DE9402369U1

DE9402369U1 - Vorrichtung zur Coronabehandlung

Info

Publication number: DE9402369U1
Application number: DE9402369U
Authority: DE
Original assignee: Afs Entwicklungs & Vertriebs G
Current assignee: Afs Entwicklungs & Vertriebs G
Priority date: 1994-02-12
Filing date: 1994-02-12
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2004-02-13

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Gegenständen mit einer elektrischen Coronaentladung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Behandlungen von Gegenständen sind häufig notwendig, um die Oberfläche dieser Gegenstände bedruckbar zu machen. Insbesondere bei den meisten Kunststoffartikeln ist es notwendig, diese vor dem Bedrucken einer Oberflächenvorbehandlung zu unterziehen.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise aus dem DE-GM 88 07 090 bekannt. Bei einer solchen Vorrichtung wird zwischen zwei Elektroden eine hochfrequente Wechselspannung aufgebaut, was zu einer Coronaentladung zwischen diesen beiden Elektroden führt. Bei der Vorbehandlung von Folien ist eine der beiden Elektroden als dielektrisch beschichtete Metallwalze ausgebildet, über welche die Folie verläuft. Parallel zu dieser Metallwalze und an der dieser gegenüberliegenden Seite der Folie befindet sich eine beschichtete oder unbeschichtete Metallelektrode. Bei der Vorbehandlung von anderen Gegenständen, beispielsweise einzelnen, kompakten Gegenständen oder Kabeln können topfförmige Elektroden verwendet werden, wobei zur Erzeugung einer gleichmäßigen Sprühentladung mindestens eine dieser beiden Elektroden mit einer dielektrischen Beschichtung zu versehen ist. Der vorzubehandelnde Gegenstand steht in diesem Fall nicht in Kontakt mit einer der beiden Elektroden, sondern wird frei etwa in der Mitte zwischen beiden Elektroden geführt. Bei der Vorbehandlung von Kabeln wird beispielsweise das Kabel fortlaufend durch die zwischen den beiden Elektroden ausgebildete Coronaentladung geführt.

Bei den bekannten Vorrichtungen liegt eine der beiden Elektroden auf Erdpotential während der anderen Elektrode die sinusförmig modulierte Wechselspannung aufgeprägt wird. Hierbei ist von Nachteil, daß sich das elektrische Potential von der beaufschlagten Elektrode zu der Erdelektrode kontinuierlich vermindert und in der Mittelebene zwischen beiden Elektroden das elektrische Potential etwa den halben

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Wert des Potentials der spannungsbeaufschlagten Elektrode aufweist. Genau in diesem Mittelbereich zwischen beiden Elektroden wird jedoch der vorzubehandelnde Gegenstand durch die Elektrodenanordnung geführt.

Wenn beispielsweise ein aus einem Metallkern und einer isolierenden Umhüllung bestehendes Kabel vorzubehandeln ist, lädt sich dessen Oberfläche während der Durchführung durch das erhebliche elektrische Potential in der Mitte zwischen beiden Elektroden stark auf. Das nach der Vorbehandlung aufgerollte Kabel kann dann wie ein Kondensator wirken, der sich bei Berührung mit der Hand oder mit anderen Gegenständen blitzartig entlädt. Außerdem können Unregelmäßigkeiten in der Isolierung des Kabels dazu führen, daß die Hochspannung der Coronaentladung die Isolierung an dieser Stelle durchschlägt und das Kabel damit unbrauchbar wird.

Es besteht daher die Aufgabe, eine derartige Vorrichtung zur Coronavorbehandlung so weiterzubilden, daß die vorzubehandelnden Gegenstände nicht beschädigt und weniger stark elektrisch aufgeladen werden.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt eine schematische, teilweise quergeschnittene Darstellung einer Coronavorbehandlungsvorrichtung für kompakte oder kabeiförmige Gegenstände.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Wechselspannungsquelle 6 und zwei daran angeschlossen Elektroden 2 und 3. Jede der Elektroden besteht aus einem einseitig geschlossenen, also im wesentlichen topfförmigen Keramikzylinder von etwa 40 mm Durchmesser und Höhe. Innerhalb der Keramikzylinder 5 bzw. 10 befinden sich stempeiförmig ausgebildete Metallkerne 4 bzw. 9, welche jeweils mit einer Wechselspannungsquelle 6 verbunden sind. Als Material für die Keramikzylinder eignet sich beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃).

Die Wechselspannungsquelle 6, an welche die beiden Elektroden 2 und 3 angeschlossen sind weist ausgangsseitig zwei Hochspannungstransformatoren 7 und 8 auf. Diese beiden Transformatoren 7 und 8 erzeugen jeweils eine sinusförmige Wechselspannung beispielsweise bei einer Frequenz von 20 kHz und einer Spitzenspannung von 25 kV. Die sinusförmigen Ausgangssignale beider Transformatoren 7 und 8 sind um 180° gegeneinander phasenverschoben, die Ausgänge der Transformatoren 7 und 8 arbeiten also im Gegentaktbetrieb.

