-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode für die Erzeugung einer Koronaentladung aufweisend einen stromleitenden länglichen Kern und eine aus einem dielektrischen Material bestehende Umhüllung mit einem Längskanal für den Kern, wobei der Längskanal über seine Länge von einem Boden und einem sich über den Boden erstreckenden Dach begrenzt ist und wobei der Kern mit seiner Unterseite auf dem Boden des Längskanals aufliegt.
-
Derartige Elektroden werden benötigt für die aktivierende Behandlung von Folien, die dazu über eine als Gegenelektrode wirkende Walze geführt werden. Die Elektrode wird dazu im geringen Abstand und parallel zu der Walze montiert, so dass zwischen ihr und der Walze ein Spalt vorliegt, in dem sich ein Plasma bildet, wenn eine genügend hohe Spannung an die Elektrode angelegt wird. Die Folie durchläuft den Spalt und wird dabei vom Plasma aktiviert.
-
Um Durchschläge zu verhindern, besitzt die Elektrode eine Umhüllung aus einem dielektrischen Material, die auch der Befestigung in eine Anlage zur Korona-Vorbehandlung dient. Da der stromleitende metallische Kern in einem möglichst gleichbleibenden Abstand zur Walze verlaufen muss, um über die Länge der Elektrode ein gleichmäßiges Plasma zu erzeugen, muss der Kern innerhalb der Umhüllung lagegenau fixiert sein.
-
Bei dem dielektrischen Material, das den Kern umhüllt, handelt es sich im Allgemeinen um eine Keramik. Keramiken sind allerdings sehr brüchig und weisen dazu noch einen relativ geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, so dass die Keramik den Kern nicht eng umschließen darf, da der sich im Betrieb erwärmende und ausdehnende Kern die Umhüllung andernfalls sprengen würde.
-
In der
DE 195 31 898 Al wurde daher schon vorgeschlagen, als Kern eine Spirale zu nutzen, deren Durchmesser dem inneren Querschnitt der Umhüllung entspricht, so dass die Windungen der Spirale an den inneren Wänden der Umhüllung anliegen. Dach und Boden der Umhüllung bilden dazu einen im Querschnitt kreisrunden Längskanal. Da eine Erwärmung der Schraubenfeder keine Vergrößerung ihres Durchmessers bewirken würde, sondern vielmehr eine nach innen gerichtete Verdickung des Federdrahtes, würde kein nach außen wirkenden Druck auf die Umhüllung ausgeübt.
-
Es ist allerdings zweifelhaft, ob diese Annahme zutrifft. Darüber hinaus ist es schwierig, die Feder über die Länge der Umhüllung in diese einzufädeln, da die Windungen sich an der Längskanalwand verhaken, so dass die Feder beim Einfädeln immer wieder gestaucht wird.
-
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, eine Elektrode zu schaffen, deren Kern lagegenau in einer Umhüllung liegt und darüber hinaus leicht zu montieren ist.
-
Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass der Kern über seine Länge einen Abstand zum Dach des Längskanals einhält und dass wenigstens ein Niederhalteelement zwischen der Oberseite des Kerns und dem Dach des Längskanals verläuft, wobei jedes Niederhalteelement in wenigstens einer sich in Längsrichtung der Elektrode erstreckenden Kontaktlinie am Dach und in wenigstens einer sich in Längsrichtung erstreckenden Kontaktlinie an der Oberseite des Kerns anliegt.
-
Da über die begrenzte Anzahl von Kontaktlinien hinaus keine weiteren Kontakte zum Dach und zum Kern vorliegen, bleibt bei einer Erwärmung des Kerns und des Niederhalteelements ein genügender Spielraum zur seitlichen Ausdehnung des Niederhalteelements. Gleichzeitig wird aber vom Niederhalteelement eine ausreichend hohe Haltekraft aufgebaut, die den Kern gegen den Boden der Umhüllung drückt, so dass seine Lage in der Umhüllung konstant bleibt.
