Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren sowie deren Verwendung zur Ionisation gasförmiger Medien.

In industriellen Prozessen zur Herstellung verschiedenster Güter stellt die elektrostatische Aufladung von Oberflächen und damit häufig einhergehend die unerwünschte Anhaftung von Staubteilchen an den jeweiligen Werkstücken ein generelles Problem dar. Um dese Aufladungen zu entfernen, oder gar von vornherein zu vermeiden, sind sowohl Systeme ohne als auch mit Luftunterstützung bekannt. Zu letzterem werden unter anderem die folgenden Konzepte verschiedenster Ionisatoren im Stand der Technik benannt.

DE 10 2005 056 595 A1 offenbart einen Ionisator mit einem hohlen Gehäuse, welches unter anderem eine Hochspannungseinheit und eine Steuereinheit in sich aufnimmt. Dabei sind entlang der Längsrichtung des Gehäuses auch eine Vielzahl von Elektrodeneinheiten in Form von Nadelelektroden und ein Luftauslass zum Blasen eines Luftstroms um die Nadelelektroden in einer Reihe angeordnet. Ein Teil des hohlen Gehäuses besteht in Längsrichtung aus Kunststoff und ist in einem Kanal eines Luftdurchgangs so ausgebildet, dass eh Teil der Innenwand des Kunststoffgehäuses als Wand dieses Kanals dient. Der Luftdurchgang steht dabei mit dem Luftauslass in Verbindung.

Die KR 10 02008035228A beschreibt einen stabförmigen Ionisator. Dieser Ionisator weist einen Stab, Entladungselektroden, Erdungselektroden, Hochspannungserzeugungseinheiten und Steuerungen sowie Düsen auf. Die Düsen sind dabei parallel zum Stab angeordnet, um Luft mit einem vorbestimmten Druck unter einem definierten Ausstoßwinkel in Richtung eines zu entladenen Objekts auszustoßen. Dabei können die Düsen durch die Entladungselektrode elektrisch geladen werden. Somit werden die Düsen und Elektroden derart verwendet, dass jede Düse eine eigene Steuerung hat und die in der Düse durch die Elektrode ionisierte Luft ausbläst um eine Stabilisierung des lonengleichgewichts zu ermöglichen.

Die WO 2006/016738 A1 beschreibt eine Anordnung zur Beseitigung von statischer Elektrizität. Dazu wird gepulste AC-Hochspannung angewendet, welche im Spannungsverlauf vom Typ eines Rechteck-Impulses ausgebildet ist. Der offenbarte elektrostatische Eliminator umfasst eine Entladungselektrode, die eine Koronaentladung erzeugt; eine Erdungselektrode; eine Hochspannungseinheit, die eine AC-lmpuls-Hochspannung erzeugt und einen Controller, welcher die Frequenz und Tastverhältnis der AC-lmpuls-Hochspannung steuert. Die Elektrode ist in je eine Düse integriert, die die Ionen durch Druckluft aus der Düse ausbläst. Der Frequenzbereich der angelegten Hochspannung ist von 1 Hz auf bis zu 10 kHz begrenzt. Das eingestellte Tastverhältnis wird auf einen Bereich von 40% bis zu 60 %festgelegt. Der beschriebene elektrostatische Eliminator kann durch die freie Steuerung eines die Frequenz und Tastverhältnis der angelegten Spannung das Maß der Entladungswirkuig anpassen.

Die DE 103 20 805 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Bearbeitung von zylindrischen, zumindestens eine elektrisch leitende Ader aufweisenden Substraten, wie Drähten, Kabeln o. dgl., mit einem Prozessraum, der eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung für das insbesondere kontinuierlich relativ zu der Vorrichtung bewegte Substrat aufweist, wobei durch Anlegen einer Spannung an wenigstens eine dem Prozessraum zugeordnete, fest an der Vorrichtung angeordnete Elektrode und eine Gegenelektrode in dem Prozessraum ein Plasma zündbar ist und wobei die angelegte Spannung eine Wechselspannung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine elektrisch leitende Ader selbst die Gegenelektrode bildet, dass zwischen Elektrode und der zumindest einen elektrisch leitenden Ader eine dielektrische Barriere ausgebildet ist, die vom Substrat selbst gebildet ist und dass das zündbare Plasma ein Atmosphärendruck-Niedertemperaturplasma ist.

