NL1022890C2 - Ionisatieinrichting. - Google Patents

Description

: V. .

Titel: Ionisatieinrichting

De uitvinding heeft betrekking op een ionisatieinrichting voor het tenminste ten dele compenseren van elektronische opladingen, met een hoogspanningsbron, die aan de uitgangszijde een bijvoorbeeld meerdere kilovolt bedragende hoogspanning levert en die aan één of verscheidene 5 elektrodeopstellingen is aangesloten.

Ionisatieinrichtingen dienen als ontladingsinrichtingen voor het in lading vereffenen van elektrostatische ladingen, die bijvoorbeeld bij papier, folies, textiel en andere stoffen bij de fabricage en verwerking daarvan kunnen optreden. De aan de ionisatieinrichting ter beschikking staande 10 hoogspanning zorgt voor een vereffening van lading in de direkte omgeving van het veld. Een toepassingsvoorbeeld voor dergelijke ionisatieinrichtingen zijn boogoffsetmachines.

Als stand van de techniek zijn ionisatieinrichtingen bekend, waarbij een wisselhoogspanning enerzijds aan de elektrodeopstelling met 15 één of verscheidene elektroden en anderzijds aan massa, dus bijvoorbeeld aan een machineframe of iets dergelijks, is aangesloten. De wisselspanning bedraagt bijvoorbeeld 5 kV tot 10 kV. Deze hoogspanning wordt gewoonlijk met een hoogspanningstransformator uit de netwisselspanning opgewekt.

Het nadeel hiervan is dat zoals door het bijvoorbeeld sinusvormige 20 verloop van de wisselspanning bepaald, bij de nuldoorgang geen ionen worden geproduceerd en derhalve geen constante ionenproduktie-hoeveelheid beschikbaar is. Bovendien treden in de toevoerkabel naar de elektrodeopstelling blindvermogensverliezen op.

Door deze blindvermogensverliezen binnen de gewoonlijk 25 verscheidene meters lange toevoerkabels, moet bij het toepassen van een hoogspanningstransformator een zodanig uitgangsvermogen ter beschikking staan, dat deze verliezen worden gecompenseerd. Een dergelijke hoogspanningstransformator is verhoudingsgewijs duur. Daarbij komt, dat 1022890 2 bij het toepassen van een hoogspanningstransformator aan de primaire zijde ook nog een beschermingsschakeling noodzakelijk is, die aanspreekt bij een kortsluiting aan de secundaire zijde. Deze veroorzaakt extra kosten. Door de elektromagnetische straling aan de zijde van de kabel zijn bij 5 dergelijke ionisatieinrichtingen ook in sterkere mate EMV-aspecten (elektromagnetische verdraagbaarheid) in acht te nemen.

Er is ook een ionisatieinrichting bekend, die een stroom· verzorgingsinrichting bezit, aan de uitgang waarvan een gelijkspanning beschikbaar is. Hierbij wordt een hoogspanningstransformator gebruikt, 10 aan de hoogspanningsuitgang waarvan een hoogspanningsgelijkrichter-schakeling is aangesloen. Ook deze ionisatieinrichting veroorzaakt vergelijkingsgewijs hoge kosten.

Doel van de onderhavige uitvinding is te voorzien in een ionisatieinrichting van de voornoemde soort, die voordelig is, een praktisch constante 15 ionenproduktiehoeveelheid bezit en die aangesloten kan worden op een compacte elektrodeopstelling.

Om dit doel te bereiken wordt volgens de uitvinding in het bijzonder voorgesteld dat de hoogspanningsbron een stroomverzorgings-inrichting bezit, die een aan een gelijkspanning aangesloten invertor voor 20 het opwekken van een wisselhoogspanning heeft en dat aan de invertor een verveelvoudigingsschakeling voor de gelijkrichting, voor spannings-verveelvoudiging en voor het opwekken van een bipolaire gelijkspanning is aangesloten, die aan de uitgangszijde met de elektrodeopstelling is verbonden.

25 Eeh met een dergelijke stroomverzorgingsinrichting uitgeruste ionisatieinrichting heeft tegenover een met een hoogspanningstransformator uitgeruste inrichting, een wezenlijk kostenvoordeel. De voor de elektrodeopstelling ter beschikking gestelde hoog-gelijkspanning verschaft een vergaand constant ionenproduktie.

