DE1281602B

DE1281602B - Device for generating an ionized air jet

Info

Publication number: DE1281602B
Application number: DES91089A
Authority: DE
Inventors: Harold Schweriner
Original assignee: Simco Co Inc
Current assignee: Simco Co Inc
Priority date: 1960-04-21
Filing date: 1964-05-15
Publication date: 1968-10-31
Also published as: GB911787A

Description

Vorrichtung zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls mit einem eine leitende Nadel umgebenden Gehäuse, bei der ein leitendes Ringstück an dem Gehäuse an der Ausblasöffnung angeordnet ist und diese Öffnung so überragt, daß zwischen der leitenden Nadel und der Ausblasöffnung durch eine Hochspannung erzeugte elektrische Entladung ein im Gehäuse konisch nach außen sich erweiterndes Volumenelement umfaßt.Apparatus for generating an ionized air jet The invention relates to a device for generating an ionized air jet with a housing surrounding a conductive needle, in which a conductive ring piece is attached the housing is arranged at the exhaust opening and protrudes beyond this opening in such a way that that between the conductive needle and the blowout opening by a high voltage The electrical discharge generated in the housing widens conically outwards Volume element includes.

Bekanntlich ziehen elektrisch nicht leitende Materialien Staub und andere Fremdkörper an. Die sich auf den Oberflächen von Kunststoffteilen, Papierschichten, Filmen, Textilien, Gummi und Leder ansammelnden elektrostatischen Ladungen bewirken besonders in einer trockenen Atmosphäre, daß Staub-und Schmutzteilchen angezogen und auf den Materialoberflächen gehalten werden. Obgleich bekannte Vorrichtungen zum Entfernen statischer Aufladungen die Oberfläche an der freiliegenden Stelle und die freiliegende Oberfläche der auf ihr befindlichen Fremdkörper neutralisierten, bewirkten sie keine Neutralisation der Ladungen zwischen den Teilchen und der Oberfläche, so daß keine vollständige Neutralisation stattfand. Außerdem blieben beträchtliche Mengen der Teilchen mit ihrer geringfügigen Masse, selbst unter der Voraussetzung einer vollständigen Neutralisation, immer noch auf der Oberfläche zurück. Auch kann eine Korona-Entladung von den Spitzen bekannter Hochspannungsneutralisatoren Unschärfe oder Belichtung photoempfindlicher Filme oder Papiere verursachen.It is well known that electrically non-conductive materials attract dust and other foreign bodies. Which are on the surfaces of plastic parts, paper layers, Films, textiles, rubber and leather cause electrostatic charges to accumulate especially in a dry atmosphere that attracts dust and dirt particles and held on the material surfaces. Although known devices to remove static charges, the surface at the exposed point and neutralized the exposed surface of the foreign bodies on it, they did not cause any neutralization of the charges between the particles and the surface, so that no complete neutralization took place. In addition, considerable ones remained Quantities of the particles with their negligible mass, even under the assumption a complete neutralization, still back on the surface. Also can a corona discharge from the tips of known high voltage neutralizers blur or exposure of photosensitive films or papers.

Es ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls bekannt mit einem eine Metallspitze umgebenden, einen Ausblasdurchtritt aufweisenden leitenden Gehäuse und einer an der Metallspitze sowie an das Gehäuse angeschlossenen Hochspannungsquelle zur Erzeugung einer Spitzenentladung. Es ist ferner bekannt, zwischen dem leitenden Gehäuse und der Metallspitze eine Isolierbuchse anzubringen. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird die Luft oder das Gas axial in einen Kanal oder ein Rohr eingeleitet, die ionisierte Luft tritt aber radial aus den Vorrichtungen aus, zumal auch die Nadeln oder Spitzen dieser Vorrichtung nicht parallel in dem eingeleiteten Luftstrom angeordnet sind. Beim Austritt der ionisierten Luft entsteht somit zwangläufig eine turbulente Strömung.It is a device for generating an ionized air jet known with a metal tip surrounding a blow-out passage conductive housing and one connected to the metal tip as well as to the housing High voltage source for generating a peak discharge. It is also known to attach an insulating bushing between the conductive housing and the metal tip. In these known devices, the air or gas is axially directed into a channel or a pipe is introduced, but the ionized air exits the devices radially out, especially since the needles or tips of this device are not parallel in the introduced air flow are arranged. When the ionized air exits, it occurs thus inevitably a turbulent flow.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Entfernen von statischen Aufladungen zu schaffen, mit der sich gleichzeitig an einen Teil der Oberfläche elektrostatisch angezogene Staubteilchen wegblasen und die statischen Aufladungen sowohl an der Verunreinigung als auch an dem zu reinigenden Teil neutralisieren lassen. Die Konstruktion der verbesserten Vorrichtung soll robust, einfach und wirtschaftlich und im Betrieb besonders leistungsfähig sein.It is therefore the object of the invention to provide a device for removing from creating static charges, with which at the same time to a part blow away electrostatically attracted dust particles from the surface and the static Neutralize charges both on the contamination and on the part to be cleaned permit. The construction of the improved device is said to be robust, simple and economical and be particularly efficient in operation.

Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß die leitende Nadel in der Achse der Bohrung des Gehäuses liegt, und zwischen der Nadel und dem leitenden Ringstück eine aus Isolierstoff bestehende, in Richtung der Achse der Bohrung sich erstreckende Hülse vorgesehen ist, die sich an der Ausblasöffnung nach außen konisch fortsetzt.According to the invention this is done in that the conductive needle in the The axis of the bore of the housing lies, and between the needle and the conductive ring piece one made of insulating material, extending in the direction of the axis of the bore Sleeve is provided which continues conically to the outside at the blow-out opening.

Wie weiter gefunden wurde, empfiehlt es sich, an der Ausblasöffnung ein aufsetzbares Rohrstück mit abgewinkeltem Austrittsteil anzuordnen. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß ein ionisierter Luftstrahl erzeugt wird, mit dem sich ein photoempfindlicher Film neutralisieren und reinigen läßt, ohne eine Unschärfe oder Belichtung dieses Films auf Grund von Glimmentladungen an der Nadelspitze zu verursachen. Hierzu wird eine besondere Düse verwendet. Durch entsprechende Abwandlungen der Düse lassen sich auch andere Verwendungszwecke erreichen, z. B. das wirksame Öffnen von Behältern oder gesonderten Blättern in einem Förderstapel.As was further found, it is advisable to use the exhaust opening to arrange an attachable piece of pipe with angled outlet part. this has in particular the advantage that an ionized air jet is generated with which a photosensitive film can be neutralized and cleaned without blurring or exposure of this film due to glow discharge at the needle tip cause. A special nozzle is used for this. Through appropriate modifications the nozzle can also be used for other purposes, e.g. B. the effective one Opening of containers or separate sheets in a conveying pile.

Typische Anwendungsfälle für die erfindungsgemäße Pistole zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls sind das Neutralisieren und Reinigen von Magnetbändern vor ihrer Aufwicklung, die Neutralisation von Kunststoffteilen nach dem Formen, Strangpressen oder Kalandern, die Behandlung von Leder nach dem Bürsten sowie die Behandlung optischer Oberflächen vor ihrer Montage zu verschlossenen Einheiten, die Neutralisation von Papier oder Kunststofflagen vor dem Druck oder Seidenschirmen, von Flaschen und Behältern vor der Füllung sowie Neutralisation von Oberflächen verschiedener Arten vor dem Drucken oder Beschichten.Typical applications for the pistol according to the invention for production of an ionized air jet are the neutralization and cleaning of magnetic tapes before they are rolled up, the neutralization of plastic parts after molding, Extrusion or calendering, the treatment of leather after brushing as well as the Treatment of optical surfaces prior to their assembly into closed units, the neutralization of paper or Plastic layers before printing or silk umbrellas, of bottles and containers before filling, as well as neutralization of surfaces of various types before printing or coating.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Luftstrahls unter hohem Druck, F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Düse mit einem Düsenschirm oder Kappe, F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der F i g. 2 mit schematischer Darstellung des äußeren elektrischen Schaltbildes, F i g. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls unter geringem Druck und F i g. 5 einen Längsschnitt durch die Düse zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls bei geringem Druck und eine schematische Darstellung des äußeren elektrischen Schaltbildes.The drawing illustrates an embodiment. It shows F i g. 1 shows a side view of a device for generating an air jet below high pressure, Fig. 2 shows a longitudinal section through a nozzle with a nozzle screen or Cap, fig. 3 shows a section along line 3-3 of FIG. 2 with schematic Representation of the external electrical circuit diagram, FIG. 4 is a side view of FIG Device for generating an ionized air jet under low pressure and F i g. 5 shows a longitudinal section through the nozzle for generating an ionized air jet at low pressure and a schematic representation of the external electrical circuit diagram.

