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Vorrichtung zum Beseitigen elektrostatischer Auf ladungen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Beseitigen elektrostatischer Aufladungen von Oberflächen
bewegter Werkstoffe mit an eine Hochspannungsquelle angeschlossenen Elektroden,
von denen eine geerdet ist.
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Bei bekannten Vorrichtungen dieser Gattung, die den Zweck haben, elektrostatische
Ladungen von der Oberfläche elektrisch isolierender, bewegter Werkstoffe, z.B. Papier-,
Textilbahnen od.
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dgl., mit Hilfe elektrischer Glimmentladungen abzuleiten, ist eine
erste Art von Elektroden als Metallspitzen ausgebildet, welche einer stabförmigen
oder flächigen Gegenelektrode gegentiber fest angeordnet sind. Bei geeignetem Abstand
zwischen
den Spitzen und der Gegenelektrode wird eine Koronarentladung
entzündet und aufrecht erhalten, wodurch die Luft ionisiert wird. Bei großem Abstand
ist die Wirkung der Entladung zu schwach, bei zu kleinem Abstand entstehen gefährliche
Funken.
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Zwischen den Spitzen und der Gegenelektrode müssen hoch isolierende
Materialien angeordnet werden. Ferner müssen Vorkehrungen getroffen werden, um Verletzungen
von Personen an den Spitzen und durch elektrische Schläge zu vermeiden. Die bekannten
Vorrichtungen sind in ihrer Konstruktion sehr aufwendig, besitzen ein hohes Gewicht,
neigen zu einer unerwunschten Überbrückung der Isolation durch Staub und Schmutz
und sind, wenn thermoplastische Isoliermaterialien verwendet werden, temperaturempfindlich.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Vorrichtung zur Beseitigung
statischer Elektrizität von einfachstem Aufbau zu schaffen, die trotz hoher Wirksankeit
berührungssicher, auf Grund ihrer Unempfindlichkeit gegen Staub und Schmutz kurzschlußsicher,
ungefährlich für Personen sowie vielseitig und in einfacher Weise anwendbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als erste Elektrode
an den einen, geerdeten Pol der eine Wechselspannung liefernden Hochspannungsquelle
ein blanker, metallischer Draht und als zweite Elektrode an den anderen, nicht geerdeten
Pol der Quelle ein mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehener Draht -
angeschlossen sind und beide Drähte nahe beieinander über der Oberfläche des bewegten
Werkstoffes
angeordnet sind.
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Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung und Fig. 2 eine zweite
Ausführungsform der Erfindung.
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Auf einer Unterlage 1 wird senkrecht zur Zeichnungsebene ein Werkstoff
2, z.B. eine Papierbahn, bewegt, dessen Oberfläche 3 elektrostatische Auf ladungen
aufweist, die beseitigt werden sollen. Hierzu sind mit Hilfe seitlich am Werkstoff
2 angeordneter Befestigungsglieder 4, die z.B. als Blöcke aus elektrisch isolierendem
Material ausgebildet sind können, in geringem Abstand über der Oberfläche 3, z.B.
1 bis 10 mm, zwei Elektroden ausgespannt. Die eine Elektrode ist ein blanker Metalldraht
5, der an den bei 6 geerdeten Pol 7 einer an sich bekannten, eine Wechselspannung
liefernden Hochspannungsquelle 8 angeschlossen ist. Die andere Elektrode ist ein
mit einem Dielektrikum 9 umhüllter Draht 11, der an den nicht geerdeten Pol 12 der
Hochspannungsquelle 8 angeschlossen ist. Der blanke Draht 5 und der durch das Dielektrikum
9 isolierte Draht 11 sind umeinander gewendelt oder miteinander verdrillt.
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Die Ausführungsforn gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform
gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, daß die beiden Drähte 5 und 11 parallel zueinander
von den Befestigungsgliedern 4 gehalten in geringem Abstand über der Oberfläche
3 des
bewegten Werkstoffes 2 ausgespannt sind. Die Drähte 5 und
11 werden in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise mit einer Wechselspannung liefernden
Hochspannungsquelle verbunden.
