DE19708311C1 - Vorrichtung einer modularen Schaltungs- und Übertragungseinheit für die elektrostatische Perforation - Google Patents
Vorrichtung einer modularen Schaltungs- und Übertragungseinheit für die elektrostatische PerforationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung einer modularen Schaltungs- und Übertra
gungseinheit für die elektrostatische Perforation in laufende Materialbahnen gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Unter elektrostatischer Perforation ist im Zusammenhang dieser Erfindung und im
Allgemeinen das Einbringen von kleinen Poren in laufende Bahnen wie Fein-, Mund
stückbelag-, Zigaretten-, Filter-, Kaffee- und Kraftpapiere, spezielle Kunststoffolien,
Spinnvliese, Laminate usw. zu verstehen. Die elektrostatische Perforation erzeugt,
wie unter anderem in der DE 196 16 019 A1 beschrieben, durch gezielte Fun
kenentladungen und Repetitionsraten innerhalb eines engen Elektrodenspaltes stati
stisch unregelmäßig oder regelmäßig verteilte, in der Größe variierende oder kon
stante Löcher oder Lochreihen in Durchmessergrößen von 2-200 µm.
Die nach außen meist nicht sichtbaren Perforationen, welche vorzugsweise zur Gas
ventilation, Atmungsaktivierung oder Flüssigkeitsfiltration der Materialbahnen benötigt
werden, z. B. für den Luftbypass bei Filterzigaretten, zur Luftblasenauflösung bei Kle
beprozessen oder Wasserdampfundurch- bzw. Gasdurchlässigkeit für Hygiene- und
Medizinartikel usw. können flächen-, zonen- wie auch linienförmig und in frei wählba
ren Abständen innerhalb der Bahnen verteilt sein. Flächenperforationen ermöglichen
Lochdichten mit bis zu 2 Mill. Poren/m2 und Zonenanordnungen mit Breiten von 2-8 mm
können bis zu 300 Poren/cm2 generieren, ohne daß eine Beeinträchtigung der
Materialeingenschaften wie Design, Oberflächen- oder Faserstruktur, Festigkeit und
Einfärbung stattfindet.
Für den Perforationsprozeß müssen die Entladungsenergien für die Funkenstrecken
im Bereich von 0.2-3 mJ bei Wiederholungsfrequenzen von 500-10 000 Hz sehr
genau anpaß- und moderat einhaltbar sein, um ein optimales Lochbild hinsichtlich
der gewünschten Lochgröße, Lochdichte und Porosität weitestgehend durch die
Energiezufuhr konstant zu halten.
Der physikalische und zeitliche Ablauf von Funkenstrecken und Spannungsüber
schlägen sowie deren Energieverteilungen sind außerordentlich komplex und setzen
sich aus den drei Energieanteilen Ed, Eb und Er zusammen, die in erster Näherung
wie folgt definiert sind:
- (A) Ed = ½ Ck×Uf2
- (B) Eb = ½ Ls×Il2
- (C) Er = 2×π× √Ls×Cs×toff ∫ toff' (Uls×Ils)
- (D) Eg = Ed + Eb + Er
Ed = Durchbruchsenergie, die einen Ionisationskanal nach dem
Funkenüberschlag aufbaut,
Eb = Brennenergie, welche die unter Ed entstandene Mikropore thermisch aufweitet,
Er = Restenergie, die sich beim Ausschwingvorgang des L/C-Primärkreises abbaut (Verluste),
Ck = Sekundärkreiskapazität, gebildet von der Elektrode, deren Anschlüsse und sekundären Wickelkapazitäten,
Uf = Funkenstreckenspannung, welche sich an den in Serie geschalteten Elektrodenstiften aufbaut, bevor der Funkenüberschlag stattfindet (geht zum Quadrat ein),
Cs = Primär-Serienkapazität der Hochspannungs-Übertragungseinheit,
Ls = Primärinduktivität der Hochspannungs-Übertragungseinheit,
Il = Primärstrom der Hochspannungs-Übertragungseinheit (geht zum Quadrat ein),
Eg = Gesamt-Energieanteile als Summe von Ed, Eb, und Er,
2 π = Kreisfrequenzausdruck,
toff = Ausschaltzeitpunkt des Halbleiterschalters, primärseitig,
toff' = Zeitpunkt der tatsächlichen Ausschaltung (Nulldurchgang),
Uls = Primärspannungswerte zu den Zeitpunkten toff und toff',
Ils = Primärstromwerte zu den Zeitpunkten toff und toff'.
