DE1614666B1 - Verfahren zur neutralisation von elektrischer ladung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Neutrali- ladungsvorrichtung geschaffen werden, mit der die sation von elektrostatischer Ladung auf sich schnell auf sich rasch verschiebenden Gegenständen beverschiebenden Gegenständen oder Materiahen, wie findliche elektrostatische Ladung ohne die Erzeugung z. B. Förderbänder, Stoffbahnen und chemische se- zyklisch auftretender nicht neutralisierter Bereiche wie pharmazeutische Pulver. 5 beseitigt werden kann. Diese Entladungsvorrichtung

Für den elektrostatischen Ladungsabbau ist im soll gewährleisten, daß bei zunehmender Geschwinallgemeinen die Verwendung einer an die elektro- digkeit der sich verschiebenden Gegenstände oder statischen Entladungsstäbe angeschlossenen Wechsel- Materialien die Wirksamkeit der Neutralisation nicht Stromenergie vorteilhaft. Zum Beispiel sind die beeinträchtigt wird. Schließlich soll die Entladungs-Kosten für eine Wechselstromversorgung sehr viel io vorrichtung relativ »schlagfrei«, d. h. mit einem gegeringer als der füf^eine Gleichstromversorgung er- ringen Kurzschlußstrom, arbeiten und soll sowohl forderliche Kostenaufwand. Eine Wechselstrom- wirtschaftlich in robuster Ausführung herzustellen Versorgung beansprucht auch einen geringeren als auch wirtschaftlich mit hohem Wirkungsgrad verRaumbedarf und arbeitet zumindest mit demselben wendbar sein.

Wirkungsgrad wiel eine Gleichstromversorgung. 15 Dieses Ziel der Erfindung wird im wesentlichen Außerdem gestattet eine Wechselstromversorgung an dadurch erreicht, daß zumindest ein Paar elektro-Stelle des gleichstrommäßigen Anschlusses eine statischer Entladungsvorrichtungen an einer bekapazitive Ankopplung der Entladungsspitzen der stimmten, vorzugsweise quer zur Bewegungsrichtung elektrostatischen Entladungsstäbe an die Wechsel- der Gegenstände oder Materialien verlaufenden Zone stromversorgung. Durch die kapazitive Kopplung ist 20 angebracht wird, daß an die eine Entladungsvorricheine Art »schlägfreier« Betrieb möglich, bei dem tung eine hohe Wechselspannung einer bestimmten durch die Impedanz der Kondensatorkopplung die Phase angelegt wird und daß an die andere Ent-Stromamplitude begrenzt wird. Wenn daher eine Be- ladungsvorrichtung eine hohe, mit einer gegenüber dienungsperson zufällig durch Berührung z. B. mit der bestimmten Phase um 180° phasenverschobene einem Finger die Entladungsspitzen mit Masse kurz- 25 Wechselspannung angelegt wird, wobei jeweils ein schließt, erhält sie keinen Schlag mit unzulässig Ionenstrom der einen und der anderen Polarität auf hoher Stromstärke. Dadurch wird auch mit der die quer verlaufende Zone gerichtet wird.
Reduzierung der Entladungsintensität ein niederes Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll Energieniveau für eine Funkenentladung bewirkt, zur Neutralisation von elektrostatischer Ladung auf wodurch die Verwendung derartiger »schlagfreier« 30 den sich schnell verschiebenden Gegenständen oder elektrostatischer Entladungsvorrichtungen in einer Materialien ein Wechselstrom mit einer Periode von bis zu einem gewissen Grad feuergefährlichen oder 50 bzw. 60 Hz Verwendung finden."
explosionsgefährdeten" rUmgebung zulässig ist. Es Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand wird in diesem Zusammenhang auf die USA.-Patente der Unteransprüche.
3 179 849 und 3 120 626 hingewiesen. 35 Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfin-

Bei der Verwendung wechselstrombetriebener dung ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigt
elektrostatischer Entladungsstäbe zur Neutralisation Fig. 1 eine elektrostatische Zweiphasen-Entladeelektrostatischer Ladung auf sich schnell bewegen- anlage" in perspektivischer Ansicht für die Anden Gegenständen oder Materialien, wie z. B. Förder- Wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei bänder, Stoffbahnen, granulierte oder pulverisierte 40 einem Förderband,

chemische Materialien, wird ein Aussetzen der elek- Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung und

trostatischen Neutralisation an bestimmten Teilen ein elektrisches Schaltbild für den Anschluß der

der sich bewegenden Gegenstände oder Materialien beiden Phasen,

beobachtet. Selbst wenn die wechselstrommäßig be- F i g. 2 a eine Modifikation der Ausführungsform

triebenen elektrostatischen Entladungsstäbe auf 45 gemäß F i g. 2, '