1 n O O Q Q Π 3

Bij de ionisatieinrichting volgens de uitvinding wordt met behulp van de invertor een ingangsgelijkspanning in een wisselspanning omgevormd. Een daarna geschakelde vermenigvuldigingstrap zorgt er dan voor, dat deze uitgangswisselspanning van de invertor naar de 5 noodzakelijke hoogspanning omhoog gebracht wordt, wordt gelijkgericht en dat een bipolaire gelijkspanning wordt opgewekt. Aan de uitgang staat dan een bipolaire gelijkspanning met individuele spanningen van bijvoorbeeld enkele kilovolts ter beschikking.

Bij deze ionisatieinrichting kan de uitgangsstroom aan de 10 secundaire zijde wezenlijk kleiner gehouden worden vanwege de op de toevoerleidingen naar de elektrodeopstelling nu niet meer aanwezige blindvermogensverliezen. Er volstaat hierbij een uitgangsstroom die slechts nog ongeveer 1/5 bedraagt van de tot nu toe noodzakelijke uitgangsstroom. Dienovereenkomstig kan de stroomverzorgingsinrichting kleiner worden 15 gedimensioneerd en compacter opgebouwd zijn. Bovendien is door de gelijkspanning geen elektromagnetische straling aanwezig.

Om de constantheid van de ionenproduktie nog verder te verbeteren, kan de vermenigvuldigingsschakeling uitgevoerd zijn voor het opwekken voor het ten opzichte van massa ongelijke (asymmetrische) 20 individuele spanningen, in het bijzonder voor het opwekken van een ten opzichte van de negatieve individuele spanning hogere positieve individuele spanning.

Met de ten opzichte van het nulpotentiaal asymmetrische uitgangs-gelijkspanning wordt een negatieve spanning opgewekt, die kleiner is dan 25 de positieve’spanning. Daardoor wordt de anders bij gelijke individuele spanningen grotere ionenproduktie aan de negatieve elektrode gecompenseerd, met als resultaat een gelijke ionenproduktiehoeveelheid aan beide elektrodesoorten van de elektrodeopstelling.

Samen met de door de stroomverzorgingsinrichting volgens de 30 uitvinding opgewekte bipolaire gelijke-hoogspanning met bij voorkeur H asymmetrische individuele spanningen, is het toepassen van een aan de uitgang van de vermenigvuldigingsschakeling aangesloten elektrode- opstelling met elektroden voor een positieve potentiaal en tegenelektroden voor een negatieve potentiaal bijzonder voordelig, omdat daardoor een 5 bijzonder effectieve afgifte van zowel negatieve als ook positieve ionen bij toepassing van een bipolaire gelijkspanning mogelijk is.

Een bijvoorbeeld kamvormige elektrodeopstelling met tenminste één rij van naast elkaar op afstand aangebrachte elektroden en met tegenelektroden die steeds tussen aangrenzende elektroden zijn I 10 aangebracht, bij voorkeur ongeveer in het midden tussen aangrenzende elektroden, is hiervoor bijzonder voordelig.

Verdere uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn in de verdere onderconclusies toegelicht.

I De uitvinding zal in het hierna volgende aan de hand van een I 15 uitvoeringsvoorbeeld onder verwijzing naar de tekening nader worden toegelicht, hierin toont: I fig. 1 een blokschema van een ionisatieinrichting volgens de I uitvinding, I fig. 2 een gedeeltelijk in doorsnede gegeven zijaanzicht van een I 20 elektrodeopstelling voor bipolaire gelijkspanning, I fig. 3 een vooraanzicht van de in fig. 2 getoonde elektrode- I opstelling en fig. 4 een bovenaanzicht van de in fig. 2 getoonde elektrodeopstelling.

25 Een in fig. 1 getoond blokschema toont de opbouw van een hoogspanningsbron met een stroomverzorgingsinrichting 1 als onderdeel van een ionisatieinrichting volgens de uitvinding. Deze stroomverzorgings-inrichting 1 dient voor het opwekken van een bipolaire gelijkspanning van enkele kilovolt.

1 f) 2 7 ft o n 5

In wezen bezit de stroomverzorgingsinrichting 1 een invertor 2 als ook een daarna geschakelde vermenigvuldigingsschakeling 3. Met de invertor 2 wordt uit een gelijkspanning een hogere wisselspanning opgewekt en de vermenigvuldigingsschakeling 3 dient voor de spannings-5 vermenigvuldiging, voor gelijkrichting en voor het opwekken van de bipolaire gelijkspanning, die aan de in de figuren 2 t/m 4 getoonde elektrodeopstelling 12 wordt toegevoerd.

