DE8028253U1

DE8028253U1 - Vorrichtung zum Behandeln der Oberfläche von Gegenständen durch elektrische Sprühentladung

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Publication number: DE8028253U1
Application number: DE19808028253
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-10-23
Filing date: 1980-10-23
Publication date: 1984-04-26

Description

Dipl,-Ing. Andreas Ahlbrandt, SkZa Lauterbach 17.1o.So

Vorrichtung zum Behandeln der oberfläche von Gegenständen durch elektrische Sprühentladung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln der Oberfläche von Gegenständen wie Folien, Platten oder Farmteilen durch elektrische Sprühentladungen, bestehend aus einer ersten Elektrode zur Führung der zu behandelnden Gegenstände und zumindest einer ihr gegenüberliegenden, mit einem Quarzüberzug versehenen Sprühelektrode, welche an entgegengesetztem Potential anschließbar und durch einen außenseitig über sie hinuegstreichenden Kühlluftstrom gekühlt ist.

Eine solche Vorrichtung ist durch die DE-OS 255o81o.5 bekannt.

Die Leistungsfähigkeit der bekannten Vorrichtung ist dadurch begrenzt, daß es bei einer zu hohen Betriebsspannung statt zum gewünschten Funkenregen zu einem Durchschlag von Elektrode zu Elektrode kommt und die Vorrichtung dann selbsttätig abschaltet« Dieser Effekt wird vor allem dadurch begünstigt, daß die elektrische Leitfähigkeit des Quarzüberzuges der Sprühelektrode mit zunehmender Temperatur des Quarzes zunimmt, lilird somit der Quarzüberzug an nur einer Stelle heißer als im übrigen Bereich, so konzentriert sich der Energieaustausch gerade auf diese Stelle. Sie uird dann immer heißer und läßt rasch einen Durchschlag entstehen, was zu einem nadelspitzen großen Loch in dem Quarzüberzug und damit zu seiner Beschädigung führt.

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Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß sich die Leistung solcher Vorrichtungen wesentlich steigern läßt, wenn für eine gute Kühlung der aktiven sprühenden Seite der Sprühelektrode gesorgt ujird. Ihr liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Mittel zum Kühlen der aktiven sprühenden Seite der Sprühelektrode zu finden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Natürlich ujird durch die erfindungsgemäße Art der Luft-Ίο führung mehr Ozon erzeugt als bei der vorbekannten Vorrichtung, da die Luft unmittelbar durch den Funkenregen strömt. Da die Kühlluft jedoch ohnehin Abluft darstellt, kann dieser höhere Dzonanteil ohne weiteres hingenommen werden. Zu bedenken ist auch, daß durch Ozon der mit der Vorrichtung erzielte Effekt sich steigert, so daß eine bessere Vorbehandlung der Gegenstände erreicht wird.

Die Vorteile der Erfindung entstehen in erster Linie dadurch, daß die angesaugte Luft im Gegensatz zu den vorbekannten Vorrichtungen nicht nur seitlich an den Sprühelektroden vorbeistreicht, sondern unmittelbar durch den sprühenden Bereich und damit gerade da entlang strömt, uio die größte Hitze entsteht. Es kommt deshalb zu einem sehr intensiven Wärmeaustausch. Dadurch kann die Vorrichtung mit relativ hoher Leistung betrieben werden, ohne daß elektrische Durchschläge auftreten=

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Auf den bei anderen vorbekannten Vorrichtungen erforderlichen Antrieb der Sprühelektroden, der dazu dient, diese um ihre Längsachse zu drehen, damit nicht immer die gleiche Seite sprüht und sich dadurch übermäßig erhitzen kann, kann dank der Erfindung verzichtet werden, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung trotz verbesserter Funktionsweise einfacher und billiger ist als die vorbekannte. Da die erfindungsgemäße Sprühelektrode nicht drehbar in der Vorrichtung gelagert sein muß, kann sie über ihre gesamte Länge mit einfachen Mitteln mehrfach abgestützt werden, so daß auch bei einem kleinen Sprühelektrodenquerschnitt keine Durchbiegung der Sprühelektrode zu befürchten ist.

lüenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Sprühelektrode eine der ersten Elektrode zugewandte Sprühfläche hat, dann eignet sie sich besonders für hohe Leistungen, da die zu behandelnden Gegenstände nicht durch einen Funkenvorhang, sondern durch eine breitflächige Funkendusche bewegt werden.

