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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft einen Dünnschichtionisator der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Dünnschichtionisatoren dieser Art dienen insbesondere der Ionisation
von Luft zum Zwecke der Neutralisierung bzw.
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des Abbaues elektrostatischer Ladungen.
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Zum Abbau elektrostatischer Ladungen sind zahlreiche Vorrichtungen
bekannt. Diese Vorrichtungen sind entweder Ionisatoren, also Ionengeneratoren, die
üblicherweise elektrisch beaufschlagt werden, oder sind einfache Ableitungen, die
zum Zwecke des Ableitens elektrostatischer Ladungen an Masse angeschlossen sind.
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Gebräuchliche Ionisatoren sind im wesentlichen zylindrische Anordnungen
mit radial abstehenden Emitternadeln, die entweder nur elektrisch beaufschlagt sind,
dann insbesondere mit Wechselstrom, oder zusätzlich zur elektrischen Beaufschlagung
auch geerdet sind.
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Aus der Druckschrift US 3 652 897 Al ist ein Ionisator bekannt, der
als Laminatstruktur aus vier Kunststoffstreifen aufgebaut ist. Zwischen zwei der
Streifen ist eine Folge von Emittern eingeschlossen, die als zumindest im wesentlichen
rechteckige Plättchen ausgebildet sind. An einer Schmalseite sind diese Plättchen
jedoch spitz auslaufend ausgebildet. Die Emitter ragen mit diesen nadelartig ausgebildeten
Spitzen aus dem Kunststoffstreifenpaar heraus, zwischen dem sie eingebettet sind.
Die Emitter bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, speziell aus Edelstahl.
Die Emitter werden aus einem zusammenhängenden Bandmaterial ausgestanzt,
wobei
die einzelnen Emitterspitzen durch Brükkenber iche, die beim Ausstanzen der Emitterstrukturen
stehenbl iben, miteinander verbunden sind. Diese Brückenbereiche dienen als Montagehilfe
und werden nach dem Anordnen der Emitter zwischen den beiden Kunststoffstreifen
entfernt. Zwischen den beiden anderen der insgesamt vier Kunststoffstreifen der
Verbundstruktur ist ein elektrischer Leiterstreifen angeordnet, der vor allem aus
Messing oder Kupfer besteht. Dieser Leiterstreifen dient dem Anschluß des Ionisators
an Hochspannung. Ein Erd- oder Masseanschluß ist nicht vorgesehen.
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Aus der Druckschrift US 3 551 743 Al ist ein Ionisator bekannt, der
einen insbesondere aus Kupfer bestehenden Emitter in Form eines dünnen flachen und
langen nadelartigen Streifens aufweist. Der Emitter ist vergoldet. Dieser streifenförmige
Emitter weist einen Folge räumlich voneinander getrennter punktförmiger Spitzen
auf, zwischen denen gewölbte Oberflächen ausgebildet sind. Der Emitter ist auf eine
Basis aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff aufgeklebt. Die Basis hat die
Form einer relativ dünnen Leiste. Auf der dem Emitter gegenüberliegenden Hauptoberfläche
dieser Basisleiste ist ein der Erdung der Struktur dienender Leiter aufgeklebt.
Diese im wesentlichen dreiteilige Struktur ist in einem elektrisch isolierenden
U-förmigen Gehäuse, offensichtlich einem Extrusionsprofil, angeordnet.
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Aus der Druckschrift US 3 968 405 A1 ist eine Vorrichtung zur Unterdrückung
der Bildung und zum Abbau elektrostatischer Ladungen bekannt, die aus einer Basis
aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff in Form einer Platte oder einer Folie
besteht, die auf ihren beiden einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen mit einer
dünnen Beschichtung aus elektrisch leitfähigem Werkstoff beschichtet ist.
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Als Emitter dienen Drähte, deren Enden zu nadelartigen Spitzen ausgezogen
sind.
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Schließlich ist aus der Druckschrift US 3 887 809 Al ein Koronaentladungsgerät
bekannt, das im wesentlichen durch ein bewegliches Band gekennzeichnet ist, das
an seinen Entladungskanten zumindest eine elektrisch leitfähige Schicht trägt. Dieses
Band kann auch aus einem biegbaren Kunststoff bestehen, der mit einer elektrisch
leitfähigen Beschichtung versehen ist, beispielsweise mit einer durch Aufdampfen
im Vakuum hergestellten Wolframschicht.