De invertor 2, die een LC-oscillator met een convertor-transformator kan bevatten is aan de ingang aangesloten op een 10 spanningsregelaar 4, die zorgt voor een verzorging van de invertor 2 met een gestabiliseerde gelijkspanning. De ingangsspanning van bijvoorbeeld 24 volt gelijkspanning wordt via een ingangsfilter 5 en een relaisschakelaar 6 toegevoerd aan de spanningsregelaar 4.

Het ingangsfilter dient enerzijds voor het bufferen van de 15 ingangsspanning en ook worden eventuele hoogfrequent storingen daardoor gefilterd.

Met behulp van een relaisschakelaar 6 kan door het fimctieblok 7 een storingsmelding worden gegeven, wanneer de uitgangsspanning van de invertor door kortsluiting, te hoge stroom of een te hoge temperatuur 20 beneden een bepaalde drempelwaarde, bijvoorbeeld 15 volt, daalt. Het functieblok 8 voor het herkennen van een te hoge stroom is aan de ingangszijde verbonden met de invertor en anderzijds met de relaisschakelaar 6 voor het aansturen daarvan.

De invertor 2 levert aan de uitgangszijde een wisselspanning, die 25 aangesloten’is op de vermenigvuldigingsschakeling 3 en als dubbelvermenigvuldiger, voor het opwekken van een bipolaire gelijkspanning is uitgevoerd. De vermenigvuldigingsschakeling 3 dient voor het opwekken van twee individuele spanningen ten opzichte van massa, namelijk een negatieve en een positieve individuele spanning. Een 30 bijzonderheid daarbij is, dat de individuele spanningen ten opzichte van i 022890 6 massa ongelijk zijn, waarbij de positieve individuele spanning bijvoorbeeld + 6 Kv en de negatieve individuele spanning - 4,5 Kv kan bedragen. Daardoor wordt bereikt, dat de met de positieve potentiaal verbonden elektrode en de met de negatieve potentiaal verbonden tegenelektrode een 5 elektrodeopstelling met een ongeveer gelijke ionenproduktiehoeveelheid bezitten.

De vermenigvuldigingsschakeling 3 is zowel voor de positieve als ook voor de negatieve tak steeds in een aantal cascade, in het bijzonder als Greinacher-schakeling uitgevoerd. Daarbij is het aantal cascade van 10 vermenigvuldigingsschakeling 3 voor de positieve spanning groter dan het aantal cascade voor de negatieve spanning. Bij praktische proefnemingen is gebleken, dat het verschillende aantal cascade voor de individuele spanningen bij voorkeur zo gedimensioneerd is, dat een ongeveer 20 tot ongeveer 40% hogere positieve spanning ontstaat.

15 Aan de hoogspanningsuitgang van de vermenigvuldigings schakeling 3 is nog voorzien in een stroombegrenzer 9, die een reeks, respectievelijk parallel aan de uitgangsklemmen van de hoogspanningsuitgang geschakelde hoogohmige weerstanden toont. Behalve voor de stroom-begrenzing dienen deze ook als ontladingsweerstanden voor de 20 condensatoren van de vermenigvuldigingsschakeling 3.

De invertor 2 bezit een bijvoorbeeld met een invertorfrequentie van 40 kHz werkende convertortransformator. Omdat voor het toepassen van de ionisatie geen massa als tegenpotentiaal nodig is, blijft de secundaire kring van deze convertortransformator normalerwijs zwevend en is via een 25 weerstand met massa verbonden. Pas wanneer de verschilspanning over deze weerstand bijvoorbeeld hoger wordt dan ongeveer 90 volt, ontsteekt een parallel aan deze weerstand geschakelde overspanningsafvoer en aardt deze leiding. Dit dient ter bescherming van de convertortransformator, omdat deze anders op een ontoelaatbaar hoge potentiaal gebracht zou 30 worden.

7

In de verbindingsleiding tussen invertor 2 en spannings-vermenigvuldigingsschakeling 3 kan een hier niet getoonde stroomrichtings-indicator, in het bijzonder in de vorm van twee antiparallel geschakelde lichtgevende diodes, zijn aangebracht. De lichtintensiteit van deze 5 lichtgevende diodes is een maat voor de laststroom.