Durch diese Anordnung entsteht zwischen den beiden Elektroden 2 und 3 eine Wechselspannung mit der Frequenz der Ausgangssignale der Transformatoren 7 und 8 und mit einer Maximalspannung, welche der doppelten Einzelamplitude beider Transformatoren 7 und 8 entspricht. Da keine der beiden Elektroden 2 und 3 auf Erdpotential liegt, sondern zu jedem Zeitpunkt das entgegengesetzt gleiche Potential der anderen Elektrode aufweist, befindet sich in der Mitte zwischen beiden Elektroden 2 und 3 eine Äquipotentialfläche 11 des Potentials 0. In diesem Bereich werden auch die vorzubehandelnden Gegenstände 1, beispielsweise Kabel geführt. Obwohl an der Oberfläche dieser Gegenstände 1 eine wirksame Coronasprühentladung stattfindet, liegen die Gegenstände 1 selbst etwa auf Erdpotential. Es besteht deshalb kaum die Gefahr von Hochspannungsdurchschlägen durch die Isolierung der Kabel oder anderen Beschädigungen der Gegenstände 1. Auch können sich die behandelten Gegenstände 1 nicht elektrisch aufladen und damit bei der Aufwicklung keinen Kondensatoreffekt bewirken.

In einer vorteilhaften - nicht dargestellten - Ausgestaltung der Erfindung zur Vorbehandelung von Kabeln sind zwei Elektroden 2 und 3 - wie in der Zeichnung dargestellt - horizontal angeordnet und im weiteren Verlauf des Kabels zwei gleichartige Elektroden vertikal übereinander. Das zweite Elektrodenpaar kann zu dem ersten Elektrodenpaar parallel geschaltet sein. Durch diese Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß die Kabel entlang ihres gesamten Umfangs gleichmäßig vorbehandelt werden. Da der elektrische Widerstand der Coronaentladung bei beiden Elek-

trodenpaaren in der Regel nicht genau identisch ist, erhöht sich im Laufe der Zeit die Temperatur des Elektrodenpaares mit geringerem Widerstand, was wiederum dazu führt, daß der Widerstand dieses Elektrodenpaares weiter absinkt und der Strornfluß sich alleine auf dieses Elektrodenpaar konzentriert, während das andere Elektrodenpaar abschaltet. Diesem unerwünschten Effekt kann jedoch entgegengewirkt werden, indem die Leistungssteuerung der Coronaentladung nicht über eine Veränderung der Amplitude der Ansteuerungsspannung, sondern durch Modulation der Pulsbreite dieser Spannung erfolgt. Hierdurch erfahren beide Elektrodenpaare immer eine so hohe Spannung, daß auf jeden Fall eine Coronaentlandung eintritt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zur Behandlung von Folien verwendet werden. In diesem Falle sind beide Elektroden länglich ausgebildet und verlaufen zueinander parallel. Die Folie wird zwischen beiden Elektroden hindurchgeführt.

Wenn die vorzubehandelnden Gegenstände in der Mitte zwischen beiden Elektroden 2 und 3 hindurchgeführt werden, sind die Amplituden der Wechselspannungsausgangssignale von den Transformatoren 7 und 8 etwa gleich groß zu wählen, damit in der Mitte zwischen beiden Elektroden 2 und 3 eine Äquipotentialfläche 11 entsteht. Sollen dagegen die vorzubehandelnden Gegenstände z.B. aus verfahrenstechnischen Gründen näher an einer Elektrode geführt werden, so kann die Äquipotentialfläche 11 durch geeignetes Verstellen des Amplitudenverhältnisses beider Ausgangsspannungen so zwischen den beiden Elektroden 2 und 3 verschoben werden, daß sich der zu behandelnde Gegenstand 1 im Bereich dieser Äquipotentialfläche 11 befindet.

Claims

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Behandlung von Gegenständen (1) mit einer zwischen zwei Elektroden (2, 3) wirkenden, von einer Wechselspannungsquelle (6) erzeugten elektrischen Coronaentladung, wobei mindestens eine der beiden Elektroden (2, 3) einen Metallkern (4) mit einer dielektrischen Umhüllung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle (6) zwei voneinander unabhängige, zueinander um etwa 180° phasenverschobene Ausgangssignale erzeugt wobei eines dieser Ausgangssignale der einen Elektrode (2) und das andere Ausgangssignal der anderen Elektrode (3) zugeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle (6) zwei zueinander im Gegentakt arbeitende Transformatoren (7, 8) umfaßt und die Ausgangssignale sinusförmig sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden (2, 3) einen Metallkern (4, 9) mit einer dielektrischen Umhüllung (5, 10) aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche zur Behandlung von kompakten oder kabeiförmigen Gegenständen (1), dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Umhüllung (5, 10) aus einem einseitig geschlossenen Keramikzylinder besteht und der darin befindliche Metallkern (4, 9) stempeiförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Behandlung von kabeiförmigen Gegenständen (1), dadurch gekennzeichnet, daß sie ein zweites Elektrodenpaar aufweist, welches dem ersten Elektrodenpaar (2, 3) im Verlauf des kabelförmigen Gegenstands (1) nachgeschaltet und diesem gegenüber um 90° versetzt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Behandlung von Folien, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (2, 3) länglich ausgebildet sind und parallel zueinander verlaufen und die Folie zwischen beiden Elektroden (2, 3) hindurchgeführt wird.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Ausgangssignale gegenüber Erdpotential die gleiche Maximalspannung aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leistungssteuerung der Elektroden (2, 3) durch eine Pulsbreitenmodulation der ansteuernden Wechselspannung erfolgt.