Nennspannung von mehr als dem
2-fachen der erwarteten Spannungsabfälle zu erhalten. Aus dieser Gruppe wurden für jede Stufe des Vervielfachers die
Kondensatornennspannungen derart ausgewählt, daß ein angemessener Sicherheitsspielraum für die bei jeder Stufe gemäß
der Darstellung von Kurve 2 mit Wahrscheinlichkeit zu erwartenden Spannungsbeanspruchungen sichergestellt war. Dies führte
zu der Auswahl von Kondensatoren mit Nennspannungen, wie sie durch die Kurve 4 von Fig. 5 dargestellt sind.
In Fig. 2 ist die räumliche Anordnung einer zehnstufigen Spannungsvervielfacherschaltung nach dem Stand der Technik
dargestellt. Der Einfachheit halber sind in Fig. 2 die Diodensymbole dargestellt, wobei klar ist, daß die räumliche
Anordnung einer Spannungsveryielfacherschaltung dem elektrischen Schaltschema einer derartigen Schaltung äußerst ähnlich
ist. Es wird angenommen, daß die Kondensatoren den gleichen Wert aufweisen sowie die gleiche Nennspannung, und daß sie
typischerweise aus keramischen Werkstoffen gebildet sind, welche die erforderlichen Spannungsfestigkeitskennwerte aufweisen.
In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäß aufgebaute Schaltung dargestellt.
In der Schaltung von Fig. 3 sind die Kondensatoren in den ersten vier Stufen des Spannungsvervielfacher derart
gewählt, daß sie eine Nennspannung von 15 KV aufweisen, die für die nächsten drei Stufen des Spannungsvervielfacher von
Fig. 3 gewählten Kondensatoren eine Nennspannung von 10 KV aufweisen und die für die letzten drei Stufen des Spannungsvervielfacher
gewählten Kondensatoren eine Nennspannung von 8 KV aufweisen. Durch die auf diese Weise getroffene Wahl
der Kondensatoren ist die Gesamtlänge des Spannungsvervielfacher von Fig. 3 ersichtlich nennenswert kürzer als die
Gesamtlänge des Spannungsvervielfachers von Fig. 2. Diese Längeneinsparung führt zu einer entsprechenden Gewichtseinsparung
mit dem Ergebnis, daß dieselbe Anzahl von Stufen eines Spannungsvervielfachers dichter gepackt aufgebaut werden
kann, wenn den Kondensatornennspannungen Beachtung geschenkt wird.
In Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie 4-4 von Fig. 3 dargestellt. Der schraffierte Bereich von Fig.4
besteht typischerweise aus festem Epoxid oder Kunststoff, wobei die in dem Spannungsvervielfacher enthaltenen Kondensatoren
und Dioden in einer Form eingekapselt sind, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Der größte Teil des Gewichts
eines Spannungsvervielfachers ist in der die jeweiligen
Kondensatoren und Dioden umgebenden festen Umkapselung enthalten, weswegen eine Herabsetzung der Gesamtlänge des Vervielfachers
zu einer unmittelbaren Herabsetzung des Gewichts des Vervielfachers führt. Somit ist ersichtlich, daß eine
geeignete Wahl der Nennspannungen der jeweiligen Kondensatorstufen entsprechend den in diesen Stufen auftretenden tatsächlichen
Spannungsbeanspruchungen zu einer Herabsetzung der Gesamtlänge des Vervielfachers sowie auch des Gewichts
des Vervielfachers führt.
In der Praxis kann es undurchführbar sein, für jede Stufe Kondensatoren mit unterschiedlichen Nennspannungen zu wählen,
da die wirtschaftlichen Kosten der Beschaffung so vieler verschiedener Kondensatorkomponenten es tunlich erscheinen läßt,
nur eine begrenzte Anzahl von Nennspannungen zu wählen. Theoretisch könnten jedoch die Kondensatornennspannungen gemäß
der Kurve 3 von Fig. 5 gewählt werden, was natürlich zum Bau eines die kürzeste Gesamtlänge aufweisenden Spannungsvervielfacher
führen würde. In der Praxis stellt der in Fig. 3 dargestellte Vervielfacher einen Kompromiß über den
theoretisch optimalen Vervielfacher dar, wobei dieser Kompromiß durch die praktische Begrenzung einer Kostenabwägung auf
den Handelsmärkten erforderlich ist. Beispielsweise wurde ein praxisnaher Spannungsvervielfacher unter Verwendung kommerziell
erhältlicher Kondensatoren gebaut, wobei er für die Aufnahme einer Eingangsspannung von 12 KV mit den Spannungsvervielfacherstufen
ausgelegt war. Die auf dem freien Markt erhältlichen Kondensatoren wurden nach ihren Größenabmessungen
und Nennspannungen sortiert, wobei festgelegt war, daß der Wert sämtlicher Kondensatoren 130 pf betragen sollte. Es
wurde festgestellt, daß kommerziell erhältliche Kondensatoren die für eine Verwendung in den bei diesem Aufbau zu erwartenden
Spannungsbereichen geeignet waren, in Nennspannungen von 15 KV, 10 KV und 8 KV mit den folgenden Abmessungen erhältlich
waren:
KV | Breite | Länge |
15 | 0,410 | 0,140 |
10 | 0,410 | 0,095 |
8 | 0,410 | 0,075 |
Eine Untersuchung der Spannungsabfälle über jeder der betreffenden
Stufen des Vervielfachers wurde nachgeprüft, wobei Daten wie die in Fig. 5 dargestellten verwendet wurden, und es
wurde festgestellt, daß der Kondensator mit 15 KV Nennspannung in den ersten drei Stufen des Vervielfachers verwendet werden
konnte, während der Kondensator mit 10 KV Nennspannung zuverlässig in den nächsten drei Stufen des Vervielfachers verwendet
werden konnte und der Kondensator mit 8 KV Nennspannung in den übrigen vier Stufen des Vervielfachers verwendet werden
konnte. Somit wurde ein Vervielfacher, wie in Fig. 3 dargestellt, aufgebaut und zufriedenstellend geprüft und zeigte
im Ergebnis einen einwandfreien Betrieb bei einer Einsparung an Gesamtlänge des Vervielfachers von 25% und einer Gesamteinsparung
im Gewicht des Vervielfachers von 25%, jeweils im Vergleich mit einem herkömmlich aufgebauten Vervielfacher,
wie in Fig. 2 dargestellt.
Leerseite
Claims (6)
- PATENTANSPRÜCHE( 1.jFestkörperspannungsvervielfacherschaltung Cockroft-Walton'scher Bauart mit in mehrfachen Stufen geschalteten Kondensatoren und Dioden, deren erste Stufe an eine vorbestimmte Spannungsquelle ankoppelbar und deren N-te Stufe an eine Last ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren der ersten Stufe eine vorbestimmte erste Nennspannung und die Kondensatoren der N-ten Stufe niedriger als die erste Stufe liegende vorbestimmte Nennspannungen aufweisen, wodurch die Gesamtlänge des Vervielfachers herabgesetzt ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Vervielfacher mehr als drei Stufen aufweist und unter den Kondensatoren in den Stufen solche Kondensatoren vorhanden sind, die mindestens drei vorbestimmte Nennspannungen aufweisen.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Vervielfacher zehn Stufen aufweist und daß unter den Kondensatoren der Stufen solche Kondensatoren vorhanden sind, die drei vorbestimmte verschiedene Nennspannungen aufweisen.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten vier Stufen des Vervielfachers Kondensatoren mit einer ersten vorbestimmten Nennspannung und die nächstfolgenden drei Stufen des Vervielfachers Kondensatoren mit einer zweiten vorbestimmten Nennspannung und die nächstfolgenden drei Stufen des Vervielfachers Kondensatoren mit einer dritten vorbestimmten Nennspannung aufweisen/ wobei die dritte vorbestimmte Nennspannung kleiner als die zweite vorbestimmte Nennspannung ist und die zweite vorbestimmte Nennspannung kleiner als die erste vorbestimmte Nennspannung ist.