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Den bekannten Ionisatoren ist gemeinsam, daß sie in der Herstellung
kostenaufwendig sind. Bei dem aus der Druckschrift US 3 652 897 Al bekannten Ionisator
erfordert die Herstellung des Emitters mit dem Brückenverbinder einen erheblichen
Arbeitsaufwand. Zur Herstellung des Emitters wird zunächst ein Blech gestanzt oder
chemisch geätzt, muß dann die so vorbereitete Struktur zwischen zwei Kunststoffstreifen
eingelegt werden, müssen dann die Brückenabschnitte entfernt werden, muß dann der
Leiterstreifen zwischen das zweite Kunststoffstreifenpaar eingebracht werden und
muß dann die Gesamtstruktur miteinander verbunden werden, beispielsweise in einer
Formpresse. An der auf diese Weise schließlich erhaltenen Struktur hat sich als
ungünstig erwiesen, daß die Emitterspitzen aus dem Laminat hervorstehen.
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Außerdem ist die erhaltene Streifenstruktur relativ steif, was ihre
Montage am Einsatzort erschwert.
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Auch zur Herstellung des Ionisators nach der Druckschrift US 3 551
743 A1 muß zunächst ein separates Metallband hergestellt und formgebend, offensichtlich
ebenfalls durch Stanzen oder Ätzen, zum Emitter verarbeitet werden. Anschließend
müssen der Emitter und die Erdleitung an den Basisstreifen angeklebt werden. Außerdem
muß ein Kunststoffgehäuse mit relativ formsteifer Struktur hergestellt und schließlich
mit der aktiven Struktur bestückt werden.
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Dieser Gesamtvorgang erzeugt relativ hohe Produktionskosten. Außerdem
ist der so hergestellte Ionisator weitgehen ormstabil und nur schwer unterschiedlichen
Anwendungsbedingungen anzupassen.
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Auch der aus der Druckschrift US 3 968 405 A1 bekannte Typ eines Ionisators
erfordert die Herstellung zahlreicher einzelner Emitternadeln und ist daher in der
Herstellung kostenaufwendig.
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Ionisatoren bzw. Ionengeneratoren mit spitzen nadelförmigen oder drahtförmigen
Emittern weisen eine relativ starke Erosion an den Emissionsspitzen auf und haben
aus diesem Grunde Standzeiten von höchstens bis zu ungefähr fünf Jahren. Mit Drahtspitzen
als Emitter ausgestattete Ionisatoren weisen üblicherweise als Emitter dienende
Drähte mit einem Durchmesser von ungefähr 1,6 mm auf. Wenn die Emitterdrähte dieses
Durchmessers in allgemein üblicher Weise an ihren Enden mit Emissionsspitzen versehen
sind, haben diese Emissionsspitzen einen Durchmesser von üblicherweise ungefähr
0,025 mm. Die Emitter weisen also Emissionsflächen in der Größenordnung von nur
0,0005 mm2 auf. Bei elektrischer Beaufschlagung führen die an solchen Emitterspitzen
zustandekommenden elektrischen Entladungen an derart kleinen Flächen zu erheblichen
Erosionen. Bei typisch bemessenen Ionisatoren dieser Art liegt die Kapazität zwischen
dem beaufschlagten Leiter und den Emitterspitzen im Bereich von 10 pF.
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Ein weiterer Nachteil von Ionisatoren, die mit angespitzten Drahtemittern
bestückt sind, liegt darin, daß ein kritischer Mindestabstand zwischen den Emitterspitzen
und jedem beliebigen anderen Material einzuhalten ist, das in irgendeiner Weise
ionisierbar ist. Typischerweise sind die Emitterdrähte in einem Abstand von ca.
19 mm voneinander angeordnet, wobei
der wirksame Kegelöffnungswinkel
der Emission 600 beträgt. Der wirksame Emissionskegel einer Emitterspitze durchdringt
also den Emissionskegel der 19 mm entfernten benachbarten Emissionsspitze erst in
einem Abstand von rund 19 mm von der Spitze. Dieser Abstand von 19 mm ist also der
Mindestabstand, den ein Drahtemitterionisator von der Oberfläche eines zu behandelnden
Werkstücks einhalten muß, wenn der Ionisator sinnvoll und wirksam eingesetzt werden
soll. Für viele Anwendungsbereiche und Vorrichtungen, bei denen eine kompakte Bauweise
mit geringen Bauhöhen angestrebt wird, sind solche Mindestabstände nicht mehr tolerierbar.
