DE1905237A1

DE1905237A1 - Statikbeseitigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1905237A1
Application number: DE19691905237
Authority: DE
Inventors: Jackson Richard Allen
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1968-02-08
Filing date: 1969-01-29
Publication date: 1969-08-21
Also published as: SE337911B; CH495681A; GB1250274A; US3531688A; DE1905237B2; AT294228B; NL6901418A; FR2001548A1; JPS512794B1; BR6906223D0

Description

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Minnesota Mining and Manufacturing Company, tiaint Paul, Minnesota 55101, V.St.A.

Statikbeseitigungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beseitigung statischer Ladung von sich bewegenden Bahnen, wie z.B. solchen, die bei der Kunststoff- oder Papieriib er Ziehung, beim Einsacken oder bei Lamelierungsoperationen benutzt werden.

Es ist bekannt, daß bei verschiedenen Arbeiten, wo sich Bogenmaterial im Reibungseinoriff mit Führungswalzen, Führungsstangen und dgl. bewegt, sich unerwünschte statische elektrische Ladungen entwickeln. Diese Erscheinung ist besonders in Maschinen der Art unerwünscht_r die an einer sich ununterbrochen bewegenden Bahn und unter Zuständen arbeiten, wo die Feuchtigkeit, wie im Winter, verhältnismäßig gering ist. Der Reibungseingriff zwischen der Bahn und einem abweichenden Material bewirkt die Erzeugung von statischen elektrischen Ladungen an der Oberfläche der Bahn, welche Ladungen sich zu großen Höhen ansammeln können. Dieser Umstand bildet eine gewisse Sicherheitsgefährdung für Arbeiter, da er als Entzündungsquelle von ent-

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flaiMibarenLösungsmitteln dienen kann. Ferner ist er die Ursache von Staubansammlung an nichtLeitfähigen überflächen und erschwert die Bearbeitung von leichten Filmen und Fasern.

Um diese Schwierigkeit zu vezuneiden, und um die Bahn in irgendeinem gewünschten elektrischen Zustand, wie auf Erdpotential zu halten, sind verschiedene Formen von Statikbeseitigungsvorrichtungen entwickelt worden.

Im allgemeinen können die gegenwärtig bekannten otatikbeseitigungsvorrichtungen in zwei Klassen gruppiert werden, nämlich Statikbeseitigungsvorrichtungen der Induktionsart und erregte Statikbeseitigungsvorrichtungen. Induktions- oder nichtbeeinflußte Anlagen bestehen im allgemeinen aus entweder geerdeten Nadeln oder metallischen Bürsten, die über der zu neutralisierenden Bahnoberfläche aufgehängt sind.

Induktionsanlagen sind nur wirksau, wenn das Bahnpotantial genügend hoch ist, um die Atmosphäre zwischen den Nadelspitzen und der Bahn zu ionisieren, um die Neutralisierung der Ladung an der Bahnoberfläche zu gestatten. So ist die Induktionsvorrichtung nur bei relativ hohen Bahnpotentialen wirksam. Beispielsweise wird eine Indukt'ionsstatikbeseitigungsvorrichtung unter etwa 5 bis 10 Kilo-Volt gewöhnlich nicht funktionieren, um die notwendige Ionisierung herzustellen, um die statische Ladung zu neutralisieren.

Erregte Statikbeseitigungsvorrichtungen können ferner so gruppiert werden, daß eine Energiequelle angewendet wird, um die Luft zu ionisieren. Elektrisch beeinflußte Anlagen sind im allgemeinen in der Konstruktion den Induktionsstatikbeseitigungsvorrichtungen ähnlich, worin die Naaeln entweder direkt oder kapazitiv mit einer V/echselstromkraftquelle hoher Spannung verbunden sind, welche die Ionisierung in dem Luftspalt zwischen den Nadelspitzen und einer benachbarten Erde bewirkt.

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Diese Spannung kann von 5000 bis 15000 Volt und sogar höher reichen. iSlektisch beeinflußte oder unter Kraft gesetzte Anlagen sind im allgemeinen wirksam, um die statische Ladung von Bahnen mit niedrigen Potentialen zu zerstreuen, die selbst nicht ausreichen, um die nötige Ionisierung durch eine Induktionsstatikbeseitigungsvorrichtung zwischen der Bahn und den Nadeln zu bewirken. Auf diese Weise können beeinflußte oder unter Kraft gesetzte Statikbeeinflussungsvorrichtungen wirksam sein, wo es Induktionsanlagen infolge niedriger Bahnpotentiale dies nicht sind. Indessen verhindert die Möglichkeit der Zündung von Lösungsmitteln in dem Palle von elektrischem Durchschlag von beeinflußten oder unter Kraft gesetzten Statikbeseitigungsvorrichtungen häufig ihre Benutzung in entflammbaren Atmosphären. Ferner besteht auch eine bestimmte Schlaggefahr.