Eb = Brennenergie, welche die unter Ed entstandene Mikropore thermisch aufweitet,
Er = Restenergie, die sich beim Ausschwingvorgang des L/C-Primärkreises abbaut (Verluste),
Ck = Sekundärkreiskapazität, gebildet von der Elektrode, deren Anschlüsse und sekundären Wickelkapazitäten,
Uf = Funkenstreckenspannung, welche sich an den in Serie geschalteten Elektrodenstiften aufbaut, bevor der Funkenüberschlag stattfindet (geht zum Quadrat ein),
Cs = Primär-Serienkapazität der Hochspannungs-Übertragungseinheit,
Ls = Primärinduktivität der Hochspannungs-Übertragungseinheit,
Il = Primärstrom der Hochspannungs-Übertragungseinheit (geht zum Quadrat ein),
Eg = Gesamt-Energieanteile als Summe von Ed, Eb, und Er,
2 π = Kreisfrequenzausdruck,
toff = Ausschaltzeitpunkt des Halbleiterschalters, primärseitig,
toff' = Zeitpunkt der tatsächlichen Ausschaltung (Nulldurchgang),
Uls = Primärspannungswerte zu den Zeitpunkten toff und toff',
Ils = Primärstromwerte zu den Zeitpunkten toff und toff'.
Prinzipiell erzeugt die Durchbruchsenergie Ed unter Gleichung (A), bestimmt durch
die hochspannungsseitigen Serienkapazitäten Cs und die Funkenstreckenspannung
Uf, durch den Tausendeffekt eine extrem kleine Pore ohne thermischen Einfluß auf
die im Elektrodenspalt durchlaufende Bahn. Dieser Energieanteil liegt in der Größen
ordnung von 0.1-0.6 mJ. Der Entladungsenergieanteil Eb gemäß Gleichung (B)
bestimmt in dominanter Weise die eigentliche Porengröße und ist im Zeit- und Ener
giebereich von 2-20 µs und 0.5-3.0 mJ steuerbar. Ls definiert hierbei die Serienin
duktivität und Il den quadratischen Ladestromwert durch die Primärwicklung des
Hochspannungstrafos.
Beim Ausschaltvorgang auftretende hochfrequente Ausschwingvorgänge, generiert
von parasitären Kapazitätsumladungen, Streuinduktivitäten und Leitungsinterferen
zen, bestimmen die Restenergieladungsanteile Er nach Gleichung (C). Nach dem
derzeitigen Stand der Technik für elektrostatische Perforationssysteme bewegen sich
diese in Größenordnungen bis zu 1.0 mJ. Bei der hier beschriebenen modularen
Schaltungseinheit liegt der Wert von Er bei etwa 0.15 mJ und ist damit praktisch be
deutungslos.
Die Gesamtenergie einer jeden Funkenentladung Eg setzt sich somit nach der Glei
chung (D) zusammen. Nach diesen mathematischen Erläuterungen ist leicht einzu
sehen, daß eine Konstanthaltung der zugeführten Primärenergie und Sekundärkreis-
Kapazitätsverhältnisse sowie eine extreme Reduktion der parasitären Einflüsse als
eine exorbitante Voraussetzung zur reproduzierbaren Perforation notwendig sind.
Daher werden für die elektrostatischen Perforationsanwendungen Halbleiterschaltun
gen und Hochspannungseinrichtungen benötigt, welche diese Voraussetzungen in
idealer Weise erfüllen.