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Neben den vorstehend beschriebenen elektrisch beaufschlagbaren Ionisatoren
zur Unterdrückung der Ansammlung elektrostatischer Ladungen auf einem Werkstoff
sind, wie bereits eingangs erwähnt, auch zahlreiche Anordnungen bekannt und im Gebrauch,
die lediglich passiv für eine Ableitung der elektrostatischen Ladungen sorgen. So
ist eine solche Anordnung beispielsweise aus der Druckschrift US 3 904 929 A1 bekannt,
bei der ein mit Ruß gefüllter Kunststoff als elektrisch leitfähiger Werkstoff auf
ein flexibles Substrat, beispielsweise ein gewebtes, gewirktes oder ungewebtes textiles
Flächenmaterial oder auf Papier aufgebracht ist. Die mit Ruß gefüllte Kunststoffolie
weist eine sägezahnartige Kante auf, die über die gradlinige Kante des Trägersubstrats
hinausragt. Die elektrisch leitfähige Folie oder Schicht wird zur Unterdrückung
der elektrostatischen Aufladung und zur Ableitung der elektrostatischen Ladung geerdet.
Strukturen dieser Art weisen zwar eine gute Flexibilität auf, vermögen aber in den
meisten Anwendungsfällen die ionenerzeugenden Vorrichtungen, also die eingangs beschriebenen
Ionisatoren, nicht zu ersetzen.
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Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Alwfgabe
zugrunde, einen lonisator der eingangs genannten Art, insbesondere zum Ionisieren
von Luft, zu schaffen, der bei großer Kapazität und einer für die industrielle Technik
geeigneten Leistungsfähigkeit mit extrem kleinen Abmessungen kostengünstig und mit
preiswerten Werkstoffen hergestellt werden kann, der bei dieser Auslegung lange
Standzeiten gewährleistet und mit vollem Wirkungsgrad in unmittelbarer Nähe des
zu ionisierenden Werkstoffs betrieben werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung einen Dünnschichtionisator
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, der erfindungsgemäß die
im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.
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Der insbesondere zum Ionisieren von Luft verwendete Dünnschichtionisator
der Erfindung besteht also aus dünnen Folien aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff,
wobei diese Folien vorzugsweise die Form von Streifen oder Bändern haben und im
Rahmen der Beschreibung und der Ansprüche kurz als Streifen" bezeichnet sind. Der
als Schichtstruktur aufgebaute Ionisator der Erfindung, der mehrere solcher Streifen
enthält, umfaßt auch solche Streifen, die in einem jeweils vorgegebenen Muster mit
einem elektrisch leitenden Werkstoff beschichtet sind. Der Dünnschichtionisator
der Erfindung ist dabei vorzugsweise aus vier solchen Isolatorstreifen, insbesondere
aus Kunststoff, aufgebaut. Ein erster dieser vier elektrisch isolierenden Kunststoffstreifen
ist dabei auf einer seiner beiden Hauptoberflächen mit einem mustermäßig aufgebrachten
elektrisch leitfähigen Werkstoff beschichtet, und zwar in der Weise, daß das Muster
als Folge voneinander getrennter, dünner, ebener und flacher zahnartiger oder zinkenartiger
Elemente (im folgenden kurz "Zahnelemente") ausgebildet ist, die sich quer zur Längsrichtung
des
Streifens erstrecken. Jedes der Zahnelemente weist einen zumindest im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt auf, das heißt also, daß auch die als Emitterflächen dienenden
stirnseitigen Endflächen dieser Zahnelemente rechteckig sind. Diese rechteckigen
Endflächen oder Emitterflächen ragen nicht über die Kante des Kunststoffstreifens
hinaus. Andererseits liegen diese Emitterflächen der Zahnelemente, also die Stirnflächen
der Zahnelemente, so dicht an der Kante des Kunststoffträgers, daß sie der umgebenden
Atmosphäre frei ausgesetzt sind. Der so mustermäßig mit einem elektrisch leitfähigen
Werkstoff beschichtete erste Isolatorstreifen ist mit einem zweiten entsprechenden
Isolatorstreifen abgedeckt bzw. mit diesem laminatartig verbunden, der beidseitig
unbeschichtet ist. Die beiden Isolatorstreifen werden mit jeweils einer ihrer Hauptoberflächen
flächig so zusammengefügt, daß die als Emitter dienende elektrisch leitfähige mustermäßige
Beschichtung des ersten Isolatorstreifens sandwichartig zwischen die beiden zusammengefügten
Isolatorstreifen eingeschlossen ist. Weiterhin wird ein dritter Isolatorstreifen
flächig mit einem vierten Isolatorstreifen verbunden bzw. mit diesem zu einem Verbund
laminiert, wobei der vierte Isolatorstreifen auf jeder seiner beiden einander gegenüberliegenden
Hauptoberflächen jeweils eine elektrische Leiterschicht oder Leiterbahn tragt, die
sich zumindest im wesentlichen axial, bezogen auf die Längsrichtung des Streifens,
erstreckt. Dabei werden der dritte und der vierte Streifen so zusammengefügt, daß
sie einen der beiden Axialleiter sandwichartig zwischen sich einschlieBen. Anschließend
werden die beiden aus jweils zwei Kunststoffstreifen bestehenden Laminatstrukturen
in der Weise zusammengefügt und miteinander verbunden, daß der auf einer der beiden
Hauptoberflächen des vierten Isolatorstreifens freiliegende Leiterstreifen der zwischen
dem ersten und dem zweiten Isolatorstreifen eingeschlossenen Emitterstruktur abgekehrt
liegt.
