本發(fā)明涉及一種電源單元，特別是用于滅菌設(shè)備的電源單元，涉及一種滅菌設(shè)備，特別是用于包裝材料的滅菌設(shè)備，和涉及一種電絕緣電源單元的方法，特別是用于滅菌設(shè)備的電源單元。

背景技術(shù)：

電子束照射已被認為是用于滅菌目的的、一直是傳統(tǒng)技術(shù)平臺的含有過氧化氫的濕法化學(xué)法的有前途的替代方式。電子束照射提供例如包裝材料的足夠的滅菌，消除在例如包裝機器內(nèi)的濕法化學(xué)法的負面后果。在這種情況下，電源單元是必要的，以提供用于操作一或多個電子束發(fā)射器的高電壓。然而，產(chǎn)生高電壓涉及在電源單元的殼體內(nèi)造成電暈和電弧的問題。然而用于電源單元的殼體的已知的絕緣技術(shù)太重或需要太多的原料和供應(yīng)。在這種情況下，由于電源單元通常布置在可移動的機構(gòu)上，所以特別是電源單元的重量必須考慮。

因此，存在提供電源單元(特別是用于滅菌設(shè)備的電源單元)、滅菌設(shè)備(特別是用于包裝材料的滅菌設(shè)備)和電絕緣電源單元的方法(特別是用于滅菌設(shè)備的方法)的愿望，其與最佳電絕緣性能結(jié)合維持低重量和高性價比。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源單元，通過根據(jù)權(quán)利要求12所述的滅菌設(shè)備和根據(jù)權(quán)利要求13所述的電絕緣電源單元的方法，以滿足所述愿望。本發(fā)明優(yōu)選實施方式的其他優(yōu)點和特征在從屬權(quán)利要求中限定。

根據(jù)本發(fā)明，一種電源單元，特別是用于滅菌設(shè)備的電源單元，包括：殼體、電氣系統(tǒng)和電絕緣系統(tǒng)，其中所述電絕緣系統(tǒng)包括至少一個絕緣屏蔽件，其中該電氣系統(tǒng)位于殼體內(nèi)，并且其中所述電氣系統(tǒng)在操作期間具有分區(qū)，所述分區(qū)具有不同的電壓分布，其中所述殼體包括多個區(qū)域，并且其中至少一個區(qū)域包括至少一個絕緣屏蔽件，其特征在于，那些區(qū)域包括至少一個絕緣屏蔽件，其中所述區(qū)域到所述電氣系統(tǒng)的分區(qū)的距離小于最小距離，所述分區(qū)的電壓分布超過第一電壓閾值。

在另一個實施方式中，提供了一種用于提供高輸出電壓的電源單元。所述電源單元包括位于所述電源單元的殼體內(nèi)的電氣系統(tǒng)。所述電氣系統(tǒng)被分成幾個區(qū)域。每個區(qū)域被分配一個電壓分布值，表示位于所述區(qū)域的組件的工作電壓。這幾個區(qū)域的第一區(qū)域包括至少一個絕緣屏蔽件，其中所述第一區(qū)域到這幾個區(qū)域的第二區(qū)域的距離低于預(yù)指定的距離，所述第二區(qū)域的電壓分布值超過第一電壓閾值。

在本發(fā)明的一個實施方式中，所述至少一個絕緣屏蔽件可至少部分地位于所述第一和第二區(qū)域之間。

電源單元可連接地或分別連接到一個電子束發(fā)射器或多個(例如2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12和更多)電子束發(fā)射器。電源單元與至少一個電子束發(fā)射器的組合被稱為滅菌設(shè)備。一般地，該連接是形式連接和/或壓入配合連接。