Die DE 102014 117 746 A1 beschreibt eine Druckluft-Aufbereitungskammer zur Verbesserung der Strömungseigenschaften von Druckluft oder Druckgasgemischen im Lackierprozess umfassend, ein Gehäuse zur Bildung eines Hohlraums, mindestens eine Lufteintrittsöffnung sowie mindestens eine Luftaustrittsöffnung, wobei die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung derart angeordnet sind, dass der Hohlraum von der Druckluft oder dem Druckgasgemisch durchströmbar, vorzugsweise in einer Längsrichtung durchströmbar ist, mindestens eine innerhalb des Hohlraums angeordnete Elektrode, mindestens eine Hochspannungsquelle zur Versorgung der Elektrode mit Hochspannung, wobei mindestens eine Isolationslage innerhalb des Hohlraums an einer Innenfläche eines Außenmantels des Gehäuses angeordnet ist und im Inneren des Hohlraums zwischen der Elektrode und einer Gegenelektrode ein elektromagnetisches Feld, vorzugsweise ein inhomogenes elektromagnetisches Feldoder ein teilweise inhomogenes elektromagnetisches Feld, mit einer aktiven Zone zur Durchströmung mit aufzubereitender Druckluft erzeugbar ist.

Weiterhin offenbart die DE 10 2012 004 270 A1 eine Vorrichtung zur Behandlung eines Gasstromes, insbesondere eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine, mit mindestens einem von dem Gasstrom radial durchströmbaren Radialraum, der sich im Wesentlichen radial von einem Zentralbereich zu einem äußeren Sammelraum erstreckt, wobei der Radialraum von einer ersten und einer zweiten etwa scheibenförmigen Wand begrenzt wird und wobei aus der ersten Wand eine Vielzahl von in den Radialraum gerichteten Elektroden hervorsteht. Dabei verlaufen die erste und zweite scheibenförmige Wand bevorzugt im Wesentlichen parallel. Die erste scheibenförmige Wand ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet mit darin befestigten elektrisch leitfähigen Elektroden, die untereinander durch in oder an dem elektrisch isolierenden Material verlaufende elektrische Leiter elektrisch verbunden sind. Zwei oder mehr parallel verlaufende Radialräume können axial aufeinander folgend um den Zentralbereich angeordnet sein.

US 6,744,617 B2 offenbart eine Entladeelektrodenleiste in einem Gehäuse. In diesem Gehäuse sind in seinem unteren Bereich eine Lufteinheit und Entladungselektrodenbaugruppen sowie in seinem oberen Bereich eine Hochspannungseinheit und eine Steuereinheit angeordnet. Das Gehäuse besteht dabei aus links- und rechtsgeteilten teilbaren Gehäuseteilen, die lösbar aneinander angeordnet sind.

In US 2009/0135538 A1 wird ein Ionisator beschrieben, bei welchem mit einem piezoelektrischen Transformator, der aus einem ferroelektrischen Element gebildet ist, beim Anlegen einer Wechselspannung an einen primären Abschnitt dieses Transformators Hochspannung in einem sekundären Abschnitt des Transformators erzeugt wird. Durch geeignet angeordnete Masseelektroden an den oberen und unteren Oberflächen des sekundären Abschnitts des piezoelektrischen Transformators läuft über eine dielektrische Folie zur Isolierung eine dielektrische Barriereentladung um die Masseelektroden herum ab. Dadurch werden positive und negative Ionen in einem Luftstrom erzeugt, welcher anschließend aus einer Luftdüse hin um zu einem zu neutralisierenden Objekt ausgeblasen wird.