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Die einzelnen Streifen können in einfacher Weise durch Endver inder
zusammengefügt werden, die an den Schmalseiten dr Streifen angreifen. Diese Endverbinder
können prinzipiell beliebig zusammenfügbare Formstücke, insbesondere Rahmenelemente,
sein.
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Zur Herstellung des Ionisators wird von zwei Stück Flächenmaterial
aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, vorzugsweise in der Form von Bändern
oder Streifen, ausgegangen, die den vorgegebenen Mustern entsprechend mit elektrisch
leitenden Beschichtungen versehen werden. Dabei wird ein erster Streifen mit einer
dünnen ebenen flachen Beschichtung in Form von zinkenartigen oder zahnartigen Elementen
("Zahnelementen") auf einer seiner beiden Hauptoberflächen beschichtet, wobei diese
Zahnelemente als Emitter dienen.
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Der zweite Streifen wird auf jeder seiner beiden Hauptoberflächen
mit jeweils einer elektrisch leitfähigen Beschichtung ("Leiter") versehen, die sich
zumindest im wesentlichen in Richtung der Längsrichtung des Streifens erstrecken.
Die mustermäßigen Beschichtungen werden vorzugsweise durch flächiges Beschichten,
insbesondere also Laminieren, Aufdampfen oder Galvanisieren, und anschließendes
Ätzen unter Verwendung von Verfahren hergestellt, die an sich zur Herstellung von
Schaltkarten bekannt sind. Auch durch Drucken, insbesondere Siebdrucken, sind die
Leiterbahnen auf den Oberflächen der Isolatorstreifen herstellbar. Die beiden auf
diese Weise mit den elektrisch leitenden Bereichen beschichteten Streifen werden
durch Zwischenfügen von mindestens einem elektrisch isolierenden Streifen zum fertigen
Ionisator zusammengefügt.
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Vorzugsweise werden zur Fertigstellung des Ionisators zwei weitere
elektrisch isolierende Streifen verwendet, von denen der eine auf den mit den Emittern
beschichteten Streifen so aufgelegt oder so auf diesen laminiert wird, daß die Emitter
sandwichartig zwischen den beiden Isolatorstreifen eingeschlossen sind. Der zweite
zusätzliche unbeschichtete Isolatorstreifen
wird mit dem zweiten
elektrisch leitend beschichteten Streifen so verbunden bzw. zusammengefügt, daß
einer der beiden sich axial erstreckenden Leiter ("Axialleiter") sandwichartig zwischen
den beiden Isolatorstreifen eingeschlossen ist.
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Die so erhaltenen beiden Strukturen können dann durch Klemmen oder
nach an sich bekannten Laminiertechniken zur fertigen Struktur zusammengefügt werden.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in auseinandergezogener
perspektivischer Darstellung ein erstes Paar Isolatorstreifen, die einen Teil eines
Ausführungsbeispiels des Ionisators bilden; Fig. 2 in auseinandergezogener perspektivischer
Darstellung ein zweites Paar Isolatorstreifen, die eine zweite Teilstruktur eines
Ausführungsbeispiels des Ionisators bilden; Fig. 3 einen Schnitt nach III-III in
Fig. 1; Fig. 4 einen Schnitt nach IV-IV in Fig. 2; Fig. 5 die in den Figuren 1 und
2 gezeigte Struktur nach dem Laminieren und in auseinandergezogener Darstellung
die Elemente eines an den Schmalseiten des Ionisators angreifenden Endverbinders
in perspektivischer Darstellung; und Fig. 6 in perspektivischer Darstellung den
zusammengefügten Endverbinder mit einem Schmalseitenabschnitt des streifenförmigen
Ionisators.