Aus der US 4 278 871 und EP 0 007 488 A1 sind bespielsweise Hochspannungs
zündeinrichtungen bekannt, die über vielzahlige Endstufen und Hochspannungs
übertrager in aufwendiger Weise die Flächenelektroden und Einzelfunkenstrecken
versorgen.
Des weiteren verwenden die Vorrichtungen aus der DE 38 31 601 A1 zur Perforation
von Kunststoffolien bzw. die DE 28 33 527 A1 zur Perforation von Feinpapieren
ebenso viele räumlich abgesetzte Einzelendstufen und Hochspannungstrafos zur
Funkenerzeugung für alle Elektrodenstifte zur gemeinsamen Gegenelektrodenplatte.
Weiterhin ist in der DE 37 42 250 A1 eine Vorrichtung beschrieben, die in Serie ver
schaltetete Elektrodenstiftgruppen in Form einer Perforationskassette und mit einer
für jede Gruppe gemeinsamen Schaltungseinheit für jeweils eine Perforationszone
zum Inhalt hat.
In den beiden Schriften EP 0 038 977 A2 und DE 30 16 622 A1 sind Endstufen und
Hochspannungseinheiten ausgeführt, die ebenfalls je eine Stiftgruppe, bestehend
aus einer vielzahligen Reihenschaltung der Elektrodenstifte, für eine Perforations
zone benutzt.
Letztlich beschreibt die ausführliche Schrift EP 0 215 286 B1 einen Hochspannungs-
Impulsübertrager für Röntgenröhren, der sich durch hohe Spannungsfestigkeit, ex
trem enge Kopplung, geringe Streuinduktivität, hohe Grenzfrequenz, geringen Wick
lungswiderstand, hohe Stromamplituden, problemlose Wärmeabfuhr und hohe Zu
verlässigkeit auszeichnet.
Alle den Stand der Technik repräsentierenden Vorrichtungen haben die Gemein
samkeit, daß immer die räumlich abgesetzten Schaltungsteile und Endstufen mit den
in der Nähe der Funkenstrecken befindlichen Hochspannungstrafos oder Übertragern
mit verlustbehafteten und sich langzeitlich verändernden Leitungssystemen wie
spannungsfesten Schirm- oder Koaxialleitungen verbunden sind. Gleichermaßen sind
bei vielzahligen Einzelgruppenaufbauten der Schaltungs- und Übertragungskompo
nenten unterschiedliche elektrische Verluste, parasitäre Kapazitäten, Interferenzen,
Temperatureinflüsse sowie die Fertigungs- und Bauteilestreuung immer vorhanden,
so daß eine sehr genaue Energiedosierung der gemeinsamen Perforationskanäle bis
zur Elektrode außerordentlich schwierig ist, was zu vergrößerten Abweichungen in
der Lochgröße, Lochdichte und Porosität und damit zur Qualitätseinbuße führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur elektrostati
schen Perforation zu beschreiben, mit der die zuvor aufgezeigten Nachteile kompen
siert werden und eine weitestgehende Kostanthaltung der zugeführten Primärener
gie, Übertragungs- und Kapazitätsverhältnisse sowie eine extreme Reduktion der pa
rasitären Einflüsse stattfindet, um die geforderten Qualitätsstandards hinsichtlich des
Porositätsgrades, Lochgröße und Dichte genau einzuhalten und zwangsweise der
Schaltungswirkungsgrad eine erhebliche Erhöhung erfährt.
Die erfinderische Vorrichtung einer modularen Schaltungseinheit für die elektrostati
sche Perforation löst die vorangestellte Aufgabe durch die Merkmale des Patent
hauptanspruches 1.