Die in den F i g. 1, 2 und 3 veranschaulichte Düse zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls für eine Hochdruck-Luftpistole hat ein Rohr A, eine mit öffnungen versehene metallische Spitze B sowie eine Metallnadel C, die innerhalb des Rohres A in Längsrichtung angeordnet ist, sich innerhalb der Spitze B axial erstreckt und sich konzentrisch im Abstand von dieser befindet.The in the F i g. 1, 2 and 3 illustrated nozzle for producing a ionized air jet for a high pressure air gun has a tube A, one with Metallic tip B provided with openings and a metal needle C, which is inside of the tube A is arranged in the longitudinal direction, within the tip B axially extends and is concentrically spaced from this.

Das Rohr A weist einen praktisch zylindrischen Körperteil 12 aus dielektrischem Material, wie beispielsweise Plexiglas (d. h. Akrylharz) oder einem anderen plastischen Werkstoff auf, der sich leicht formen oder bearbeiten läßt. Ein Ende dieses Körperteils hat eine innen mit Gewinde versehene Bohrung 14, die auf eine entsprechende mit Gewinde versehene Spitze auf einer üblichen Luftpistole 16 paßt. Zwei Öffnungen 18 und 20 von geringem Durchmesser erstrecken sich in Längsrichtung durch das Rohr B von einer ringförmigen Aussparung am vorderen Ende des Körperabschnitts und stehen mit der Bohrung 14 in Verbindung.The tube A has a substantially cylindrical body portion 12 made of a dielectric material such as plexiglass (ie, acrylic resin) or some other plastic material that is easily shaped or machined. One end of this body portion has an internally threaded bore 14 which mates with a corresponding threaded tip on a conventional air gun 16 . Two small diameter openings 18 and 20 extend longitudinally through tube B from an annular recess at the forward end of the body portion and communicate with bore 14.

Die Metallspitze B weist eine Längsbohrung 23 auf und läßt sich passend über das vordere Ende des Rohres A schrauben. Die Bohrung 23 verjüngt sich bei 24 und endet in einer Öffnung 26 von kleinem Durchmesser. Ein Kunststoffrohr 28 ist innerhalb der Öffnung angebracht zur Verkleinerung der Metalloberfläche in peripherer Längsrichtung um die Nadel. Längs dem Umfang im Abstand befindliche Luftdurchlaßöffnungen 30 erstrecken sich radial von der Bohrung 23 durch die Hülle der Spitze B hindurch. Durch diese Öffnungen läßt sich Luft aus der Umgebung in die Bohrung hineinziehen, ohne ein teilweises Vakuum an dem verjüngten Teil24 hinter der Druckluft aus der Pistole 16 zu schaffen.The metal tip B has a longitudinal bore 23 and can be screwed over the front end of the tube A to fit. The bore 23 tapers at 24 and terminates in an opening 26 of small diameter. A plastic tube 28 is mounted within the opening to reduce the metal surface area in the longitudinal peripheral direction around the needle. Circumferentially spaced air passage openings 30 extend radially from the bore 23 through the sheath of the tip B therethrough. Air from the surroundings can be drawn into the bore through these openings without creating a partial vacuum on the tapered part 24 behind the compressed air from the gun 16 .

