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Appareil pour neutraliser les charges d'électricité statique dans des matières diélectriques La présente invention concerne les appareils pour neutraliser les charges d'électricité statique créée par frottement, pression, déplacements rapides, etc., dans des matières diélectriques, notamment celles utilisées dans les industries textiles, la papeterie, l'industrie des matières plastiques.
Ces appareils utilisent une haute tension alternative qui permet de neutraliser les charges statiques, quelles que soient leur polarité et leur importance.
On connaît déjà des appareils de ce genre comportant une rampe de pointes reliées à une résistance ou à un transformateur, ou encore à une armature d'un condensateur chargé sous une tension élevée par une source de courant dont un pôle est relié à l'autre armature dudit condensateur et l'autre pôle à la masse de l'appareil. Une ou plusieurs barres conductrices reliées à la masse de l'appareil sont disposées parallèlement à la rampe de pointes, de sorte qu'il se produit une ionisation de l'air au voisinage desdites barres. En faisant passer les matières, chargées d'électricité statique, dans la zone d'air ainsi ionisée, on assure une élimination desdites charges électrostatiques.
Ces systèmes présentent un inconvénient car, lorsqu'il arrive que l'une des pointes se mette à la masse pour une raison quelconque, toutes les autres pointes se trouvent automatiquement à la masse également, étant donné que toutes les pointes sont reliées électriquement entre elles. Il en résulte que l'appareil entier ne fonctionne plus.
On a déjà essayé de remédier à cet inconvénient en isolant les pointes les unes des autres et en les reliant séparément à un condensateur individuel au lieu d'utiliser un condensateur commun ou un bloc de condensateurs commun ; mais cette solution a conduit à des appareils d'un encombrement excessif et dont l'efficacité laissait à désirer en raison de la haute tension relativement limitée imposée par les caractéristiques des condensateurs existants.
L'invention a pour objet un appareil pour neutraliser les charges d'électricité statique dans des matières diélectriques d'une structure nouvelle très simple et très efficace qui ne présente pas les inconvénients des appareils précités.
Cet appareil est caractérisé par un élément tubulaire isolant de forme allongée, divisé, par des cloisons transversales isolantes, en un certain nombre de cellules, une rampe de pointes métalliques, en nombre égal à celui des cellules, portées par ledit élément tubulaire isolant, au moins une tige métallique disposée au voisinage des pointes de ladite rampe, un condensateur d'ans chacune desdites cellules dont une armature est constituée par un segment d'au moins un conducteur fortement isolé et l'autre armature par un élément tubulaire métallique enfilé sur ledit conducteur, ce dernier s'étendant sur toute la longueur dudit élément tubulaire isolant et traversant successivement toutes les cellules,
lesdites pointes métalliques étant reliées respectivement aux- dits éléments tubulaires métalliques des condensateurs des cellules correspondantes, tandis que les tiges métalliques précitées sont destinées à être réunies à la masse et qu'une haute tension doit être appliquée entre la masse et ledit conducteur métallique fortement isolé, les. matières qu'on veut débarrasser de leurs charges d'électricité statique étant amenées au voisinage des tiges précitées dans la zone d'air ionisée par l'appareil.
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De préférence cet appareil est à cellules multiples disposées bout à bout et comportant, chacune, une pointe et un condensateur constitué par un manchon métallique entourant une partie d'un conducteur métallique fortement isolé qui traverse toutes les cellules de part en part.
Pour augmenter la capacité de l'appareil, on peut disposer plusieurs conducteurs métalliques en parallèle et, dans chaque cellule, un manchon autour de chacun desdits conducteurs.
Dans un mode de réalisation, le ou les manchons métalliques de chaque cellule peuvent être reliés électriquement à un écrou solidaire d'une barrette isolante unique maintenue en place, contre la paroi d'un tube isolant renfermant toutes les cellules, au moyen des pointes métalliques munies d'un pied fileté qui se visse dans lesdits écrous.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante La fig. 1 est une coupe longitudinale suivant la ligne 1-1 de la fig. 2, d'un appareil de neutralisation des charges d'électricité statique dans des matières diélectriques, conforme à l'invention.
La fig. 2 est une coupe transversale faite suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 ; et la fig. 3 est une coupe, analogue à celle de la fig. 2, d'une variante de réalisation à deux rampes de pointes.
En se référant d'abord aux fig. 1 et 2, on voit que l'appareil comporte un socle ou support 1, par exemple en métal, muni, à chacune de ses extrémités, d'un flasque 2 qui peut également être en métal. De préférence, l'un des deux flasques est fixé sur le support d'une façon amovible, par exemple au moyen de boulons 3.
Les deux flasques sont réunis, par leurs parties supérieures, au moyen de deux tiges 4, qui jouent à la fois un rôle électrique, comme on le verra plus loin et un rôle mécanique d'entretoises.
Entre les deux flasques 2 est serré un gros tube 5 en matière isolante, par exemple en bakélite, dans l'intérieur duquel sont disposés trois conducteurs métalliques 6 fortement isolés, constitués, par exemple, par des câbles haute tension qui s'étendent sur toute la longueur du tube 5.