Deshalb sind hohe Vorschubgeschwindigkeiten möglich, ohne daß die Gefahr einer ungleichmäßigen Behandlung oder nicht ausreichenden Behandlung besteht.

Eine besonders zweckmäßige und dennoch .einfache Konstruktion der ei?indungsgemäßen Verrichtung ist im Anspruch 3 gekennzeichnet. Diese Ausführungsform eignet sich vor allem zum Behandeln von Folien auf einer walzenförmigen Elektrode. Die Einzelelektroden werden sehr gut gekühlt, nämlich zum einen dadurch, daß die

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größte Kühlluftmenge gerade durch den Bereich geführt wird, in dem die abzuführende lilärme entsteht, zum anderen durch Teilluftströme an den äußeren Seiten der Einzelelektroden vorbei.

Durch die im Anspruch k angegebene vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird auf einfache kleise vermieden, daß die Vorrichtung Ursache für Funkstörungen sein kann.

Die in den Ansprüchen 5, 6 und 7 angegebenen Maßnahmen

sind konstruktiv vorteilhaft und ermöglichen eine

rationelle genaue Fertigung der Vorrichtung mit vertretbarem technischen Aufwand.

liJenn mit der Vorrichtung Folien oder Platten mit hoher Geschwindigkeit bearbeitet werden sollen, dann ist die im Anspruch B angegebene Ausführungsform zweckmäßig.

Gemäß der im Anspruch 9 angegebenen Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung umrüstbar, so daß sie sowohl bei walzenförmigen Gegenelektroden, als auch bei Gegenelektroden mit ebener Fläche zur Führung der zu behandelnden Gegenstände geeignet ist.

Eine besonders intensive Kühlung erreicht man durch Gestaltung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1o. Der Kühlluftstrom drückt bei dieser Vorrichtung die zu behandelnden Gegenstände von der Sprühelektrode weg. Dadurch werden auch Flusen bei flusenbehaftetem Material bzw. Öle und sonstige Partikel von der Sprühelektrode

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weggehalten, so daß diese nicht an die Sprühelektrode

1 gelangen und dort festbrennen können.

I Der Energieverbrauch der Kühleinrichtung ist besonders ·

I niedrig, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der

'i- 5 Erfindung die Druckluftzufuhreinrichtung an der Material·

Iji einlaufsEite der Vorrichtung vorgesehen ist und die

$ Kühlluft sich in der gleichen Richtung wie das Material

■••i! bEWEgt.

'b Durch die im Anspruch 12 angegebene Maßnahme wird die

f. 1o Kühlung der Sprühelektrode weiter verbessert.

i] Die zu behandelnden Folien oder Bahnen lassen sich be-

* sonders leicht unter der Sprühelektrode bewegen, wenn

I;¹ die sie führende Elektrode gemäß Anspruch 13 gestaltet

: ist. Durch die ausströmende Luft wird e.in Luftkissen-

I 15 Effekt erzielt«, Dies ist vor allem bei hohen Vorschub-'■ geschwindigkEitsn wichtige

¹ Um die QuarzElektrode vor mechanischen Beschädigungen

I zu schützen, ist es günstig, υεπη die erste Elektrode

; beweglich gelagert ist, so daß diesE zum Beispiel bei

: 2o Materialverdichtungen infolge ihrer geringen Masse leicht ausweichen kann.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten zu» Zwei davon sind schematisch in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgEnd beschrieben. Es zeigen

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Figur 1 einen Querschnitt durch den funktionell wesentlichen Teil einer ersten Ausführungsfarm der erfindungsgemäB ge -stalteten Vorrichtung,

Figur 2 einen Querschnitt durch den wesentlichen

Teil einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäB gestalteten Warrichtung.

Die Figur 1 zeigt einen Teil Einer erstsn ElEktrode 1, welche als Walze ausgebildet ist und sich im Betrieb der Maschine in Richtung des eingezeichneten Pfeiles 2 zu drehen vermag.

Die Elektrode 1 wird vorzugsweise an Erdpotential angelegt. Auf ihr liegt beispielsweise eine in der Vorrichtung zu behandelnde nicht dargestellte Folie auf.