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Da ein elektrisches Feld durch ein Dielektrikum durchgreift, entsteht
bei eingeschalteter Hochspannungsquelle 8 an dem als blanker Draht 5 ausgebildeten
Leiter ein hohes elektrisches Feld, durch das die Luft insbesondere in der Nähe
der zu entladenden Oberfläche 3 ionisiert wird. Die gebildeten Ionen werden an dem
von dem isolierten Draht 11 gebildeten Gegenleiter nicht neutralisiert, sondern
bei Umkehr der Polarität der Wechselspannungsquelle wieder in den Raum abgestoßen.
Hieraus erklärt sich die Hohe Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Da der elektrische Strom durch das den Draht 11 umgebende Dielektrikum
9 kapazitiv begrenzt ist, ist die erfindungsgemäße Anordnung in hohem Maße berührungssicher.
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Der aus einem Dielektrikum 9 bestehende, isolierende Mantel des Leiters
11 muß eine ausreichend hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit und eine möglichst
große Dielektrizitätskonstante haben. Diese und weitere wünschenswerte Eigenschaften,
wie Koronafestigkeit und Temperaturbeständigkeit, können in an sich bekannter Weise
z.B. durch mehrere konzentrische Isolierschichten aus Materialien wie z.B. Silikonkautschuk,
Polytetrafluoräthylen, Poyimid od.dgl. erreicht werden, wobei diese Schichten den
Draht 11 umgeben. Die Wandstärken der einzelnen Isolierschichten werden je nach
Art des Materials so
gewählt, daß die gewünschten physikalischen
Eigenschaften erzielt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist preisgünstig herzustellen und
kann vielseitig angewandt werden. Zur Berührungssicherheit trägt ferner bei, daß
einmal der Draht 5 geerdet und zum anderen der die Hochspannung führende Draht 11
an seinem freien Ende in einem isolierenden Befestigungsglied 4 angeordnet ist.
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Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform ist gegenüber der Ausführungsform
nach Fig. 2 deshalb vorteilhafter, weil durch die gegenseitige Verdrillung der Drähte
5 und 11 diese überall einen definierten Abstand voneinander haben, der durch die
Dicke des den Draht 11 umgebenden Dielektrikums 9 vorgegeben ist, wobei vorausgesetzt
wird, daß dieses Dielektrikum ein überall gleichmäßig dicker Mantel ist. Um auch
bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 einen weitgehend definierten Abstand zwischen
den beiden Drähten 5 und 11 zu erreichen, können der blanke Draht 5 und der mit
dem Dielektrikum ummantelte Draht 11 durch isolierende Muffen 14 geführt sein, die
in den erforderlichen Abständen auf den Drähten angeordnet sind.
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Die Erfindung, insbesondere deren Ausführungsform nach Fig. 1, bietet
noch folgende Vorteile: Durch die gegenseitige Verdrillung der beiden Drähte 5 und
11 wird die Radialsymmetrie des Feldes praktisch überall beibehalten. Es ist möglich,
z.B.
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durch entsprechende Wahl der Drahtstärken, des Drahtmaterials und
des Dielektrikums, das aus den verdrillten Drähten 5 und 11 bestehende Gebilde flexibel
zu machen und es nicht wie in Fig. 1 im Abstand über der Oberfläche 3 auszuspannen,
sondern
ähnlich wie eine biegsame Schnur lose über die Oberfläche
3 des bewegten Werkstoffes 2 schleifen zu lassen. Es ist ferner möglich, das Material
der Drähte 5 und 11 und des Dielektrikums 9 so zu wählen, daß das verdrillte Gebilde
anders als in Fig. 1 nicht geradlinig gestreckt verläuft, sondern beispielsweise
die Form eines Bogens, einer Spirale oder dgl. einnimmt.
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Derartige, von einer geraden Linie abweichende Formen eignen sich
beispielsweise zum Entelektrisieren gewölbter Flächen oder Gegenstände, beispielsweise
beim Herstellen oder Bedrucken von Plastikbechern. Die Ausführungsform der Erfindung
in flexibler oder von einer geraden Linie abweichender Gestalt kann im übrigen auch
zur Beseitigung elektrostatischer Aufladung in fließenden Schüttgütern, z.B. Mehl,
Plastikgranulat oder dgl., verwendet werden.