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Vorrichtung zur Herstellung von geladenen Teilchen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung geladener
Teilchen, um eine große Menge fester oder flüssiger feiner Teilchen zu erhalten,
die eine einpolige elektrische Ladung haben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich bei Einrichtungen zur elektromechanischen
Regulierung bzw. Steuerung von Pulvern verwenden, beispielsweise bei einer elektrischen
Staubsammeleinrichtung, einer Pulverfördereinrichtung, einer elektrostatischen Pulveranstreicheinrichtung,
einer elektrostatischen Haarsetzeinrichtung usw..
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Zum Laden pulverförmiger Teilchen mit einer einzigen Polarität ist
bereits ein Verfahren bekannt, welches eine Kontaktladung oder Reibungsladung benutzt.
Bekannt ist außerdem ein Verfahren, mit welchem man einpolige bzw. monopolar geladene
Pulverteilchen erhält. Bei diesem Verfahren wird eine hohe Gleichspannung-zwischen
einer nadelförmigen, linearen oder messerkantenförmige Elektrode und einer planaren,
zylindrischen oder kugeligen
Elektrode, die der ersteren Elektrode
gegenüberliegt, zur Erzeugung einer Koronaentladung angelegt. Die durch diese Koronaentladung
erzeugten Ionen werden zum Kollidieren mit und zum Anhaften an den Pulverteilchen
gebracht. Schließlich ist eine Teilchenladevorrichtung bekannt, welche alternierende
Elektroden bzw. Wechselstromelektroden mit ebenen oder auf irgendeine andere willkürliche
Weise geformten Elektrodenoberflächen zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes
aufweist . Die Elektroden sind voneinander isoliert und parallel zueinander in einem
vorher festgelegten Abstand angeordnet. Dabei sind eine oder mehrere tertiäre Elektroden
für das Entladen jeweils in den Mitten von einem oder mehreren kleinen Löchern oder
Schlitzen angeordnet, die in jeder der alternierenden Elektroden angeordnet und
gegenüber diesen alternierenden Elektroden isoliert sind. Uber eine Wechselspannungsquelle
wird eine Wechselspannung an die Wechselfeldelektroden angelegt. Weiterhin ist eine
Gleichspannungs- oder Wechselspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichspannung oder
Wechselspannung zwischen den tertiären Elektroden und den Wechselfeldelektroden
vorgesehen.
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Das die Kontaktladung benutzende Verfahren hat den Nachteil, daß die
dem Pulver aufgegebene Ladungsmenge nicht genau bestimmbar ist, so daß die Steuerung
bzw. Regulierung der Ladungsmenge schwierig ist. Das die Koronaentladung benutzende
Verfahren hat den Nachteil, daß, obwohl eine bestimmte quantitative Beziehung vorhanden
ist, daß eine von einem Pulverteilchen aufgenommene Sättigungsladungsmenge proportional
zum Quadrat eines Teilchendurchmessers und einer elektrischen Feldstärke in dem
Ladungsbereich ist, die geladenen Teilchen durch eine gerichtete Coulomb'sche Kraft
von der Koronaentladungselektrode zur gegenüberliegenden Elektrode getrieben werden,
was zum Anhaften von Teilchen mit einer großen Ladungsmenge an der gegenüberliegenden
Elektrode führt, so daß es nicht möglich ist, die am meisten geladenen
Teilchen
in einen gewünschten Raum abzuziehen. Die Vorrichtung, bei welcher durch Funkenentladung
in einer Offnung an der gegenüberliegenden Fläche erzeugte Ionen durch eine zwischen
den gegenüberliegenden Elektroden erzeugte Wechselspannung in einen Raum abgezogen
werden, der die gegenüberliegenden Elektroden trennt, hat den Nachteil, daß der
Ausnutzungsgrad der elektrischen Energie äußerst gering ist, da die zwischen der
dünnen Öffnung und der Entladungselektrode entstehende Entladung eine Funkenentladung
ist. Außerdem ergibt sich in dem Raum, durch welchen die Teilchen gehen, immer eine
Pulverströmung, die den Durchgang der Teilchen begleitet. Die auf diese Weise dispergierten
Pulverteilchen haften an der gesamten Oberfläche der Elektrode und @ insbesondere