電子束發(fā)射器包括用于沿路徑發(fā)射電荷載體(諸如電子)的電子發(fā)生器，該電子發(fā)生器通常封裝在密封的真空室內(nèi)。真空室設(shè)置有電子出射窗。此外，該電子發(fā)生器包括陰極殼體和燈絲。在使用時，通過加熱燈絲產(chǎn)生電子束。當電流被設(shè)置通過燈絲，燈絲的電阻導(dǎo)致燈絲被加熱到大約2.000℃的溫度。此加熱導(dǎo)致燈絲發(fā)射電子云。電子通過陰極殼體和電子出射窗之間的高電勢差朝向電子出射窗加速。接著，電子通過電子出射窗，并繼續(xù)朝向目標區(qū)域，例如必須被滅菌的包裝材料的一部分。所述高電位差由連接所述陰極殼體和燈絲到提供所述高電位的電源單元，同時連接真空室到接地電位而產(chǎn)生。兩個電勢之間的差給出加速電子的電壓。也可以說，所述電壓由電源單元提供。根據(jù)一個或多個實施方式，所述電壓在約80至150kV的范圍內(nèi)。然而，更高或更低的值也是可能的。

如前所述的電子束發(fā)射器可用于包裝材料、食品、生物或醫(yī)療設(shè)備等的滅菌。就包裝材料的內(nèi)容物而言沒有限制，它可包括基于卷材的材料、紙盒坯，任何種類或者甚至玻璃或塑料瓶的預(yù)制件。內(nèi)容物可以是液體或固體。就滅菌裝置或電子束發(fā)射器本身的使用而言也分別沒有限制。因此，電子束發(fā)射器或滅菌裝置，分別可用于例如包裝材料(諸如包裝容器)的內(nèi)部或外部滅菌。

電源單元和電子束發(fā)射器之間的電連接是由電源單元的高壓輸出連接器提供。高壓輸出連接器提供在殼體內(nèi)的分別到電氣系統(tǒng)或電氣系統(tǒng)中的至少一個部分的連接。

在另一個實施方式中，如果電源單元以及特別是電源單元和發(fā)射器之間包括所有導(dǎo)線和連接的的連接都被適當?shù)孛芊?，且所述電源單元的?nèi)部充滿絕緣氣體，則特定的高電壓輸出連接器可以被省略。為了進一步改善電介質(zhì)強度，應(yīng)該在用于供應(yīng)發(fā)射器和在高壓下操作的任何電纜與所述殼體之間保持約20至50mm范圍內(nèi)(尤其是大于30mm)的足夠的空間。氣密密封位于所述發(fā)射器和所述殼體之間，以在發(fā)射器和加壓殼體內(nèi)維持真空。

一般來說，電氣系統(tǒng)適于產(chǎn)生用于操作一個或多個電子束發(fā)射器的高電壓。然而，如果產(chǎn)生高電壓，則電絕緣是一個問題。特別是，電暈應(yīng)該避免。

電暈放電是由圍繞電激勵的導(dǎo)體的介質(zhì)的電離作用引起的放電。當導(dǎo)體周圍的強度(電場的電位梯度)足夠高以形成導(dǎo)電區(qū)域，但并不足以高到導(dǎo)致對附近物體的電擊穿或電弧作用，會發(fā)生放電。然而，在本發(fā)明上下文中，也必須避免電弧或電弧放電，因為它們會損壞滅菌設(shè)備和所有連接的部件。此外，特別是用滅菌裝置或電源單元工作的人，相應(yīng)地，必須得到充分的保護。因此，該殼體包括絕緣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個絕緣屏蔽件。

在這種情況下，必須考慮到電氣系統(tǒng)可包括多個電組件。這些組件可在不同的電壓下、不同的電壓時，或以其他方式利用不同的電壓進行操作。例如，一些電氣組件或至少部分電氣組件適于具有不同的電壓或電壓電平(不同電勢的電平)，這意味著它們是例如用不同的電壓操作或意味著它們逐步或連續(xù)不斷地產(chǎn)生不同的電壓?？梢宰R別在某個電壓電平下操作的某些組件。往往這些組件位于電氣系統(tǒng)的特定區(qū)域。換言之，電氣系統(tǒng)可以被劃分成區(qū)域，其中，電壓值可被分配給那些區(qū)域中的每一個區(qū)域。