beiden Seiten der sich schnell verschiebenden Gegen- Fig. 3 ein Schaubild des Ladungsverlaufes in Abstände angebracht sind, erfolgt eine Neutralisation hängigkeit von der Zeit an den elektrostatischen der elektrostatischen Ladung nur in bestimmten, Entladungsstäben und an der Grenzfläche des sich über den Gegenstand verteilten regelmäßigen Ab- bewegenden Förderbandes,

ständen, wogegen dazwischen periodisch über die 50 F i g. 4 eine Zweiphasen-Entladeanlage zur VerLängsrichtung verteilte Zonen mit einer fehlenden Wendung in einer Rohrleitung für pulverförmige Neutralisation festgestellt werden. An einem sich be- Teilchen in perspektivischer Ansicht mit einem teilwegenden Förderband, das dem · Einfluß wechsel- weise aufgebrochenen Gehäuse, . .
strommäßig betriebener elektrostatischer Entladungs- Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der stäbe ausgesetzt War, ließen sich durch Messung 55 F1 g. 4. · '

elektrostatisch geladene Bereiche feststellen, die sich In der Zeichnung, in welcher gleiche Teile mit in Form über die Längsrichtung verteilter Streifen gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist eine Zweioffenbarten. Es wurde auch festgestellt, daß die phasen-Entladeanlage A im Detail dargestellt, bei streifenförmigen geladenen Bereiche bei Geschwin- welcher "ein sich bewegendes, mit elektrostatischer digkeiten über 610 m/min noch deutlicher hervor- 60 Ladung versehenes Band -B von einer Wechselstromtreten. Auch die Erhöhung der den elektrostatischen Ionisierungsanlage beeinflußt wird.
Entladungsstäben zugeführten Wechselstromfrequenz Die Zweiphasen-Entladeanlage A enthält zuschwächte den zyklisch auftretenden Effekt nicht ab. mindest ein Paar elektrostatischer Entladungsstäbe

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein A 1 und A 2, von denen jeder mit z. B. einem im

Verfahren zu schaffen, mit dem die auf sich rasch 65 Zentrum verlaufenden leitenden Stab 10 versehen

verschiebenden Gegenständen oder Materialien be- ist, der eine Vielzahl von in einem Abstand neben-

findliche elektrostatische Ladung völlig neutralisiert einander angebrachten, nach außen gerichteten

werden kann. Dazu soll eine elektrostatische Ent- Spitzen 12 aufweist und von einem leitenden Ge-

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häusel4 koaxial umgeben und von diesem isoliert Primärwicklung30 des Transformators liegt z.B. an ist. Das Gehäuse 14 kann eine zylindrische Form einer 110-V-Wechselstromquelle. Die Enden der aufweisen und besitzt eine Vielzahl in einem Ab- Sekundärwicklung sind mit entsprechenden Stäben stand nebeneinander angebrachter runder Öffnungen 10 der elektrostatischen Entladungsstäbe A1 und 16, die konzentrisch zu den Spitzen 12 angeordnet 5 A 2 über Leitungen 32 und 34 verbunden. Der sind. Eine solche Vorrichtung ist in dem USA.- Mittelabgriff des Transformators 30 und ebenso die Patent 2163 294 beschrieben. Die elektrostatischen Gehäuse 14 liegen an Masse. Es ergibt sich aus dem Entladungsstäbe können auch, wie im USA.-Patent Schaltungsaufbau, daß der Ladungszustand des Ent-3 137 806 beschrieben, mit in Längsrichtung ver- ladungsstabes A 2 um 180° phasenverschoben gegenteilten Spitzen versehen sein, die^ sich zwischen in ία über dem Ladungszustand des Entladungsstabes A 1 Querrichtung nebeneinander angeordneten Schienen ist, da die an gegenüberliegenden Enden der Sekunbefinden. Die elektrostatischen Entladungsstäbe kön- därwicklung des Transformators 30 wirksamen Spannen ferner nach der im USA.-Patent 3 120 626 be- nungen diese Phasenverschiebung aufweisen. Auch schriebenen Art in Form von durchschlagfreien bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 sind die Entladungsstäben aufgebaut sein. Die elektro- 15 elektrostatischen Entladungsstäbe A1 und A 2 an statischen Entladungsstäbe als solche sind nicht gegenüberliegenden Seiten des Bandes B angeordnet Gegenstand der Erfindung, die sich auf die An- und gegeneinander gerichtet, obwohl nur eine einordnung der elektrostatischen Entladungsstäbe be- zige Wechselstromversorgung G Verwendung findet, züglich der sich verschiebenden Gegenstände und auf Auch hier gelten für die Ladungszustände an den den Anschluß der elektrischen Phasen bezieht. 20 jeweiligen elektrostatischen Entladungsstäben A1