Danach besteht die modulare Schaltungseinheit aus einem Ansteuer- und Halblei
terleistungsteil sowie einem Ferritkern-Hochspannungs-Übertrager in offener Bau
weise. Das Modul ist nach unten steckbar ausgeführt und beinhaltet alle Ansteuer-,
Leistungs- und Überwachungsteile der Halbleiterschaltung. Durch den extrem kom
pakten Aufbau und die direkte räumliche Zusammenlegung der Leistungsendstufe
und des Hochspannungsübertragers entfallen die bisherigen Verbindungsleitungen
mit den eingangs genannten negativen Auswirkungen und erlauben so einen verlust
freien und nahezu idealen Schaltungsbetrieb.
Weiterhin ist es durch die offene Bauweise des Moduls und Übertragers von großem
Vorteil, daß durch einfaches Austauschen der Sekundärwickel das gleiche Schal
tungsmodul auch für andere Anwendungen der elektrostatischen Perforation einge
setzt werden kann, welche mit deutlich geringeren Entladungsenergien sehr kleine
Poren generieren sollen. So z. B. dort, wo anstelle einer Serienschaltung von 2 mal 6
Elektrodenstiften zur Perforation von Mundstückbelagpapieren die Funkenstrecke mit
8 mal 2 Stiften zur Flächenperforation von bestimmten Kunststoffolien oder
Spinnvliesen gespeist werden soll.
Des weiteren ergibt sich aus den eingangs manifestierten Gleichungen zur Entla
dungsenergieverteilung und deren Er-Summation (D) an den Funkenstrecken für die
beispielhaft genannte Beschaltung von 2 mal 6 zu 8 mal 2 Elektrodenstiften eine im
Vergleich um den Faktor 4 kleinere Energiemenge Eb zur Erzeugung sehr kleiner Po
ren in die Bahn.
Durch die ebenfalls deutlich geringere Funkenstreckenspannung lassen sich die Po
ren aufgrund der vorhandenen physikalischen Streuung beim Funkendurchschlag lo
kal sehr präzise positionieren.
Hinsichtlich des elektrisch deutlich verbesserten Wirkungsgrades der erfinderischen
Schaltungseinheit ergibt sich ein weiterer, sehr wesentlicher Vorteil. So beträgt z. B.
nach dem derzeitigen Stand der Technik der elektrostatischen Perforationsschaltun
gen für Mundstückbelagpapierbahnen die tatsächliche Eingangsleistung 900-2000
Watt. Bei vergleichbarer Perforationsleistung beträgt diese bei der erfinderischen
Vorrichtung nur etwa 500 Watt.
Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung, deren Schaltungsaufbau und Hochspan
nungsübertrager eine modulare und für unterschiedliche Anwendungen leicht anpaß-,
austausch- und steckbare Einheit bildet und für elektrostatische Perforationsanlagen
und Systeme optimal einsetzbar ist.
Praktische Versuche haben gezeigt, daß die beschriebenen elektrischen Vorteile des
modularen Aufbaus der Schaltungs- und Übertragungseinheit sowie die Aus
tauschbarkeit der Sekundärwickel für verschiedene Perforationsprozesse eine tech
nische Vereinheitlichung und damit eine optimale Kombinationsmöglichkeit bei sehr
hohen oder gering benötigten Perforationsleistungen und letztlich betriebswirtschaft
lich sehr nutzbringend sind. Dies ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil elek
trostatische Perforationsanlagen aus bis zu 50 derartigen Schaltungsmodulen beste
hen können.
Es ist daher leicht einzusehen, daß bei der hier angeführten Vorrichtung, deren
Schaltungsaufbau und Hochspannungstrafo eine modulare und für alle Perforations
anwendungen leicht anpaß-, austausch- und steckbare sowie in unmittelbarer Nähe
der Funkenstrecke angeordnete Einheit bildet, eine Reihe von Vorteilen bietet, die mit
anderen zuvor beschriebenen Lösungen aus physikalischen Gründen nicht machbar
sind.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in
vorteilhafter Weise zu gestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die in den
Patentansprüchen 1 bis 11 beschriebenen Ausführungen, andererseits auf die nach
folgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit den sechs
Zeichnungen zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten
Darstellungsbeispiels der Erfindung und mittels der Zeichnungen werden auch
allgemein bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre erläutert.
Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:
Fig. 1 die Vorderansicht des gesamten Schaltungsmoduls,
Fig. 2 die elektrische Beschaltung des Moduls,
Fig. 3 das Hochspannungsdiagramm eines Funkenimpulses,
Fig. 4 ein Diagramm der Funktionsabhängigkeiten zur Porosität von Entla
dungsenergie Eg, Wiederholungsfrequenz f und Anzahl der Elektroden
stiften,
Fig. 5 ein Diagramm der Funktionsabhängigkeiten von Pulsweite und Fre
quenz zur Konstanthaltung der Porosität und Lochdichte und
Fig. 6 eine Lochbildvergrößerung mit dem Maßstab von 200 µm.
In Fig. 1 zeigt die Vorderansicht mit dem auf der isolierten Grundplatte 1 aufgebauten
Ferritkern 2 als Hochspannungsübertrager in der Mitte des steckbaren 15/16 Moduls.
Oben dem Kühlkörper 9 aufgesetzt befindet sich die Schaltungseinheit, bestehend
aus der Platine 12, den Leistungshalbleitern 10 und 11 sowie Stützkondensatoren
13/14 und der Absicherung 17. Mittig und magnetisch symmetrisch sind auf dem
zweifachen Doppel-U-Ferritkernblock 2 vorzugsweise zwei aus großem Drahtquer
schnitt bestehende Primärwickel 4 aufgebracht. Ober- und unterhalb hierzu befinden
sich die unter Vakuum eingegossenen Hochspannungswickel 5 und 6.
Die Anpressung und Luftspaltschließung 3 des Ferrit-U-Kernblocks, deren Abstand
meist 0.25-1.0 mm beträgt, erfolgt durch den oberen AL-Kühlkörper 9. Die beiden
seitlichen Kühlkörper 7 und 8 dienen zur Abstandshaltung und gleichzeitig zur weite
ren Wärmeableitung für den oder die Leistungshalbleiter. Durch die großen Zwi
schenräume ist keine zusätzliche Luftkühlung des Moduls erforderlich.
Fig. 2 zeigt ein Grundschaltungsbeispiel des gewählten Aufwärtswandlers zur elek
trostatischen Perforation. Danach wird die Leistungsschaltung über den Steckan
schluß 15 mit einer vorzugsweise stabilisierten Gleichspannung von z. B. 300 V ver
sorgt. Über den mehrpoligen Stecker 21 erfolgt die Zuführung der Signal- und Ver
sorgungsspanungen für die Treiberstufen. Über die beiden beispielhaft angeführten
Sekundärwickel 5 und 6 erfolgt eine kurzlängige Steck- und Leitungsverbindung 18
zur Funkenstrecke und deren Elektrodenstifte 19 und 20.
Zwischen den Elektrodenstiften 19 und 20 erfährt die im Funkenstreckenspalt durch
laufende Bahn die Porengenerierung 28. Deutlich ist zu erkennen, daß Primär- und
Sekundärwickel für diese gewählte Ausführung aus jeweils einer Reihenschaltung
besteht und z. B. zur Perforation von Mundstückbelagpapieren mit hoher Sekundär
spannung von z. B. 2 mal 6 Elektrodenstiften zur Anwendung kommt. Eine Reihe an
derer Kombinationen sind, wie bereits zuvor genannt, denkbar und praktisch möglich.
Im Diagramm der Fig. 3 ist beispielhaft eine einzelne Funkenentladung und deren
Energieverteilungen fundamentiert. Das Spannungsnadelintegral bestimmt hierbei
den Anteil von Ed 22, Das Bogenphasenintegral Eb 23 und die beim Ausschalten
entstehende Restenergie Er 24 die anderen beiden Anteile. Das allgemein bekannte
Schaltungsprinzip des Aufwärtswandlers basiert auf der Entladung eines Impulskon
densators mit dem Leitzeitbeginn des Halbleiters, der linearen Ladestromführung
über ein bestimmtes Zeitfenster durch die Primärwicklung 4 und das anschließende
Ausschalten des Halbleiters 10.