-
Grundsätzlich können mehrere Niederhalteelemente hintereinander in dem Längskanal angeordnet werden, so dass der Kern punkt- oder abschnittsweise gegen den Boden gedrückt wird. Die Herstellung einer Elektrode vereinfacht sich aber, wenn der Kern und das Niederhalteelement jeweils ein einheitliches Bauteil bilden, das sich über die Länge des Längskanals erstreckt. Umhüllung, Kern und Niederhalteelement können daher als Meterware bereitgestellt werden, von der entsprechend der gewünschten Länge der Elektrode Abschnitte abgetrennt werden, die anschließend in den Längskanal eingeführt werden.
-
Vorzugsweise werden nicht mehr als 4 Kontaktlinien benötigt, und insbesondere nicht mehr als 3 Kontaktlinien, wobei im letzteren Fall eine Kontaktlinie am Kern und zwei Kontaktlinien am Dach bzw. umgekehrt zwei Kontaktlinien am Kern und eine am Dach verlaufen.
-
Um ein quer zur Elektrode ausgedehntes Plasma zu erzeugen, ist vorgesehen, dass der Kern von einem Flachstab gebildet ist, dessen flache Seite auf dem Boden der Umhüllung aufliegt.
-
Das Niederhalteelement wird vorzugsweise aus einem Rundstab oder einem Rohr gebildet, die bei einer durch eine Erwärmung induzierte Ausdehnung eine Formänderung erfahren, wodurch der Druck auf die Kontaktlinien gering bleibt und nicht ausreichend ist, die Umhüllung zu sprengen. Dies trifft insbesondere für das Rohr zu.
-
In einer Ausführung ist der innere Querschnitt des Längskanals in der Umhüllung rechteckig, so dass der Boden und das Dach der Umhüllung parallel verlaufen.
-
Damit ergibt sich in jeder Querschnittsebene ein Zweipunktkontakt, nämlich zum einen zum Kern und zum anderen zum Dach.
-
Um eine bessere Fixierung durch eine Dreipunktkontaktierung zu erreichen, kann entweder im Dach oder in dem Kern eine Längsnut ausgebildet sein, so dass der Rundstab bzw. das Rohr an den Kanten der Nut anliegt und somit dort zwei Kontaktlinien gebildet sind.
-
Denkbar wäre aber auch, dass das Dach der inneren Umhüllung zwei einen spitzen Winkel einschließende Flanken aufweist, wobei in jeder Flanke jeweils eine Kontaktlinie verläuft. Damit liegt der Rundstab bzw. das Rohr in zwei Kontaktlinien am Dach an.
-
Aber auch hier kann im Schnittpunkt der beiden Flanken eine Längsnut ausgebildet sein, wobei die Kanten der Nut die Kontaktlinien bilden.
-
Wenn der Kern besonders breit ausgeführt wird, kann auch vorgesehen werden, dass mehrere Niederhalteelemente parallel angeordnet werden.
-
Da die Elektrode in einer Anlage zur Koronabehandlung von Folien benötigt wird, verläuft an ihrer Oberseite eine Schiene zur Befestigung der Elektrode im Abstand zu einer Walze, die die Gegenelektrode bildet.
-
Da sowohl der Kern als auch das Niederhalteelement aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, kann das Niederhalteelement zur Verbindung mit einer Hochspannungsquelle eingerichtet sein, so dass die Hochspannungsquelle über das Niederhalteelement mit den Kern in Verbindung steht und ein entsprechendes Potentialgefälle zu der Gegenelektrode aufgebaut ist.
-
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:
- 1 einen Querschnitt durch eine Elektrode in einer ersten Querschnittsform und
- 2 einen Querschnitt durch eine Elektrode in einer zweiten Ausführungsform.
-
Zunächst wird auf beide Figuren Bezug genommen und auf die gemeinsamen Elemente der beiden darin dargestellten Ausführungsformen einer Elektrode 1 eingegangen.
-
Demnach besteht die Elektrode 1 aus einem metallischen Kern 2 und einer Umhüllung 3 aus einem dielektrischen Material, insbesondere einer Keramik. Die Umhüllung 3 ist als Profil mit einem gleichbleibenden Querschnitt ausgebildet. In ihr verläuft ein Längskanal 4 zur Aufnahme eines Kerns 2 in Form eines Flachstahls und einem Niederhalteelement in Form eines Rohres 5, vorzugsweise ebenfalls aus einem metallischen Material, so dass über das Rohr 5 auch eine elektrische Kontaktierung des Kerns 2 erfolgen kann.