Aan de uitgangsklemmen 10 en 11 van de stroomverzorgings-inrichting 1 kan de in de figuren 2 tot 4 getoonde bipolaire elektrode-opstelling 12 zijn aangebracht.

Deze elektrodeopstelling 12 bezit vanwege de bipolaire uitgangs-10 gelijkspanning van de stroomverzorgingsinrichting 1 zowel elektroden 13 voor een positieve potentiaal als ook tegenelektroden 14 voor een negatieve potentiaal.

Zoals in hg. 4 goed te zien is, is in het uitvoeringsvoorbeeld een rechte rij van naast elkaar op afstand aangebrachte elektroden 13 15 aangebracht, waarbij tegenelektroden 14 steeds ongeveer in het midden tussen aangrenzende elektroden 13 zijn aangebracht. De afzonderlijke elektroden 13, 14 zijn elk steeds onderdeel van een basisdeel 15 dat de vorm heeft van een langwerpige geleider. De elektroden 13,14 bezitten, zoals te zien is in fig. 2, punten 13a, 14a. De elektrodepunten 13a, 14a zijn in een rij 20 ongeveer in één lijn aangebracht en via verbindingsstukken 16 verbonden met de aan de zijkant op afstand geplaatste basisdelen 15. In het geheel bestaat het strookvormige basisdeel 15, de bijbehorende elektroden 13, 14 en de verbindingen 16 als één geheel uit een in dwarsdoorsnede ongeveer Z-vormig metaaldeel, zoals in £Lg. 3 goed te zien is.

25 De «elektrodeopstelling 12 bezit een draaggedeelte 17 uit elektrisch isolerend materiaal voor het opnemen van het elektrodedeel. In het geheel is het elektrodedraaggedeelte 17 staafvormig uitgevoerd en bezit, zoals in fig. 3 te zien is, een in langsrichting verlopende, sleufvormige opening 18, waarin de elektroden 13 en de tegenelektroden 14 met de daarbij behorende 30 onderdelen steeds zijn aangebracht. Het draaggedeelte 17 bezit binnen de 1022890 I opening 18 een in langsrichting verlopende ondersteuningsribbe 19 voor de I elektrodepunten 13a, 14a. Aan beide zijden van de in dwarsdoorsnede I ongeveer rechthoekige ondersteuningsribben 19 is voorzien in sleuven 20.

I De in dwarsdoorsnede ongeveer Z-vormige metaaldelen van de elektrode- 5 opstelling zijn aan de zijflanken en de buitenzijde 21 van de ondersteunings- ribben 19 aangebracht en grijpen met hun strookvormige basisdelen 15 I steeds in één van beide sleuven 20.

I In fig. 3 is goed te zien, dat het draagdeel 17 tenminste een in I langsrichting verlopend gaskanaal 22 bezit, dat hier binnen de I 10 ondersteuningsribbe 19 is aangebracht. In hg. 3 en 4 zijn met dit gaskanaal I 22 verbonden, en naast de elektrodepunten 13a, 14a uitmondende uitstroomkanalen 23 te zien. De uitstroomopeningen 24 zijn steeds aan I beide zijden nabij de respectieve elektrodepunten 13a, 14a aangebracht. De I uitblaasrichting kan ook steeds schuin naar de elektrodepunten gericht zijn.

I 15 Door de ondersteuning door bij voorkeur lucht, wordt de werkingsreikwijdte I van de ontladingsinrichting vergroot.

I De elektrodedelen zijn bij voorkeur met uitzondering van de I elektrodepunten 13a, 14a in het elektrodedraagdeel 17 in isolatiemateriaal I 25 ingegoten.

I 20 Het als metaalstrook uitgevoerde basisdeel 15 van iedere I elektroderij is via een hoogspanningsaansluitkabel met de uitgangs- I klemmen 10 en 11 van de stroomverzorgingsinrichting 1 verbonden voor het I toevoeren van de bipolaire gelijkspanning. De in de figuren 2 tot 4 getoonde I elektrodeopstelling 12 is met de bipolaire elektrodeopstelling aangepast op I 25 de in fig. 1 getoonde stroomverzorgingsinrichting. Deze levert een passende, I bipolaire gelijkspanning, die aan de gelijkspanningselektrode van de I elektrodeopstelling 12 is aangelegd.