不言而喻，低電壓(例如電壓低于300伏)通常不會引起像電暈和電弧之類的上述問題。因此，電力系統(tǒng)的這些區(qū)域不必被額外電絕緣。因此，提供了第一電壓閾值，其能夠設(shè)置下限值，一旦超過它，則絕緣可能變得必要。如果對于給定的區(qū)域，超過第一電壓閾值，則所述區(qū)域在殼體內(nèi)的位置必須被考慮到。如果所述區(qū)域和位于殼體內(nèi)的另一個區(qū)域之間的距離超過某一最小值，則電暈和電弧放電將可能不會發(fā)生。

因此，必須檢查超過至少第一電壓閾值的區(qū)域是否位于到殼體內(nèi)的其他區(qū)域的最小距離內(nèi)。如果是這種情況，則那些其他區(qū)域應(yīng)包括絕緣屏蔽件，以防止電暈或電弧的產(chǎn)生?？商娲?，絕緣屏蔽件可布置在超過第一電壓閾值的區(qū)域和其他區(qū)域之間。

在一個實施方式中，殼體包括所述多個區(qū)域。換句話說，殼體被限定或分成多個區(qū)域。只是從理論上進行這樣的劃分或限定。因此，不存在對區(qū)域的形式或大小的尺寸限制。它們可以是無限小。一般地，它們應(yīng)足夠小，以使外殼的分配或分區(qū)足夠精細，但也足夠大，以在實際上可行的。具體地說，它們應(yīng)具有足夠的尺寸以放置絕緣屏蔽件和所述區(qū)域之內(nèi)的組件。一般地，這些區(qū)域可以由位于所述區(qū)域中的組件限定，由此，這些組件在相同或相似的電壓下運行。

根據(jù)一個實施方式，不同的區(qū)域或殼體的部分，即位于到超過(至少)第一電壓閾值的電氣系統(tǒng)的一個分區(qū)或電氣系統(tǒng)的多個分區(qū)的最小距離內(nèi)，包括所述絕緣屏蔽件或至少一個絕緣屏蔽件。這意味著只有那些需要絕緣屏蔽件殼體的部分或區(qū)域設(shè)置有絕緣屏蔽件。不言而喻，上述特征使電源單元的成本和重量顯著降低。

便利地，所述殼體包括至少一個壁，其中所述至少一個絕緣屏蔽件被設(shè)置在所述至少一個壁上和/或設(shè)置在所述至少一個壁中。因此，該壁或所述至少一個壁由多個區(qū)域限定或劃分。壁是多個區(qū)域或被劃分成相應(yīng)的(多個)區(qū)域，或該(多個)區(qū)域包括壁。一般來說，這些區(qū)域包括在殼體內(nèi)部連接到所述殼體的組件或部件以及壁的至少(多個)部分。

根據(jù)一個或多個實施方式，壁可以包括金屬，例如，鋁、銅或鋼。假如使用具有良好導(dǎo)熱性的材料，則該壁可具有冷卻效果。該壁也可以由包含不同材料(如塑料、金屬、纖維強化材料等)的復(fù)合材料制成。根據(jù)一或多個實施方式，殼體由焊接的不銹鋼制成，其中所述殼體的頂端是方便可移動地用合適的O型圈連接并密封的。

可替代地或另外地，可以使用液體墊片。絕緣氣體可在殼體內(nèi)使用，以進一步提高絕緣效果并降低電暈或電弧的產(chǎn)生。在密封殼體內(nèi)的絕緣氣體(如氮氣或二氧化碳)即使加壓也不會泄漏。在另一個實施方式中，電氣系統(tǒng)的一些部件可由絕緣層覆蓋。所有這些措施，單獨采取或組合使用，減少或甚至防止了不希望的電暈或電弧的產(chǎn)生。

殼體的可拆卸頂端或通常的可拆卸部件使得維護方便。該至少一個絕緣屏蔽件可以在壁內(nèi)一體成型，或/和它可以分別被連接或布置在壁上，尤其在該壁的內(nèi)表面。特別地，如果該絕緣屏蔽件只是附著該壁的內(nèi)側(cè)或內(nèi)部，則不需要固定安裝。相反，形式封閉連接已經(jīng)足夠了。在實施方式中，絕緣屏蔽件也可以通過形式連接和壓入配合連接被連接到所述壁，例如通過合適的連接元件，比如螺絲釘、螺栓等等。通常，可更換的安裝屏蔽件是非常有利和舒適的，因為絕緣系統(tǒng)可以很容易地適應(yīng)不同的電壓閾值，即使事后或之后也如此。