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Die in der Fig. 1 gezeigte erste Teilstruktur eines Ausführungsbeispiels
des Ionisators der Erfindung besteht im weseilichen aus einem ersten planaren linearen
bandförmigen Isolatorstreifen 10, zu dem flächenparallel ein zweiter im wesentlichen
gleicher Isolatorstreifen 11 angeordnet ist. Beide Streifen bestehen aus einem Polyterephthalat,
haben eine Stärke von 0,25 mm und eine Breite von ca. 9,5 mm. Auf einer der beiden
Hauptoberflächen des Isolatorstreifens 10 ist eine Reihe von Emittern 12 aufgebracht,
von denen jeder mehrere Zahnelemente 13 aufweist, die zumindest im wesentlichen
parallel zueinander und quer zur Längsrichtung des Isolatorstreifens 10 ausgerichtet
sind. Die stirnseitigen Endflächen 14 der Zahnelemente 13 sind der umgebenden Atmosphäre
ausgesetzt. In der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise sind die planen Stirnflächen 14
der Zahnelemente 13 koplanar mit der (in der Darstellung der Figuren 1 und 3) oberen
Kantenfläche 15 des Isolatorstreifens 10.
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Auch die obere Kantenfläche 16 des Isolatorstreifens 11 ist koplanar
zu den stirnseitigen Endflächen 14 der Zahnelemente 13 und der Kantenfläche 15 des
Isolatorstreifens 10.
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Durch die zumindest im wesentlichen ebene Ausbildung der stirnseitigen
Endflächen 14 ist eine lange Standzeit des Ionisators gewährleistet. In dem hier
an Hand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel des Ionisators, das
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt, beträgt die Dicke der Emitterstruktur
12 ca. 0,036 mm und die Breite jedes einzelnen Zahnelements 13 0,79 mm. Der Flächeninhalt
der stirnseitigen Endfläche 14 beträgt 0,028 mm2.
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Typischerweise hat ein Emitter 12 insgesamt 12 Zahnelemente. Lediglich
aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung sind die Emitter 12 in den Figuren
1 und 5 mit lediglich 5 Zahnelementen 13 dargestellt. Wenn der Emitter 12 dagegen,
wie in der praktischen Ausführung vorzugsweise vorgesehen ist, jeweils 12 Zahnelemente
13 aufweist, verfügt der gesamte Emitter 12, genauer gesagt jeder der Emitterelemente
12,
insgesamt über 0,34 mm2 ionisierende Stirnfläche. Jedes der
Zahnelemente 13 jedes Emitters 12 ist einstückig mit einem allen Emitterzähnen 12
gemeinsamen, sich axial erstreckenden elektrisch leitfähigen Verbinderabschnitt
17 ausgebildet.
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Die Emitter 12 werden in an sich bekannter Weise auf den Isolatorstreifen
10 aufgebracht, vorzugsweise durch Niederschlagen einer einheitlichen Kupferschicht
auf der Oberfläche des Polyterephthalatsubstrats und anschließendes Ätzen der Kupferschicht
unter Bildung der beschriebenen Emitterstruktur.
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Der Isolatorstreifen 11 trägt keinerlei Beschichtung. Der Isolatorstreifen
11 wird in der Weise auf den Streifen 10 laminiert, daß die Reihe der Emitter 12
sandwichartig zwischen den Isolatorstreifen 10 und 11 eingeschlossen ist.
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Die Stärke der so erhaltenen Laminatstruktur aus den beiden Streifen
10 und 11 beträgt kaum mehr als 0,51 mm, da die Stärke der Emitter 12 lediglich
der Stärke der auf die Oberfläche des Streifens 10 aufgebrachten Kupferschicht entspricht,
typischerweise also im Bereich von nur 0,036 mm liegt.
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In der Fig. 2 sind ein dritter Streifen 21 und ein vierter Streifen
22 aus ebenfalls elektrisch isolierendem Werkstoff, vorzugsweise ebenfalls aus Polyterephthalat,
dargestellt.
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Der dritte Streifen 21 entspricht dem zweiten Streifen 11 und trägt
keinerlei Beschichtung. Auf einer der beiden Hauptoberflächen des vierten Streifens
22, nämlich auf einer ersten Hauptoberfläche 23 des vierten Streifens 22, ist ein
sich im wesentlichen linear und axial zum Streifen 22 erstreckender elektrischer
Leiter 24 aufgebracht. Auf der gegenüberliegenden Hauptoberfläche 25 des vierten
Streifens 22 ist ein weiterer, zumindest im wesentlichen sich linear erstreckender
und
parallel zur Längsachse, insbesondere in der Mittelachse des Streifens 22 verlaufender
Leiter 26 aufgebracht.