Zwei nebeneinander angeordnete Einzelelektroden 3, if, welche der ersten Elektrode 1 unmittelbar benachbart sind, bilden zusammen eine Sprühelektrode und sind in einem Luftabsaugkanal 5 gehalten. Diese Einzelelektroden 3, h haben einen Überzug aus Quarz und können mit dem Hoch-Spannungspotential eines Transformators verbunden werden, wobei die Hochspannung so groß gewählt wird, daß zwischen den Einzelelektroden 3, h und der ersten Elektrode 1 es zu einer Ionisierung der Luft und damit zu einer Funkenentladung kommt. Dadurch vermögen die Funken auf die zu behandelnde Oberfläche aufzutreffen und die gewünschte Oberflächenbehandlung herbeizuführen. ...

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Beide Einzelelektroden 3, k haben in etwa quadratischen Querschnitt. Sie sind derart angeordnet, daß jeweils eine Mantelfläche tangential zur ersten Elektrode 1
verläuft und dadurch jeweils eine Sprühfläche 6, 7
bildet.

Der Luftabsaugkanal 5 besteht aus einem Prafilteil 8 aus Aluminium oder einem anderen Material und ist zu den Einzelelektroden 3, k hin offen. Auf der den Einzelelektroden 3 und k gegenüberliegenden Seite ist der
Luftabsaugkanal 5 mittels Schrauben 9 und 1c gegen
einen Sammelkanal 11 geschraubt. Eine Vielzahl von
Löchern 12 in dem Sammelkanal 11 und dem Profilteil B ermöglicht es der Luft, aus dem Luftabsaugkanal 5 in den Sammelkanal 11 zu gelangen«

Mittels Schrauben 13, Ik sind längsseitig in das Profilteil Β zwei Isolierstücke 15, 16 aus elektrisch nicht leitendem Material befestigt. Zwischen den IsolierstückE 15, 16 sind über die Länge der Einzelelektroden 3 und U mehrere Distanzstücke 17 angeordnet, welche von zwei Seiten her zur Aufnahme der Einzelelektroden 3 und k Aussparungen 18, 19 aufweisen und mit einem Steg 2o
zwischen die Einzelelektroden 3 und k ragen«

Krallen 22, 23 dienen dazu, die Einzelelektroden 3 und k in den Aussparungen 18 und 19 zu halten. Zu diesem Zweck sind die Krallen 22, 23 als üJinkel ausgebildet und liegen mit jeweils einem Schenkel 22a außenseitig gegen die Isolierstücke 15, 16 und mit einem anderen

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Schenkel 22b an der Sprühelektrode 3 bzid. k an. Schrauben 2k dienen dazu, die Krallen 22, 23 am Isolierstück 16 bzw. 15 zu halten und die Einzelelektroden 3, it mit der nötigen Kraft in den Aussparungen 18, 19 zu sichern.

Ein wichtiges Merkmal der Vorrichtung ist der Höhenversatz der ersten Elektrode 1 und der Einzelelektroden 3 und k gegenüber dem Sammelkanal 11. Der Sammelkanal 11 ist schuienkbar um eine parallel zu den Einzelelektroden 3 und h verlaufende Schwenkachse gelagert. Dadurch vermag der Luftabsaugkanal 5 in der Zeichnung gesehen nach oben hin ujegzu9chujenken. Um zu verhindern, daß es bei einem solchen liJegschwenken zu einem Verklemmen kommen kann, sollte sich der Mittelpunkt der in der Zeichnung gesehen unteren Einzelelektrode 3 auf gleicher Höhe wie die Schwenkachse 25 oder darüber befinden, so daß sich die Einzelelektrode 3 beim Schwenken um die Achse 25 sofort von der ersten Elektrode 1 entfernt.

Für die richtige Kühlung der Einzelelektroden 3 und k ist es wichtig, daß zwischen den Einzelelektroden 3 und it in den Luftabsaugkanal 5 hinein ein freier Lufteinlaßquerschnitt verbleibt, der größer ist als die Summe der freien Querschnitte zwischen den Sprühelektroden 3 und k und den Isolierstücken 15 !und 16, so daß ein erheblicher Luftanteil an der aktiven sprühenden Seite der Einzelelektroden 3 und 4 vorbei in den Luftabsaugkanal 5 strömt, was in der Zeichnung durch zwei Pfeile 26, 27 veranschaulicht uiurde.

