DE3640966A1

DE3640966A1 - Method of producing a corona electrode

Info

Publication number: DE3640966A1
Application number: DE19863640966
Authority: DE
Inventors: Klaus Kalwar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-29
Filing date: 1986-11-29
Publication date: 1988-06-09
Also published as: JPS63143775A

Abstract

A corona electrode provided as a whole with the reference symbol (4) comprises a core (5) and a dielectric (6). The core (5) may be made, for example, of mouldable graphite. The dielectric (6) is applied to the core (5) in the form of a thin coating of non-oxidic ceramic, for example of silicon nitride, boron nitride, aluminium nitride or the like. This makes possible, on the one hand, very far-reaching freedom in the shaping of the corona electrode (4) and ensures, on the other hand, a high wear resistance and a high efficiency. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung einer Koronaelektrode, wobei auf einen zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Kern eine dielektrische Beschichtung aufgebracht wird.The present invention relates to a method for manufacturing position of a corona electrode, with at least one partially electrically conductive core a dielectric Coating is applied.

Es ist bekannt, daß die Adhäsion an Materialoberflächen durch Beaufschlagung mit einer Koronaentladung verbessert werden kann bzw. diese bei unpolaren Materialien überhaupt erst geschaffen werden kann.It is known that adhesion to material surfaces improved by applying a corona discharge can be or this at all with non-polar materials can only be created.

Um eine derartige Oberflächenbehandlung mittels Koronaent ladung durchführen zu können, bedarf es einerseits einer elektrischen Energiequelle in Form eines mit Wechsel spannung arbeitenden, hochfrequenten Hochspannungsgene rators und einer davon gespeisten Koronaelektrode, die mit einem Dielektrikum versehen ist und an der die gewün schte Koronaentladung bei Betrieb des Generators entsteht.For such a surface treatment using a coronaent On the one hand, being able to carry out the charge requires one electrical energy source in the form of a with change voltage-working, high-frequency high-voltage genes rators and one of the corona electrodes, which is provided with a dielectric and on which the desired Corona discharge occurs when the generator is operating.

Bei der Durchführung derartiger Oberflächenbehandlungen ist nach dem bislang bekannten Stand der Technik das Dielek trikum, welches für eine gleichmäßige Koronaausbildung von Bedeutung ist, eine Schwachstelle.When performing such surface treatments the Dielek according to the previously known state of the art trikum, which for an even corona formation important is a vulnerability.

Die bei der Oberflächenbehandlung angewandte Koronaent ladung belastet das Dielektrikum im Dauerbetrieb, bedingt durch die Produktionsverfahren. Es hat sich gezeigt, daß je nach Dielektrikumsart ein zeitlich unterschiedlicher Verschleiß eintritt, der sich in jedem Falle aber uner wünscht rasch einstellt.The coronaent used in surface treatment Charge loads the dielectric in continuous operation, conditionally through the production process. It has been shown that depending on the type of dielectric, a different time Wear occurs, which in any case is not wishes hires quickly.

Als Ursachen hierfür sind folgende Faktoren anzusehen:The reasons for this are the following:

Aufgrund möglicher Porosität des Dielektrikums einerseits und aufgrund der Forderung nach kurzschlußsicherer Ausbil dung des Dielektrikums andererseits hat man bislang das Di elektrikum mit relativ großer Dicke ausgeführt, wodurch sich der Wirkungsgrad der Koronaelektroden erheblich ver schlechtert. Die damit verbundene Folge ist eine ungünstige, elektrische Korona-Wirkleistungsumsetzung pro Flächenein heit, verbunden mit geringen, erzielbaren Adhäsionswerten des behandelten Materials.Due to possible porosity of the dielectric on the one hand and due to the demand for short-circuit proof training On the other hand, the dielectric has hitherto been called Di Electrical performed with a relatively large thickness, whereby the efficiency of the corona electrodes ver worsened. The consequence is an unfavorable, electrical corona active power conversion per area unit, combined with low, achievable adhesion values of the treated material.

Dieses Manko ist nun nur mit großen Generatorleistungen und großen Gerätedimensionen auszugleichen, dies wiederum führt zu größeren Wärmeentwicklungen an den Koronaelektroden und entsprechendem Verschleiß.This shortcoming is now only with large generator outputs and balance large device dimensions, which in turn leads to greater heat development at the corona electrodes and corresponding wear.