in der Nähe der dünnen öffnung und der Spitze der Entladungselektrode, was zu einem
merklichen Anstieg der Entladungsspannung führt, so daß es schwierig ist, die Vorrichtung
kontinuierlich über einen langen Zeitraum arbeiten zu lassen. Zusätzlich ist es
mit dieser Vorrichtung gänzlich unmöglich, ein Laden von leitenden Pulvern zu erreichen,
da kein Isolator zwischen der dünnen öffnung und der Entladungselektrode vorhanden
ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin,
eine Vorrichtung zur Erzeugung geladener Teilchen zu schaffen, welche die Nachteile
der vorstehend beschriebenen bekannten Vorrichtungen zum Laden von Teilchen vermeidet
und die eine große Menge fester oder flüssiger feiner Teilchen hoher Dichte mit
einer einpoligen elektrischen Ladung erzeugen und diese geladenen feinen Teilchen
genau zu einem gewünschten Bereich mit einer hohen Geschwindigkeit bzw. einem hohen
Mengenstrom zuführen kann, wobei der Vorgang mit einem sehr guten Wirkungsgrad ausgeführt
werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Erzeugen
geladener Teilchen gelöst. Diese Vorrichtung umfaßt entweder ein Paar von Ionen
erzeugenden, an der Oberfläche bearbeiteten bzw. geformte Oberflächen aufweisendenElektroden,
bei denen in jeder weitere parallele lineare, in vorher festgelegtem Abstand angeordnete
Elektroden gemeinsam zur Bildung getrennter Elektrodengruppen angeschlossen sind,
wobei die nicht die eine Elektrodengruppe bildenden parallelen linearen Elektroden
mit einem Isolator überzogen sind und eine Wechselspannung zwischen die jeweiligen
Elektrodengruppen angelegt ist, oder ein Paar von oberflächenbearbeiteten, Ionen
erzeugenden Elektroden, bei welchen in jeder eine Gitterelektrode vorgesehen ist,
die aus parallelen linearen Elektroden besteht, welche in einem vorher festgelegten
Abstand angeordnet sind, und eine oberflächenbearbeitete Elektrode, die in einem
im wesentlichen festen Abstand von der Gitterelektrode angeordnet und durch einen
Isolator isoliert ist, wobei eine Wechselspannung zwischen den jeweiligen Elektroden
angelegt ist. Die Vorrichtung hat weiterhin einen Raum zum Aufbringen der Ladung,
der zwischen dem Paar von Ionen erzeugenden Elektroden gebildet wird, die einander
gegenüberliegen, Einrichtungen, um die Phasen der alternierenden Spannungen, die
an den jeweiligen, Ionen erzeugenden Elektroden anliegen, relativ zueinander zu
verschieben, und eine Spannungsquelle, um zwischen den jeweiligen, Ionen erzeugenden
Elektroden eine weitere Wechselspannung anzulegen, deren Grundfrequenz zweimal so
hoch wie die Frequenz der Wechselspannung ist, die an den jeweiligen, Ionen erzeugenden
Elektroden in einer solchen Phasenbeziehung zu der letzteren Wechselspannung angelegt
ist, daß die Umkehrung der relativen Spannung zwischen den jeweiligen Elektrodenflächen
während des Zeitraums nicht eintritt, wenn sich an einer der Elektrodenflächen eine
ruhige Entladung ergibt.
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Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt perspektivisch teilweise aufgeschnitten einen Teil einer
Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung geladener Teilchen, d. h. eine oberflächenbearbeitete
Elektrode der Vorrichtung für eine stille Entladung.
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Fig. 2 zeigt einen elektrischen Schaltplan der Vorrichtung zur Erzeugung
geladener Teilchen.
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Fig. 3S1, 3S2 und 3R sind Diagramme von Spannungswellenformen an in
Fig. 2 festgelegten Stellen.
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Fig. 4 bis 9 zeigen schematisch modifizierte Ausführungsformen des
in Fig. 1 gezeigten Vorrichtungsteils.
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Fig. 10 ist ein Längsschnitt durch einen Teil einer Ausführungsform,
der gegenüber dem entsprechenden Teil der Ausführungsform von Fig. 2 modifiziert
ist.