Le tube 5 est divisé en un certain nombre de cellules 14, au moyen de cloisons isolantes 7, par exemple également en bakélite. Dans chacune de ces cellules, chaque câble 6 est entouré d'un manchon métallique 8, par exemple en cuivre ou en laiton.
Les manchons 8 d'une même cellule sont reliés électriquement à un écrou 9, en laiton de préférence, rivé sur une barrette isolante unique 11 appliquée contre la paroi intérieure du tube 5 par les pointes 12 munies d'un pied fileté vissé dans les écrous 9, à travers des trous convenables du tube et de la barrette. La barrette isolante 11 traverse les cloisons 7 à travers des encoches de celles-ci. Les pointes 12 sont, de préférence, en acier chromé, pour ne pas s'oxyder ni se détériorer sous l'action des effluves électriques.
Toutes les cellules 14 sont remplies de cire. Pour la fabrication de l'appareil, sur les câbles haute tension 6, on enfile successivement les manchons métalliques 8 et les cloisons isolantes 7. Sur les manchons 8, on soude les fils de liaison 10, puis on trempe l'ensemble dans la cire pour remplir les interstices entre les isolants des câbles 6 et les parois des trous des cloisons 7 qu'ils traversent. On approche la barrette isolante 11 munie des écrous 9 sur lesquels on soude les fils respectifs 10. On place cette barrette dans les encoches des cloisons et on enfile le tout dans le tube isolant 5. On visse les pointes 12 qui maintiennent le tout en place. On monte le tube ainsi préparé entre les deux flasques 2 et l'on met en place les deux tiges entretoises 4.
Pour l'utilisation, les tiges 4 sont reliées à la masse de la machine sur laquelle est monté l'appareil et les conducteurs métalliques 6 sont reliés à l'enroulement secondaire d'un transformateur haute tension T relié, d'autre part, à la masse et dont l'enroulement primaire est relié à une source de courant alternatif de tension courante, par exemple 110 ou 220 volts. Le secondaire du transformateur T donne, par exemple, une tension de l'ordre de 10 000 volts.
On fait passer la matière, par exemple des fils de Nylon 13, au-dessus des tiges 4. Sur le dessin, on a représenté ces fils tout près des tiges 4, mais, en réalité, ils passent à une distance plus grande, par exemple de l'ordre de 15 centimètres.
Quand l'appareil est en fonctionnement, les condensateurs, dont une armature est formée, dans chaque cellule, par les segments correspondants des câbles 6, et l'autre armature, par les manchons métalliques 8, laissent passer un courant qui charge les pointes 12 à un potentiel alternatif élevé, ce qui produit une ionisation de l'air qui se trouve au voisinage des tiges 4 reliées à la masse. Les charges d'électricité statique contenue dans les fils de Nylon 13 s'écoulent donc à la masse par les tiges 4 à travers l'air ionisé devenu conducteur.
Sur la fig. 3, on a représenté une variante sous la forme d'un appareil double qui comporte deux tubes 5' analogues au tube 5 du mode de réalisation de la fig. 2, mais dans lequel on a placé quatre câbles 6 au lieu de trois, à titre de variante.
Dans cet appareil, il est prévu deux tiges extérieures 15 et une tige commune 16, à relier à la masse. Pour obtenir une zone d'air ionisé aussi étendue que possible dans une direction transversale par rapport à celle des tiges, les deux tiges extérieures 15 sont plus près des rampes de pointes 12 que la tige commune 16, comme cela apparaît nettement sur la fig. 3. Le support 17 et les flasques 18 sont évidemment de plus grandes dimensions pour supporter les deux tubes 5'.
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Apparatus for neutralizing charges of static electricity in dielectric materials The present invention relates to apparatuses for neutralizing charges of static electricity created by friction, pressure, rapid movements, etc., in dielectric materials, especially those used in industries. textiles, stationery, plastics industry.
These devices use a high AC voltage that neutralizes static charges, regardless of their polarity and size.
Devices of this type are already known comprising a ramp of points connected to a resistor or to a transformer, or to an armature of a capacitor charged at a high voltage by a current source, one pole of which is connected to the other. armature of said capacitor and the other pole to the mass of the device. One or more conductive bars connected to the ground of the device are arranged parallel to the ramp of points, so that an ionization of the air occurs in the vicinity of said bars. By passing the materials, charged with static electricity, through the air zone thus ionized, elimination of said electrostatic charges is ensured.
These systems have a disadvantage that when it happens that one of the tips gets grounded for some reason, all the other tips are automatically grounded as well, since all the tips are electrically connected to each other. . As a result, the entire apparatus no longer functions.
Attempts have already been made to remedy this drawback by isolating the tips from each other and by connecting them separately to an individual capacitor instead of using a common capacitor or a common block of capacitors; but this solution led to devices of excessive bulk and whose efficiency left something to be desired because of the relatively limited high voltage imposed by the characteristics of existing capacitors.
The object of the invention is an apparatus for neutralizing the charges of static electricity in dielectric materials of a new very simple and very efficient structure which does not have the drawbacks of the aforementioned apparatus.