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Die Le r 24 und 26 werden in der gleichen Weise hergestellt wie die
Emitter 12, also durch Aufbringen einer die Oberflächen insgesamt bedeckenden Kupferschicht
und anschließendes Atzen. In der besonders aus Fig. 4 ersichtlichen Weise ist die
Breite des Leiters 24 so bemessen, daß seine Längskanten einen größeren Abstand
von den Längskanten sowohl des Streifens 22 als auch des Streifens 21 wahren. In
entsprechender Weise ist der Leiter 26 angeordnet und bemessen, und zwar dem Leiter
24 auf der gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Streifens 22 gegenüberliegend.
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Auch die beiden Streifen 21 und 22 werden unter Bildung einer flexiblen
streifenförmigen Laminatstruktur fest miteinander verbunden, und zwar in der Weise,
daß sie dabei den Leiter 24 sandwichartig einschließen. Die beiden in den Figuren
1 und 2 in auseinandergezogener Form gezeigten Laminatstrukturen werden dann in
der Weise aufeinandergelegt, daß der Leiter 26 vom Emitter 12 abgekehrt angeordnet
ist, also außen liegt. Mit anderen Worten wird der Ionisator der Erfindung also
dadurch fertiggestellt, daß die in den Figuren 3 und 4 im Querschnitt gezeigten
Strukturen in der Weise flächig zusammengeschoben werden, daß die in der Darstellung
der Figuren 3 und 4 rechte Oberfläche des Streifens 11 und die linke Oberfläche
des Streifens 21 flächig und bündig aufeinanderliegen. Für die Gesamtstruktur, also
den fertigen Ionisator insgesamt, wird damit bei einer Streifenbreite von ungefähr
9,5 mm eine Gesamtstärke von kaum mehr als 1 mm benötigt. Auf Grund der relativ
großen aktiven Oberfläche jedes Emitters 12 kann der aus den in den Figuren 1 und
2 gezeigten Strukturen hergestellte Ionisator sehr viel dichter an das zu ionisierende
Werkstück herangeführt werden als die Ionisatoren mit Drahtemittern, die einen Mindestabstand
von 19,1 mm einhalten müssen.
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Dabei sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, daß jedes
der Emitterelemente 12 vorzugsweise 12 Emitterzähne 13 aufweist und nicht nur 5
solcher Zahnelemente, wie dies der deutlicheren Darstellung halber in den Figuren
1 und 5 gezeigt ist.
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In der Fig. 5 ist in perspektivischer und in Einzelteile auseinandergezogener
Darstellung ein Endverbinder 30 zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse an den
Schmalseiten des streifenförmigen Ionisators der Erfindung dargestellt. Der Endverbinder
30 besteht aus zwei Tafeln 31 und 32 aus elektrisch isolierendem Werkstoff, die
flächig paBgenau zusammenfügbar sind. Die Tafel 31 ist an ihren Ecken mit insgesamt
vier Bohrungen 33 versehen und an einer ihrer Schmalseiten mit einer durchgehenden
Bohrung 34. Die Tafel 31 weist außerdem eine im wesentlichen rechtwinklige durchgehende
Öffnung 36 auf. Sie ist schließlich an ihrer Unterseite mit einer im wesentlichen
L-förmigen Nut 37 versehen, die in eine ihrer Seitenkanten ausläuft.
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In der unteren Tafel 32 ist eine der L-förmigen Nut 37 parallellaufende
entsprechende Nut 47 ausgebildet. Beim Zusammenfügen der Tafeln 31 und 32 ergeben
die beiden Nuten 37 und 47 einen geschlossenen Kanal. Weiterhin sind an den Ecken
der Tafel 32 Justierzapfen 43 angeordnet, die komplementär zu den Öffnungen 33 in
der Tafel 31 ausgebildet sind und beim Zusammenfügen des Endverbinders 30 in diese
eingreifen. Außerdem weist die untere Tafel 32 eine durchgehende Bohrung 44 auf,
die koaxial zur Bohrung 34 in der oberen Tafel 31 angeordnet ist. An der der durchgehenden
Bohrung 44 gegenüberliegenden Schmalseite ist in der Tafel 32 eine Ausnehmung 51
ausgebildet, die eine im wesentlichen rechteckige Form mit einwärts gerichteten
Vorsprüngen 52,53 bzw. 54,55 an den beiden einander gegenüberliegenden Langseiten
zeigt.