JP 2001085190 A beschreibt einen Ionisator, der eine stabile Koronaentladung erzeugt. Dazu verstärkt dieser Ionisator ein Ansteuersignal mit Hilfe eines piezoelektrischen Transformators. Das zu verstärkende Ansteuersignal entspricht dabei der Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektrischen T ransformators.

In EP 1 241 755 A2 wird eine lonenerzeugungsvorrichtung offenbart. In dieser wird ein elektrisches Feld zur Erzeugung von Ionen zwischen einer Elektrodennadel und einer Gegenelektrodenplatte aufgebaut und aufrechterhalten. Dadurch wird je ein Oberflächenentladungspfad A, der durch eine Luftentladungsöffnung verläuft und den kürzesten Abstand zwischen der Elektrodennadel und der Gegenelektrodenplatte hat, sowie ein Oberflächenentladungspfad B, der nicht durch die Luftentladungsöffnung verläuft, erzeugt. Die Abstände der Oberflächenentladungswege A und B werden durch bauliche Maßnahmen variiert.

Bisherige Systeme weisen nachteilige Bauformen in Bezug auf das erzeugte lonengleichgewicht und auf die räumlich homogene Bereitstellung von Ionen in Bezug auf das zu entladende Bauteil auf. So sind Systeme mit einem lonengleichgewicht, welches geeignet ist, elektrostatische Spannungen bis in den Bereich deutlich unter +/-50 V gegenüber Erdpotential abzubauen, viel zu groß. Solche Systeme weisen häufig einzelne Elektrodeneinheiten kombiniertmit jeweils einer Blasdüse auf. Die resultierenden verschiedenen Geometrien sind somit nicht ausreichend kompakt. Der relativ große Abstand dieser Elektroden-/Blasdüseneinheiten führt außerdem zu einer räumlich inhomogenen Ausbringung der Ionen, was häufig zu streifenartigen Entladungen auf den Bauteilen führt. Im Gegensatz dazu erreichen kleinere Systeme ohne Luftunterstützung zum Ausblasen der Ionen das geforderte lonengleichgewicht nicht, da das physikalisch bedingte Ungleichgewicht zwischen positiver und negativer Coronaentladung verbunden mit der unvermeidlichen teilweisen Rekombination erzeugter Ladungsträger zu einem sehr schwer zu kontrollierenden lonengleichgewicht und daraus resultierend zu signifikant höheren Restladungen als die oben genannten +/-50 V führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine angepasste Bauart vorzuschlagen.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Haupanspruchs sowie durch die Merkmale der unabhängigen Nebenansprüche. Bevorzugte Ausführungen sind Gegenstand der jeweils rückbezogenen Unteransprüche.

Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung zur Ionisation gasförmiger Medien einen Einspeisekanal mit einer Gaszuführung, einen Verteilkanal mit mindestens einem Gasaustritt und mindestens eine lonisierungseinheit auf. Die mindestens eine lonisierungseinheit ist dabei mit einer Elektrode versehen und als Verbindungskanal vom Einspeisekanal zum Verteilkanal ausgeführt. Die Elektrode ist dabei dazu eingerichtet, das vom Einspeisekanal zum Verteilkanal durch die lonisierungseinheit strömende Gas zu ionisieren. Gekennzeichnet ist die Vorrichtung dadurch, dass das Gas die Elektrode umströmt und der mindestens eine Gasaustritt als eine oder mehrere Düsen oder eine Mehrzahl von Öffnungen ausgeführt ist.