根據(jù)一個或多個實施方式，殼體包括至少一個插入件，其中，所述至少一個絕緣屏蔽件被設(shè)置在所述至少一個插入件上和/或設(shè)置在所述至少一個插入件中。

根據(jù)一個或多個實施方式，所述至少一個插入件由優(yōu)選適于提供電絕緣性能的絕緣材料構(gòu)成。具有的優(yōu)點是，由該絕緣屏蔽件提供的絕緣效果可以提高。所述插入件的材料可以是例如塑料，特別是提供高擊穿電壓的聚合物。根據(jù)實施方式，材料可以包括以下材料中的至少一種：聚乙烯、環(huán)氧樹脂、玻璃、聚丙烯、氯丁橡膠、聚四氟乙烯或其他聚合物、以上這些的組合。

絕緣材料的介電強度是純材料可以在理想條件下承受而不被擊穿的最大的電場，即，不會經(jīng)歷其自身絕緣性能的故障。材料的理論電介質(zhì)強度是散裝材料的固有性質(zhì)，并且取決于材料的結(jié)構(gòu)或供給電場的電極。固有的介電強度是用理想的實驗室條件下的純材料測量。在擊穿時，電場釋放束縛電子。如果所施加的電場足夠高，來自背景輻射的自由電子可能加速到可與在一個被稱為崩塌擊穿的過程中的中性物品或分子的碰撞中釋放額外的電子的速度。擊穿發(fā)生得相當突然，導(dǎo)致導(dǎo)電路徑的形成和材料的破壞性放電。對于固體材料，擊穿現(xiàn)象會大大降低(或甚至破壞)它的絕緣性能。

方便地，插入件分別是一個板或包括多個板。這些板或這些插入板被布置和/或連接到壁，特別是布置和/或連接到殼體的壁的內(nèi)表面。換句話說，插入件也是殼體的一部分，因此，該插入件也由多個區(qū)域劃分或限定。換言之，這些區(qū)域包括(多個)插入件或插入件包括多個區(qū)域。分別形成可交換的所述插入件或多個插入件是非常有利的，其可以簡化電源單元的維護。

根據(jù)一或多個實施方式，至少一個絕緣屏蔽件由絕緣膜形成，特別是聚乙烯膜，其中至少一個絕緣屏蔽件通過絕緣膜中的至少一個層形成。該材料可以是與上述的相同的材料。一般地，絕緣屏蔽件的材料應(yīng)提供高介電強度。

根據(jù)一個或多個實施方式，用于插入件和/或絕緣屏蔽件的材料的介電強度位于約15～180MV/m的范圍內(nèi)。例如，對于聚乙烯的介電強度位于約17至22MV/m的范圍內(nèi)。擊穿發(fā)生處的場強度取決于電介質(zhì)(絕緣體)各自的幾何形狀和施加電場的電極，以及施加電場的增加的速度。因為介電材料通常含有微小缺陷，實際的介電強度將是理想的、無影響材料的固有電介質(zhì)強度的一部分。因此，作為上面提到的聚乙烯膜的膜，趨于顯示出比相同材料的較大樣品更高的介電強度。因此，在待絕緣的組件上使用絕緣膜可大大增加上述的電介質(zhì)強度的值。

根據(jù)優(yōu)選的實施方式，絕緣膜具有約0.5至1毫米的厚度，特別優(yōu)選約0.7至0.9毫米或約0.8毫米。有利的是，絕緣膜通過縱向軋制工藝制造，該工藝最大程度地減少了材料的(提到過)的缺陷。因此，該絕緣膜在內(nèi)部具有最小量的氣泡。在軋制過程中，大部分氣泡破裂并且氣體污染物移出所述膜的外面或?qū)馀莘至殉煞浅Ｐ〉臍馀?。然而，由于在電源單元的工作過程中提供的電場，小氣泡不會在絕緣薄膜內(nèi)長大。絕緣膜的另一大優(yōu)點是其優(yōu)異的柔韌性，特別是用于安裝目的。根據(jù)一個或多個實施方式，絕緣膜的四到五個層被用于30-50kV的絕緣屏蔽件。對于80-100kV的絕緣屏蔽件，使用絕緣膜的約六至八個層。