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Dabei liegen die Vorsprünge 52 und 54 und 53 und 55 jeweils einander
gegenüber. Die L-förmige Nut 47 steht mit einer -er offenen Stirnseiten mit der
Ausnehmung 51 in Merbindu.g.
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Die aus den beiden Isolatorstreifen 10 und 11 bestehende und in den
Figuren 1 und 3 gezeigte Laminatstruktur mit den eingeschlossenen Emittern 12 ist
an einer ihrer Schmalseiten mit einem Paar gegenüberliegender Rücksprünge oder Kerben
18 ausgebildet, die profilkomplementär zu den Vorsprüngen 53 und 55 profiliert und
zum Eingriff in diese Vorsprünge bestimmt sind. Die Haltekerben 18 sind dabei so
angeordnet, daß die aus den Streifen 10 und 11 mit den eingeschlossenen Emittern
bestehende Laminatstruktur durch die Halterung und Justierung beim Eingriff in die
Vorsprünge 53 und 55 praktisch kaum über die Vorsprünge 53 und 55 hinaus in die
Ausnehmung 51 hineinragt.
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In der Fig. 5 ist auch die aus den Isolatorstreifen 21 und 22 mit
den Leitern 24 und 26 bestehende Laminatstruktur, die in den Figuren 2 und 4 gezeigt
ist, dargestellt. Im Bereich der Schmalseite dieser streifenförmigen Laminatstruktur
sind zwei jeweils paarweise einander gegenüberliegende Einkerbungen 27 und 28 ausgebildet,
die den Vorsprüngen 53 und 55 bzw.
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52 und 54 der Ausnehmung 51 profilkomplementär und zum Eingriff in
diese Vorsprünge bestimmt sind. Die kurze Schmalseitenkante der aus den Isolatorstreifen
21 und 22 gebildeten Laminatstruktur erstreckt sich also axial weiter in den Ausschnitt
51 hinein als die Schmalkante der aus den Streifen 10 und 11 gebildeten Laminatstruktur.
In diesem Bereich ist der äußere Leiter 26 entweder vom Substrat teilweise abgeschält
oder mit einer zusätzlichen Anschlußfahne versehen, die durch die Öffnung 36 in
der Tafel 31 hindurchgreifen kann.
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Unmittelbar an der Schmalseitenkante weist die Laminatstruktur aus
den Isolatorstreifen 21 und 22 weiterhin eine durchgehende
Öffnung
29 auf, die auch durch den unterseitigen Leiter 24 hindurchgreift.
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Eine isolierte Zuleitung 60 mit einem eingeschlossenen Leiter 61 ist
in den durch die Nuten 37 und 47 gebildeten L-förmigen Kanal so eingelegt, daß der
freie Leiter 61 in die Ausnehmung 51 hineinragt und durch die Bohrung 29 in der
Weise hindurchgreift, daß ein zuverlässiger elektrischer Anschluß zum Axialleiter
24 hergestellt ist. Das andere Ende der Zuleitung 60 mit dem Leiter 61 ragt aus
dem durch die zusammengefügten Tafeln 31 und 32 gebildeten Endverbinder 30 zum Anschluß
an eine elektrische Energiequelle heraus.
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Die Tafeln 31 und 32 werden durch eine Hülse 63 miteinander verbunden
und aufeinandergezwungen, wobei sie die isolierte elektrische Zuleitung 16, das
Emitterlaminat aus den Streifen 10 und 11 und das Axialleiterlaminat aus den Streifen
21 und 22 zwischen sich einschließen. Dabei greift der abgeschälte Abschnitt des
Leiters 26 oder eine entsprechend mit diesem verbundene Anschlußfahne durch die
Öffnung 36 in der oberen Tafel 31 hindurch.
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In der Fig. 6 schließlich ist in perspektivischer Darstellung der
fertig montierte und angeschlossene Endverbinder mit einem Schmalseitenabschnitt
des Ionisators dargestellt, der aus den beiden aneinanderliegenden Laminatstrukturen
aus den Isolatorstreifen 10 und 11 sowie 21 und 22 besteht.