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Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, hat die oberflächenbearbeitete Elektrode
für eine stille Entladung parallele lineare Elektroden 11 und 12, die in einem flachen
Abschnitt einer Isolatorschicht längs der Elektrodenoberfläche eingebettet sind.
Die Elektroden 11 bzw. 12 dieser parallelen linearen Elektroden sind zur Bildung
getrennter Gruppen zusammengeschlossen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Ausgehend
von einer Spannungsquelle 6 ist zwischen diesen Elektrodengruppen eine hohe Wechselspannung
angelegt. Dadurch werden in der Nähe der Oberfläche zwischen den Elektroden 11 und
12 elektrische Kraftlinien 13 erzeugt, die gesehen von der Oberfläche der Elektrode
aus nach außen konvex gebogen sind.
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Wenn die Dichte dieser elektrischen Kraftlinien 13, d. h.
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die elektrische Feldstärke, an der Oberfläche der oberflächenbearbeiteten
Elektrode für eine ruhige Entladung
bezüglich eines Ionisierungspotentials
des in der Nähe vorhandenen Gases hoch wird, stellt sich eine stille Entladung zwischen
den Elektroden 11 und 12 ein. Die Art der Erzeugung dieser stillen Entladung ergibt
sich in gleicher Weise an den Oberflächen der einen Elektrode El und der anderen,
ihr gegenüberliegenden Elektrode E2. Die an die Elektrode E2 angelegte Spannung
wird von einer Spannungsquelle 7 zugeführt, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist.
Diese Elektroden El und E2 für die stille Entladung sind einander gegenüberliegend
durch einen Abstand bzw. Raum 20 getrennt angeordnet, was ebenfalls aus Fig. 2 zu
ersehen ist.
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In den Figuren 3S1, 3S2 und 3R sind Wellenformen von Wechselspannungen
gezeigt, die zwischen den jeweiligen linearen Elektroden 11 und 12 in den oberflächenbearbeiteten
Elektroden für die stille Entladung angelegt werden. Es ist bekannt, bei einer stillen
Entladung, daß, wie in Fig. 3S1 gezeigt ist, in einem Zeitraum, der sich von dem
Zeitintervall 21 zum Zeitintervall 24 der Intervalle 21 bis 26 der Zeit t erstreckt,
nur in den Zeitintervallen 22 und 24 eine stille Entladung eintritt. Dementsprechend
ergibt sich an der Elektrode El in den Zeitintervallen 22 und 24 eine stille Hochfrequenzentladung
von mehreren 10 Hz bis mehreren MHz zwischen den jeweils benachbarten Elektrodenelementen,
d. h.
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zwischen den linearen Elektroden 11 und 12. Im vorliegenden Fall liegt
die Frequenz der über die Spannungsquelle 6 angelegten Spannung normalerweise in
der Größenordnung von 10 Hz bis looo Hz. Dementsprechend stellt sich in den Zeitintervallen
22 und 24 eine starke Ionisierung in der Nähe der elektrischen Kraftlinien 13 an
der Oberfläche der oberflächenbearbeiteten stillen Entladungselektrode E1 ein, so
daß in diesen Zeitintervallen ein sogenannter Plasmaraum entsteht, in welchem eine
große Anzahl von Elektronen und positiven und negativen Ionen vorhanden ist. Wenn
deshalb eine Gleichstrompotentialdifferenz zwischen der Elektrode El und der Elektrode
E2 vorhanden ist, werden entweder
positive oder negative einpolige
Ionen wahlweise aus dem Plasmaraum zum Raum 20 abgezogen, was von der Polarität
der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden El und E2 abhängt.
