DE19711342C2 - Aktive Entladeelektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aktive Entladeelektrode gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Elektroden für die Corona-Vorbehandlung sind ansich bekannt (DE-OS 19 23 098), mit der vermittels eines Hochfrequenzplasmas eine Folienoberfläche materialtechnisch verändert bzw. vorbehandelt wird. Hier geschieht nur eine Aufladung und keine Entladung und es ist überdies eine an Masse liegende Gegenelektrode erforderlich.

Entladeelektroden sind als passive Entladeelektroden in Form von geerdeten Spitzen oder Zungen in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Darüber hinaus gibt es noch sogenannte aktive Entladeelektroden, die an eine Hochspannungs- Wechselstromquelle anschliessbar sind. Sie dienen zum Entladen oder Beseitigen der positiven und/ oder negativen Ladung auf der Oberfläche von vorzugsweise schnellbewegten Materialbahnen, wie sie beispielsweise beim Tiefdruck vorhanden sind.

Zumeist weisen diese bekannten aktiven Entladeelektroden zumindest mehrere parallel zueinander angeordnete Reihen von nadelförmigen Einzelelektroden auf, die innerhalb einer Reihe parallel zueinander mit einer Spitze an ihrem freien Ende versehen angeordnet und an eine Hochspannungsquelle anschliessbar sind. Längs einer Reihe von Elektroden, vorzugsweise parallel dazu ist zumindest ein nicht isolierter Erdleiter angeordnet.

Die Ueberprüfung solcher bekannter aktiver Entladeelektroden hat ergeben, dass der Wirkungsgrad beim Entladen relativ gering ist und noch eine relativ hohe Restaufladung auf der Materialbahn, insbesondere bei schnelllaufenden Materialbahnen von grösser als 2-3 m/s belässt. Dasselbe gilt bei Kunststoffen mit geschlossenen Oberflächen z. B. Polymerfolien wie Polycarbonat oder Polyester mit einer Durchschlagsspannung von grösser als 4000 Volt und einem Oberflächenwiderstand von grösser als 10¹⁴ Ohm und einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10¹⁴ Ohm × cm.

Eine gattungsgemäße aktive Entladeelektrode gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ist bekannt (DE-23 63 209-A1). Mit dieser Elektrode ist zwar auch eine Entladung möglich. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Wirkungsgrad beim Entladen relativ gering ist und noch eine hohe Restaufladung auf der Materialbahn, insbesondere bei schnellaufenden Materialbahnen von größer als 2 bis 3 m/s beläßt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße aktive Entladeelektrode gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so weiterzubilden, daß eine bestmögliche Entladung bei schnellaufenden Materialbahnen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer aktiven Entladeelektrode gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Es hat sich herausgestellt, daß die Vermehrung der Reihe mit nadelförmigen Einzelelektroden das Ergebnis der Entladung nicht, wie man meinen könnte, etwa verbessert, sondern im Gegenteil sogar verschlechtert. Überraschenderweise verschlechtert sich das Ergebnis auch dann, wenn der Erdleiter beim Stand der Technik offen und ohne Isolation angeordnet ist; vielmehr wird der Wirkungsgrad nochmals dadurch verbessert, daß der Erdleiter vollständig von einem elektrischen Isolator umgeben ist. Schließlich hat es sich gezeigt, daß bei Verwendung der Hochspannungsquelle als Hochspannungswechselstromquelle selbst bei schnellaufenden Materialbahnen mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von größer 10 m/s eine höchstmögliche Entladung erzielt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Elektrode ergibt sich überdies der Vorteil bei einem Ausfall des Netzes, daß die Reihe von Einzelelektroden als passive Entladeelektroden wirken, so daß zumindest ein Minimum an Funktionsfähigkeit trotz Netzausfall erhalten bleibt. Beide Effekte, nämlich die verbesserte aktive Entladung und die verbesserte passive Entladung stellen sich wiederum überraschenderweise dann nicht ein, wenn die Anschlüsse zwischen Erdleiter und Einzelelektroden vertauscht werden, also der Erdleiter an die Hochspannungswechselstromquelle und die nadelförmigen Einzelelektroden an Erde festgelegt werden.

Eine Vorrichtung zum Aufladen mittels einer Hochspannungsgleichstromquelle ist zwar bekannt (DE-195 20 260 A1), mit dieser kann aber nur eine Ladung aufgebracht, nicht aber eine Entladung erfolgen.

Zweckmässige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Insbesondere zeichnet sich bei Einsatz von zwei parallel zueinander und beiderseits der Reihe von Einzelelektroden vorgesehenen Erdleitern eine Erhöhung des Wirkungsgrades, also eine bessere Entladung ab.

Wenn darüber hinaus jede Einzelelektrode über einen ohmischen Widerstand an die Hochspannungsquelle angeschlossen wird, so ergibt sich zugleich ein wirksamer Berührungsschutz, wie der schematische Querschnitt durch eine aktive Entladeelektrode gemäss der Erfindung zeigt.

Die insgesamt mit 5 bezeichnete Entladeelektrode weist ein Profil 6 auf, das an seiner Rückseite eine Einhängenut 7 zum Befestigen der Elektrode aufweist.

Sie ist mit einer einzigen Reihe von zueinander parallel angeordneten nadelförmigen Einzelelektroden 8 versehen, deren freie Enden mit Bezug auf die Befestigungsnut 7 entgegengesetzten Seite angeordnet sind. Die Reihe von Einzelelektroden liegen in einer Ebene 9, die schematisch in der Zeichnung angedeutet ist. Ferner ist jede Einzelelektrode 8 über einen ohmischen Widerstand 10 an die - nicht gezeichnete - Hochspannungsquelle anschliessbar, die eine Wechselspannungsquelle darstellt.

Ferner sind beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel 2 parallel zueinander und beiderseits der Reihe von Einzelelektroden 8 angeordnete Erdleiter 11 vorgesehen, die im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sind und beispielsweise als Draht ausgebildet sein können. Diese beiden Erdleiter verlaufen rechtwinklig zu der Erstreckung jeder Einzelelektrode 8 und parallel zu der Ebene 9, in denen die Einzelelektroden einer Reihe angeordnet sind. Jeder Leiter ist hierbei von einem elektrischen Isolator 12 umgeben.

Claims (6)

1. Aktive Entladeelektrode (5) zum Minimieren von positiven und/oder negativen Ladungen auf bewegten Materialbahnen mit einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, nadelförmigen Einzelelektroden (8), die über je einen ohmschen Widerstand an einen Hochspannungstransformator anschließbar und als eine einzige Reihe der Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Einzelelektroden (8) vorgesehen sind, und mit zumindest einem rechtwinklig zu und längs der Vielzahl der Einzelelektroden (8) verlaufenden Erdleiter (11), dadurch gekennzeichnet, daß der Erdleiter (11) vollständig von einem elektrischen Isolator (12) umgeben und in diesen eingebettet ist, daß der ohmsche Widerstand 100 bis 200 Megaohm beträgt und daß der Abstand der Spitzen der Einzelelektroden (8) zwischen 1 und 2 cm liegt.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand 150 Megaohm beträgt.

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Einzelelektroden (8) bei 1,5 cm liegt.

4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsquelle als Hochspannungswechselstromquelle ausgebildet ist.

5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallel zueinander und beiderseits der Reihe der Vielzal von Einzelelektroden (8) angeordnete Erdleiter (11) vorgesehen sind.

6. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdleiter (11) als Draht ausgebildet ist.