Radioaktiv erregte Statikbeseiti^ungsvorrichtungen, d.h. solche, in welchen die Luftionisierung durch die Einwirkung von Alpha-, Beta- oder Gammastrahlen bewirkt wird, sind ebenfalls bei niedrigen Bahnpotentialen wirksam, wo es die nichterregten (Induktion) Anlagen nicht sind. Der maximale durch eine nukleare ütatikbeseitigungsvorrichtung erzeugte Ionisierungsstrom hängt von der Radioaktivitätsmenge ab, den die Vorrichtung enthält und nimmt ab, wenn die Radioaktivität mit der Halbwertzeit des benutzten Radioisotopes abnimmt. Wenn nur eine nukleare Anlage benutzt werden soll, um niedrige Bahnpotentiale zu neutralisieren, wird die erforderliche- Strahlungsmenge, um die Ionisierung zu bewirken, natürlich wesentliche Sicherheitsprobleme als auch Kosten erzeugen.

Die vorliegende Erfindung schafft daher, um die Ansammlungs-Probleme der statischen Ladung, die vorher besprochen sind, zu vermeiden, eine Einrichtung durch die Schaffung einer wirksamen und relativ billigen Statikbeseitigungsvorriclrtung, welche die wünschenswerten Merkmale sowohl der Induktioneatatik-

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.beseitigungsvorriolatungen als auch der erregten Beseitigungsvo!richtungen benutzt.

Die Erfindung sieht so eine Vorrichtung vor, die im allgemeinen aus einem ersten Teil besteht, der eine begrenzte Ionisationsstromfähigkeit hat (d.h. einen nuklearen oder elektisch beeinflußten oder unter Kraft feesetzten Teil), welcher bei niedrigen Bahnpotentialen wirkt, sowie einen zweiten Teil, der auf das Bahnpotential anspricht (d.h. eine Induktionsstatikbeseitigungsvorrichtung). Die Kombinationsvorrichtung nach der Erfindung schafft so eine wesentlich höhere Ionisationsstromfähigkeit als jeder Teil oder Anteil getrennt schaffen könnte. Die Vorrichtung ist sowohl sicher als auch höchst wirksam.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zur Eliminierung oder Beseitigung statischer Ladung von einer sich bewegenden Bahn oder dgl. enthält in Kombination eine Induktionseinrichtung, die eine Mehrzahl von langgestreckten, parallel verlaufenden, elektrisch leitfähigen und geerdeten Gliedern enthält, die in einem vorherbestimmten Abstand von der Bahn eingestellt sein können, um eine Ionisation der Atmosphäre zwischen der Oberfläche der Bahn und den genannten Gliedern zu bewirken, wenn die statische Ladung dazwischen das Ionisationspotential der genannten Atmosphäre übersteigt, um einen Teil der statischen Ladung zu neutralisieren, wenn die Bahn sich relativ zu den Gliedern in dem vorherbestimmten Abstand bewegt, sowie eine langgestreckte, elektrisch leitfähige, erregte Einrichtung, die in einer Abstandsstrecke von und in enger Nachbarschaft zu den Endpunkten der geerdeten Glieder der genannten Induktionseinrichtung eingestellt ist, um auf den Teil der Bahn zu wirken, der die Induktionseinrichtfc tung paseiert hat, um eine Ionisierung der Atmosphäre zwischen der Oberfläche der Bahn und der genannten leitfähigen Einrichtung zu bewirken, um die statische Ladung von der Bahn zu neutralisieren, die verbleibt, nachdem die Bahn die Induktioneeinrichtung passiert hat, wobei die genannte Abstandsstrecke mindestens gleich der Länge der länglichen Glieder der Induktionseinrichtung ist.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, welche die gegenwärtig beste beispielsweise Einrichtung zur Ausführung der Erfindung darstellt, und in welcher sind:

Pig. 1 eine perspektivische schematische Ansicht» teilweist im Querschnitt, der Kombination einer Induktions- und radioaktiv erregten Statikbeseitigungsvorriohtung für sich bewegende Bahnen,

Fig. 2 eine sohematische Skizze einer anderen Ausführung der

Erfindung, worin der erregte Anteil derselben aus einer elektrisch betriebenen Statikbeseitigungsvorrichtung besteht.