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In Fig. 3S2 ist die Wellenform einer Spannung gezeigt, die zwischen
den linearen Elektroden lla und 12a anliegt, die in die Elektrode E2 eingebettet
sind. Die zwischen den linearen, in die Elektrode E2 eingebetteten Elektroden lla
und 12a angelegte Wechselstromspannung hat die gleiche Wellenform wie die Wechselspannung,
die zwischen den linearen Elektroden 11 und 12 anliegt, die in der Elektrode El
eingebettet sind. Die Phase der ersteren Wechselspannung ist jedoch um eine viertel
Periode bezüglich der letzteren Wechselspannung verzögert. Wie aus Fig. 3 zu ersehen
ist, ergibt sich in diesem Fall in dem Zeitintervall 22, in welchem die stille Entladung
an der Oberfläche der Elektrode El eintritt, keine stille Entladung an der Oberfläche
der Elektrode E2, während in dem Zeitintervall 21, in welchem an der Oberfläche
der Elektrode El keine stille Entladung vorliegt, eine stille Entladung an der Oberfläche
der Elektrode E2 eintritt, wobei eine ähnliche Beziehung sich stabil in den darauffolgenden
Zeitintervallen einstellt.
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Die in Fig. 3R gezeigte Wellenform stellt das Potential der Elektrode
El bezüglich dem Erdpotential dar. Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung ist
so gebaut, daß eine Spannung von einer Spannungsquelle 8 an die Elektrode E2 so
angelegt werden kann, daß das Potential der Elektrode E2 bezüglich des Erdpotentials
eine genaue Umkehrung des Potentials sein kann, das an der Elektrode El anliegt.
In dem Zeitintervall 21 existiert zwischen den Elektroden El und E2 ein elektrisches
Feld, das von der Elektrode El zur Elektrode E2 gerichtet ist, da die Elektrode
El ein positives Potential bezogen auf das Erdpotential hat, während die
Elektrode
E2 ein negatives Potential bezogen auf das Erdpotential aufweist. Wie andererseits
aus Fig. 3S2 zu ersehen ist, existiert in dem Zeitintervall 21 ein durch die stille
Entladung erzeugtes Plasma nur an der Oberfläche der Elektrode E2, so daß infolge
des von der Elektrode El zur Elektrode E2 gerichteten elektrischen Feldes nur negative
Ionen von der Oberfläche der Elektrode E2 zu dem Raum 20 gezogen werden und dann
an der Elektrode El ankommen. Danach sind die in dem Raum 20 in dem Zeitintervall
21 vorhandenen Ionen nur negative einpolige bzw. monopolare Ionen, die von der Elektrode
E2 abgezogen sind. Demzufolge erfolgt in dem Zeitintervall 22 an der Oberfläche
der Elektrode E2 keine stille Entladung, statt dessen ergibt sich eine stillc Entladung
nur an der Oberfläche der Elektrode El, so daß in der Nähe der Oberfläche der Elektrode
El ein Plasma vorhanden ist, welches aus positiven und negativen Ionen und Elektronen
besteht. Da das relative Potential zwischen den Elektroden El und E2 in der Spannungsquelle
8 umgeschaltet ist, wodurch die Elektrode El ein negatives Potential bezüglich des
Erdpotentials hat, während die Elektrode E2 ein positives Potential bezüglich des
Erdpotentials hat, werden jedoch in dem Zeitintervall 22 negative Ionen von einem
Plasma, das nur an der Oberfläche der Elektrode El vorhanden ist, zu dem Raum 20
abgezogen und erreichen schließlich die Elektrode E2.
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Dementsprechend sind die in dem Zeitintervall 22 in dem Raum 20 vorhandenen
Ionen nur negative Ionen, die aus dem Plasma abgezogen sind, welches an der Oberfläche
der Elektrode El vorhanden ist. Durch einen ähnlichen Prozeß werden danach monopolare
bzw. unipolare Ionen zu dem Raum 20 alternierend von den jeweiligen Elektroden El
und E2 in jedem Ein-Viertel-Zyklus der Grundfrequenz der Wechselspannungen abgezogen,
die an den Elektroden El und E2 anliegen. Dementsprechend ist die Spannungsversorgung
8 zur Erzeugung eines relativen Potentials zwischen den Elektroden El und E2 so
konstruiert, daß sie eine Frequenz hat, die
zweimal so hoch wie
die Frequenz der Spannungsquellen 6 und 7 zur Erzeugung eines Plasmas an den Oberflächen
der Elektroden El und E2 ist, und daß die Umkehrung des relativen Potentials zwischen
den jeweiligen Elektroden El und E2 nicht während des Zeitraums eintritt, während
welchem sich eine stille Entladung an jeder der Elektrodenoberflächen einstellt.
