DE202005012541U1

DE202005012541U1 - Vorrichtung zur Beseitigung von Ladungen

Info

Publication number: DE202005012541U1
Application number: DE202005012541U
Authority: DE
Original assignee: Eltex Elektrostatik GmbH
Current assignee: Eltex Elektrostatik GmbH
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2005-08-06
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2015-08-07

Abstract

Vorrichtung zur Beseitigung von elektrostatischen Ladungen auf der einen Seite der Oberfläche eines in einer Laufrichtung bewegten Materials (1), zum Beispiel Materialbahn oder Materialbogen, mit einer zur Berührung der einen Seite der Oberfläche des Materials (1) ausgebildeten, elektrisch leitfähigen Kontakteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass – zwecks Beseitigung von auf den beiden, verschiedenen Seiten des Materials (1) befindlichen Ladungsdoppelschichten – spiegelsymmetrisch bezogen auf das Material (1) zu der auf der einen Seite des Materials angeordneten elektrisch leitfähigen einen Kontakteinrichtung (2,7) auf der anderen Seite des Materials (1) eine elektrisch leitfähige weitere Kontakteinrichtung (3,6) angeordnet ist und dass die beiden einander gegnüberliegenden Kontakteinrichtungen elektrisch leitend miteinander Verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine gattungsgemässe Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zur Beseitigung von elektrostatischen Ladungen auf der zumindest einen Seite der Oberfläche eines in einer Laufrichtung bewegten Materials, zum Beispiel Materialbahn oder Materialbogen, mit einer zur Berührung der zumindest einen Seite der Oberfläche des Materials ausgebildeten elektrisch leitfähigen ersten Kontakteinrichtung.
Solche elektrisch leitfähigen Kontakteinrichtungen zur Beseitigung von elektrostatischen Ladungen sind beispielsweise in Form von Kontaktbürsten an sich bekannt ( DE 9111639 U1 , DE 9116938 U1 , DE 10319846 A1 , DE 29724393 U1 ) und haben sich bewährt. Allerdings sind diese bekannten Anordnungen nur geeignet, unipolare Aufladungen auf einer der beiden Seiten des Materials zu beseitigen; sie versagen bei auf hoch isolierenden Materialbahnen vorkommenden Ladungsdoppelschichten. Diese sind als elektrostatische Aufladeerscheinungen bekannt und auch gefürchtet. Darunter versteht man eine elektrostatische Aufladung der einen Seite des Materials mit einer Polarität, wobei bezüglich des Materials spiegelbildlich auf der anderen Seite des Materials eine gegenpolige elektrostatische Aufladung vorhanden ist. Diese Ladungsdoppelschichten treten häufig an hochisolierenden, dünnen und schnell laufenden Materialbahnen oder Materialbögen auf und führen oft zu gravierenden Störungen im Ablaufprozess bei der Weiterverarbeitung des Materials bis hin zu dessen Zerstörung durch Funkenentladung durch dessen Wekstoff hindurch.
Trotz sehr hoher gespeicherter Ladungsmengen geht von Ladungsdoppelschichten kein elektrostatisches Feld aus, weil das von der auf der einen Seite des Materials befindlichen bspw. positiven Ladung ausgehende elektrostatische Feld durch das von der negativen Ladung auf der anderen Seite ausgehende dortige elektrostatische Feld kompensiert wird.
Die bekannten Entladesysteme nutzen das von dem aufgeladenen Material zur neutralen Erde ausgehende elektrische Feld zum Ladungsausgleich, indem sie eine leitfähige Verbindung zwischen der Oberfläche des Materials und Erde herstellen. Dies kann sowohl kontaktlos, beispielsweise über Ionisationssysteme, als auch kontaktbehaftet mit Kontaktbürsten oder dergleichen als Kontakteinrichtung erfolgen. Zur optimalen Wirkung bekannter Entladesysteme bei unipolaren Ladungen ist eine möglichst hohe Feldstärke von Vorteil. Weil bei gleichbleibender Ladungsmenge Q die elektrische Feldstärke E mit abnehmender Kapazität C zunimmt (E ~ Q/C), werden solche Vorrichtungen auch gezielt in Bereichen geringer Kapazität, also beispielsweise möglichst weit entfernt von Leitwalzen angeordnet.
Da bei Ladungsdoppelschichten ein elektrostatisches Feld zur Erde nicht existiert, versagen bekannte Vorrichtungen zum Beseitigen von unipolaren Ladungen bei der Beseitigung von Ladungsdoppelschichten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemässe Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so auszubilden, dass auch damit auch Ladungsdoppelschichten wirksam neutralisiert werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemässen Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäss durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst, nämlich dadurch, dass zwecks Beseitigung von auf verschiedenen Seiten des Materials befindlichen – bipolaren – Ladungsdoppelschichten bezüglich des Materials spiegelsymmetrisch zu der einen, auf der einen Seite des Materials angeordneten elektrisch leitfähigen einen Kontakteinrichtung auf der anderen Seite des Materials eine elektrisch leitfähige weitere Kontakteinrichtung – also eine zu der einen Kontakteinrichtung gegenüberliegenden – angeordnet ist und dass die beiden auf den verschiedenen Seiten des Materials befindlichen Kontakteinrichtungen elektrisch leitend miteinander Verbunden sind.