I Voor het elektrisch functioneren is het bij deze opstellingen niet nodig, een afzonderlijke massa toe te voeren. De elektrodeopstelling kan I 30 elektrisch geïsoleerd worden bevestigd.

Claims (11)

1. Ionisatieinrichting voor het tenminste ten dele compenseren van elektrostatische opladingen, met een hoogspanningsbron, die aan de uitgangszijde een bijvoorbeeld een aantal kilovolt bedragende hoogspanning levert, en die aan één of een aantal elektrodeopstellingen is aangesloten, 5 gekenmerkt doordat de hoogspanningsbron een stroomverzorgings- inrichting (1) bezit, die een aan een gelijkspanning aangesloten invertor (2), voor het opwekken van een wissel-hoogspanning bezit en dat aan de invertor (2) een vermenigvuldigingsschakeling (3) voor gelijkrichting, voor spanningsvermenigvuldiging en voor het opwekken van een bipolaire 10 gelijkspanning is aangesloten, die aan de uitgangszijde met de elektrode-opstelling (12) is verbonden.

2. Ionisatieinrichting volgens conclusie 1, met bet kenmerk, dat de vermenigvuldigingsschakeling (3) is uitgevoerd voor het opwekken van een ten opzichte van massa ongelijke (asymmetrische) individuele spanning, in 15 het bijzonder voor het opwekken van een ten opzichte van de negatieve individuele spanning hogere positieve individuele spanning.

3. Ionisatieinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat als vermenigvuldigingsinrichting (3) voorzien is in een vermenigvuldigingsschakeling (3) met meerdere cascades, in het bijzonder een Greinacher- 20 schakeling.

4. Ionisatieinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het aantal cascades van de vermenigvuldigingsschakeling (3) voor de positieve individuele spanning groter is dan het aantal cascade voor de negatieve individuele spanning en in het bijzonder gedimensioneerd is voor een 25 ongeveer 20 tot ongeveer 40% hogere positieve individuele spanning.

5. Ionisatieinrichting volgens één der conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat een foutherkenning en bij voorkeur een foutbeschermings- 1 022890- I 10 schakeling voor te hoge temperatuur en/of voor kortsluiting en/of voor een te I hoge stroom van de uitgangskring en/of voor foutieve poling van de ingangsspanning is voorzien.

6. Ionisatieinrichting volgens één der conclusies 1 t/m 5, met het 5 kenmerk, dat in een verbindingsleiding tussen invertor (2) en I vermenigvuldigingsschakeling (3) een stroomrichtingsindicator is I geschakeld, in het bijzonder twee antiparallel geschakelde lichtgevende diodes.

7. Ionisatieinrichting volgens één der conclusies 1 t/m 6, met het I 10 kenmerk, dat de aan de uitgang van de vermenigvuldigingsschakeling (3) aangesloten elektrodeopstelling (12) tenminste één elektrode (13) voor een I positieve potentiaal en tenminste één tegenelektrode (14) voor een negatieve I potentiaal bezit.

8. Ionisatieinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de I 15 elektrodeopstelling (12) tenminste een rij van naast elkaar op afstand I aangebrachte elektroden (13) bezit en dat tegenelektroden (14) steeds I tussen aangrenzende elektroden (13), bij voorkeur ongeveer in het midden tussen aangrenzende elektroden (13), zijn aangebracht.

9. Ionisatieinrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat I 20 de elektrodeopstelling (12) een draaggedeelte (17) uit elektrisch isolerend materiaal bezit voor het opnemen van de elektroden (13,14) en dergelijke.

10. Ionisatieinrichting volgens één der conclusies 7 t/m 9, met het I kenmerk, dat het draaggedeelte (17) tenminste een in langsrichting verlopend gaskanaal (22) bezit, dat bij voorkeur binnen een 25 ondersteuningsribbe (19) is aangebracht en dat bij of tussen de bij voorkeur I als elektrodepunten (13a, 14a) uitgevoerde elektroden (13, 14) uitmondende uitstroomkanalen (23) bezit.

11. Ionisatieinrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de I uitmondingen van de uitstroomkanalen steeds aan beide zijden nabij de 30 elektrodepunten (13a, 14a) zijn aangebracht en dat de uitblaasrichting van I 1022890- de uitstroomkanalen (23) bij voorkeur steeds schuin naar de elektrode-punten (13a, 14a) gericht is. i 022890-