Bezüglich der Einzelheiten zeigt Fig. 1 eine Statikbeseitigungsvorriohtung 10 für eine sich bewegende Bahn 12, deren Bewegungsrichtung durch den Pfeil angezeigt ist. Diese Vorrichtung enthält in Kombination grundsätzlich zwei Teile, nämlich einen ersten langgestreckten. Induktionsbestandteil 14, der eine Mehrzahl von länglichen, parallel verlaufenden, elektrisch leitfähigen und geerdeten G-liedern 16 enthält (z.B. Drahtnadeln), die in dem elektrisch leitfähigen Träger 17 gehalten sind, und die in einem vorherbestimmten Abstand 18 von der Oberfläche der sich bewegenden Bahn eingestellt sein können, sowie einen zwei— ten langgestreckten, elektrisch leitfähigen, radioaktiv erregten Bestandteil 20, der in einer Abstandsstreoke von den und in dichter Hähe zu den länglichen Gliedern 16 (Nadeln) des Induktionsteiles eingestellt ist, um auf den Teil der Bahn 12 zu wirken, der den Induktionsteil passiert und auf den derselbe eingewirkt hpt. Die Abstandsstrecke, welche den radioaktiv erregten Teil 20 von den Endspitzen der länglichen Glieder 16 (Nadeln) des Induktionsteiles trennt, muß mindestens gleich der Länge der länglichen Glieder (Nadeln) des Induktionateiles sein. Die gezeigten Nadeln sind mit einem gewickelten federartigen Schaft ausgebildet, so daß sie ausgelenkt werden können, wenn

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sie durch ein sich, bewegendes Objekt berührt werden. Der Induktionsteil 14 und der radioaktiv erregte Teil 20 sind mittels eines gemeinsamen Montagegliedes 22 integral verbunden. Ein nichtleitfähiger Schirm 24 (z.B. aus 3,175 mm Kunststoff) ist wahlweise an dem Induktionsteil parallel zu und längs und über die Länge der länglichen Glieder 16 hinaus verlaufend angebracht, um die Glieder davor zu schützen, daß sie mit der Bahn in Berührung kommen·

Der radioaktiv erregte Anteil 20 besteht grundsätzlich aus einem TJ-förmigen langgestreckten Metallglied, welches eine radioaktive Quelle 26, vorzugsweise in Form einer kompakten Monoschicht aus einer Vielzahl von einzelnen mikrokugelförmigen Teilchen (nicht gezeigt) beherbergt, die z. B. pro 30,5 cm Länge etwa 18 Millicuries Polonium 210 enthalten. Die energieausstrahlende Fläche 28 des radioaktiv erregten Bestandteiles ist mit einem Metallgitterglied 30 versehen, um die Beschädigung der radioaktiven Quelle zu verhindern, während die Strahlung frei hindurchgehen kann.

Ss können auch andere radioaktive Stoffe benutzt werden, z.B. Amerioium , Krypton ' (enthalten in einem Hohr) Promethium ¹⁴⁷ und dgl..

Fig. 2 zeigt sohematisch eine andere Ausführung der Erfindung, in der der erregte Teil eine Stange 32 enthält, welche Ausführung im wesentlichen dem Induktionebestandteil 14 ähnlich ist, aber worin die länglichen Nadelglieder 34 derselben entweder direkt oder kapazitiv mit einer Kraftzufuhr 36 hoher Spannung verbunden sind. Der genannte erregte Teil ist mit einer nahen Erde 38 versehen, die elektrisch mit dem Induktionsteil 14 verbunden ist«

In typischen spezifischen Ausführungen werden sich beide Teile praktisch quer über die ganze Breite der Bahn erstrecken und werden über der Bahn oder einem anderen Werkstück gemäß den ,besonderen vorkommenden Bedingungen angeordnet sein. In beson-

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deren Fällen wird es nötig sein, die Vorrichtung so einzustellen und eine solche Erregung der erregten Einrichtung vorzusehen, um die erforderliche Neutralisierung der Ladung auszuführen. Die wirklichen Werte werden von der Bahngeschwindigkeit und dem Bahnpotential und der Kapazität des Systemes abhängen.

Die Wirkung der obigen Kombinationsvorrichtung besteht darin, daß, wenn sich die Bahn an den Nadeln des Induktionsteiles vorbeibewegt, ein Teil der statischen Ladung an der Bahnoberfläche neutralisiert wird, wenn das Bahnpotential zwischen den Nadelspitzen und der Bahnoberfläche das Ionisationspotential der Atmosphäre dazwischen übersteigt. Als nächstes wird, wenn der Teil der Bahn, auf den der Induktionsteil eingewirkt hat, durch den erregten Teil hindurchgeht, die restliche statische Ladung durch den erregten Bestandteil neutralisiert.