Die Energiesteuerung erfolgt über den Bogenphasenenergieanteil Eb 23 zur Aufwei
tung der durch die Energie Ed 22 entstandenen Mikropore zum Perforationsloch 28
einer bestimmten Größe durch die Leitzeitvariation von z. B. von 2 bis zu 20 µs des
Halbleiters und dem damit verbundenen Primärladestrom gemäß der Gleichung B.
Über die konstant- oder variierende Frequenz 26 dieses Pulsweitensignales 27 er
folgt eine syn- oder asynchrone Wiederholung der Einzelfunken zur durchlaufenden
Bahn. In der Regel bewegen sich die Kollektor- bzw. Primärspannungen im Span
nungsbereich von 300-1000 V bzw. die der Sekundärwickel, je nach Beschaltung der
Elektrodenstifte, zwischen 5 KV bis zu 50 KV.
Die beiden anderen Energieanteile Ed 22 und Er 24, welche aber je nach ihrer Höhe
einen größeren Anteil an der Gesamtenergie Eg gemäß der Gleichung D und letztlich
in der generierten Porengröße 28 ausmachen können, sind während des laufenden
Perforationsprozesses nicht steuerbar, werden aber bei dem Stand der Technik auf
gebauten Schaltungsystemen elektrisch bzw. von außen z. T. erheblich beeinflußt.
Es ist daher leicht verständlich, daß diese beiden Energieanteile Ed 22 und Er 24
weitestgehend konstant sein müssen, was mit der erfinderischen Vorrichtung in
idealer Weise erfolgt.
Wie aus den elektrischen Zusammenhängen ersichtlich, ist es weiterhin notwendig,
daß der Hochspannungsübertrager eine konstante magnetische Kopplung von der
Primär- zur Sekundärseite aufweist, damit sich die in der Primärwicklung 4 feinge
steuert eingebrachte magnetische Energie auf die Sekundärseite 5 und 6 unbeein
flußt überträgt.
Dadurch, daß der Hochspannungsübertrager eine geringe Streuinduktivität, eine
hohe Grenzfrequenz und einen extrem geringen Wicklungswiderstand hat lassen sich
hohe Stromamplituden verlustreduziert erzeugen.
Mit dem räumlich engen, magnetisch optimierten und leistungsmäßig sehr großzügigen
Aufbau der erfinderischen Vorrichtung werden diese vorangestellten physikalischen
Prämissen sehr gut erfüllt und eröffnen somit eine hohe Funktionssicherheit und Zu
verlässigkeit.
Zur weiteren Steigerung der Übertrags- und Perforationsleistung kann der Ferritkern
block von zwei Doppel-U-Kernen = 4 U-Kerne auf 8 oder 16 U-Kerne erweitert wer
den.
Fig. 4 vervollständigt die Vorrichtungsbeschreibung hinsichtlich der Funktionsabhän
gigkeiten von Gesamtenergie Eg 25, der Wiederholungsfrequenz f 26, und die Anzahl
n der verwendeten Elektrodenstifte 27 auf die Qualitätsgröße der Porosität am Bei
spiel der elektrostatischen Zonenperforation für Mundstückbelagpapiere. Für andere
Anwendungen ergeben sich selbstredend auch andere Funktionsverläufe.
Aus dem Diagramm in Fig. 5 ist beispielhaft zu ersehen, daß durch Variation der
Wiederholungsfrequenz 26 und automatischer Anpassung der Pulsweite 27 und der
damit verbundenen Änderung des Energieanteiles Eb 24 die Lochdichte unabhängig
von der Bahngeschwindigkeit bei der elektrostatischen Perforation von Mundstück
belagpapieren konstanthaltbar ist. In diesem Beispiel beziehen sich die Parameter
auf eine Porosität von 160 C.U. (Coresta Units) bei einer Lochdichte von 90 Poren/cm2 und einer
4 mm Zone.