-
An ihrer Oberseite besitzt die Umhüllung 3 eine Schiene mit einer eine Hinterschnitte 7 aufweisende Montagenut 6, in der eine entsprechende, hier nicht dargestellte Halterung eingesetzt werden kann, die seitliche Stege aufweist, die in die Hinterschnitte 7 greifen.
-
Die Elektroden sind länglich und erstrecken sich durchaus über mehrere Meter, je nachdem, wie groß die als Gegenelektrode dienende Walze eine Anlage zur Korona-Vorbehandlung von Folien ist. Die Umhüllung 3 und der Kern 2 sind daher Meterware, die entsprechend der gewünschten Länge gekürzt werden.
-
Zur Montage einer Elektrode wird zunächst der Kern 2 in den Längskanal 4 eingeschoben, so dass er auf dem Boden des Längskanals 4 aufliegt. Sodann wird das Rohr 5 nachgeschoben, wobei es entlang einer Kontaktlinie 9 Kontakt mit dem Kern 2 und in zwei Kontaktlinien 10, 11 Kontakt mit dem Dach des Längskanals 4 hat. Alternativ können der Kern und das Rohr auch gleichzeitig in den Längskanal 4 eingeführt werden.
-
Im Folgenden wird detailliert die Querschnittsform nach 1 beschrieben. Der Längskanal 4 der Umhüllung 3 ist im Prinzip rechteckig, wobei zusätzlich im Dach eine Längsnut 8 verläuft, deren Kanten die beiden Kontaktlinien 10 und 11 bilden.
-
Denkbar wäre aber auch, das Dach flach auszuführen: In diesem Fall liegen nur zwei Kontaktlinien vor, nämlich zum einen zum Kern 2 und zum anderen genau gegenüberliegend am Dach der Umhüllung 2. Gerade bei einer solchen Ausführung können auch zwei oder mehr Rohre parallel zueinander im Längskanal 4 angeordnet werden.
-
Die Querschnittsform gemäß der 2 ist im Wesentlichen dreieckig. Das Dach wird von zwei Flanken 12, 13 gebildet, die einen spitzen Winkel einschließen. Auch hier liegen eine Kontaktlinie 9 zum Kern 2 und zwei Kontaktlinien jeweils 10 und 11 zu den Flanken 12, 13 vor. Außerdem kann im Zusammenlauf der beiden Flanken eine Längsnut 13 vorgesehen werden, wobei deren Abmessung gerade so gewählt werden kann, dass die Kontaktlinien 10, 11 in den Kanten der Längsnut 8 verlaufen.
-
Durch die Anlage des Rohres 5 in den Kontaktlinien 9, 10, 11 wird über die gesamte Länge des Kerns 2 ein Anpressdruck auf den Boden der Umhüllung 3 ausgeübt, so dass der Kern 2 eine fixierte Position innerhalb der Umhüllung 3 einnimmt. Wird diese durch mehrere Halterungen passgenau im gleichen Abstand zur Walze ausgerichtet, ist der Spalt zwischen dem Kern 2 und der Walze gleichbleibend.
-
Bei einer wärmebedingten Ausdehnung wird die Umhüllung 2 nicht gesprengt, da insbesondere bei einer Rohrausführung des Halteelementes dieses sich bei einer Ausdehnung verformt, so dass die Anpresskräfte in den Kontaktlinien nicht vergrößert werden und ein Aufsprengen der keramischen Umhüllung 2 vermieden wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektrode
- 2
- Kern
- 3
- Umhüllung
- 4
- Längskanal
- 5
- Rohr
- 6
- Montagenut
- 7
- Hinterschnitte
- 8
- Längsnut
- 9
- Kontaktlinie
- 10
- Kontaktlinie
- 11
- Kontaktlinie
- 12
- Flanke
- 13
- Flanke
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