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Bei der Vorrichtung zur Erzeugung geladener Teilchen sind in dem Raum
20 entweder nur positive oder nur negative Ionen vorhanden, was von der Wahl der
Polarität des relativen Potentials abhängt, das zwischen den Elektroden El und E2
erscheint. Die Richtung des elektrischen Feldes in dem Raum 20 wird mit einer Frequenz
von 20 Hz oder höher geändert. Wenn deshalb die Teilchen 4 in dem Trichter 3 in
den Raum 20 in durch den Pfeil 5 in Fig. 2 gezeigten Richtung eingeführt werden,
können die Teilchen vollständig durch Kollision entweder mit Elektronen oder Ionen
geladen werden, die in dem Raum 20 vorhanden sind und durch die Phase der Spannungsquelle
8 wählbar sind. Da das elektrische Feld in diesem Raum ein elektrisches Wechselfeld
ist, werden die Teilchen aus diesem Raum durch eine treibende Kraft, beispielsweise
die Schwerkraft, eine Windkraft und dergleichen, getrieben, ohne daß sie zu einer
der Elektroden gezogen werden, was durch den Pfeil 17 gezeigt ist, so daß es möglich
ist, einem vorher festgelegten Arbeitsbereich in zuverlässiger Weise vollständig
geladene Teilchen zuzuführen.
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Da sich in dem Raum 20 zusätzlich zu den Pulverteilchen jedoch normalerweise
ein Gas befindet, wenn die Teilchen durch diesen Raum strömen, ergibt sich in dem
Raum 20 immer ein Anteil der Teilchen, der sich der Elektrode El oder E2 infolge
des Gasstroms nähert. An den Oberflächen der Elektroden El und E2 sind jedoch immer
nach außen konvexe, alternierende elektrische Felder 13 vorhanden. Die in dem Raum
20 vorhandenen geladenen Teilchen schwingen längs
dieser, nach
außen konvexen alternierenden elektrischen Felder, so daß die geladenen Teilchen
immer einer Kraft ausgesetzt sind, welche die Teilchen von den Oberflächen der Elektroden
zurückweist. Bei der Vorrichtung zur Erzeugung geladener Teilchen besteht deshalb
keine Gefahr, daß Teilchen an den Oberflächen der Elektroden El und E2 infolge einer
Turbulenz eines Gasstroms in dem Raum 20 anhaften können und dadurch die Ionenbeschickungsfähigkeit
der Elektroden geändert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Vorrichtung
zur Erzeugung geladener Teilchen kontinuierlich und stabil über einen sehr langen
Zeitraum zu betreiben.
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Da sich die in dem Raum 20 geladenen Teilchen bewegen, während sie
durch das relative Potential zwischen den Elektroden El und E2 in Schwingung versetzt
werden, und da die Masse und Form der Teilchen normalerweise voneinander differeirt,
ergibt sich bei der Vorrichtung zur Erzeugung geladener Teilchen ein Rühreffekt,
der zu einer merklichen Verbesserung des Ladungswirkungsgrades führt.
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Hinsichtlich der Maßnahem für das Anliegen von Spannungen mit einer
Phasenbeziehung, wie sie in den Figuren 3S1, 3S2 und 3R gezeigt ist, an die jeweiligen
Abschnitte der Vorrichtung zur Erzeugung geladener Teilchen, ist es möglich, die
elektrische Schaltung beliebig durch Kombinieren verschiedener elektrischer bekannter
Maßnahmen zu bauen.