Gemäss der Lehre der Erfindung kann trotz des fehlenden elektrischen Feldes gegen Erde des zu entladenden Materials ein Ladungsausgleich der Ladungsdoppelschichten erzielt werden, weil die eine sowie die weitere, also beide Kontakteinrichtungen einander gegenüberliegende Bereiche der Oberflächen des Materials berühren und diese beiden Bereiche – weil sie elektrisch leitend über eine äussere Verbindung miteinander verbunden sind – über diese äussere Verbindung entladen. Sollten bei schnell laufenden Materialien durch die erfindungsgemässe Vorrichtung unipolare Aufladungen neu entstehen, so können diese durch eine in Laufrichtung dahinter angeordnete, an sich bekannte Vorrichtung zum Beseitigen von unipolaren elektrostatischen Ladungen einfach beseitigt werden. Somit lassen sich auch Materialien mit kritischem Werkstoff in schnell laufenden Anlagen problemlos verarbeiten.
Die äussere Verbindung der beiden auf den verschiedenen Seiten des Materials befindlichen Kontakteinrichtungen kann auch bei Ausbildung derselben als elastisch nachgiebige elektrisch leitfähige Walzen direkten Kontakt deren Oberfächhen geschehen. Bei der Ausbildung der elektrisch leitfähigen Kontakteinrichtungen hingegen als zwei Kontaktbürsten mit je einem elektrisch leitfähigen Bürstenkörper und jeweils daran befestigten elektrisch leitfähigen sowie elastisch nachgiebigen Borsten biegen sich diese bei etwas Andruck gegen das Material in diesem Bereich; ausserhalb des Bereiches des Materials können die Borsten der einen Kontaktbürste jene der auf der anderen Seite des Materials befindlichen berühren, so dass dabei die beiden auf verschiedenen Seiten des Materials befindlichen Kontakteinrichtungen elektrisch leitend miteinander verbunden werden.
Zweckmässige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:
1 eine erste Ausführungsform der Erfindung, in schematischer, perspektivischer Darstellung;
2 eine zu der ersten Ausführungsform alternative Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, in schematischer Seitenansicht;
3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, in schematischer perspektivischer Darstellung und
4 eine dritte Ausführungsform der Erfindung, in schematischer Darstellung.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung läuft das als Materialbahn 1 ausgebildete Material in Laufrichtung 10 durch eine erfindungsgemäss ausgebildete Vorrichtung. Hierbei ist eine erste elektrisch leitfähige Kontakteinrichtung in Form einer Kontaktbürste 2 auf der einen – in 1 oberen – Seite der Materialbahn 1 mit einem elektrisch leitfähigen Bürstenkörper 2.1 und daran befestigten elektrisch leitfähigen Borsten 2.2 angeordnet, welche Kontaktbürste 2 sich quer, vorzugsweise rechtwinklig zur Laufrichtung 10 erstreckt, wobei die Borsten 2.2 die Materialbahn 1 berühren.
Spiegelsymmetrisch zu der ersten Kontaktbürste 2 befindet sich auf der anderen – in 1 unteren – Seite des Materials 1 eine als elektrisch leitfähige Walze 3 ausgebildete weitere Kontaktrichtung, die über eine elektrische Verbindung 4 mit der ersten Kontakteinrichtung 2 verbunden ist. Diese elektrische Verbindung 4 kann über einen insgesamt mit 5 bezeichneten Schleifkontakt (1) hergestellt werden, der die eine Stirnfläche der Walze 3 berührt.
2 zeigt eine hierzu alternative Ausführungsform. Anstelle des Schleifkontaktes 5 auf der Stirnfläche der Walze 3 können bei der Kontaktbürste 2 ausserhalb der Breite der Materialbahn 1 liegende längere leitfähige Borsten 2.2 vorgesehen sein, die in dem elektrisch leitenden Bürstenkörper 2.1 festgelegt sind und eine elektrisch leitende Verbindung über den Mantel der Walze 3 herstellen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 3 dargestellt. Anstelle der elektrisch leitfähigen Walze 3 wie bei der ersten Ausführungsform gemäss 1 ist eine bezüglich der Materialbahn 1 spiegelsymmetrisch angeordnete weitere Kontaktbürste 6 auf der anderen Seite der Materialbahn 1 vorgesehen. Auch hier können die Kontaktbürsten 2 und 6 entweder über eine elektrische Verbindung 4 oder auch durch den direkten Kontakt ihrer in dem elektrisch leitenden Bürstenkörper 2.1 und 6.1 festgelegten leitfähigen Borsten 2.2 bzw. 6.2 elektrisch leitend miteinander verbunden sein.
Das dritte Ausführungsbeispiel gemäss 4 sieht ebenfalls zwei gleiche Kontakteinrichtungen auf beiden Seiten der Materialbahn 1, in diesem Fall aber zwei Walzen 3 und 7 vor, die über eine elektrische Verbindung 4 und jeweils einem Schleifkontakt 5, aber auch durch den direkten Kontakt ihres jeweils leitfähigen Mantels miteinander elektrisch verbunden sein.