Im Sinne dieser Schrift dient eine lonisierungseinheit der Erzeugung von Ionen innerhalb eines gasförmigen Mediums. Insbesondere und ohne darauf beschränkt zu sein, erzeugen lonisierungseinheiten die Ionen mittels hoher elektrischer Felddichten. In anderen Formen von lonisationseinheiten können UV-Lichtquellen, Glühemissionsquellen oder auch radioaktive Quellen enthalten sein lonisierungseinheiten die auf dem Prinzip der Feldionisation und der Feldemission beruhen benötigen naturgemäß mindestens zwei Elektroden zur Ausbildung der erforderlichen starken elektrischen Felder. Oft weist dabei mindestens eine Elektrode eine filigrane Geometrie - beispielsweise in Form von Nadeln - auf, um ein Bündeln der elektrischen Feldlinien und der damit verbundenen starken Inhomogenität des elektrischen Feldes die notwendige hohe Feldstärke lokal herbeizuführen. Zugehörige Gegenelektroden sind dabei zumeist flächig ausgelegt. Beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, können Gegenelektroden zylindrisch um eine Nadelelektrode angeordnet werden und dabei bei geringen Abständen ein direkter Stromfluss in Form eines Durchschlages oder einer Funkenstrecke, der durch die gebildeten Ladungsträger hervorgerufen werden kann, durch den Einsatz elektrisch Isolierender Materialien unterbunden werden.

Im Sinne der vorliegenden Schrift weisen Düsen und Öffnungen nicht notwendigerweise einen kreisrunden Querschnitt auf. Vielmehr können Düsen und Öffnungen beispielsweise und ohne darauf beschränkt zu sein als Schlitze, Bohrungen oder Ausfräsungen beliebiger Geometrie ausgebildet sein.

Die Lösung der Aufgabe umfasst ein Verfahren zur teilweisen Ionisation eines gasförmigen Mediums mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

• Anlegen einer Hochspannung zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode,

• Einspeisen eines gasförmigen Mediums in den Einspeisekanal mit einem Betriebsdruck oberhalb des umgebenden Druckes,

• Einleiten des gasförmigen Mediums in die lonisationseinheit durch den Gaseinlass, Vorbeiführen des gasförmigen Mediums an der Elektrode sowie Ausleiten des gasförmigen Mediums aus der lonisationseinheit durch den Gasauslass in den Verteilkanal sowie

• Ausblasen des gasförmigen Mediums aus dem Verteilkanal durch mindestens eine Öffnung oder Düse.

Im Sinne dieser Erfindung ist der Betriebsdruck der Druck, welcher notwendig ist, um eine Strömung des gasförmigen Mediums vom Einspeisekanal durch die lonisierungseinheit bis hin zum Ausblasen zu ermöglichen. Erreicht wird dies durch ein Druckgefälle, wobei der Einspeisekanal mit einem höheren Druck beaufschlagt wird als der Verteilkanal und die Druckverhältnisse innerhalb des Verteilkanals oberhalb des umgebenden Druckes liegen.

Im Sinne dieser Schrift wird unter einer mindestens teilweisen Ionisation eines gasförmigen Mediums verstanden, dass nicht alle der vorliegenden Gasteilchen als Atome oder neutrale Moleküle vorliegen.

Eine vollständige Ionisation des gasförmigen Mediums ist hierbei nichtGegenstand, da sich somit aufgrund steigender elektrischer Leitfähigkeit ein zerstörerischer Stromfluss zwischen lonisierungseinheit und der entsprechenden Gegenelektrode einstellen würde. Naturgemäß ist eine vollständige Ionisation unter normalen atmosphärischen Bedingungen - ca. 1013 hPa Luftdruck, relative Luftfeuchte bei ca. 40 % und Umgebungstemperatur von ca. 20 °C - auf Grund der Rekombination nicht möglich. So etwas erreicht man nur in Plasmen.

Insofern ist die teilweise Ionisation ein nicht zu ändernder Umstand.

In Ausführungsformen der Erfindung ist das gasförmige Medium Luft, gereinigte Luft, Stickstoff, Argon, Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff oder einer Mischung davon.