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Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung ist eine bevorzugte Ausführungsform,
bei welcher an die Klemmen 16 eine sinusförmige Wechselspannung mit einer verfügbaren
Frequenz von 50 Hz angelegt wird. Die Wechselspannung, die an die Elektroden lla
und 12a angelegt wird, welche in der Nähe der Oberfläche der Elektrode E2 eingebettet
sind, wird durch direktes Hochtransformieren dieser Wechselspannung durch einen
Transformator 7 erreicht. Die Einrichtung zum Anlegen einer Spannung zwischen den
linearen Elektroden 11
und 12, die in der Nähe der Oberfläche der
Elektrode E1 eingebettet sind, ist so gebaut, daß die an die Klemmen 16 angelegte
Spannung in der Phase um eine viettel Periode mittels eines Phasenschiebers 15 verschoben
wird. Die phasenverschobene Spannung wird dann durch einen Transformator 6 hochtransformiert
und an die Elektroden 11 und 12 angelegt. Die Einrichtung zum Erzeugen einer relativen
Potentialdifferenz zwischen den Elektroden El und E2 ist so gebaut, daß die zur
Verfügung stehende Frequenz der Wechselspannung, die an den Klemmen 16 anliegt,
in eine Frequenz umgewandelt wird, die zweimal so hoch ist wie die zur Verfügung
stehende Frequenz, was mittels eines Frequenzwandlers lo erfolgt. Nachdem die Phase
der umgewandelten wechselspannung so eingestellt worden ist, daß eine Umkehrung
der relativen Spannung zwischen den jeweiligen Elektroden während der Periode nicht
eintritt, während der sich eine stille Entladung an einer der Elektrodenoberflächen
einstellt, wird die umgewandelte Spannung zwischen den Elektroden El und E2 über
einen Transformator 8 bzw. an den Verbindungen 6a und 7a angelegt, um die relative
Potentialdifferenz dazwischen zu erzeugen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist
die Sekundärwicklung des Transformators 8 an ihrem Neutralpunkt 9 geerdnet. Die
elektrische Ladung, die überschüssig an den Oberflächen der jeweiligen Elektroden
durch Laden der Pulverteilchen gespeichert wird, wird über diesen geerdeten Neutralpunkt
9 entfernt.
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Die Isolatorschichten 1 und 2, die bei den Elektroden El und E2 verwendet
werden, haben einen dünnen Schichtabschnitt auf der Seite der vorderen Oberfläche
der Elektrode. Die vorstehend erwähnte gespeicherte Ladung kann durch den dünneren
Isolatorschichtabschnitt und über den Neutralpunkt 9 entfernt werden, ohne daß dadurch
wesentliche Schwierigkeiten eintreten. Mögliche Schwierigkeiten können auf einfache
Weise dadurch ausgeschaltet werden, daß der Widerstand des Isolatorschichtabschnitts
auf der Seite der vorderen Oberfläche der Elektrode geeignet eingestellt wird.
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Da die Oberflächenpotentiale der Elektroden jedoch möglicherweise
in einem bestimmten Ausmaß entweder bezüglich einer Gleichstromkomponente oder bezüglich
einer Wechselstromkomponente schiften können, was von der Menge des durchgehenden
Pulvers, der Menge der elektrischen Ladung, die durch die Teilchen wegbefördert
wird, und der Speicherung der elektrischen Ladung, die von der anderen Elektrode
kommt, abhängt, ist es manchmal zweckmäßiger, die Phasenbeziehung zwischen den Spannungen,
die an den jeweiligen Elektroden anliegen, und den Spannungen zur Erzeugung eines
relativen Potentials zwischen den jeweiligen Elektroden einstellbar zu gestalten.
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Da die an die jeweiligen Elektroden der gegenüberliegenden oberflächenbearbeiteten
stillen Entladungselektroden angelegten Spannungen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Erzeugung geladener Teilchen genau die gleiche Frequenz haben können und die
zwischen den gegenüberliegenden Elektroden angelegte Spannung eine Grundfrequenz
hat, die zweimal so hoch wie die erste Frequenz ist, können dic Frequenzen und die
Phasenbeziehung der jeweiligen Spannungsquellen leicht auf eindeutige Weise bestimmt
werden. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht deshalb darin, daß keine
Notwendigkeit besteht, eine genaue Justierung für das Arbeiten der Vorrichtung vorzunehmen,
so daß ein stabiler und zuverlässiger Betrieb über einem langen Zeitraum gewährleistet
werden kann.
