DE2615354A1

DE2615354A1 - Einrichtung zum unterdruecken von statischer elektrizitaet und verfahren zum herstellen der einrichtung

Info

Publication number: DE2615354A1
Application number: DE19762615354
Authority: DE
Inventors: Anthony Q Testone
Original assignee: TESTONE ANTHONY Q; TESTONE ANTHONY QUINTIN
Current assignee: Static Inc
Priority date: 1975-04-14
Filing date: 1976-04-08
Publication date: 1976-10-28
Also published as: FR2308274B3; DE2615354C2; NL7603961A; JPS6124798B2; US3968405A; JPS51129194A; FR2308274A1; GB1505961A

Description

Einrichtung zum Unterdrücken von statischer Elektrizität und Verfahren zum Herstellen der Einrichtung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Unterdrücken von statischer Elektrizität und ein Verfahren zum Herstellen der Einrichtung, wobei diese Einrichtung ein Gerät ist, das Ionen in die Atmosphäre aussendet, um eine statische Elektrizität in einer Anlage, etwa einer Papiermaschine, Textilmaschine und dergleichen, zu beseitigen oder zu unterdrücken.

Geräte zum Beseitigen oder Unterdrücken von statischer Elektrizität sind seit langem bekannt und weit verbreitet. Viele Jahre lang wurden diese Geräte aus zylindrischen oder rohrförmigen Elementen hergestellt. Normalerweise ist ein zylindrischer innerer Leiter vorgesehen, dem elektrische Energie zugeführt wird. Eine Vielzahl von nadelähnlichen Emittern grenzt an den zylindrischen Leiter an und/oder durchsticht ihn, wobei die freien Enden der. Emitter in Form von Spitzen der Atmosphäre ausgesetzt sind. Diese Spitzen sind auf einer gemeinsamen Linie angeordnet. Es ist auch bekannt, eine geerdete umschließende Abschirmung aus leitendem Material vorzusehen mit einer jede Spitze eines

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Po«techeckkonto: Karleruhe 76978-754 Bankkonto: Deutsche Bank AG Villlngan (BLZ 69470039) 146332

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Emitters umgebenden Queröffnung. Diese Geräte sind allgemein als sogenannte "heiße Stangen" bekannt wegen ihrer geradlinigen Form und wegen des unmittelbar auf den zentralen Leiter und die nadelähnlichen Emitter aufgebrachten elektrischen Potentials. Sie sind auch als sogenannte "stoßfeste" Stange bekannt, bei der die Emitter kapazitiv mit dem Hauptversorgungsleiter gekoppelt sind. Bei einer Ausführungsform ist der zentrale Hauptleiter ein gewöhnlicher isolierter Draht mit einer Vielzahl von darauf im Abstand angeordneten leitenden Ringen und mit einem nadelähnlichen Emitter in unmittelbarer Berührung mit jedem leitenden Ring.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Einrichtung zum Unterdrücken oder Beseitigen von statischer Elektrizität vor und enthält eine Grundplatte aus Isoliermaterial in Form einer flachen Platte oder eines Blatts. Die isolierende Platte ist auf ihren beiden gegenüberliegenden Flächen mit leitenden Beschichtungen aus sehr dünnem Material beschichtet, das ursprünglich an den gesamten Flächen der isolierenden Platte angeklebt sein kann und dann, etwa durch Ätzen, ±o schablonenartiger Form entfernt wird. Mit Spitzen versehene Drähte bilden Emitter und erstrecken sich quer durch die isolierende Platte. Die Emitterdrähte sind vorzugsweise in einer oder mehreren geradlinig sich erstreckenden Reihen angeordnet, wobei sich ihre Emitterspitzen über eine Fläche der isolierenden Platte hinaus erstrecken. Die schablonenartige Beschichtung ist gegenüber den Enden der Drähte im Abstand angeordnet aufgrund des Fehlens der Beschichtung an dieser Stelle der Fläche der isolierenden Platte in unmittelbarer Nähe der Emitterspitzen der Emitterdrähte. Die auf der genannten Fläche verbleibende leitende schablonenartige Beschichtung ist geerdet. Die gegenüberliegenden Enden der Emitterdrähte sind mit der leitenden schablonenartigen Beschichtung auf der gegenüberliegenden Fläche der Platte aus Isoliermaterial verbunden. Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Emitterdrähte in zwei gerad-