根據(jù)另一實施方式，被分配給殼體內(nèi)的區(qū)域的電壓分布超過不同的電壓閾值。因此，設(shè)置在殼體內(nèi)的絕緣屏蔽件或系統(tǒng)根據(jù)不同的電壓閾值提供不同的絕緣水平。

因此，根據(jù)一個或多個實施方式，限定多于一個的電壓閾值。比所述第一電壓閾值高的第二電壓閾值可被分配給殼體內(nèi)的第二區(qū)域。具有高介電強度的附加絕緣屏蔽件被提供以使第二區(qū)域與第一區(qū)域(所述第一閾值被分配給該區(qū)域)或任何其他區(qū)域絕緣。第一區(qū)域可通過第一絕緣屏蔽件轉(zhuǎn)而與任何其它區(qū)域絕緣，其中第一絕緣屏蔽件包括比第二絕緣屏蔽件低的介電強度。

根據(jù)一個或多個實施方式，電源單元的側(cè)壁，特別是第一腔室的側(cè)壁，是用30至50kV的絕緣屏蔽件絕緣的。電氣系統(tǒng)的部件被布置在所述第一腔室。殼體的下部表示為第二腔室，特別是連接到例如電子束發(fā)射器的殼體的那部分，其額外地用80至100kV絕緣屏蔽件絕緣。這意味著，第一電壓閾值位于約30至50kV的范圍內(nèi)，其中所述第二電壓閾值位于約80至100kV的范圍內(nèi)。

根據(jù)一個或多個實施方式，絕緣水平可通過多個絕緣屏蔽件和/或多層絕緣膜調(diào)整。因此，一個絕緣屏蔽件的介電強度可以例如通過增加形成絕緣屏蔽件的層的數(shù)量或通過改變絕緣屏蔽件的材料而增加。換句話說，可以使用具有更高的介電強度的材料。然而，同樣的，絕緣屏蔽件本身的數(shù)量可以在不使用具有更高的介電強度的材料的情況下增加。這意味著，例如，第一絕緣屏蔽件可設(shè)置在插入件中，其中所述插入件附連到所述壁，并且其中在所述插入件和所述壁之間是另一個絕緣屏蔽件等。

根據(jù)一個或多個實施方式，多個層沿軸纏繞。它們可基本上垂直于軸線纏繞或螺旋地纏繞。有利的是，多個絕緣屏蔽件被設(shè)置為基本上垂直于所述軸線。

根據(jù)一個或多個實施方式，該絕緣系統(tǒng)包括絕緣帽，其中，所述絕緣帽適于隔離至少所述電氣系統(tǒng)超過第二電壓閾值的區(qū)域。絕緣帽也可描述為插入件，但它的形狀優(yōu)選像一個帽子，因為絕緣帽特別適于電絕緣電源單元的高壓輸出連接器和電壓倍增器的最后階段。根據(jù)一個或多個實施方式，絕緣帽的材料包括聚乙烯。順便提及，如已在上下文中提及的關(guān)于插入件的相同的特征和優(yōu)點適用于絕緣帽，反之亦然。如果絕緣帽被形成和/或建造為可交換的，這是一個很大的優(yōu)勢。

根據(jù)一個或多個實施方式，至少一個絕緣屏蔽件被設(shè)置在絕緣帽上和/或在絕緣帽中。絕緣帽可與壁直接接觸?？商娲兀诒诤徒^緣帽之間可布置有至少一個插入件。一般地，絕緣帽是殼體的一部分，并因此它也由多個區(qū)域或部分劃分和/或限定。絕緣帽包括區(qū)域或相應(yīng)地區(qū)域包括絕緣帽。

根據(jù)優(yōu)選實施方式，電動系統(tǒng)包括至少一個電壓倍增器，其中所述至少一個電壓倍增器位于具有分配的電壓值的區(qū)域，該電壓值超過至少第一電壓閾值。