Gemäß Fig. 1 sind die elektrostatischen Ent- und A 2 sowie auf der Grenzschicht des BandesB ladungsstäbe A 1 und A2 auf gegenüberliegenden die in Fig. 3 dargestellten Verhältnisse.
Seiten eines Bandes 5 angeordnet, wobei die in In Fig. 2a ist eine Zweiphasen-Entladeanlage ge-

einem Abstand vom Band befindlichen Spitzen 12 zeigt, bei der die beiden elektrostatischen Entgegeneinander gerichtet sind. Die Phase einer 25 ladungsstäbe A1 und A 2 ebenfalls von einer ein-Wechselstromversorgung hoher Spannung Gl ist mit zigen Wechselstromversorgung aus gespeist werden, dem Stab 10 des elektrostatischen Entladungsstabes wobei jedoch die beiden Entladungsstäbe auf der- A 1 über die Leitung 20 gekoppelt, wogegen das Ge- selben Seite des Bandes angeordnet sind. Bei dieser häuse 14 über eine Leitung 22 mit dem Erdungs- Ausführungsform sind die Spitzen 12 auf eine quer anschluß verbunden ist. Die Wechselstromversorgung 30 zur Bewegungsrichtung des Bandes verlaufende G1 ist in konventioneller Weise aufgebaut und ent- imaginäre Linie ausgerichtet. Da die Ladungshält einen Transformator, dessen Primärwicklung mit zustände der beiden elektrostatischen Entladungseiner 110-V- bzw. 210-V-Wechselstromquelle mit stäbe A1 und A 2 bei dieser Ausführungsform eben-. einer Periode von 50 bzw. 60 Hz verbunden ist. Die falls um 180° gegeneinander verschoben sind, wird Sekundärwicklung ist derart ausgelegt, daß sie eine 35 die resultierende Ladung auf der Oberfläche des Wechselspannung in der Größenordnung zwischen Bandes wiederum durch die mittlere Kurve der 2000 und 15 000V liefert. Der elektrostatische F i g. 3 repräsentiert.

Ladungszustand des Entladungsstabes A 1 ist in der In den Fig. 4 und 5 ist eine Zweiphasen-Entladeobersten Kurve der F i g. 3 dargestellt. anlage dargestellt, die auf den Strom eines durch

Der elektrostatische Entladungsstab A 2 ist mit 40 eine Rohrleitung 42 geförderten pulverisierten Maeiner Wechselstromversorgung G 2 hoher Spannung terialsßl einwirkt. Soweit es erforderlich ist, kann verbunden, indem der Stab 10 über die Leitung 26 die Rohrleitung 42 erweitert sein und einen Aban die Phase der Wechselstromversorgung und das schnitt 44 mit größerem Durchmesser aufweisen, in Gehäuse 14 über die Leitung 24 an den Masse- dem eine Batterie von Entladungsstäben .4 1 und A 2 anschluß angeschlossen ist. Die Wechselstrom- 45 untergebracht ist. Bei der dargestellten Ausführungsversorgungen G1 und G2 können aus im wesent- form sind drei elektrostatische EntladungsstäbeAl lichen identischen Generatoren bestehen, deren Aus- vorgesehen, deren Stäbe 10 mit einer Wechselstromgangssignal im wesentlichen dieselbe Amplitude, je- Versorgung geeigneter Phase gekoppelt sind, wodoch eine um 180° verschobene Phase aufweisen. gegen drei weitere Entladungsstäbe A 2 ■ mit einer Der elektrostatische Ladungszustand des Entladungs- 5° gegenüber den Entladungsstäben A 1 um 180° Stabes A 2 wird durch die unterste Kurve der F i g, 3 phasenverschobenen Wechselstromversorgung gebeschrieben. Wenn somit der Ladungszustand des -^: - koppelt sind. Die Stäbe 10 des elektrostatischen Entelektrostatischen Entladungsstabes A1 positiv ist, ist ladungsstabes A 1 sind durch Verbindungsleitungen der im selben Augenblick am Entladungsstab A 2 46, 48 und 50 miteinander verbunden und an die wirksame Ladungszustand negativ, wobei jedoch an 55 eine Phase der hohen Wechselspannung über die beiden Entladungsstäben eine Spannung gleicher Leitung 52 angeschlossen. Die Stäbe 10 und damit Amplitude liegt. Daraus ergibt sich, daß an den die Spitzen 12 der elektrostatischen Entladungsstäbe beiden Entladungsstäben A1 und A 2 jeweils eine A 2 sind untereinander mit Leitungen 56, 58 und 60 Spannung gleicher Amplitude, jedoch mit einer ein- verbunden und über die Leitung 62 an eine gegenander entgegengesetzten Polarität liegt. Die in F i g. 3 60 über der Spannung an den elektrischen Entladungsdargestellte mittlere Kurve beschreibt den Zustand stäben A1 um 180° phasenverschobene Hochder ionisierenden Ladung auf der Grenzschicht des spannung einer Wechselstromquelle angeschlossen. Bandes. Die Gehäuse 16 der einzelnen elektrischen Ent-