Vorteilhaft können so industriell und kommerziell verfügbare Gase oder vorkorfektionierte Gasgemische zum Einsatz kommen. Dadurch lässt sich vorteilhaft eine Prognose über den zu erwartenden lonisierungsgrad erstellen. Des Weiteren ist in Ausführungsformen der Erfindung ein zusätzlicher Bypass derart angeordnet, dass das gasförmige Medium teilweise an der lonisationseinheit vorbei geleitet werden kann. Somit wird vorteilhaft die Möglichkeit geschaffen, dem ionenhaltigen Medium nach Umströmen der Elektrode Anteile des gasförmigen Mediums ohne Ionen beizumischen und so eine erhöhte Blaswirkung zu erreichen. Damit ist es vorteilhaft ermöglicht, die zu erzielende Entladungs- und Reinigungswirkung individuell anzupassen.

In Ausführungsformen der Erfindung sind die Öffnungen oder Düsen definiert auf der Oberfläche des Verteilkanals angeordnet. Die Definition der Anordnung wird dabei bevorzugt durch die Parametrisierung mindestens einer eindimensionalen Kurve im dreidimensionalen Raum gegeben, auf welcher die Mittelpunkte der Öffnungen oder Düsen angeordnet werden.

Ausgehend von einem Druckgefälle, vom Einlass in den Verteilkanal bis hin zum Gasauslass, kann eine Vorzugsrichtung definiert werden. Entlang einer so definierten Vorzugsrichtung weist die Parametrisierung der Öffnungs- oder Düsenmittelpunkte Anteile verschieden von Null auf. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Auswahl von Positionen der Öffnungen oder Düsen, welche strömungstechnisch optimiert berechnet vorliegen. Derartige Parameter oder Parametrisierungen lassen sich einfacher in Fertigungsanlagen implementieren und den Fertigungsprozess an dieser Stelle automatisiert ablaufen. Somit wird mit einem Höchstmaß an Individualisierung eine gleichzeitig wirtschaftlich effiziente Fertigung ermöglicht. Beispiele der eindimensionalen Kurve sind im einfachste Fall Geraden oder Kreisbögen.

In Ausführungsformen der Erfindung ist das elektrisch isolierende Material der lonisationseinheit aus Kunststoff, Glas, Keramik oder Kunstharz gefertigt. Dies ist vorteilhaft, da somit auf den unvermeidlichen Erosionsprozess durch die auftreffenden Ionen Enfluss genommen werden kann. Da bei Koronaentladungen unvermeidlicher Weise auch Ozon entsteht, das Materialien durch seine oxidative Wirkung verändern kann, können vorteilhaft Materialien gewählt werden, die widerstandsfähig gegen diese oxidative Wirkung sind. Falls es im wirtschaftlichen Interesse liegt, kann somit entweder ein Material mit hohem Verschleiß genutzt werden, welches in der Erstanschaffung deutlich günstiger ist. Im Gegenzug können bei Anlagen, welche auf einen wartungsfreien Dauerbetrieb ausgelegt sind, bevorzugt geeignete Keramiken verbaut werden. Generell bietet eine hohe Auswahl möglicher elektrisch isolierender Materialien einen Vorteil in der Fertigung, da somit auch verschiedenste Geometrien eingesetzt werden können.

In Ausführungsformen der Erfindung verläuft der Einspeisekanal in einer Einspeiseebene; der Verteilkanal verläuft in einer Verteilebene. Dabei sind diese beiden Ebenen im Wesentlichen parallel zueinander. Somit werden beliebig geformte Einspeisekanäle und analog geformte Verteilkanäle berücksichtigt, wobei die derartig geformten Einspeise- und Verteilkanäle parallel zueinander verlaufen. Beispielhaft, ohne darauf beschränkt zu sein, werden im einfachsten Fall zwei identische Rohrstücke verwendet. Die Länge der verwendeten Rohrstücke übersteigt dabei ihren eigenen Durchmesser um ein Vielfaches und beide Rohrstücke verlaufen in ihrer Anordnung und Ausrichtung weitestgehend parallel. In einem weiteren Beispiel ohne Beschränkung werden Einspeisekanal und Verteilkanal kreisringförmig ausgestaltet. Dabei kann die Ausgestaltung derart erfolgen, dass die Einspeiseebene und die Verteilebene - unter Verwendung einer abstrakteren Ebenendefinition - konzentrisch erfolgen. Dabei werden die Ebenen als Mantelflächen konzentrischer Zylinder verstanden. Dies ist vorteilhaft, da somit eine Anpassung der Vorrichtung auf die Geometrie der zu reinigenden oder zu entladenen Gegenstände vorgenommen werden kann. Somit wird ein vorteilhaftes Umströmen der Gegenstände erzielt und die Flächenwirkung des Reinigungsmediums optimiert. In Ausführungsformen der Erfindung wird die Hochspannung als wechselnde Hochspannung ausgeführt. Dabei werden Scheitelwerte der Spannungsbeträge von 1 kV bis zu 50 kV erreicht. Bevorzugt werden hier Scheitelwerte der Spannungsbeträge 1,5 kV bis 40 kV, insbesondere bevorzugt von 2 kV bis 35 kV eingestellt. Dies ist vorteilhaft, da somit der gute Kompromiss aus Bauform und lonisierungsgrad verstärkt werden kann.