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linigen Reihen, während die den Spitzen gegenüberliegenden Enden der Emitterdrähte unmittelbar an eine leitende schablonenartige Beschichtung in Streifenform angeschlossen sind. Jeder Streifen ist mit einer Gleichstromquelle verbunden, von der die eine
positiv und die andere negativ ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung steht jedes Eingangsende der Emitterdrähte in unmittelbarem Eingriff mit einem isolierten Teil der leitenden Beschichtung, wobei ein Teil der leitenden Beschichtung mit Abstand so daran angrenzt, daß eine kapazitive Kopplung vorgesehen ist, wenn der im Abstand angeordnete Teil der Beschichtung an eine Energiequelle, etwa Wechselstrom, angeschlossen ist. Bei beiden Ausführungsformen sind die Eingangsenden der Emitter unmittelbar an einen Teil der leitenden
schablonenartigen Beschichtung angeschlossen, die entweder
unmittelbar oder kapazitiv mit der Energiequelle gekoppelt
sein kann.

Ein Verfahren zum Herstellen derartiger Einrichtungen zum Unterdrücken von statischer Elektrizität enthält das Vorsehen einer Platte aus elektrisch isolierendem Material und das Beschichten dieser Platte an gegenüberliegenden Seiten mit einer dünnen
Schicht aus elektrisch leitendem Material. Ein Teil jeder dieser Schichten wird entfernt, wobei das Entfernen des Teils an einer Seite so erfolgt, daß ein intakter Teil übriggelassen
wird, der sich mit einem entfernten Teil der anderen Seite
deckt. Quer durch die Platte werden Emitterdrähte durchgeführt, die nur den (die) intakten Teil(e) berühren, wobei ihre gegenüberliegenden Enden die Form von ionisierenden Spitzen aufweisen und sich über die gegenüberliegende Fläche hinaus erstrecken, und zwar außer Berührung mit irgendeiner sich darauf befindlichen leitenden Beschichtung.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

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Fig. 1 eine Schrägansicht einer ersten Ausführungsform einer Einrichtung zum Unterdrücken von statischer Elektrizität nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht in Richtung der Pfeile 2-2 von Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 1;

Fig. 4 einen auseinandergezogen dargestellten Querschnitt entlang der Linie 4-4 von Fig. 1;

Fig. 5 eine Schrägansicht einer zweiten kapazitiv gekoppelten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Draufsicht entlang der Linie 6-6 von Fig. 5; Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie 7-7 von Fig. 5;

Fig. 8 einen auseinandergezogen dargestellten Querschnitt entlang der Linie 8-8 von Fig. 5;

Fig. 9 eine Ansicht des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Einrichtung 10 zum Unterdrücken von statischer Elektrizität mit einer im allgemeinen rechteckigen Grundplatte 11, auf deren oberer Fläche sich eine leitende schablonenartige Beschichtung 12 mit drei parallelen und längsverlaufenden im . Abstand befindlichen Streifen 12A, 12B und 12C befindet. Diese Streifen sind an ihren Enden durch Bereiche 12D und 12E miteinander verbunden. Die Beschichtung 12 ist sehr dünn und ist auf bekannte Weise auf die isolierende Grundplatte 11 aufgebracht.

Fig. 2 zeigt die leitenden Streifen 12A, 12B und 12C, wobei sich zwischen den Streifen 12A und 12B und in ähnlicher Weise

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zwischen den Streifen 12B und 12C beschichtungsfreie Bereiche befinden. In diese beiden beschichtungsfreien Bereiche erstrecken sich zwei Reihen von Emittern 15, die aus leitendem Draht bestehen, nadelähnlich sind und ionisierende Spitzen 15A (Fig. 4) aufweisen, die sich über die obere Fläche der isolierenden Grundplatte oder des Blatts 11 erstrecken. Die Emitter

15 sowie zwei Schrauben 16 und 17 erstrecken sich quer durch die Grundplatte 11.