根據(jù)一個或多個實施方式，殼體填充有絕緣介質(zhì)，特別是絕緣氣體，如氮氣、二氧化碳、鹵素?？商娲?，殼體是密封的并抽空，由此在殼體中創(chuàng)建和存在真空。

氮氣是適于防止或快速平息放電的介電氣體，因為它包括低化學(xué)活性并且不會引起電子部件的腐蝕。與使用例如絕緣油相反，使用絕緣氣體(例如氮氣)的優(yōu)點，是在于氣體不會泄漏出來，并且不會，例如，損害或污染必須被滅菌的材料。另一大優(yōu)點是與液體絕緣材料(例如油)的密度相反的氣體的低密度。如已經(jīng)提到的，滅菌裝置一般設(shè)置在轉(zhuǎn)盤或類似物。這些轉(zhuǎn)盤移動速度非?？觳⑶依绫仨氁惶嵘鹊?。因此滅菌裝置的重量應(yīng)最小化。這個重量減少可以有利地通過絕緣氣體(如氮氣)的使用來實現(xiàn)。為提高絕緣氣體的絕緣性能，根據(jù)一個或多個實施方式，絕緣氣體被干燥和/或加壓。所述壓強優(yōu)選在高于正常大氣壓強約2至4巴的范圍內(nèi)，特別是在高于正常大氣壓強約2.5巴的范圍內(nèi)。術(shù)語“被干燥”是指從絕緣氣體中除去任何人工濕度，并且該殼體內(nèi)的其余濕度非常低。

根據(jù)本發(fā)明，提供滅菌設(shè)備，特別是用于包裝材料的滅菌設(shè)備，其中所述滅菌裝置包括至少一個電子束發(fā)射器和電源單元，其中所述電源單元包括殼體、電氣系統(tǒng)和電絕緣系統(tǒng)，其中所述電絕緣系統(tǒng)包含至少一個絕緣屏蔽件，其中該電氣系統(tǒng)位于所述殼體內(nèi)，并且其中所述電氣系統(tǒng)在工作過程中具有分區(qū)，所述分區(qū)具有不同的電壓分布，其中所述殼體包括多個區(qū)域，并且其中至少一個區(qū)域包括所述至少一個絕緣屏蔽件，其特征在于，那些區(qū)域包括至少一個絕緣屏蔽件，所述那些區(qū)域到所述電氣系統(tǒng)的分區(qū)的距離小于最小距離，所述分區(qū)的電壓分布超過第一電壓閾值。

根據(jù)本發(fā)明，提供了電絕緣電源單元(特別是用于滅菌裝置的電源單元)的方法，其中所述電源單元包括殼體和殼體內(nèi)的電氣系統(tǒng)，并且其中所述電氣系統(tǒng)包括具有不同工作電壓電平的組件。殼體被分成多個區(qū)域。該方法包括檢查位于區(qū)域內(nèi)的部件的工作電壓是否超過第一電壓閾值。如果是這樣的情況，則所述區(qū)域到另一個具有不同工作電壓的組件的區(qū)域的距離被測量。那些其他區(qū)域設(shè)置有至少一個絕緣屏蔽件，這些區(qū)域到所述電氣系統(tǒng)的所述區(qū)域的距離小于最小距離，所述區(qū)域的工作電壓電平超過第一電壓閾值。

根據(jù)本發(fā)明的電源單元的特征和優(yōu)點適用于根據(jù)本發(fā)明的滅菌設(shè)備，也適用于根據(jù)本發(fā)明的電絕緣電源單元的方法，反之亦然。

本發(fā)明的另外的方面和特征參考附圖在下面的本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的描述中示出。相應(yīng)實施方式的單個特征或特性明確地被允許在本發(fā)明的范圍內(nèi)組合。