In Ausführungsformen der Erfindung wird die nötige Hochspannung zur Ausbildung der erforderlichen elektrischen Felder durch in der Vorrichtung integrierte Hochspannungsquellen realisiert, die durch eine von außen eingespeiste Niederspannung betrieben werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Kompaktheit der Vorrichtung aus.

Als vorteilhaft für ein sehr gutes lonengleichgewicht und damit verbunden eine Minimierung der Restladung auf dem zu entladenden Objekt erweist sich, wenn der Verteilkanal von einem geerdeten parallel verlaufenden elektrischen Leiter mindestens partiell umgeben ist. Dieser elektrische Leiter ist dabei beispielsweise, und ohne darauf beschränkt zu sein, als metallische Folienbahn oder metallisches Blech ausgebildet.

In Ausführungsformen der Erfindung werden Maßnahmen zur Steuerung und/oder Regelung der Hochspannung für die lonisierungseinheit innerhalb der Vorrichtung ausgeführt. Dazu zählen auch, ohne darauf beschränkt zu sein, Überwachungseinrichtungen zur Überwachung der Hochspannung und des lonisierungsgrades des gasförmigen Mediums.

In Ausführungsformen der Erfindung ist der Betriebsdruck des gasförmigen Mediums zwischen 50 mbar / 50 hPa und 20 bar / 2 MPa eingestellt. Dies ist vorteilhaft, da mit diesem Druckbereich die erforderlichen Strömungsbedingungen erreicht werden können. In gasförmige Medien mit Drücken unterhalb von 50 mbar / 50 hPa finden zunehmend statistische Stoßprozesse als Transportphänomen statt. Diese Prozesse eigenen sich mit sinkendem Druck immer weniger zur Ausbildung einer kontinuierlichen Strömung und einem daraus folgenden lonentransport. Im Druckbereich oberhalb von 20 bar bzw. 2 MPa haben Gasteilchen, insbesondere die erzeugten Ionen, eine deutlich reduzierte mittlere freie Weglänge, was zu einer erhöhten Rekombination führt. Des Weiteren ist der vorteilhafte Druckbereich mit handelsüblichen Maßnahmen handhabbar, was wirtschaftliche Vorteile bei Bau und Versorgung mit sich bringt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur mindestens teilweisen Ionisation eines gasförmigen Mediums. Dabei ist auch eine kaskadierte Vorrichtung aus einem Einspeisekanal und mehreren Verteilkanälen mit jeweils mindestens einer lonisierungseinheit denkbar. Dies ist vorteilhaft, um somit unter Beibehaltung der erfindungsgemäß optimierten Bauform eines einzelnen Ionisators selbst komplexesten und größer dimensionierten Gegenständen eine optimale Entladungswirkung zukommen zu lassen.

Zur Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen

Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche zu kombinieren.