Claims

Vorrichtung zur Beseitigung von elektrostatischen Ladungen auf der einen Seite der Oberfläche eines in einer Laufrichtung bewegten Materials (1), zum Beispiel Materialbahn oder Materialbogen, mit einer zur Berührung der einen Seite der Oberfläche des Materials (1) ausgebildeten, elektrisch leitfähigen Kontakteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass – zwecks Beseitigung von auf den beiden, verschiedenen Seiten des Materials (1) befindlichen Ladungsdoppelschichten – spiegelsymmetrisch bezogen auf das Material (1) zu der auf der einen Seite des Materials angeordneten elektrisch leitfähigen einen Kontakteinrichtung (2,7) auf der anderen Seite des Materials (1) eine elektrisch leitfähige weitere Kontakteinrichtung (3,6) angeordnet ist und dass die beiden einander gegnüberliegenden Kontakteinrichtungen elektrisch leitend miteinander Verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden auf den verschiedenen Seiten des Materials (1) angeordneten Kontakteinrichtungen elektrisch leitend über eine elektrische Verbindung (4) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Walze (3,7) ausgebildete elektrisch leitfähige Kontakteinrichtung über einen an der einen Stirnseite der Walze angreifenden Schleifkontakt (5) mit der elektrische Verbindung (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kontaktbürste (2,6) ausgebildete elektrisch leitfähige Kontakteinrichtung einen elektrisch leitfähigen Bürstenkörper (2.1;6.1) und daran befestigte elektrisch leitfähige Borsten (2.2;6.2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb der Breite der Materialbahn (1) liegenden leitfähigen Borsten (2.2;6.2) länger ausgebilset sein, die in dem elektrisch leitenden Bürstenkörper (2.1;6.1) festgelegt sind und zur Bereitstellung der elektrisch leitende Verbindung dienen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als walze (3,7) ausgebildete elektrisch leitfähige Kontakteinrichtung und/oder die leitfähigen Borsten (2.2;6.2) der Kontaktbürste (2,6) elastisch ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste und die weitere Kontakteinrichtung (2,3,6,7) mindestens über die gesamte Breite des Materials (1) quer zur Laufrichtung (10) erstreckt.