EP0273165B1 - Verfahren zur Herstellung einer Koronaelektrode sowie nach diesem Verfahren hergestellte Koronaelektrode - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Koronaelektrode, bestehend aus einem zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Kern, der eine dielektrische Beschichtung aufweist.
• Eine Koronaelektrode der gattungsgemäßen Art ist aus der US-A-42 27 234 bekannt.
• In dem genannten Dokument wird als elektrisch leitfähiges Kernmaterial beispielsweise Kupfer genannt. Darüber hinaus werden noch andere geeignete Metalle erwähnt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine von einem mit Wechselspannung arbeitenden hochfrequenten Hochspannungsgenerator betreibbare Koronaelektrode zu schaffen, die sich durch eine geringe Verschleißanfälligkeit und einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kern aus formbarem Graphit besteht und mit einem die dielektrische Beschichtung bildenden, überwiegend nichtoxydischen Material, vorzugsweise nichtoxydischer Keramik mit einer Mindestdichte von 95 % zur theoretischen Dichte überzogen ist.
• Eine derartige Koronaelektrode zeichnet sich sowohl dadurch aus, daß selbst bei einer sehr dünnen Beschichtung des Kernes und bei Punkt-Dauerbelastung mit einer hochfrequenten Hochspannung über mehrere Stunden eine durchschlagsichere Isolation möglich ist wie auch dadurch, daß die sogenannte Korona-Zündspannung sehr gering ist, womit ein sehr guter Wirkungsgrad erzielt ist.
• Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der aus Graphit bestehende Kern ein Preßteil ist.
• Anhand der beigefügten Zeichnungen wird der Erfindungsgedanke noch einmal ausführlich erläutert.
• Im einzelnen zeigen:

Fig. 1

einen Hochspannungsgenerator für den Betrieb einer Koronaelektrode

Fig. 2

einen Schnitt durch eine Koronaelektrode

Fig. 3

ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Koronaelektrode in perspektivischer Darstellung

Fig. 4

einen Schnitt durch eine Koronaelektrode nach einem weiteren Ausführungsbeispiel

Fig. 5

ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Koronaelektrode.

• In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Hochspannungsgenerator bezeichnet, der bei Betrieb über seine Anschlüsse 2 und 3 eine hochfrequente Hochspannung an eine in den Fig. 2 bis 5 dargestellte Koronaelektrode abgeben kann.
• Die in Fig. 2 dargestellte Koronaelektrode ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 4 versehen.
• Diese Koronaelektrode 4 besteht aus einem Kern 5 sowie einem Dielektrikum 6 in Form einer Beschichtung des Kernes 5.
• Der Kern 5 besteht vorzugsweise aus einem formbaren Kernmaterial, welches gut wärmeleitfähig ist und den nahezu gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie das Material der Beschichtung aufweist. Vorzugsweise besteht der Kern 5 aus Graphit.
• Das Dielektrikum 6 besteht überwiegend aus nichtoxydischem Material, bevorzugt aus einem keramischen Material wie Bornitrid, Siliziumnitrid oder Aluminiumnitrid, ebenso ist ein Gemisch der vorgenannten Materialien denkbar. Es ist allerdings auch ein Gemisch aus keramischen Materialien aus nichtoxydischen und oxydischen Anteilen denkbar.
• Die Beschichtung des Kernes 5 erfolgt vorzugsweise mit einer Mindestdichte von 95 % der theoretischen Dichte.
• Der Kern 5 kann sowohl im PVD-Verfahren (Physical-Vapour-Deposition) wie auch im CVD-Verfahren (Chemical-Vapour-Deposition) beschichtet werden.
• Ebenso ist es denkbar, die Beschichtung des Kernes 5 im Sinterverfahren oder durch chemisches Reaktionssintern durchzuführen.
• Es kommt auch eine Beschichtung des Kernes 5 nach dem Plasmar-Spritzverfahren in Frage.
• Sofern für die Beschichtung ausschließlich Bornitrid verwendet wird, ist es vorteilhaft, Bornitrid in hexagonaler, anisotropischer Form zu verwenden.
• Die Verwendung eines Kernmaterials, welches einerseits gut wärmeleitfähig ist und andererseits nahezu zu dem gleichen Temperaturausdehnungskoeffizient wie das für die Beschichtung verwendete Material besitzt, bietet den Vorteil, daß keine Dilaminationen in den Materialgrenzschichten erfolgen. Somit wird eine elektrisch durchschlagsichere Koronaelektrode geschaffen.
• Die Verwendung von Mischkeramik zur Beschichtung ermöglicht die Herstellung preiswerter Koronaelektroden in hoher Qualität.
• Das Dielektrikum 6 der Koronaelektrode 4 besteht insgesamt aus einer relativ dünnen Schichte aus den oben erwähnten Materialien.
• Bei anliegender Hochspannung an den Anschlüssen 7 der Koronaelektrode 4 sowie 8 einer als Walze ausgebildeten Gegenelektrode 9 entsteht zwischen der Koronaelektrode 4 und der Gegenelektrode 9 eine elektrische Koronaentladung 10.
• Fig. 2 zeigt deutlich, daß die Koronaelektrode 4 an der Stelle für die elektrische Kontaktkabel nicht mit einem Dielektrikum 6 versehen ist, so daß die Möglichkeit besteht, mehrere, derart ausgestalteter Koronaelektroden 4 kurzschlußsicher zusammenfügen zu können.
• Fig. 3 macht deutlich, daß durch eine dünne Beschichtung des Elektrodenkernes 5 mit dem schon erwähnten Dielektrikum 6 die Möglichkeit besteht, die Entladungsstege 11 äußerst scharfkantig und somit wirkungsgraderhöhend ausbilden zu können. Die Koronaentladung 10 erfolgt hier gegen eine an Masse liegende Metallplatte 12.
• Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Kern 5 der Koronaelektrode 4 mit einer in Richtung seiner Längsachse verlaufenden Kühlbohrung 13 versehen, deren Leibung wiederum mit einem Dielektrikum 6 beschichtet ist.
• Die in Fig. 4 dargestellte Koronaelektrode 4 weist einen Hohlkern 5 auf, der in seinem Inneren vollständig und äußerlich teilweis mit einem Dielektrikum 6 beschichtet ist.
• Eine Entlüftung dieser Koronaelektrode 4 ist in der gleichen Richtung möglich, in der sich die Koronaentladung 10 einstellt. Die Entlüftungsrichtung ist durch den Pfeil A in Fig. 4 gekennzeichnet.
• Eine nur teilweise Aufbringung des Dielektrikums 6 im äußeren Bereich der Koronaelektrode ermöglicht es, im nichtbeschichteten Bereich beispielsweise ein Gewinde 14 an der Koronaelektrode 4 anzubringen.
• In Fig. 5 ist eine Koronaelektrode 4 dargestellt, bei der ein innenliegender Elektrodenspalt, um 90° abgewinkelt, mit einem wiederum dünne Dielektrikum 6 beschichtet ist. In diesem Elektrodenspalt kann z.B. ein Metalldraht 15 einer Koronaentladung 10 ausgesetzt werden.

Claims (2)

1. Koronaelektrode, bestehend aus einem zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Kern (5), der eine dielektrische Beschichtung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (5) aus formbarem Graphit besteht und mit einem die dielektrische Beschichtung (6) bildenden, überwiegend nichtoxydischem Material, vorzugsweise nichtoxydischer Keramik mit einer Mindestdichte von 95 % zur theoretischen Dichte überzogen ist.
2. Koronaelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Graphit bestehende Kern (5) ein Preßteil ist.

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