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Um zu verhindern, daß es durch die Sprühentladungen der Einzelelektroden 3 und 4 zu Funkstörungen kommen kann, ist der Luftabsaugkanal 5 nach außen hin durch Blenden 2B, 29 abgeschirmt. Diese Blenden liegen an Erdpntential. Wichtig ist, daß sie zumindest im Bereich der Einzel- ■ elektroden 3 und k Abstand von den Isolierstücken 15, 16 haben.

Es sei hervorgehoben, daß es natürlich auch möglich ist, statt Luft in den Luftabsaugkanal 5 zu saugen, genau umgekehrt Luft aus ihm herauszudrücken. Der Absaugkanal uiürde dann zu einem Blaskanal, wobei der Luftstrom ebenfalls entlang der aktiven sprühenden Zone der Einzelelektroden 3 und k geführt würde. Es müßte dann natürlich eine separate Luftabsaugung vorgesehen werden, damit die ozonangereicherte Luft nicht in die Raumluft gelangen kann. Die Erfindung soll auch eine solche Ausführungsform einschließen. Es wurde jedoch in der Darstellung und in den Ansprüchen stets von Absaugkanal gesprochen, da eine solche Ausführung nach gegenwärtigem Wissen am ehesten Eingang in die Praxis finden wird.

Die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung weist eine einfache kastenförmige Sprühelektrode 3o mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt auf. Eine ihrer Mantelflächen stellt eine Sprühfläche 31 dar und ist einer Elektrode zugewandt, die an Erdpotential angeschlossen ist. Die Elektrode 32 ist mit einer Druckluftquelle 33 verbunden. Auf ihrer, der Sprühfläche 31 zugewandten Seite, die zur Führung einer zu behandelnden Folie oder Platte dient, sind eine Wielzahl kleiner Ausströmöffnungen ZU vorge-

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sehen, so daß die auf der Elektrode 32 geführten Gegenstände sich im Betriebszustand in einem Schwebezustand befinden. Die Elektrode 32 kann beweglich gelagert sein, so daß sie beispielsweise bei Materialverdichtungen ausweichen kann. Dadurch wird eine mechanische Beschädigung der Qjarzelektrode vermieden.

Die Sprühelektrode 3o ist genau wie die Einzelelektroden 3 und k bei der ersten Ausführungsform zwischen zwei Isolierstücken 36, 37 mittels Krallen 38, 39 gehalten.

Zur Kühlung der Sprühelektrode 3d dient eine Luftabsaugeinrichtung ^o sowie eine Druckluftzufuhreinrichtung 41. Die Luftabsaugeinrichtung 4o besteht aus einem Luftansaugkanal 42, der oberhalb der Sprühelektrode 3o und/oder dort seitlich von ihr angeordnet ist. Eine Luftleiteinrichtung 43 sorgt dafür, daß Luft zwischen der Sprühfläche 31 und der Elektrode 32 abgesaugt und in Richtung der Pfeile 44 in den Luftansaugkanal 42 gelangt.

Die Druckluftzufuhreinrichtung 41 hat neben dem Luftansaugkanal 42 einen Druckluftkanal 45,aus dem Druckluft entlang einer Luftleiteinrichtung 46 strömt und schräg von üben auf die Elektrode 32 bzw. die dort geführten Gegenstände gelangt» Diese Luft wird vom Luftansaugkanal 42 abgesaugt. Nicht dargestellt ist, daß zur weiteren Kühlung der Sprühelektrode 3o ein Teilluftstrom bzw. ein anderes Kühlmittel durch sie hindurch geführt werden kann.

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Bei Betrieb der Vorrichtung ist die Sprühelektrode mit einer Spannungsquelle verbunden. Auf der Elektrode werden die zu behandelnden Gegenstände geführt. Die aus den Ausströmöffnungen 3k strömende Luft sorgt dafür, daß sich die Gegenstände dabei in einsm Schwebezustand befinden. Ein Hühlluftstrom strömt ständig durch die Korona hindurch zwischen der Sprühfläche 31 und der ersten Elektrode 32 bzuj. der auf ihr geführten Folie bzw. Platte. Da die Sprühfläche 31 relativ breit ist, gelangen die zu 1a behandelnden Gegenstände durch einen großflächigen Funkenregen, so daß sie intensiv behandelt werden.