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Der Endabschnitt des Leiters 26 oder eine entsprechende Anschlußfahne
sind auf einen Leiterstreifen 62 aufgelötet, der auf der äußeren Hauptoberfläche
der Verbindertafel 31 aufgebracht ist. Der Leiterstreifen 32 ist über die Hülse
63 und einen entsprechenden elektrischen Anschluß, hier eine Feder 64, geerdet oder
mit Masse verbunden. An dem dem in den Figuren 5 und 6 gezeigten Ende des Ionisatorstreifens
gegenüberliegenden Ende
ist ebenfalls ein Endverbinder angebracht,
der dem in den Figuren 5 und 6 gezeigten Endverbinder 30 entspricht. An dem nicht
in den Figuren dargestellten zweiten Endverbinder fehlt lediglich die elektrische
Zuleitung 60. Der L-förmige Kanal, der aus den Nuten 37 und 47 gebildet ist, ist
bei dem gegenüberliegenden Endverbinder vorzugsweise ausgefüllt, beispielsweise
mit einem Epoxidharz.
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Der Leiter 24 ist unter Zwischenschaltung eines durch die Streifen
11 und 21 gebildeten Dielektrikums kapazitiv an die Emitter 12 angekoppelt, wobei
diese kapazitive Struktur über den Leiter 26 geerdet ist.
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Die in den Figuren 1 und 3 bzw. 2 und 4 gezeigten Laminat-Teilstrukturen
des streifenförmigen Ionisators der Erfindung können auch in anderer Weise als durch
Beschichten und Ätzen mit den gewünschten Leiterstrukturen versehen werden.
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Außerdem können Varianten des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels
auch mit mehr oder weniger als den vier Isolatorstreifen aufgebaut sein. So sind
insbesondere bei entsprechenden Herstellungsverfahren auch Ionisatoren mit nur drei
Isolatorstreifen preiswert herstellbar, bei denen die Streifen 11 und 21 durch einen
einzigen Mittelstreifen ersetzt sind. Außerdem brauchen die Axialleiter 24 und 26
nicht auf den beiden Hauptoberflächen ein und desselben Streifens 22 angeordnet
zu sein. Vielmehr kann beispielsweise der Leiter 24 auch auf der nach außen weisenden
Hauptoberfläche des Isolatorstreifens 21 aufgebracht sein. Auch können die verschiedensten
Verfahren zur Herstellung der Laminatstrukturen 10,11 bzw. 21,22 angewendet werden.
So können beispielsweise zur Herstellung der Laminatstruktur 10,11 breite Laminatstreifen
oder Laminatbänder mit eingeschlossenen Emittermustern hergestellt und anschließend
durch Längsschneiden unter Bildung der Längskanten 15 und 16 und der stirnseitigen
Endflächen 14 der Emitterzähne 13 hergestellt werden.
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Weiterhin ist es zwar ein in der Praxis angestrebtes Ziel, Ionisatoren
der genannten Art in Form langer flexibler Streifen herzustellen; es ist jedoch
offensichtlich, daß die Ionisatoren sowohl auch formstabil als auch mit anderer
Form als in Streifenform herstellbar sind. So kann der Ionisator beispielsweise
auch als Werkzeughalter oder Werkbank oder Werktisch ausgebildet sein, in dessen
Seitenkanten die aktiven Endflächen des Ionisators liegen.
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Der Ionisator der Erfindung zeichnet sich vor allem durch seine preiswerte
Herstellbarkeit aus. Vor allem auf Grund der Möglichkeit seiner Miniaturisierung
kann er auch überall dort angewendet werden, wo nur schmale Zwischenräume oder geringe
Bauhöhen verfügbar sind. Insbesondere beim Einbau in bereits erstellte Anlagen ist
kein Umbau der bestehenden Vorrichtungen erforderlich. Die hohe Flexibilität des
Ionisators ermöglicht sein Einschieben und Eindrücken auch in komplizierte Profilstrukturen
bereits bestehender Anlagen.
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Auch durch zufälliges oder unvermeidbares Anschlagen bewegter Maschinenteile
oder Werkstücke wird der weiche und flexible Ionisator der Erfindung nicht beschädigt.
Durch seine elastisch weichen Träger vermag der Ionisator Stoßeinwirkungen ohne
weiteres und schadlos aufzunehmen. Außerdem kann der Ionisator der Erfindung ohne
Einbuße an Wirkungsgrad bis praktisch unmittelbar an das zu ionisierende Werkstück
herangebracht werden. Durch seine flachen Ionisationsbereiche zeichnet er sich weiterhin
durch eine stark eingeschränkte Erosion und dadurch durch eine besonders lange Standzeit,
insbesondere der Emitterlemente, aus.
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Ein weiterer Gesichtspunkt ist, daß der Ionisator der Erfindung mit
Verfahren herstellbar ist, die im Bereich der Elektronik zum Standard der Massenfertigung
gehören. Dies ermöglicht eine besonders wirtschaftliche Herstellung des Ionisators.
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