Die Nadel C weist einen mit Gewinde versehenen Fuß 32 auf, der in eine axiale Gewindebohrung in dem Rohr A eingeschraubt ist, sowie eine über die verjüngte Öffnung 24 vorspringende Spitze 34, die konzentrisch in die Öffnung 26 in unmittelbarer Nähe des Rohres 28 ausmündet. Eine präzise, in die Queröffnung 38 im Rohr B passende Klemmbuchse 36 ist auf das Ende des Nadelfußes 34 aufgeschraubt und erlaubt das Anlegen einer hohen Spannung an die Nadel C mit Hilfe eines entsprechenden Verbindungsstücks. Wie in F i g. 3 veranschaulicht, liegt die andere Seite einer Hochspannungsquelle an der Metallspitze B, wodurch ein durch einen ionisierten Luftstrahl entstandenes Feld in dem peripheren Spalt um die Spitze der Nadel C gebildet wird. Auf Grund der koaxialen Anordnung der Nadel C in der Spitze der Bohrung strahlen die Luftionen und verursachen einen leichten Zug, um die Ionen in die Öffnung hinein und durch sie hindurchzudrücken. Der Druckluftstrom aus der Pistole 16 strömt koaxial mit der Nadel aus und verstärkt den natürlichen Ionenfluß, so daß die ionisierten freien Luftstrahlen nach außen geblasen werden können. Diese Strahlen ionisierter Luft können jetzt den Staub und die Oberfläche, an der der Staub elektrostatisch anhaftet, gleichzeitig neutralisieren und die entionisierten Staubteilchen von ihr wegblasen.The needle C has a threaded foot 32 which is shown in FIG an axial threaded hole is screwed into the pipe A, as well as one over the tapered opening 24 protruding tip 34 concentric with opening 26 opens in the immediate vicinity of the tube 28. A precise one, in the transverse opening 38 clamping sleeve 36 that fits in the tube B is screwed onto the end of the needle butt 34 and allows a high voltage to be applied to the needle C by means of a corresponding one Connector. As in Fig. 3, the other side lies one High voltage source at the metal tip B, creating a through an ionized air jet generated field in the peripheral gap around the tip of the needle C is formed. Due to the coaxial arrangement of the needle C in the tip of the bore, blast the air ions and cause a slight pull to push the ions into the opening and push through it. The compressed air flow from the gun 16 flows coaxially with the needle and increases the natural flow of ions, so that the ionized free jets of air can be blown outwards. These rays ionized Air can now remove the dust and the surface on which the dust is electrostatic adheres, at the same time, and neutralize the deionized dust particles from it blow away.

In F i g. 2 ist eine Kappe D veranschaulicht, die sich an die Düse zur Erzeugung eines ionisierten Luftstroms ansetzen läßt, so daß der entladene ionisierte Luftstrom auf einen lichtempfindlichen Film zugeführt wird, ohne daß der Film dem Nadelspitzenglimmen ausgesetzt wird. Die Kappe D besteht vorzugsweise aus einem nicht leitenden Material, beispielsweise Polystyrol oder Hartgummi, und weist ein L-förmiges Gehäuse 40 mit zwei im stumpfen Winkel miteinander verbundenen rohrförmigen Durchlässen 42 und 44, die sich in Längsrichtung durch das Gehäuse hindurcherstrecken, auf. Das Gehäuse 40 ist mit der Düse dadurch verbunden, daß das abgesetzte Ende 27 der Spitze B in den Durchgang 42 eingesetzt und die Klemmschraube 46 festgestellt wird. Der Durchgang ist so ausgebildet, daß von keinem Punkt außerhalb des Gehäuses die Korona-Entladung in der Öffnung der Düse zu sehen ist.In Fig. In Fig. 2, a cap D is illustrated which attaches to the ionized air flow nozzle so that the discharged ionized air flow is delivered onto a photosensitive film without exposing the film to the needle tip glow. The cap D is preferably made of a non-conductive material, for example polystyrene or hard rubber, and has an L-shaped housing 40 with two tubular passages 42 and 44 which are connected to one another at an obtuse angle and which extend longitudinally through the housing. The housing 40 is connected to the nozzle by inserting the stepped end 27 of the tip B into the passage 42 and locking the clamping screw 46 in place. The passage is designed in such a way that the corona discharge in the opening of the nozzle cannot be seen from any point outside the housing.