Insgesamt verursachen der Verschleiß wie auch der schlechte Wirkungsgrad bei der Oberflächenbehandlung durch Koronaent ladung beträchtliche Kosten und Qualitätseinbrüche bei dem behandelten Material.Overall, wear and tear cause bad Efficiency in surface treatment with corona charge considerable cost and drop in quality at the treated material.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Koronaelektrode zu entwickeln, nach dem es möglich ist, Koronaelektroden mit geringer Verschleißanfälligkeit und hohem Wirkungsgrad zu fertigen. The present invention is based on the object a method of manufacturing a corona electrode develop after which it is possible to use corona electrodes low susceptibility to wear and high efficiency manufacture.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf den Kern eine Beschichtung aus überwiegend nichtoxy dischem Material aufgebracht wird.This object is achieved in that a coating of predominantly nonoxy on the core the material is applied.

Durch das Aufbringen einer derartigen Beschichtung wird es möglich, das Dielektrikum insgesamt dünn zu halten, gleichzeitig ergibt sich aber eine unporöse und dichte Beschichtung des Kernes, so daß selbst bei sehr dünnen Schichten und Punkt-Dauerbelastung mit einer hochfre quenten Hochspannung über mehrere Stunden eine durch schlagsichere lsolation möglich ist, wie einschlägige Versuche gezeigt haben. Die dielektrischen Eigenschaften der Beschichtung ändern sich bei Veränderung von Tempe ratur und Frequenz nicht wesentlich.By applying such a coating it is possible to keep the dielectric thin overall, at the same time, however, there is a non-porous and dense Coating the core so that even with very thin ones Layers and permanent point load with a highly fre high voltage over several hours Impact-proof insulation is possible, like relevant Have shown attempts. The dielectric properties the coating changes when Tempe changes rature and frequency not essential.

Bei nach dem Verfahren hergestellten Koronaelektroden wurde ferner beobachtet, daß die sogenannte Korona zündspannung erheblich geringer ist, womit auch der erreichte, bessere Wirkungsgrad erklärbar ist.In the case of corona electrodes produced using the method it was also observed that the so-called corona ignition voltage is significantly lower, which also means achieved, better efficiency can be explained.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß ein formbares und gut wärmeleitfähiges Kernmaterial verwendet wird, welches nahezu den gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie das für die Beschichtung verwandte Material be sitzt.A useful development of the invention The process is that it is malleable and good thermally conductive core material is used, which almost the same thermal expansion coefficient like the material used for the coating sits.

Eine Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß die Beschichtung mit einer Mindestdichte von 95% der theo retischen Dichte aufgebracht wird.A further development of the method is that the Coating with a minimum density of 95% of theo retic density is applied.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche. Further features of the invention are the subject of further Subclaims.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird der Erfindungsge danke noch einmal ausführlich erläutert.Based on the accompanying drawings, the invention is thanks again explained in detail.

Im einzelnen zeigen:In detail show:

Fig. 1 einen Hochspannungsgenerator für den Betrieb einer Koronaelektrode, Fig. 1 a high voltage generator for the operation of a corona electrode,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Koronaelektrode, Fig. 2 shows a section through a corona electrode,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Koronaelek trode in perspektivischer Darstellung, Fig. 3 shows another embodiment of a Koronaelek trode in a perspective view;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Koronaelektrode nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, Fig. 4 shows a section through a corona electrode according to a further embodiment,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Koronaelek trode. Fig. 5 shows an embodiment of another Koronaelek trode.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Hochspannungs generator bezeichnet, der bei Betrieb über seine Anschlüsse 2 und 3 eine hochfrequente Hochspannung an eine in den Fig. 2 bis 5 dargestellte Koronaelektrode abgeben kann.In Fig. 1, the reference numeral 1 designates a high-voltage generator which, during operation, can deliver a high-frequency high voltage to a corona electrode shown in FIGS . 2 to 5 via its connections 2 and 3 .

Die in Fig. 2 dargestellte Koronaelektrode ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 4 versehen.The corona electrode shown in FIG. 2 is provided overall with the reference number 4 .

Diese Koronaelektrode 4 besteht aus einem Kern 5 sowie einem Dielektrikum 6 in Form einer Beschichtung des Kernes 5.This corona electrode 4 consists of a core 5 and a dielectric 6 in the form of a coating of the core 5 .

Der Kern 5 besteht vorzugsweise aus einem formbaren Kern material, welches gut wärmeleitfähig ist und den nahezu gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie das Mate rial der Beschichtung aufweist. Vorzugsweise besteht der Kern 5 aus Graphit. The core 5 is preferably made of a moldable core material which has good thermal conductivity and has almost the same coefficient of thermal expansion as the material of the coating. The core 5 preferably consists of graphite.

Das Dielektrikum 6 besteht überwiegend aus nichtoxydischem Material, bevorzugt aus einem keramischen Material wie Bornitrid, Siliziumnitrid oder Aluminiumnitrid, ebenso ist ein Gemisch der vorgenannten Materialien denkbar. Es ist allerdings auch ein Gemisch aus keramischen Materialien aus nichtoxydischen und oxydischen Anteilen denkbar.The dielectric 6 consists predominantly of non-oxide material, preferably of a ceramic material such as boron nitride, silicon nitride or aluminum nitride, and a mixture of the aforementioned materials is also conceivable. However, a mixture of ceramic materials made of non-oxidic and oxidic components is also conceivable.

Die Beschichtung des Kernes 5 erfolgt vorzugsweise mit einer Mindestdichte von 95% der theoretischen Dichte.The core 5 is preferably coated with a minimum density of 95% of the theoretical density.

Der Kern 5 kann sowohl im PVD-Verfahren (Physical-Vapour- Disposition) wie auch im CVD-Verfahren (Chemical-Vapour- Disposition) beschichtet werden.The core 5 can be coated both in the PVD process (physical vapor disposition) and in the CVD process (chemical vapor disposition).

Ebenso ist es denkbar, die Beschichtung des Kernes 5 im Sinterverfahren oder durch chemisches Reaktionssintern durchzuführen.It is also conceivable to carry out the coating of the core 5 in the sintering process or by chemical reaction sintering.

Es kommt auch eine Beschichtung des Kernes 5 nach dem Plasma-Spritzverfahren in Frage.Coating of the core 5 by the plasma spraying method is also possible.

Sofern für die Beschichtung ausschließlich Bornitrid ver wendet wird ist es vorteilhaft, Bornitrid in hexagonaler, anisotropischer Form zu verwenden.If only boron nitride ver it is advantageous to use boron nitride in hexagonal, to use anisotropic form.

Die Verwendung eines Kernmateriales, welches einerseits gut wärmeleitfähig ist und andererseits nahezu zu dem gleichen Temperaturausdehnungskoeffizient wie das für die Beschichtung verwendete Material besitzt, bietet den Vor teil, daß keine Dilaminationen in den Materialgrenzschich ten erfolgen. Somit wird eine elektrisch durchschlagsichere Koronaelektrode geschaffen. The use of a core material, which on the one hand is good thermal conductivity and on the other hand almost to that same coefficient of thermal expansion as that for the Coating used material offers the advantage part that no dilulations in the material boundary layer ten. This makes it electrically breakdown-proof Corona electrode created.

Die Verwendung von Mischkeramik zur Beschichtung ermöglicht die Herstellung preiswerter Koronaelektroden in hoher Qualität.The use of mixed ceramics for coating enables the production of inexpensive corona electrodes in high Quality.

Das Dielektrikum 6 der Koronaelektrode 4 besteht insgesamt aus einer relativ dünnen Schicht aus den oben erwähnten Materialien.The dielectric 6 of the corona electrode 4 consists overall of a relatively thin layer made of the materials mentioned above.

Bei anliegender Hochspannung an den Anschlüssen 7 der Koronaelektrode 4 sowie 8 einer als Walze ausgebildeten Gegenelektrode 9 entsteht zwischen der Koronaelektrode 4 und der Gegenelektrode 9 eine elektrische Koronaent ladung 10.When high voltage is present at the connections 7 of the corona electrode 4 and 8 of a counter electrode 9 designed as a roller, an electrical corona charge 10 is formed between the corona electrode 4 and the counter electrode 9 .

Fig. 2 zeigt deutlich, daß die Koronaelektrode 4 an der Stelle für die elektrische Kontaktkabel nicht mit einem Dielektrikum 6 versehen ist, so daß die Möglichkeit be steht, mehrere, derart ausgestalteter Koronaelektroden 4 kurzschlußsicher zusammenfügen zu können. Fig. 2 clearly shows that the corona electrode 4 is not provided with a dielectric 6 at the point for the electrical contact cable, so that there is the possibility of being able to assemble several, so designed, short-circuit proof corona electrodes 4 .

Fig. 3 macht deutlich, daß durch eine dünne Beschichtung des Elektrodenkernes 5 mit dem schon erwähnten Dielektri kum 6 die Möglichkeit besteht, die Entladungsstege 11 äußerst scharfkantig und somit wirkungsgraderhöhend ausbilden zu können. Die Koronaentladung 10 erfolgt hier gegen eine an Masse liegende Metallplatte 12. Fig. 3 makes it clear that by a thin coating of the electrode core 5 with the already mentioned dielectric 6 there is the possibility of being able to form the discharge webs 11 extremely sharp-edged and thus increasing efficiency. The corona discharge 10 takes place here against a metal plate 12 which is connected to ground.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Kern 5 der Koronaelektrode 4 mit einer in Richtung seiner Längsachse verlaufenden Kühlbohrung 13 versehen, deren Leibung wieder um mit einem Dielektrikum 6 beschichtet ist.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the core 5 of the corona electrode 4 is provided with a cooling bore 13 running in the direction of its longitudinal axis, the reveal of which is again coated with a dielectric 6 .

Die in Fig. 4 dargestellte Koronaelektrode 4 weist einen Hohlkern 5 auf, der in seinem lnneren vollständig und äußerlich teilweise mit einem Dielektrikum 6 beschichtet ist.The corona electrode 4 shown in Fig. 4 has a hollow core 5 which is partially coated in its interior completely and externally with a dielectric 6.

Eine Entlüftung dieser Koronaelektrode 4 ist in der gleichen Richtung möglich, in der sich die Koronaentladung 10 einstellt. Die Entlüftungsrichtung ist durch den Pfeil A in Fig. 4 gekennzeichnet.This corona electrode 4 can be vented in the same direction in which the corona discharge 10 occurs. The venting direction is indicated by arrow A in FIG. 4.

Eine nur teilweise Aufbringung des Dielektrikums 6 im äußeren Bereich der Koronaelektröde ermöglicht es, im nichtbeschichteten Bereich beispielsweise ein Gewinde 14 an der Koronaelektrode 4 anzubringen.Only a partial application of the dielectric 6 in the outer area of the corona electrode makes it possible, for example, to attach a thread 14 to the corona electrode 4 in the non-coated area.

In Fig. 5 ist eine Koronaelektrode 4 dargestellt, bei der ein innenliegender Elektrodenspalt, um 90° abgewinkelt, mit einem wiederum dünnen Dielektrikum 6 beschichtet ist. In diesem Elektrodenspalt kann z. B. ein Metalldraht 15 einer Koronaentladung 10 ausgesetzt werden.In Fig. 5, a corona electrode 4 is shown in which angled an internal electrode gap 90 ° turn with a thin dielectric is coated. 6 In this electrode gap z. B. a metal wire 15 may be exposed to a corona discharge 10 .

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Koronaelektrode, wobei auf einen zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Kern eine dielektrische Beschichtung aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kern (5) eine Beschichtung aus überwiegend nichtoxydischem Material aufgebracht wird.1. A method for producing a corona electrode, a dielectric coating being applied to an at least partially electrically conductive core, characterized in that a coating of predominantly non-oxidic material is applied to the core ( 5 ).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines formbaren und gut wärmleitfähigen Kernmateriales, welches den nahezu gleichen Tempera turausdehnungskoeffizienten wie das für die Beschich tung verwendete Material besitzt.2. The method according to claim 1, characterized by the Use a malleable and good heat conductive Core material, which has almost the same tempera expansion coefficients like that for coating tion used material.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beschichtung mit einer Mindest dichte von 95% der theoretischen Dichte auf den Kern (5) aufgebracht wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the coating is applied to the core ( 5 ) with a minimum density of 95% of the theoretical density.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Beschichtung des Kernes (5) im CVD-Verfahren (Chemical-Vapour-Disposition).4. The method according to one or more of the preceding claims, characterized by the coating of the core ( 5 ) in the CVD process (chemical vapor disposition).

5. Verfähren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Beschichtung des Kernes (5) im PVD-Verfahren (Physical-Vapour-Disposition). 5. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized by the coating of the core ( 5 ) in the PVD process (physical vapor disposition).

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Beschichtung des Kernes (5) durch Sintern oder chemisches Reaktionssintern.6. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized by the coating of the core ( 5 ) by sintering or chemical reaction sintering.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Beschichtung des Kernes (5) nach dem Plasma-Spritzverfahren.7. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized by the coating of the core ( 5 ) by the plasma spraying process.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet, durch die Verwendung von keramischen Materialien wie Bornitrid, Siliziumnitrid oder Alu miniumnitrid zur Beschichtung des Kernes (5).8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized by the use of ceramic materials such as boron nitride, silicon nitride or aluminum nitride for coating the core ( 5 ).

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung von kera mischen Materialmischungen aus Bornitrid, Siliziumni trid oder Aluminiumnitrid zur Beschichtung des Kernes (5).9. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized by the use of ceramic mixtures of boron nitride, silicon nitride or aluminum nitride for coating the core ( 5 ).

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung von kera mischen Materialmischungen aus nichtoxydischen und oxydischen Anteilen zur Beschichtung des Kernes (5).10. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized by the use of ceramic material mixtures of non-oxidic and oxidic components for coating the core ( 5 ).

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch die Verwendung von Bornitrid in hexagonaler, anisotropischer Form zur Beschichtung des Kernes (5).11. The method according to one or more of claims 8 to 10, characterized by the use of boron nitride in hexagonal, anisotropic form for coating the core ( 5 ).