Auf diese Weise wird im Betrieb das maximale restliche Bahnpotential nach Durchgang durch den Induktiansteil das Grenzoder Schwellenpotential für den erregten Teil. Der erregte Teil erfordert dann nur ausreichenden Ionisationsstrom, um dieses Restpotential auf eine gewünschte Höhe zu reduzieren. Dies verringert den Radioaktivitätsbedarf (im Falle eines nuklearen Teiles) oder den Ionisationsstrombedarf (im Falle eines elektrisch betriebenen Teiles), der erforderlich ist, um dieses Restpotential auf eine gewünschte Höhe zu reduzieren.

Wegen der dauernden Schwankung in der Menge der erzeugten statischen Elektrizität infolge der Änderungen in solchen Variablen wie der Feuchtigkeit, der Natur des bearbeiteten Materiales und der Bahngeschwindigkeiten ist es erwünscht, eine Vorrichtung vorzusehen, die auf Änderungen in der Ladungsmenge anspricht.

Die Vorrichtung nach der Erfindung spricht auf Schwankungen in der Ladung an. Der Induktionsteil wird wirksamer, wenn die Ladungshöhe und das Bahnpotential zunimmt und ist ein Selbst-

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einstellungsteil der Kombination, wobei das Bahnpotential auf einer Höhe gleich oder geringer als das Schwellenpotential des Induktionsteiles gehalten wird (wobei das genannte Schwellenpotential gleich dem Bahnpotential ist, bei welchem der Induktionsteil beginnt, die Ladung zu neutralisieren). Sie auftretende Wirkung des erregten Teiles gewährleistet, daß das restliche Bahnpotential auf die gewünschte Höhe reduziert wird.

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Claims

Patentansprüche

. 1../Vorrichtung zur Beseitigung statischer Ladung von einer sich bewegenden Bahn oder dgl., gekennzeichnet durch die Kombination von:

a) einer Induktionseinrichtung (H), die eine Mehrzahl von länglichen, parallel verlaufenden, elektrisch leitfähigen und geerdeten Gliedern (16) einschließt, die in einem vorherbestimmten Abstand von der Bahn (12) eingestellt sein können, um eine Ionisierung der Atmosphäre zwischen der Oberfläche der Bahn und den Gliedern (16) zu bewirken, wenn die statische Ladung dazwischen das Ionisierungspotential der Atmosphäre übersteigt, um einen feil der statischen Ladung zu neutralisieren, wenn sich die Bahn relativ zu den genannten Gliedern in dem vorherbestimmten. Abstand bewegt und

b) eine langgestreckte elektrisch leitfähige erregte Einrichtung (20), die in einer Abstandsstrecke von und in dichter Nähe zu- den Endspitzen der länglichen Glieder (16) der Induktionseinrichtung eingestellt ist, um auf jenen Teil der Bahn zu wirken, der die Induktionseinriohtung (14) passiert hat, um eine Ionisierung der Atmosphäre zwischen der Oberfläche der Bahn und der genannten leitfähigen Einrichtung zu bewirken, um von der Bahn die statische Ladung zu neutralisieren, die verbleibt, naohdem die Bahn durch die Induktionseinrichtung hindurchgegangen ist, wobei die genannte Abstandsstreoke mindestens gleich der Länge der länglichen Glieder der Induktionseinrichtung (14) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genennte, elektrisch leitfähige, erregte Einrichtung eine langgestreckte radioaktive Quelle (26) enthält, welche Alpha-, Beta- oder Gammastrahlen in einer Richtung im wesentlichen Bankrecht zu und gegen die Bahn (12) ausstrahlen kann·

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3*. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet! daß die elektrisch leitfähige, erregte Einrichtung ©ine Mehrzahl von geerdeten Drahtspitzen (34) hat, die sieh davon längs der Länge derselben erstrecken, wobei die langgestreckte Einrioktung entweder direkt oder kapazitiv mit einer Kraftquell© (36) hoher Spannung verbunden ist»
4. Vorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die elektrisch leitfähige, erregte Einrichtung ein© langgestreckt

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te Quelle aus Polonium in Form einer kompakten Monoschicht aus einer Vielzahl von einzelnen mikrokugelförmigen Teilchen enthält, welche Strahlung in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu und gegen die Bahn (12) ausstrahlen

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