In F i g. 4 und 5 ist eine Niederdruckluftdüse E für die Zufuhr eines ionisierten Luftstrahls unter geringem Druck zu einem zu neutralisierenden Teil veranschaulicht. Die Düse E weist ein nicht leitendes Gehäuse 50 aus entsprechendem plastischem Werkstoff, beispielsweise Plexiglas (d. h. Akrylharz) mit einer Längsbohrung 52 auf, die sich vollständig durch das Gehäuse hindurcherstreckt. Die Bohrung 52 paßt über das Ende eines Luftzufuhrrohres 54 und ist mittels einer Klemmschraube 56 befestigt. Das vordere Ende der Bohrung 52 ist bei 58 etwas nach außen erweitert, während der äußere Rand des Gehäuses 50 zur Aufnahme einer Metallhülse ringförmig vermindert ist. Die Hülse 60 ist mit dem vorderen Ende des Gehäuses verbunden, überragt dieses jedoch, so daß eine blanke Metallringoberfläche von der Nadel 62 aus hinter dem erweiterten Teil 58 sichtbar ist. Ein geerdeter Metallstreifen 64 in festem Kontakt mit der Hülse 60 erstreckt sich nach hinten auf dem Gehäuse 50 auf die Schraube 56 zu.In Fig. FIGS. 4 and 5 illustrate a low-pressure air nozzle E for supplying an ionized air jet under low pressure to a part to be neutralized. The nozzle E has a non-conductive housing 50 made of a suitable plastic material, for example Plexiglas (ie acrylic resin) with a longitudinal bore 52 which extends completely through the housing. The bore 52 fits over the end of an air supply tube 54 and is secured by a clamping screw 56. The front end of the bore 52 widens slightly outwards at 58, while the outer edge of the housing 50 is reduced in an annular manner to accommodate a metal sleeve. The sleeve 60 is connected to the front end of the housing, but protrudes beyond this so that a bare metal ring surface is visible from the needle 62 behind the enlarged portion 58. A grounded metal strip 64 in firm contact with the sleeve 60 extends rearwardly of the housing 50 toward the screw 56.

Die Nadel 62 ist axial innerhalb der Bohrung 52 angeordnet, so daß die Nadelspitze innerhalb des und angrenzend an das nächste Ende des erweiterten Teils 58 konzentrisch vorspringt. Ein gedachter Konus kann nach vorn von der Spitze der Nadel 62 zur überhängenden blanken Innenfläche der Hülse 60 verlaufen. Die Nadel 62 ist durch eine Buchsenschraube 68 abgestützt, die ihrerseits innerhalb eines sich vom Gehäuse quer erstreckenden Vorsprungs 70 gelagert ist. Eine längliche Öffnung 72 im Vorsprung 70 steht von beiden Seiten aus mit der Spitze der Buchse 68 in Verbindung, mit der die Hochspannungsleitung des Stromnetzes G verbunden ist.The needle 62 is disposed axially within the bore 52 so that the needle tip projects concentrically within and adjacent the next end of the enlarged portion 58. An imaginary cone can extend forward from the tip of the needle 62 to the overhanging bare inner surface of the sleeve 60. The needle 62 is supported by a socket screw 68 which in turn is mounted within a projection 70 extending transversely from the housing. An elongated opening 72 in the projection 70 communicates on both sides with the tip of the socket 68, to which the high-voltage line of the power grid G is connected.

Bei Anlegen einer hohen Spannung an die Nadel 62 und die Hülse 60 erstreckt sich ein Bereich ionisierter Luft konisch von der Nadelspitze aus und etwas über das vordere Ende der Düse hinaus. Ein Niederdruckluftstrom aus dem Rohr 56, der koaxial zur Nadel 62 austritt, verstärkt den Bereich in einer Richtung und treibt die freien Luftionen in die Atmosphäre. Die Neutralisation eines entfernt angeordneten elektrostatisch geladenen Teils kann folglich durchgeführt werden, und elektrostatisch angezogener Staub läßt sich gleichzeitig entionisieren und von diesem Teil mittels eines Luftstroms entfernen.When a high voltage is applied to needle 62 and sleeve 60, an area of ionized air extends conically from the needle tip and slightly beyond the forward end of the nozzle. A flow of low pressure air from tube 56 exiting coaxial with needle 62 reinforces the area in one direction and forces the free air ions into the atmosphere. Neutralization of a remotely located electrostatically charged part can thus be carried out, and electrostatically attracted dust can be simultaneously deionized and removed from that part by means of an air stream.

Claims

Claims: 1. A device for generating an ionized air jet with a housing surrounding a conductive needle, in which a conductive ring piece is arranged on the housing at the blow-out opening and protrudes from this opening in such a way that electrical generated by a high voltage between the conductive needle and the blow-out opening Discharge comprises a volume element which widens conically outward in the housing, characterized in that the conductive needle (34, 62) lies in the axis of the bore of the housing (B, 50), and between the needle and the conductive ring piece (27, 60) ) a sleeve (28, 58) made of insulating material is provided which extends in the direction of the axis of the bore and continues conically to the outside at the blow-out opening.

2. Device according to claim 1, characterized by a pipe section (D) that can be attached to the blow-out opening angled exit part. Publications considered: German patent specification No. 910,948; U.S. Patent No. 3,111605.