This device is characterized by an insulating tubular element of elongated shape, divided, by transverse insulating partitions, into a certain number of cells, a ramp of metal points, in number equal to that of the cells, carried by said insulating tubular element, at the at least one metal rod disposed in the vicinity of the points of said ramp, a capacitor in each of said cells, one armature of which is formed by a segment of at least one highly insulated conductor and the other armature by a metallic tubular element threaded onto said conductor, the latter extending over the entire length of said tubular insulating element and successively passing through all the cells,
said metal spikes being respectively connected to said metal tubular elements of the capacitors of the corresponding cells, while the aforementioned metal rods are intended to be joined to ground and that a high voltage must be applied between ground and said highly insulated metal conductor , the. materials that one wants to rid of their static electricity charges being brought to the vicinity of the aforementioned rods in the air zone ionized by the device.
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Preferably, this device has multiple cells arranged end to end and each comprising a tip and a capacitor consisting of a metal sleeve surrounding a part of a highly insulated metal conductor which passes right through all the cells.
To increase the capacity of the device, it is possible to place several metal conductors in parallel and, in each cell, a sleeve around each of said conductors.
In one embodiment, the metal sleeve (s) of each cell can be electrically connected to a nut integral with a single insulating bar held in place, against the wall of an insulating tube containing all the cells, by means of the metal spikes. fitted with a threaded foot which screws into said nuts.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention and a variant. FIG. 1 is a longitudinal section taken along line 1-1 of FIG. 2, of an apparatus for neutralizing static electricity charges in dielectric materials, in accordance with the invention.
Fig. 2 is a cross section taken along line 2-2 of FIG. 1; and fig. 3 is a section, similar to that of FIG. 2, of an alternative embodiment with two tip ramps.
Referring first to Figs. 1 and 2, it can be seen that the device comprises a base or support 1, for example made of metal, provided, at each of its ends, with a flange 2 which can also be made of metal. Preferably, one of the two flanges is fixed to the support in a removable manner, for example by means of bolts 3.
The two flanges are joined, by their upper parts, by means of two rods 4, which play both an electrical role, as will be seen below, and a mechanical role of spacers.
Between the two flanges 2 is clamped a large tube 5 of insulating material, for example bakelite, in the interior of which are arranged three highly insulated metal conductors 6, formed, for example, by high voltage cables which extend over the entire length. the length of the tube 5.
The tube 5 is divided into a number of cells 14, by means of insulating partitions 7, for example also made of bakelite. In each of these cells, each cable 6 is surrounded by a metal sleeve 8, for example made of copper or brass.
The sleeves 8 of the same cell are electrically connected to a nut 9, preferably made of brass, riveted to a single insulating bar 11 applied against the inner wall of the tube 5 by the spikes 12 provided with a threaded foot screwed into the nuts 9, through suitable holes in the tube and bar. The insulating bar 11 passes through the partitions 7 through the notches thereof. The tips 12 are preferably made of chromed steel, so as not to oxidize or deteriorate under the action of electric waves.
All 14 cells are filled with wax. To manufacture the device, on the high voltage cables 6, the metal sleeves 8 and the insulating partitions 7 are successively threaded. On the sleeves 8, the connecting wires 10 are welded, then the whole is dipped in wax. to fill the interstices between the insulation of the cables 6 and the walls of the holes in the partitions 7 which they pass through. We approach the insulating bar 11 provided with the nuts 9 on which we weld the respective wires 10. We place this bar in the notches of the partitions and we thread everything into the insulating tube 5. We screw the spikes 12 which hold everything in place . The tube thus prepared is mounted between the two flanges 2 and the two spacer rods 4 are put in place.
For use, the rods 4 are connected to the ground of the machine on which the device is mounted and the metal conductors 6 are connected to the secondary winding of a high voltage transformer T connected, on the other hand, to ground and the primary winding of which is connected to a source of alternating current of current voltage, for example 110 or 220 volts. The secondary of transformer T gives, for example, a voltage of the order of 10,000 volts.
The material, for example nylon 13 threads, is passed over the rods 4. In the drawing, these threads have been shown very close to the rods 4, but, in reality, they pass at a greater distance, for example. example of the order of 15 centimeters.
When the device is in operation, the capacitors, one armature of which is formed, in each cell, by the corresponding segments of the cables 6, and the other armature, by the metal sleeves 8, pass a current which charges the points 12 at a high alternating potential, which produces ionization of the air which is located in the vicinity of the rods 4 connected to ground. The static electricity charges contained in the nylon 13 threads therefore flow to the ground through the rods 4 through the ionized air which has become a conductor.
In fig. 3, there is shown a variant in the form of a double apparatus which comprises two tubes 5 ′ similar to the tube 5 of the embodiment of FIG. 2, but in which four cables 6 have been placed instead of three, as an alternative.
In this device, there are two outer rods 15 and a common rod 16, to be connected to ground. In order to obtain a zone of ionized air which is as wide as possible in a direction transverse to that of the rods, the two outer rods 15 are closer to the tip ramps 12 than the common rod 16, as clearly shown in FIG. 3. The support 17 and the flanges 18 are obviously of larger dimensions to support the two tubes 5 '.
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