Claims

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Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Behandeln der Oberfläche von Gegenständen wie Folien, Platten oder Formteile durch elektrische Sprühentladungen, bestehend aus einer ersten Elektrode zur Führung der zu behandelnden Gegenstände und zumindest einer ihr gegenüberliegenden, mit einem Quarzüberzug versehenen Sprühelektrode, welche an entgegengesetztes Potential angeschlossen ist und eine Luftkühlung aufweist, dadurch gekennzeich net , daG die Luftkühlung einen Luftabsaugkanal (5) mit einem Lufteinlaß (Pfeile 26, 27; 44) hat, won dem aus ein Luftansaugschacht durch die aktive, sprühende Seite der Sprühelektroden (3, 4; 30) führt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daG die Sprühelektrode (3, 4; 30) eine der ersten Elektrode (1, 32) zugewandte Sprühfläche(6, 7; 31) hat.

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3, Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 ader 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die Sprühelektrode eine aus ζωεΐ nebeneinander angeordneten Einzelelektraden (3, Ό gebildete Dappelelektrade ist, welche einen Teil der Wandung eines Luftabsaugkanals (5) bildet, und daß der freie LufteinlaBquerschnitt in den Luftabsaugkanal (5) zwischen den Einzelelektroden (3, k) größer ist al9 die freien LufteinlaBquerschnitte in dem Luftabsaugkanal (5) außenseitig der Einzelelektroden(3, Ό an den Längsseiten des Luftansaugkanals (5).

4· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabsaugkanal (5) zwei die Sprühelektrode (3, k) längsseitig abdeckende Isolierstücke (15, 16) und weiter auBenseitig im Bereich der Einzelelektraden (3, Ό im Abstand von den Isolierstücken (15, 16) verlaufende Blenden (2Θ, 29) aus elektrisch leitendem Material hat, welche fest mit dem Sammelkanal (11) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (28, 29) Teil eines zu der Sprühelektrode (3, i») hin offenen Profilteils (8) sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode (3, £») durch flache Distanzstücke (17) positioniert ist, welche den freien Querschnitt zwischen

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den Isolierstücken (15, 16) ausfüllen und stirnseitig zwei die Einzelelektraden (3, Ό aufnehmende Aussparungen (18, 19) aufweisen, in welche die Einzelelektraden (3, Ό gehalten sind·

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelektraden (3, 4) durch minkelförmige Krallen (22, 23) in den Aussparungen (18, 19) gehalten sind, wobei die Krallen (22, 23) mit einem Schenkelende (22a) jeweils außenseitig gegen das Isolierstöck (16) und mit ihrem anderen Schenkel (22b) gegen die Einzelelektrode (3) anliegen und mittels einer in das Isolierstück (16) geführten Schraube (2*O befestigt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e 15· . kennzeichnet, daß die Sprühelektrode (3o) rechteckigen Querschnitt hat und die die zu behandelnden GegenstMn.de fuhrende erste Elektrode (32) eine der Sprühelektrode (3o) zugewandte, ebene, die Gegenstände führende Fläche hat.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode (3o) umsetzbar in der Vorrichtung befestigt ist und als SprühflMche (31, 35) wahlweise eine ebene oder eine konkave Fläche verwendbar ist, welche der Fläche der 1. Elektrode (1) angepaßt ist.

1o. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 8 und 9, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der Kühlluftstrom durch eine Luftabsaugeinrichtung (40) an einer Seite der Sprühelektrode (30) und eine Druckluftzufuhreinrichtung (41) an der anderen Seite der Sprühelektrode (30) gebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzufuhreinrichtung (41) an der Materialeinlauf

seite der Vorrichtung vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, || dadurch gekennzeichnet, |

daß die Sprühelektrode (30) hohl ist und zumindest §

eine Lufteinlaßöffnung sowie zumindest eine Luftauslaßöffnung hat.

^- 13. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, die zu behandelnden Gegenstände führende Elektrode (32) mit einer Druckluftquelle (33) verbunden ist und zur Sprühelektrode (30) hin eine Vielzahl kleiner Ausströmöffnungen (34) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die der Sprühelektrode (3, 4, 30) gegenüberliegende Fläche beweglich gelagert ist.

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