Der Gegenstand der Erfindung wird im Folgenden anhand von nicht einschränkenden Figuren und Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

In Figur 1 ist schematisch der Ausschnitt eines Schnittbildes einer linearen Kanalanordnung mit verbindender lonisationseinheit zu sehen. Die Schnittebene ist dabei derart gewählt, dass eine der ebenenspannenden Achsen der Längsachse der Nadelelektrode (102) innerhalb der lonisationseinheit entspricht und eine zweite Achse der Längsachse der Kanalanordnung entspricht. Das weiteren ist die etwaige Strömungsrichtung eines gasförmigen Mediums - beispielsweise Luft - durch die lonisationseinheit eingezeichnet. Die Luft strömt entlang des Einspeisekanals (101). Ein Teil des Luftstromes gelangt dabei in die lonisationseinheit. Dieser Teil bildet eine Strömung (103) um die Nadelelektrode (102) aus. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde die elektrische Beschaltung zwischen Nadelelektrode (102) und Gegenelektrode (106) nicht eingezeichnet. Die lonisationseinheit weist jedoch ein Gehäuse aus einem elektrisch isolierendem Material (105) auf. Die strömende Luft verlässt - sofern die erfindungsgemäßen elektrischen Spannungen beschältet sind - nach ihrer teilweisen Ionisation die lonisationseinheit durch die vorgesehenen Öffnungen in den Verteilkanal (104). In den Verteilkanal (104) sind Düsenöffungen (107) eingebracht durch diese die teilionisierte Luft aus der Vorrichtung entweicht.

In Figur 2 werden schematisch zwei Teilabbildungen von lonisationseinheiten dargestellt. Die Teilabbildungen zeigen dabei jeweils eine Schnittdarstellung ohne und mit Bypass. Die Schnittebene wird dabei durch eine Zylinderachse, welche entlang der Nadelelektrode (106) verläuft, und der Radialachse, welche entlang eines gedachten Einspeisekanals verläuft, aufgespannt. Die linke Teilabbildung zeigt die lonisationseinheit ohne Bypass. Es sind somit nur Lufteinlass (202) und der zugehörige Auslass (203) eingetragen. Die rechte Teilabbildung zeigt die lonisationseinheit mit Lufteinlass (202), dem zugehörigen Auslass (203) und dem Bypass (201). In Figur 3 wird schematisch der Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die Schnittebene wird durch die Längsrichtung der Vorrichtung sowie durch die Längsrichtung der lonisierungseinheit aufgespannt. Im Inneren der Vorrichtung ist unterhalb des Einspeisekanals ein separierter Bereich angedeutet. In diesem ist eine Hochspannungsversorgung (301) angeordnet, welche elektrisch leitend mit der der Nadelelektrode der lonisierungseinheit (304) und der Gegenelektrode verbunden ist. Die Versorgung dieser Hochspannungseinheit wird über den Niederspannungs-Anschluss (302) realisiert. Dieser Niederspannungs-Anschluss ist in der Figur unterhalb des Einlass' des Einspeisekanals (303) angeordnet. Das gasförmige Medium strömt somit durch den Einlass (303) entlang des Einspeisekanals, wird anschließend - nach einer der Möglichkeiten analog zu Figur 2 - durch die lonisationseinheit (304) geleitet und mindestens teilweise Ionisiert. Im Anschluss daran trägt der Massenstrom der Luft die Ionen aus der lonisationseinheit in den Verteilkanal (104). Von dort aus strömt das Luft-Ionen-Gemisch aus den Düsenöffnungen (107).

In Figur 4 wird beispielhaft und schematisch der Längsschnitt einer Kaskade aus zwei linearen Anordnungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung - analog zu Figur 3 - gezeigt. Die Schnittebene verläuft dabei wie in Figur 3. Zu erkennen ist dabei, dass der Verteilkanal eine gasdichte Trennung (401) aufweist, welche beabsichtigt ist, um eine ungewollte Beeinflussung in Bezug auf Luftströmungen und lonengleichgewicht innerhalb der einzelnen Abschnitte zu verhindern. Des Weiteren ist zu erkennen, dass jeder der beiden Abschnitte durch den gleichen Einspeisekanal mit Luft versorgt wird, jedoch jeder Abschnitt eine eigene HV-Versorgung (301) und eine eigene lonisationseinheit (304) aufweist.

In Figur 5 ist schematisch eine Außenansicht der in Figur 3 präsentierten linearen Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu sehen. Die Außenansicht ist in einer Isometrischen Ansicht gezeigt, wobei die Düsenöffnungen (107) nach oben gerichtet sind. Des Weiteren sind zur besseren Einordnung der Einlass des Einspeisekanals (303) und der Anschluss für die Spannungsversorgung (302) an der dem Betrachter abgewandten Seite eingezeichnet.

In Figur 6 ist schematisch die Außendarstellung einer runden geometrischen Ausführung dargestellt. Dabei ist der innere Aufbau analog zu dem in Figur 3 und 4 gezeigten. Einspeisekanal (101) und Verteilkanal (104) haben beide die gleiche kreisringförmige Grundfläche. Die beiden Grundflächen sind dabei in Ihrer Draufsicht deckungsgleich angeordnet, sodass die Radialsymmetrischen Kanäle übereinander angeordnet sind. Die Düsenöffnungen (107) sind hier in einer Grundflächenebene des Verteilkanals angeordnet. Der Einlass des Einspeisekanals (303) ist nach unten gerichtet. In Figur 7 ist schematisch die Außendarstellung einer runden geometrischen Ausführung dargestellt. Der innere Aufbau analog zu dem in Figur 3 und 4 gezeigten. Die Düsenöffnungen (107) sind dabei in konsequenter weise auf der konzentrischen Mantelinnenfläche des Verteilkanals entlang einer umlaufenden Bahnkurve angeordnet. Der Einlass des Einspeisekanals (303) ist - analog zu Figur 6 - nach unten gerichtet.

In einem Ausführungsbeispiel werden Einspeisekanal (101) und Verteilkanal (104) analog zu der in Figur 3 beschriebenen Vorrichtung angeordnet. Die maximale Länge beträgt dabei 300 mm. Die Breite der Vorrichtung ist 20 mm und die maximale Höhe beträgt 35 mm. Die Außenhülle ist aus Kunststoff gefertigt und analog zu der in Figur 5 gezeigten Vorrichtung angeordnet. Die Düsenöffungen (107) sind dabei als 28 kreisrunde Bohrungen in der Außenhülle entlang deren zentralen Längsachse ausgeführt und haben jeweils einen Durchmesser von 1 mm und einen Abstand von 10 mm zueinander. Der Einlass des Einspeisekanals (303) ist als steckbarer Druckluftanschluss ausgeführt. Im Betrieb wird so Druckluft in mit einem Betriebsdruckzwischen 0,2 bar - bzw. 200 hPa und 6,0 bar - bzw. 0,6 MPa beaufschlagt. Über den elektrischen Steckverbinder (302) wird die im inneren der Vorrichtung angeordnete Hochspannungseinheit (301) mit Niederspannung versorgt und gesteuert. Somit werden an der lonisierungseinheit (302) Spannungen von bis zu 3 kV eingestellt. Die Hochspannung wird dabei durch einen piezoelektrischen Transformator mit einer Frequenz von 70 kHz erzeugt. Mit dieser Spannung und dem eingestellten Betriebsdruck stellt sich ein über die Düsenöffnungen (107) gefächerter Strom zumindest teilweise Ionisierter Luft mit gutem lonengleichgewicht zwischen + 35 V und - 35 V ein.

Bezugszeichen

101 Einspeisekanal

102 Nadelelektrode

103 Strömung

104 Verteilkanal

105 Gehäuse aus einem elektrisch isolierendem Material

106 Gegenelektrode

107 Düsenöffung

201 Bypass

202 Lufteinlass

203 Auslass

301 Hochspannungsversorgung

302 Anschluss für Spannungsversorgung und elektrische Steuerung

303 Einlass des Einspeisekanals

304 lonisierungseinheit

401 gasdichte Trennung