In Fig. 3 ist die untere Fläche der isolierenden Grundplatte mit einer schablonenartigen Beschichtung 13 aus leitendem Material versehen und weist zwei sich geradlinig erstreckende Streifen 13A und 13B auf, von denen jeder unmittelbar an die Grundplatten- oder Eingangsenden der Emitter 15 angeschlossen ist. Die Streifen 13A und 13B liegen den beschichtungsfreien Teilen zwischen den Streifen 12A, 12B und 12C gegenüber und decken sich mit diesen Teilen. Dies ist auch in Fig. 4 klar zu sehen. Die Enden der Streifen 13A und 13B können etwas verbreitert sein für einen Anschluß an eingeführte Drähte 18 und 19, die an eine positive bzw. negative Gleichstromquelle angeschlossen sind.

In Fig. 1 ist eine Deckplatte 20 vorgesehen, die die Beschichtung 13 auf der Unterseite der Grundplatte 11 schützt und im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie die Grundplatte 11 aufweist. Die Platten 11 und 20 sind mit halbzylindrischen Kanälen 21 bzw. 22 versehen zum Aufnehmen der beiden eingeführten Drähte 18 und 19, die an ihren Enden abisoliert und geeignet an die Streifen 13A und 13B angeschlossen sind. Die Schrauben

16 und 17 dienen zum Halten der Platten 11 und 20 in zusammengebautem Zustand und können auch zum Befestigen der gesamten . Einrichtung zum Unterdrücken von statischer Elektrizität etwa an einem geeigneten leitenden und geerdeten Glied verwendet werden. Wahlweise kann ein Erdungsanschluß für die leitende Beschichtung 12 auf andere Weise vorgesehen werden.

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Die oben beschriebene Konstruktion kann mit jeder gewünschten geeigneten Abmessung hergestellt werden. Z.B. kann jede Platte 11 und 20 3,2 mm (1/8") dick, 25,4 mm (1") breit und 381 mm (15") lang sein, wobei dann die wirksame Länge der Einrichtung 10 304,8 mm (12") betragen kann. Die isolierenden Platten mit leitender Beschichtung können leicht erhalten und/oder hergestellt werden. Die Dimensionierung und Positionierung der entsprechenden freien Bereiche und übrigbleibenden intakten Bereiche der leitenden Beschichtungen sind leicht mit passender Genauigkeit zu erzielen.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 bis 8 gezeigt. Diese Ausführungsform sieht eine kapazitive Kopplung vor anstatt der unmittelbaren Kopplung der Emitter mit der Energiequelle (n) , was bei der ersten Ausführungsform der Fall war. In Fig. 5 enthält eine stoßfreie Einrichtung zum Beseitigen von statischer Elektrizität 30 eine isolierende Grundplatte oder ein Blatt 31, auf dessen oberer Fläche sich eine schablonenartige Beschichtung 32 befindet, die zwei im Abstand angeordnete parallele Streifen 32A und 32B mit einem freien Zwischenraum dazwischen enthält. Diese Streifen sind an ihren Enden durch Bereiche 32D und 32E miteinander verbunden. Ionisierende Spitzen 15A von Emittern 15 erstrecken sich über die obere Fläche der Grundplatte 31, wobei die Spitzen 15A vorzugsweise auf einer Linie liegen. In Fig. 6 weist die leitende Beschichtung 32 ebenfalls die Streifen 32A und 32B sowie die Bereiche 32D und 32E mit dem dazwischen befindlichen freien Zwischenraum auf, in den sich die Emitter 15 erstrecken. Es sind auch außermittige Schrauben 16 und 17 gezeigt, die für die gleichen Zwecke wie bei der ersten Ausführungsform verwendet werden.