- 5. Verfahren zur Herstellung eines Festkörperspannungsvervielfachers Cockroft-Walton1scher Bauart mit einer Mehrzahl von aus Kondensatoren und Dioden bestehenden Stufen, gekennzeichnet durch eine Herabsetzung der Gesamtlänge des Vervielfachers durch die Verfahrensschritte einer für eine erste Stufe des Vervielfachers zu treffenden Auswahl von Kondensatoren, die eine erste vorbestimmte Nennspannung aufweisen, welche größer als die von den Kondensatoren der ersten Stufe aufgenommenen Spannungsbelastungen ist, und eine für eine nachfolgende Stufe d^s Vervielfachers zu treffende Auswahl von Kondensatoren, die eine zweite vorbestimmte Nennspannung aufweisen, welche größer als die von den Kondensatoren dieser nachfolgenden Stufe aufgenommenen Spannungsbelastungen und kleiner als die erste vorbestimmte Nennspannung ist.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5/ dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl von Stufen mehr als fünf beträgt und die Verfahrensschritte der Auswahl ferner mindestens einen dritten Schritt einer für eine weitere Stufe des Vervielfachers zu treffenden Auswahl von Kondensatoren aufweisen, die eine dritte vorbestimmte Nennspannung aufweisen, welche größer als die von den Kondensatoren der weiteren Stufe aufgenommenen Spannungsbelastungen und kleiner als die zweite vorbestimmte Nennspannung ist.
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3917968A1 (de) * | 1989-06-02 | 1990-12-06 | Bosch Gmbh Robert | Halbleiterschalter, insbesondere als hochspannungs-zuendschalter fuer brennkraftmaschinen |
DE4027078A1 (de) * | 1990-08-27 | 1992-03-05 | Wagner Int | Elektrostatische spruehpistole |
US5288589A (en) * | 1992-12-03 | 1994-02-22 | Mckeever Mark R | Aqueous processable, multilayer, photoimageable permanent coatings for printed circuits |
US5604352A (en) * | 1995-04-25 | 1997-02-18 | Raychem Corporation | Apparatus comprising voltage multiplication components |
US5818288A (en) * | 1996-06-27 | 1998-10-06 | Advanced Micro Devices, Inc. | Charge pump circuit having non-uniform stage capacitance for providing increased rise time and reduced area |
US6515842B1 (en) | 2000-03-30 | 2003-02-04 | Avx Corporation | Multiple array and method of making a multiple array |
US7226004B2 (en) | 2001-05-16 | 2007-06-05 | Graco Minnesota Inc. | Solvent resistant bearings for self-generating electrostatic spray gun |
US8976552B2 (en) * | 2009-03-03 | 2015-03-10 | Gary Hanington | Power supply with integrated linear high voltage multiplier and capacitors therefor |
JP2013024198A (ja) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | Mitsubishi Electric Corp | 点火装置 |
BR112015006637A2 (pt) | 2012-10-01 | 2017-07-04 | Graco Minnesota Inc | conjunto de alternador, alternador, e, pistola de pulverização eletrostática |
JP6364414B2 (ja) | 2012-10-01 | 2018-07-25 | グラコ ミネソタ インコーポレーテッド | 静電式スプレーガン用発電機 |
WO2014055419A1 (en) | 2012-10-01 | 2014-04-10 | Graco Minnesota Inc. | Alternator indicator for electrostatic spray gun |
US11566495B2 (en) * | 2019-12-20 | 2023-01-31 | Schlumberger Technology Corporation | Compact high-voltage power supply systems and methods |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH335750A (de) * | 1955-03-29 | 1959-01-31 | Haefely & Cie Ag Emil | Mehrstufiger Kaskadengleichrichter |