Gemäß Fig. 2 sind die beiden elektrostatischen ladungsstäbe liegen ebenso wie die eine Seite der Entladungsstäbe A 1 und A 2 an eine einzige 65 Wechselstromversorgungen an Masse.
Wechselstromversorgung G bzw. einen einzigen Wie sich aus der mittleren Kurve der F i g. 3 er-

Wechselstromgenerator angeschlossen, der einen gibt, wird durch die elektrostatischen Entladungs-Transformator 30 mit Mittelanzapfung enthält. Die stäbe A1 und A 2 das mit Ladung versehene Band B

oder das mit Ladung behaftete Material B1 während der ganzen Zeit kontinuierlich durch ein Ladungsfeld beeinflußt. Wenn der sich bewegenden Oberfläche vom Entladungsstab A1 eine positive Ladung während der positiven Halbwelle des Zyklus zügeführt wird, so führt im selben Augenblick der Entladungsstab A 2 eine negative Ladung zu. Umgekehrt führt während des entsprechenden Teils der Periode der Entladungsstab A1 der Oberfläche negative Ladung und der Entladungsstab A 2 zur selben Zeit positive Ladung zu, d. h., die durch die entsprechenden elektrostatischen Entladungsstäbe Al und A 2 zugeführte Ladung entgegengesetzter Polarität versucht sich gegenseitig anzuziehen und bedeckt somit die Zone mit einem Ladungen beider Polaritäten aufweisenden Feld. Da ein Überschuß an positiver und negativer Ladung während der ganzen Zeit an Stelle einer Ladung bestimmter Polarität während jeder Halbperiode zugeführt wird, wird eine vollständige und wirksame Neutralisation irgendwelcher auf dem Band B oder anderen sich bewegenden Oberflächen befindlicher elektrostatischer Ladungen bewirkt, ohne daß periodische Streifen mit Ladung einer bestimmten Polarität entstehen. Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung sind insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten der sich bewegenden Gegenstände oder Materialien wirksam "und besonders augenscheinlich.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Zweiphasen-Entladeanlage gemäß der Erfindung auch zusammen mit ionisierenden Luftdüsen verwendet werden kann, die in dem USA.-Patent3 156 847 beschrieben sind.

Claims (8)

Patentansprüche: 35

1. Verfahren zur Neutralisation von elektrostatischer Ladung auf sich schnell verschiebenden Gegenständen oder Materiahen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Paar elektrostatischer Entladungsvorrichtungen (Al, A 2) an einer bestimmten, vorzugsweise quer zur Bewegungsrichtung der Gegenstände oder Materialien (B, Bl) verlaufenden Zone ange-.„ bracht wird, daß an die eine Entladungsvorrichtung (A 1) eine hohe Wechselspannung einer bestimmten Phase angelegt wird und daß an die andere Entladungsvorrichtung (A 2) eine hohe, mit einer gegenüber der bestimmten Phase um 180° phasenverschobenen Wechselspannung angelegt wird, wobei jeweils ein Ionenstrom der einen und der anderen Polarität auf die vorzugsweise quer verlaufende Zone gerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatischen Entiadungsvorrichtungen auf gegenüberliegenden Seiten der Gegenstände oder Materialien angeordnet und gegeneinander ausgerichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatischen Entladungsvorrichtungen auf derselben Seite der sich bewegenden Gegenstände oder Materialien in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung derselben angeordnet werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine: 50- bzw. 60-Hz-Wechselspannung an die elektrostatischen Entladungsvorrichtungen angelegt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromversorgung einen Transforma- ^ tor mit einer Wicklung mit Mittelabgriff enthält (| und daß die beiden gegenüberliegenden Enden der Wicklung mit entsprechenden elektrostatischen Entladungsvorrichtungen und der Mittelabgriff der Wicklung mit Masse verbunden wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Gruppen von elektrostatischen Entiadungsvorrichtungen vorgesehen werden und daß die einzelnen Gruppen der Entladungsvorrichtungen jeweils derart eingespeist werden, daß der elektrostatische Ladungszustand an der einen Gruppe der Entladungsvorrichtungen um 180° gegenüber dem elektrostatischen Ladungszustand an der anderen Gruppe der Entladungsvorrichtungen phasenverschoben ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatischen Entladungsvorrichtungen entlang einer um die Bewegungsbahn der Gegenstände oder Materialien verlaufenden Umfangslinie in einem Abstand zueinander angeordnet werden. Λ

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen elektrostatischen Entladungsvorrichtungen der beiden Gruppen wechselweise in Umfangsrichtung angeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen