DE10018010C2

DE10018010C2 - Vorrichtung zum Entstauben swie deren Verwendung

Info

Publication number: DE10018010C2
Application number: DE10018010A
Authority: DE
Inventors: Franz Knopf; Thomas Ludwig
Original assignee: Eltex Elektrostatik GmbH
Current assignee: Eltex Elektrostatik GmbH
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: DE10018010A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entstauben sowie deren Verwendung.

Entstaubungsvorrichtungen, insbesondere bei schnell-laufenden Papierbahnen sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt (z. B. DE-39 14 310 A1).

Hierbei sind auch elektrostatische Zusatzeinrichtungen mitverwendet worden (z. B. EP-0 520 145 B1). Diese Vorrichtungen sind in der Lage, bis zu einem gewissen Grad eine Entstaubung vorzunehmen; eine vollständige oder nahezu vollständige Entstaubung ist hiermit jedoch nicht möglich.

Ferner ist eine gattungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bekannt (DE 195 25 453 A1). Jedoch ist hierbei weder offenbart, in Transportrichtung hinter der Korona-Aufladungselektrode eine vorzugsweise aktive Entladungselektrode anzuordnen, noch daß die Absaugvorrichtung im Bereich der Entladungselektrode, vorzugsweise in Transportrichtung hinter der Entladungselektrode, angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung eine Vorrichtung zum Ablösen einer gasförmigen Grenzschicht zu schaffen, mit der nicht nur eine partielle, sondern vielmehr eine vollständige und weitestgehende Entstaubung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst.

In überraschend einfacher Weise wird die Lösung im wesentlichen dadurch erzielt, daß eine Korona-Aufladeelektrode Einsatz findet, bei der sich - im elektrischen Feld von Gegenelektrode zur Korona-Aufladungselektrode - von der Materialbahn bis zur Korona-Aufladeelektrode im Sinne einer harten Korona-Aufladung mit durch diese fließendem Gleichstrom ein Plasmakanal gebildet wird, mit welchem Ladung, nämlich Elektronen von der Oberfläche der Materialbahn zu der Korona-Elektrode unter Umschlag der laminaren, von der Materialbahn mitgeführten Luftschicht in eine turbulente Strömung transportiert wird, wobei diese Elektrode zumindest eine, jedoch vorzugsweise eine Vielzahl von auf die eine Seite in Richtung auf die Oberfläche der Materialbahn gerichtete Spitzen aufweist. Hierbei kommt es zur Stoßionisation der Elektroden im Plasmakanal mit Gasmolekülen in der umgebenden Atmosphäre, so daß dieses Molekül ionisiert wird. Nach einer - nicht gesicherten - Modellvorstellung wird hierbei sowohl durch den Stoßimpuls des Elektrons auf das Gasmolekül in Richtung von der Oberfläche der Materialbahn weg einerseits, sowie die nunmehr auf das ionisierte Gasmolekül einwirkende elektrostatische Kraft im elektrostatischen Feld andererseits ein Stofftransport in Richtung auf die Korona-Aufladeelektrode bewirkt. Die Bewegungsrichtung ist, wie bereits erwähnt, quer zur Strömungsrichtung der Grenzschicht der materialbahn. Durch diesen Ionenwind wird der Umschlag von der laminaren in die turbulente Strömung der Grenzschicht auch unterhalb der kritischen Reynoldszahl bewirkt. In Strömungsrichtung hinter der Aufladeelektrode ist eine Entladeelektrode, vorzugsweise eine aktive Entladeelektrode angeordnet, wie sie z. B. in der DE-197 11 342 C2 veröffentlicht ist. Unmittelbar in Transportrichtung hinter der Entladeelektrode ist eine Absaugvorrichtung für Luft, gegebenenfalls mit einem zusätzlichen Gebläse vorgesehen.

Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich in überraschend einfacher Weise ein Maß an Staub aus der Materialbahn entfernen, wie es mit Entstaubungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik nicht möglich ist. Der Wirkungsgrad ist unerwarteterweise äußerst hoch.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit dazwischenliegender, bewegter Materialbahn in teilweise abgebrochener Darstellung zeigt.

In Fig. 1 ist mit 5 die Materialbahn bezeichnet, die in Transportrichtung 6 gem. Richtungspfeil bewegt ist, und zwar schematisch mit 7 und 8 bezeichneten Führungsrollen, die sich rechtwinklig zur Transportrichtung 6 erstrecken und auf der Oberfläche 9 der einen Seite 10 und der Oberfläche 11 der anderen Seite 12 der Materialbahn 5 befinden. Der prinzipielle Aufbau der laminaren Luftschicht mit dem Staub 14 ist auf der einen Seite 9 der Materialbahn 5 dargestellt. Hinter der als Störungsstelle wirkenden Führungsrolle 7 baut sich in Abschnitt 13 mit zunehmender Dicke eine gasförmige Grenzschicht auf, die im Bereich 14 eine bestimmte Dicke 15 aufweist. Auf derselben einen Seite ist eine mit zumindest einer, vorzugsweise aber einer Vielzahl von zueinander parallelen mit Spitzen 16 versehene Korona-Aufladungselektrode 16 vorgesehen, die an eine positive Hochspannungsquelle +U als Gleich spannungsquelle angeschlossen ist. Auf der anderen Seite 12 der Materialbahn 5 ist eine ihr zugeordnete, flächige Gegenelektrode 18 angeordnet, die sich ebenfalls quer, vorzugweise rechtwinklig zur Transportrichtung 6, aber parallel zur Oberfläche 10, 12 der Materialbahn über deren gesamte Breite erstreckt, die an die negative Hochspannungsquelle -U angeschlossen ist.

Es wird hierbei die Korona-Aufladungselektrode so ausgebildet und angeordnet und an eine solche Spannung angeschlossen, daß sie als harte Korona-Aufladung einen konstanten Korona-Aufladungsstrom i aufweist, der durch sie hindurchfließt. Aufgrund dessen werden von der Oberfläche 9 der einen Seite 10 Elektronen 20 längs der Feldlinie 21 zu der Korona-Aufladungselektrode 17 transportiert.

Bei ihrer Wanderung in Richtung auf die Korona-Aufladeelektrode 17 treffen die Elektronen 20 Gasmoleküle 22, die infolge ihres Zusammenstoßes mit den Elektronen zum einen einen Bewegungsimpuls in Richtung auf die Korona-Aufladungselektrode 17 erhalten, andererseits selbst ionisiert werden. Infolge der Ionisation wandern die ionisierten Gasmoleküle 22 längs der elektrostatischen Feldlinien 21 in Richtung auf die Spitze 16 der Korona-Aufladeelektrode 17. Beide Effekte überlagern sich und bewirken im Bereich 14 der laminaren Grenzschichtströmung einen Umschlag in eine turbulente Strömung im Bereich 23. Dort bilden sich schematisch mit 24 bezeichnete Wirbel, die in ihrem Bereich nahe der Oberfläche 9 der einen Seite 10 eine bezüglich der Transportrichtung 6 der Materialbahn 5 entgegengesetzte Geschwindigkeitskomponente aufweisen, also eine kleinere Relativgeschwindigkeit im Bereich der Oberfläche 9 als im Bereich 14 der laminaren Strömung der Grenzschicht, so daß von dort offenbar einerseits leichter ein Stofftransport aus den Unebenheiten der Oberfläche 9 der einen Seite 10 der Materialbahn 5 heraus erfolgen kann und durch die von der Materialbahn weggerichteten Komponente der Wirbel 24 einen guten Stofftransport in Richtung von der Oberfläche 9 weg zuläßt.

In Transportrichtung 6 hinter der Korona-Aufladeelektrode 17 ist eine Entladeelektrode 30 angeordnet, die vorzugsweise als aktive Entladeelektrode (DE-197 11 342 C2) mit Anschluß an eine hochgespannte Wechselspannungsquelle nach Lehre der Erfindung ausgebildet ist. Dahinter kann Luft mit einer ansich bekannten Absaugvorrichtung 40 abgesaugt werden, wobei in nicht erwarteter Art und Weise in einem Maß von der Materialbahn mitgeführter Staub entfernt wird, wie man es bislang nicht für möglich gehalten hätte.

Claims

1. Vorrichtung zum Entfernen von Staub von zumindest einer der beiden Seiten (10, 12) einer in Transportrichtung (6) bewegten Materialbahn (5), zum Beispiel aus Papier, welche Vorrichtung
eine Absaugvorrichtung (40) für Luft,
zumindest eine mit zumindest einer länglichen Spitze (16) versehene, an eine positive (+U) oder negative Hochspannungsquelle anschließbare Korona-Aufladungs elektrode (17) sowie
zumindest eine dieser Korona-Aufladungselektrode (17) zuordbare und an eine negative (-U) bzw. positive Hochspannung anschließbare Gegenelektrode (18)
aufweist, wobei die Korona-Aufladungselektrode (17) auf der die abzulösende Staubschicht aufweisenden einen Seite (10) der Materialbahn (5) und die zuzuordnende Gegenelektrode (18) auf der anderen Seite (12) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Transportrichtung (6) hinter der Korona- Aufladungselektrode (17) eine Entladungselektrode (30) angeordnet ist und
daß die Absaugvorrichtung (40) im Bereich der Entladungselektrode (30) angeordnet ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korona-Aufladungselektrode (17) eine Vielzahl von auf der einen Seite der Materialbahn (5) angeordneten Spitzen (16) aufweist, die in Richtung auf die andere Seite (12) der Materialbahn (5) ausrichtbar sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (16) der Korona-Aufladungselektrode (17) im wesentlichen parallel zueinander ausrichtbar sind.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelen länglichen Spitzen (16) der Korona-Aufladungselektrode (17) in einer Ebene liegen, die sowohl quer zur Materialbahn (5) als auch quer zur Transportrichtung (6) der Materialbahn (5) ausrichtbar ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korona-Aufladungselektrode (17) und die Gegenelektrode (18) im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander bezüglich der Materialbahn (5) angeordnet sind.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie von der Korona-Aufladungselektrode (17) zur Gegenelektrode (18) mit der Transportrichtung (6) einen stumpfen Winkel bildet.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (18) flächig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächennormale der flächigen Gegenelektrode (18) winklig zur Transportrichtung (6) ausgerichtet ist.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Transportrichtung (6) hinter dem ersten Paar (17, 18) aus Korona-Aufladungselektrode (17) und Gegenelektrode (18) zumindest ein weiteres Paar aus jeweils einer jeweils auf der anderen Seite der Materialbahn (5) angeordneten Gegenelektrode bzw. Korona-Aufladungselektrode vorgesehen ist.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß hinter einer Störungsstelle (7, 8) der Materialbahn (5) über deren gesamte Breite eine laminare Strömung aus Gas oder aus Gasgemisch in Transportrichtung (6) zusetzbar ist.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß hinter einer Störungsstelle (7, 8) der Materialbahn (5) auf der die abzulösende Grenzschicht aufweisenden einen Seite (10) der Materialbahn (5) elektrische Ladung der einen Polarität aufbringbar ist und
daß in Transportrichtung (6) als nächste Elektrode dahinter auf derselben Seite (10) der Materialbahn (5) die Korona-Aufladungselektrode (17) vorgesehen ist, die an eine Spannungsquelle der anderen Polarität anschließbar ist.

12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in Abstand in Transportrichtung (6) der Materialbahn (5) hinter dem Paar (17, 18) aus Korona-Aufladungselektrode (17) und Gegenelektrode (18) an sich bekannte Blas- und/oder Saugdüsen vorgesehen sind.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Transportrichtung (6) hinter der Blas- und/oder Saugdüse eine Eintrittseinrichtung für die Materialbahn (5) in eine Vakuumkammer vorgesehen ist.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8 und gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die flächige Gegenelektrode (18) als passive Elektrode und zugleich als Blasdüse ausgebildet ist.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (18) als ebenfalls längliche Spitzen aufweisende aktive Korona-Aufladungselektrode ausgebildet ist.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Entladungselektrode (30) aktiv ausgebildet ist.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugvorrichtung (40) im Bereich der Entladungselektrode (30) in Transportrichtung (6) hinter der Entladungselektrode (30), angeordnet ist.

18. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächennormale der flächigen Gegenelektrode (18) rechtwinklig, zur Transportrichtung (6) ausgerichtet ist.

19. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 bei Druckmaschinen, vorzugsweise bei Rollenoffset-, Tiefdruck- und Flexodruckmaschinen.

20. Verwendung gemäß Anspruch 19 in einem Trockner mit Heizeinrichtungen.

21. Verwendung gemäß Anspruch 20 beim Auflaufen der Materialbahn (5) auf Kühlwalzen.

22. Verwendung gemäß Anspruch 19 vor Führungs- und/oder Umlenkwalzen (7, 8) zum Stabilisieren der schwimmenden Materialbahn (5).