DE1563146A1 (de) * | 1966-11-09 | 1970-01-08 | Bbc Brown Boveri & Cie | Kaskadengenerator mit mindestens einer Querinduktivitaet |
US3599038A (en) * | 1969-07-28 | 1971-08-10 | Hipotronics | Apparatus and systems for high-voltage electrostatic charging of particles |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2213199A (en) * | 1937-05-28 | 1940-09-03 | Hartford Nat Bank & Trust Co | Voltage multiplier |
US2856575A (en) * | 1954-06-21 | 1958-10-14 | Rochar Electronique | High voltage direct current generators |
US3593107A (en) * | 1969-08-19 | 1971-07-13 | Computer Diode Corp | High voltage multiplier circuit employing tapered monolithic capacitor sections |
GB1388112A (en) * | 1971-04-29 | 1975-03-19 | Adams D C | Voltage multiplier circuit arrangements |
FR2177477A1 (de) * | 1972-03-03 | 1973-11-09 | Redelec | |
GB1425506A (en) * | 1972-03-03 | 1976-02-18 | Redelec | High-voltage dc generator in an electrostatic apparatus |
DE2262804B2 (de) * | 1972-12-21 | 1979-08-23 | Ernst Roederstein Spezialfabrik Fuer Kondensatoren Gmbh, 8300 Landshut | Spannungsvervielfacherschaltung |
IT1006799B (it) * | 1973-02-01 | 1976-10-20 | Air Ind | Cascata moltiplicatrice e fistola di spruzzatura elettrostatica a ca scata incorporata |
CH555704A (de) * | 1973-09-13 | 1974-11-15 | Gema Ag | Einrichtung zum beschichten von gegenstaenden mittels elektrostatisch aufgelandenen partikeln. |
US4187527A (en) * | 1976-08-09 | 1980-02-05 | Ransburg Corporation | Electrostatic coating system |
US4075677A (en) * | 1976-08-09 | 1978-02-21 | Ransburg Corporation | Electrostatic coating system |
US4073002A (en) * | 1976-11-02 | 1978-02-07 | Ppg Industries, Inc. | Self-adjusting power supply for induction charging electrodes |
CH623489A5 (de) * | 1977-12-08 | 1981-06-15 | Gema Ag | |
US4323947A (en) * | 1979-08-13 | 1982-04-06 | J. Wagner Ag. | Electrostatic gun with improved diode-capacitor multiplier |
-
1983
- 1983-09-22 US US06/534,740 patent/US4554622A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-09-17 CA CA000463387A patent/CA1218697A/en not_active Expired
- 1984-09-17 GB GB08423439A patent/GB2147158B/en not_active Expired
- 1984-09-20 JP JP59199337A patent/JPS6122774A/ja active Granted
- 1984-09-21 FR FR848414532A patent/FR2552596B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1984-09-21 DE DE19843434734 patent/DE3434734A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH335750A (de) * | 1955-03-29 | 1959-01-31 | Haefely & Cie Ag Emil | Mehrstufiger Kaskadengleichrichter |
DE1563146A1 (de) * | 1966-11-09 | 1970-01-08 | Bbc Brown Boveri & Cie | Kaskadengenerator mit mindestens einer Querinduktivitaet |
US3599038A (en) * | 1969-07-28 | 1971-08-10 | Hipotronics | Apparatus and systems for high-voltage electrostatic charging of particles |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DD-Buch: L.I. Sirotinski, Hochspannungstechnik, Bd. I, Teil 2, VEB Verlag Technik Berlin, 1956, S. 181-191 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6122774A (ja) | 1986-01-31 |
GB8423439D0 (en) | 1984-10-24 |
CA1218697A (en) | 1987-03-03 |
US4554622A (en) | 1985-11-19 |
FR2552596A1 (fr) | 1985-03-29 |
FR2552596B1 (fr) | 1991-06-14 |
GB2147158A (en) | 1985-05-01 |
GB2147158B (en) | 1986-10-15 |
JPH0572193B2 (de) | 1993-10-08 |
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