Fig. 7 zeigt die Unterseite der Grundplatte 31 mit einer darauf befindlichen leitenden Beschichtung 33 zum kapazitiven Koppeln der nadelähnlichen Drahtemitter 15 mit einer Energiequelle. Die

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leitende Beschichtung 33 enthält somit erste und zweite sich geradlinig im Abstand und parallel erstreckende Streifen 33A und 33B, die an einem Ende durch die Bereiche 33D verbunden sind. Die Beschichtung 33 enthält zusätzlich mehrere getrennte isolierte leitende Elemente 33F, von denen jedes unmittelbar an das Grundplatten- oder Eingangsende eines Emitters 15 angeschlossen ist. Der Abstand zwischen den isolierten Elementen 33F und den Streifen 33A und 33B (vgl. auch Fig. 8) wird so gewählt, daß eine Kapazität von 5 χ 10 pF vorgesehen ist, wobei die an den Bereich 33D angeschlossene Betriebsspannung 6000 bis 8000 V-effektiv beträgt.

Die Einrichtung 30 zum Unterdrücken von statischer Elektrizität enthält eine untere oder Deckplatte 40, die durch die Schrauben 16 und 17 mit der Grundplatte 31 verbunden sein und einen halbzylindrischen Kanal 42 aufweisen kann, der dem halbzylindrischen Kanal 41 in der Grundplatte 31 gegenüberliegt. Diese beiden Kanäle nehmen einen eingeführten isolierten Leiterdraht 43 auf, dessen leitender Teil geeignet an den Bereich 33D der leitenden Beschichtung 33 angeschlossen ist.

Die Ausführungsformen der oben beschriebenen und in der Zeichnung gezeigten erfinderischen Vorrichtung sind nur beispielhaft, da die Erfindung durch andere spezielle Konstruktionen ausgeführt sein kann. Beispielsweise kann anstatt der beiden Reihen von Emittern, vgl. Fig. 1 bis 4, nur eine einzige mit einer geeigneten Energiequelle verbundene Reihe vorhanden sein. Ferner müssen die Emitter nicht in einer Reihe oder geraden Linie angeordnet sein. Sie können z.B. um den Umfang einer Werkbank oder eines Tischs aus Isoliermaterial angeordnet sein, wobei die gesamte Mitte dieser Werkbank mit einer geerdeten leitenden Beschichtung versehen ist zur Bildung einer Arbeitsstation für einen von statischen Ladungen freien Zusammenbau von Teilen.

Fig. 9 zeigt ein Verfahren zum Herstellen der in Fig. 1 bis 8 gezeigten Einrichtung zum Unterdrücken von statischer Elektri-

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zität. Zuerst wird eine Platte oder ein Blatt aus elektrisch isolierendem Material 11, 31 angeordnet, das auf gegenüberliegenden Flächen dünne Schichten 12L, 32L und 13L, 33L aus elektrisch leitendem Material aufweist. Ein solches elektrisch leitendes Material kann in bekannter Weise auf die isolierende Grundplatte elektrolytisch abgeschieden oder auf andere Weise aufgebracht werden. Als nächstes wird, etwa durch Ätzen, ein Teil der Schicht 12L, 32L zur Bildung einer gewünschten schablonenartigen Beschichtung entfernt, wobei auch ein Teil der Beschichtung 13L, 33L, etwa durch Ätzen, entfernt wird. Von der Beschichtung 13L, 33L wird wenigstens der intakte Teil 13A, 33F übriggelassen,der sich mit dem Teil der ersten Fläche deckt, von dem die Schicht 12L, 32L entfernt wurde. Als nächstes werden durch die isolierende Platte 11, 31 Bohrungen 15H gebohrt, die sich durch den leitenden schablonenartigen Teil 13A, 33F erstrecken. Gleichzeitig können auch Bohrungen für die Schrauben 16, 17 gebohrt werden. Anschließend daran werden die Emitter 15 durch die Bohrungen geführt, wodurch sie auch die Teile 13A_f 33F ergreifen. Die halbzylindrischen Kanäle 21, 22 können durch Fräsen hergestellt werden oder durch einander zuweisendes Anordnen von zwei der im ersten Teil von Fig. 9 dargestellten Teile mit anschließendem Bohren* Der Stromzuführungsdraht oder die Stromzuführungsdrähte werden dann in den Kanälen angeordnet, wobei deren Leiter, wie oben beschrieben, geeignet an einen Teil der Beschichtung angeschlossen werden. Schließlich wird die Deckplatte aus Isoliermaterial 20, 40 angeordnet.