附圖說明

圖1：示出了形象化本發(fā)明的想法的原理圖；

圖2：示出了本發(fā)明的想法的另一原理圖；

圖3：從側(cè)面示出了電源單元的一個實施方式的原理圖；

圖4a：示出了圖3中所示的電源單元的優(yōu)選實施方式的頂視圖；

圖4b：示出了從圖3中已知的電源單元的優(yōu)選實施方式的第一腔室的內(nèi)部；

圖5：從側(cè)面示出了電源單元的另一個實施方式的原理圖；

圖6：示出了根據(jù)一個或多個實施方式的絕緣膜；

圖7：示出了絕緣帽與至少一個絕緣屏蔽件的組合的實施方式。

具體實施方式

現(xiàn)在參照圖1，示出了具有壁22的殼體20的原理圖。殼體20被劃分成多個區(qū)域20。分區(qū)41位于外殼20內(nèi)，所述分區(qū)41超過第一電壓閾值。三個箭頭分別表示超過第一電壓閾值的分區(qū)41和殼體20或區(qū)域20'之間的距離d。

圍繞所述分區(qū)41的球體表示絕不能經(jīng)受的最小距離d_min。這意味著具有小于最小距離d_min的距離d的殼體20的區(qū)域20'必須設(shè)置有至少一個絕緣屏蔽件62。這在圖1的下部示出，其中區(qū)域20'中的兩個設(shè)置有絕緣屏蔽件62。

這同樣適用于圖2。相比圖1唯一的不同在于最小距離d_min比圖1中所示的要大很多。因此，必須設(shè)置絕緣屏蔽件62的區(qū)域20'的數(shù)量要大得多。

圖3示出了電源單元的一個實施方式，所述電源單元包括殼體20和第一腔室25以及第二腔室26。所述殼體20由壁22形成，其中壁22包括多個區(qū)域20'。多個區(qū)域20'的劃分是不可見的。第一腔室25包括電壓倍增器44、高電壓測量分壓器403和絲極變壓器和整流器402。電壓倍增器44的第一腔室25的底部部分的高電壓部分由火花電流限制器441保護。分別設(shè)置在殼體20的底端或第一腔室25的高電壓輸出連接器440適于被連接到電子束發(fā)射器(未示出)。

上述部件形成電氣系統(tǒng)40或是電氣系統(tǒng)40的部件。在這種情況下，電氣系統(tǒng)40通常形成兩個分區(qū)40'，其中超過第一電壓閾值的第一分區(qū)41由設(shè)置有絕緣屏蔽件62的插入件24絕緣。優(yōu)選地，該絕緣屏蔽件62是25至40kV的絕緣屏蔽件。超過第二電壓閾值的第二分區(qū)42由另一個插入件24和分別設(shè)置在所述插入件24內(nèi)或設(shè)置在第一和第二插入件24之間的絕緣屏蔽件62絕緣。這絕緣屏蔽件62優(yōu)選是85至100kV的絕緣屏蔽件。在一般情況下，電氣系統(tǒng)40包括功率電子組件、高電壓組件和控制系統(tǒng)組件。根據(jù)一個或多個實施方式，功率電子組件位于第二腔室26內(nèi)。這同樣適用于控制系統(tǒng)組件。優(yōu)選地，高電壓組件被布置在第一腔室25內(nèi)，其中第一腔室25和第二腔室26都填充有絕緣介質(zhì)80，尤其是絕緣氣體，如氮氣。根據(jù)優(yōu)選的實施方式，絕緣氣體也被干燥并加壓至，例如高于常壓2.5或3巴。

圖4a示出沿圖3所示的電源單元的軸A的頂視圖。從上面看到殼體20，其中第一腔室25和第二腔室26由虛線分開。沿電源單元的軸線A。圖4a只顯示在圖4b中說明的截面A-A。

圖4b示出了在圖4a中說明的截面A-A。截面是指圖3中所示的實施方式。兩個電壓倍增器44示出在第一腔室25中。第一腔室25填充有絕緣氣體80，例如氮氣。高電壓輸出連接器440以及火花電流限制器441已從圖3中獲知。在該截面中，插入件24以及殼體壁和殼體內(nèi)的電氣系統(tǒng)之間的絕緣屏蔽件62可從不同的角度看到。然而，該布置與圖3中所示的是相同的。