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In manchen Fällen ist es zweckmäßig, für die zeitliche Abstimmung
bzw. Steuerung der Erzeugung der Entladung sowie der Entladungsstärke an den jeweiligen
Entladungselektroden eine verzerrte Wechselspannung zu verwenden, die eine geeignete
Wellenform wie die Spannung hat, die an die oberflächenbearbeiteten stillen Entladungselektroden
angelegt ist. Als Wellenform der relativen Potentialdifferenz, die zwischen den
jeweiligen Elektroden anliegt, kann auch eine
geeignete Wellenform,
wie eine Rechteckswellenform mit einer Pause in dem Mittelabschnitt, was von der
zeitlichen Abstimmung bzw. Steuerung der stillen Entladung abhängt, neben der einfachen
rechteckigen Wellenform verwendet werden, wie sie in Fig. 3R gezeigt ist. In Fig.
2 ist mit 14 eine Vorspannungsquelle bezeichnet, die dazu dient, eine Gleich- oder
Wechselspannung zu erzeugen, die vorteilhafterweise dann verwendet wird, wenn eine
Potentialdifferenz zwischen der Vorrichtung und der Verwendungseinrichtung besteht,
welcher die geladenen Teilchen zuzuführen sind.
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Als oberflächenbearbeitete stille Entladungselektrode für die Verwendung
in der Vorrichtung zur Herstellung geladener Teilchen können neben den Aufbauten
der Figuren 1 und 2 auch Elektrodenaufbauten verwendet werden, wie sie in den Figuren
4 bis 9 gezeigt sind. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Aufbau ist in dem flachen Abschnitt
in der Nähe der vorderen Oberfläche der Isolatorschicht 1 eine Vielzahl von parallelen
linearen Elektroden 11 in einem gleichen Abstand eingebettet, während in dem tiefen
Abschnitt eine oberflächenbearbeitete bzw. Profilelektrode 12b vorgesehen ist, die
im gleichen Abstand zu den parallelen linearen Elektroden eingebettet ist. Zwischen
den linearen Elektroden 11 und der Oberflächenbearbeiteten Elektrode 12b ist eine
Spannungsquelle 6 angeschlossen, wie es in dieser Figur gezeigt ist. Bei dem in
Fig. 4 gezeigten Aufbau ist die Elektrode für die stille Entladung, die eine bearbeitete
Oberfläche hat bzw. eine gestaltete Oberfläche aufweist, so gebaut, daß eine Vielzahl
von linearen Elektroden 11, ven denen jede mit einem Isolator 1a überzogen ist,
parallel zueinander auf einer Oberfläche einer oberflächenbearbeiteten Elektrode
12c angeordnet ist. Zwischen den linearen Elektroden 11 und der oberflächenbearbeiteten
Elektrode 12c ist eine Wechselstromquelle 6 angeschlossen, so daß eine stille Entladung
zwischen den Elektroden 11 und 12c erzeugt wird.
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Es ist auch möglich, die oberflächenbearbeitete stille Entladungselektrode
derart zu bauen, daß lineare Elektroden 11 und 12, von denen jede mit einem Isolator
überzogen ist, parallel zueinander so angeordnet werden, daß sie auf einer imaginären
Ebene ausgerichtet sind, ohne daß eine spezielle tragende Isolatorschicht vorgesehen
wird. Zwischen diesen Elektroden 11 und 12 wird dann eine Wechselspannung von der
Spannungsquelle 6 angelegt, was in Fig. 5 gezeigt ist.
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Fig. 6 zeigt eine modifizierte Ausführungsform, bei welcher zur Erzielung
eines zuverlässigeren Abführens gespeicherter elektrischer Ladung Basiselektroden
an den Elektroden 12 verwendet werden und nur die Elektroden 11 mit einem Isolator
1a überzogen sind. Die in den Figuren 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen werden
zweckmäßigerweise dann verwendet, wenn es erforderlich ist, zu den gegenüberliegenden
Seiten der Elektrodenoberfläche Ionen zu bringen. Es können auch solche Elektroden
verwendet werden, die in einer Vielfachanordnung und parallel zueinander innerhalb
eines getrennten Behälters angeordnet sind. Wie vorstehend im einzelnen ausgeführt
wurde, können verschiedene Modifizierungen am Aufbau der oberflächenbearbeiteten,
eine stille Entladung erzaugenden Elektrode vorgenommen werden. Der Ausdruck, daß
die gegenüberliegenden Elektroden parallel zueinander liegen, soll nicht nur einen
Aufbau umfassen, bei welchem die Elektroden parallel zueinander auf der gleichen
Ebene sind, sondern auch den in den Figuren 8 und 9 gezeigten Aufbau einschließen,
bei welchem die Elektroden auf zwei parallelen Ebenen und ebenfalls parallel zueinander
auf jeder Ebene angeordnet sind.