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Claims

Patentansprüche

1.) Einrichtung zum Unterdrücken von statischer Elektrizität mit mehreren elektrisch leitenden drahtähnlichen Emittern, von denen jeder an einem Ende eine ionisierende Spitze aufweist, mit einem ersten Leiter, der im Abstand an die Spitzen angrenzt und geerdet ist, und mit einem zweiten Leiter, der entgegengesetzt zu den Spitzen mit den Emittern verbunden und an eine elektrische Energiequelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Emitter (15) sich quer durch eine Platte (11; 31) aus elektrisch nicht leitendem Material erstrecken, und daß die Leiter schablonenartige Beschichtungen 12, 13; 32, 33) auf gegenüberliegenden Seiten der Platte (11; 31) sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Platte (20; 40) aus elektrisch nicht leitendem Material, die die zweite elektrisch leitende Beschichtung (13; 33) überdeckt.

3« Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leiter (12; 32) die ionisierenden Spitzen (15A) der Emitter (15) im wesentlichen umgreift.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter (15) eine erste und eine zweite Gruppe umfassen, wobei der zweite Leiter (13) erste und zweite Vorrichtungen (13A, 13B) aufweist, die die ersten bzw. zweiten Gruppen voneinander unabhängig miteinander verbinden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energiequelle eine positive und eine negative Gleichstromquelle umfaßt, und daß die Vorrichtung zum Anschließen des zweiten Leiters (13) an die elektrische

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Energiequelle eine Einrichtung aufweist, die die positive
Gleichstromquelle an die erste Gruppe von Emittern (15) und die negative Gleichstromquelle an die zweite Gruppe von
Emittern (15) anschließt.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Emitterverbindungsvorrichtung je einen sich geradlinig erstreckenden Streifen (13A, 13B) aufweisen, der in elektrischer Berührung mit den Emittern (15) der ersten
bzw. zweiten Gruppe in Verbindung steht.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Gruppe von Emittern (15) in zwei Reihen
angeordnet sind, und daß der erste Leiter (12) einen zwischen den Reihen gelegenen Streifen (12B) und zwei außerhalb der Reihen gelegene Streifen (12A, 12C) aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (33) einen sich geradlinig erstreckenden Streifen aufweist, der in elektrischer Berührung mit den Enden
des Emitters (15) steht, die den ionisierenden Spitzen gegenüberliegen.

9. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (33) kapazitiv mit den Emittern (15) gekoppelt ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (33) gesonderte isolierte mit den Emittern
(15) in Berührung stehende Elemente (33F) und wenigstens
einen gegenüber den isolierten Elementen (33F) im Abstand
angeordneten leitenden Streifen (33A, 33B) aufweist, wobei
die Einrichtung zum Verbinden des zweiten Leitefs (33) mit
der elektrischen Energiequelle an den leitenden Streifen
(33A, 33B) angeschlossen ist.

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11. Verfahren zum Herstellen einer Einrichtung zum unterdrücken von statischer Elektrizität, bei der ein Körper aus Isoliermaterial eingesetzte Drahtemitter mit frei liegenden ionisierenden Spitzen aufweist, wobei an die Emitter Leiter angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine Platte ist, und gekennzeichnet durch Beschichten der Platte auf ihren gegenüberliegenden Seiten mit einer dünnen Schicht aus elektrisch leitendem Material, durch Entfernen eines Teils einer Schicht von einer ersten Fläche, durch Entfernen eines Teils einer Schicht von der gegenüberliegenden Fläche, durch übriglassen eines intakten Teils der Schicht auf der gegenüberliegenden Fläche, wobei der intakte Teil sich mit dem Teil der ersten Fläche deckt, von dem die darauf befindliche Schicht, entfernt ist, durch Hindurchführen von Emitterdrähten quer, durch die Platte und durch Inberührungbringen der Emitterdrähte mit nur dem intakten Teil der zweiten Schicht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Bedecken der gegenüberliegenden Flächen mit einer isolierenden Platte.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem an der ersten Fläche einen Entfernungsvorgang vornehmenden Schritt, Teile so entfernt werden, daß ein erster intakter Teil übriggelassen wird, der in kapazitiver Beziehung zu einem zweiten intakten Teil steht.

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