Diese technische Möglichkeit ist dort von besonderer Bedeutung, wo für elektrostati
sche Zonen- oder Flächenperforationen immer eine konstante Gasventilation = Poro
sität bei einer genau vorgegebenen Porengröße und Dichte eingehalten werden muß.
Ergänzend hierzu zeigt Fig. 6 ein Lochbild und deren Porenverteilung 28 für zonen
perforierte Mundstückbelagpapiere mit gewünschter Lochgrößenvariation und
stochastischer Verteilung.
Abschließend sei hervorgehoben, das die erfinderische Lehre durch die voranste
henden Ausführungsbeispiele lediglich erläutert, jedoch keinesfalls eingeschränkt ist.
Vielmehr läßt die erfinderische Lehre auch weitere Ausführungsschritte für die mo
dulare Schaltungseinheit zur elektrostatischen Perforation zu, die andere konstruktive
Merkmale aufweisen.
Claims (11)
1. Vorrichtung einer modularen Schaltungs- und Übertragungseinheit für die
elektrostatische Perforation, also mittels Funkendurchschlag erzeugte Poren (28), in
laufende Materialbahnen wie Fein-, Mundstückbelag-, Zigaretten-, Filter-, Kaffee- und
Kraftpapiere, spezielle Kunststoffolien, Spinnvliese, Laminate usw., wobei die Per
forationen zonen-, flächen- oder linienhaft ausgebildet sein können,
dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber- und Halbleiterschaltung (12, 10)
sowie der Hochspannungs-Impulsüberträger (2) ohne weitere Leitungsverbindungen
nach außen eine räumlich sehr enge und modulare Baueinheit bilden und als ein in
sich abgeschlossener Funktionsblock anzusehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modulare
Schaltungs- und Übertragungseinheit nach unten steckbar codiert (15/16) und damit
unverwechselbar ausgeführt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modulare
Schaltungs- und Übertragungseinheit verschiedene Sekundärwickelkombinationen
(5/6) unter Beibehaltung der Primärwickel (4) erlaubt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modulare
Schaltungs- und Übertragungseinheit alle notwendigen Bauelemente wie Glättungs
kondensatoren (13/14), Kollektorsicherung (17), Treiberschaltung (12), Leistungs-Halb
leiterschaltung (19), Kühlkörpers (7/8/12), Ferritkern (2), Primär- (4) und alle Sekundär
wickel (5/6) sowie alle Kontaktierungen einschließlich der Hochspannungszuführung nach
außen beinhaltet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modulare
Schaltungs- und Übertragungseinheit aus mindestens zwei Doppel-U-Ferritkernen (2),
also somit aus mindestens 4-U-Ferritkernen mit eingelegtem Luftspalt (3) besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modulare
Schaltungs- und Übertragungseinheit im Frequenzbereich von 500-10 000 Hz und im
Sekundärspannungsbereich von 5 kV bis 50 kV arbeitet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modulare
Schaltungs- und Übertragungseinheit eine variable und anpaßbare Pulsweiten- und
Frequenzsteuerung enthält, mit der die Lochdichte und Porosität konstant gehalten
werden kann.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modulare
Schaltungs- und Übertragungseinheit das Aufwärtswandler-Schaltungsprinzip be
nutzt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modulare
Schaltungs- und Übertragungseinheit durch die vielzahligen und separierten Sekun
därspulen (5/6) eine niedrige Streuinduktivität, hohe Grenzfrequenz und somit eine
hohe Redundanz und Funktionssicherheit aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modulare
Schaltungs- und Übertragungseinheit immer mit einem festen L-C-Verhältnis arbeitet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die modulare
Schaltungs- und Übertragungseinheit mit auf beiden Ferritkernschenkeln befindlichen
und symmetrisch ausgeführten Primärwickeln (4) besteht.
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