圖5示出電源單元的另一個實施方式。電源單元還包括殼體20，其被分成第一腔室25和第二腔室26。殼體20包括壁22，其包括多個區(qū)域20'。因此，關(guān)于殼體20的主要功能是相同的。然而，電氣系統(tǒng)40稍有不同布置。電壓倍增器44包括由互連板404連接的兩個部分。換句話說，這兩部分是電路板，其中上電路板包括適于將輸入電壓大大增加至80或90kV的4到5倍增器級。下電路板優(yōu)選包括適于將上電路板的電壓大大增加到達到115kV，或根據(jù)一或多個實施方式，甚至高達150kV的兩個另外的倍增器級。高電壓倍增器44的下電路板和互連板404之間設(shè)置有火花電流限制器441。根據(jù)一個或多個實施方式，位于下電路板的電壓倍增器44的最后兩個級被電絕緣材料包裹。這同樣適用于火花電流限制器441。這樣，電絕緣性能可進一步提高，這意味著表面泄漏、電暈和電弧放電的危險可被進一步最小化。

用于包裹的絕緣材料優(yōu)選是環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂具有很好的絕緣性能，并且如果在電磁場下的工作時間相對較短，環(huán)氧樹脂提供很好的電暈抑制。這適用于火花電流限制器441。環(huán)氧樹脂可以在具有相對低場和低散熱的應(yīng)用中使用。由于絕緣屏蔽件62的使用，這適用于在下部電路板上的最后倍增器級。如已經(jīng)公知的，殼體20包括高電壓輸出連接器440，其適于與電子束發(fā)射器(未示出)連接。優(yōu)選地，殼體20填充有絕緣氣體80。第一腔室25以及第二腔室26可被填充。與圖3所示的實施方式相似，第一腔室25包括高電壓測量分壓器403和絲極變壓器和整流器402。超過第一電壓閾值的電氣系統(tǒng)40的(第一)分區(qū)41由插入件24絕緣，所述插入件24包括絕緣屏蔽件62。該絕緣屏蔽件62優(yōu)選作為30至50kV的絕緣屏蔽件進行絕緣。超過第二電壓閾值的電氣系統(tǒng)40的(第二)分區(qū)42由絕緣帽68和布置在所述絕緣帽上的另一個絕緣屏蔽件62電絕緣。如已經(jīng)說明的，(第二)分區(qū)42主要由電壓倍增器44的下電路板和火花電流限制器441形成。優(yōu)選地，絕緣下電路板的絕緣屏蔽件62是85～100kV的絕緣屏蔽件。被布置在絕緣帽68上的絕緣屏蔽件62還被另一個插入件24覆蓋。

圖6示出了沿著軸A的絕緣屏蔽件62。軸A對應(yīng)于例如在圖3中示出的軸A的方向。絕緣屏蔽件62由繞著軸A纏繞的絕緣膜64的層66形成。絕緣膜64的三個層66由絕緣膜64形成。

圖7示出了絕緣帽68與至少一個絕緣屏蔽件62組合的實施方式。絕緣帽68被絕緣屏蔽件62包圍，所述絕緣屏蔽件62由絕緣膜64的多個層66形成。絕緣膜64的材料優(yōu)選為聚乙烯。這同樣適用于由絕緣膜64的多個層66形成的絕緣帽68的內(nèi)側(cè)絕緣屏蔽件62。此外，絕緣帽68也設(shè)置有插入件24，所述插入件24優(yōu)選由聚乙烯制成。絕緣帽68設(shè)置有適于設(shè)置高電壓輸出連接器(未在圖7中示出)的孔。

附圖標記

20殼體

20'區(qū)域

22(殼體的)壁

24插入件

25第一腔室

26第二腔室

40電氣系統(tǒng)

40'分區(qū)

41超過第一電壓閾值的電子部件的分區(qū)

42超過第二電壓閾值的電子部件的分區(qū)

44電壓倍增器

440高電壓輸出連接器

441火花電流限制器

402絲極變壓器和整流器

403高電壓測量分壓器

404互連板

62絕緣屏蔽件

64絕緣膜

66層

68絕緣帽

80絕緣介質(zhì)、絕緣氣體

A軸

d距離

d_min最小距離