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Zusätzlich schließt der gleiche Ausdruck auch einen Au bau ein, bei
welchem die Elektroden 11 und 12 auf konzentrischen Kreisen angeordnet sind, wobei
der Ausdruck parallel" parallel gekrümmte lineare Elektroden ebenfalls abdeckt.
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Die Gestalt der gegenüberliegenden, oberflächenbearbeiteteten Elektroden
für die stille Entladung braucht nicht eben zu sein. So kann eine Elektrode als
zylindrische Elektrode E1a gebaut sein und die andere Elektrode E2a aus Elektroden
zusammengesetzt
sein, die an einem konzentrischen Zylinder gegenüber der ersteren Elektrode ausgebildet
sind, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Die Teilchen können dabei in den Zwischenraum
zwischen den gegenüberliegenden zylindrischen Elektroden in Ringform, wie dies durch
den Pfeil 5a gezeigt ist, mittels einer sich drehenden Scheibeneinrichtung 3a oder
dergleichen zugeführt werden. In diesen Fällen können, um die ausreichend geladenen
Teilchen zu einer gewünschten Stelle zu bringen, verschiedene elektrische Feldeinrichtungen
verwendet werden, von denen eine Einrichtung 30 in Fig. 10 gezeigt ist.
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Die beiden zylindrischen Elektroden von Fig. 10 können so modifiziert
werden, daß sie zwei aneinander angepaßte, konische Elektroden bilden, die koaxial
angeordnet sind.
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Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher
erläutert. Der Aufbau der Elektrode E1 erfolgt so, daß lineare Elektroden 11 und
12 eingebettet werden, die einen Durchmesser von o,2 mm und einen Abstand von 3
mm bei einer Tiefe von o,5 mm, gemessen von der Oberfläche einer Glasplatte aus,
und einen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 1011 # cm aufweisen.
Die gleichen Elektroden werden miteinander verbunden. Es wird eine Spannung von
Soo V gewählt, die zwischen diese linearen Elektroden angelegt wird, wobei die Frequenz
dieser Spannung 50 Hz beträgt. Bei diesem Beispiel beträgt die Stärke der ganzen
Glasschicht 1 3 mm, Eine Elektrode E2, welche genau den gleichen Aufbau wie die
vorstehend beschriebene hat, wird gegenüber der Elektrode E1 so angeordnet, daß
dazwischen ein Abstand von 50 mm bleibt. Die von der Spannungsquelle 7 an die Elektrode
E2 angelegte Spannung wird so gewählt, daß sie genau der Spannung entspricht, die
über die Spannungsquelle 6 an der Elektrode E1 anliegt. Die den Spannungszuführungen
6 und 7 zugeführten Spannungen sind in der Phase
um eine viertel
Periode verschoben. Zwischen den Elektroden E1 und E2 ist eine Rechteckswelle mit
einer Frequenz von 100 Hz, wie dies in Fig. 3R gezeigt ist, mittels einer Schalteinrichtung
angelegt, die einen Thyristor benutzt, um eine relative Potentialdifferenz von 5000
V zwischen den Elektroden E1 und E2 zu erzeugen. Wenn Pulver in den Raum 20 mit
einer Menge von 200 g/min zugeführt und dispergiert wird, wird auf diese Weise,
wenn der Durchgangsabstand des Pulvers zu 30 cm gewählt wird, das Pulver einpolig
geladen, wobei die mittleren Ladungsmengen 82 % der theoretischen Sättigungsladungsmenge
betragen. Bei Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 26 kann eine
mittlere Ladungsmenge von o,98 x 10-14 Coulomb erreicht werden. Es kann ein ständig
fortlaufender automatischer Betrieb während eines Zeitraums von 500 h oder mehr
durchgeführt werden.